4.1 Методи визначення віку гірських порід

У нинішній час вік гірських порід визначають трьома методами: стратиграфічним, палеонтологічним та абсолютним.

Стратиграфічний (лат. "стратум" - шар, "графос” – опис) метод. Це відносний метод, суть якого полягає в тому, що відносний вік гірських порід визначають за тим місцем, де залягає той чи інший пласт або шар у земній корі, тобто в геологічному розрізі. Дійсно, та гірська порода, яка залягає унизу, утворилась раніше, чим та, що залягає наверху. Але при тектонічних процесах, коли земна кора приходить у рух, визначити відносний вік гірських порід неможливо. Наприклад, у Кузбасі деякі пласти осадових порід залягають під кутом 89 - 90°. Таким чином, стратиграфічний метод застосовується тільки для осадових гірських порід при їх спокійному заляганні. Обчислити абсолютний вік гірських порід цим методом неможливо, оскільки швидкість накопичення осадів у земній корі дуже неоднакова.

Палеонтологічний (грецьк. "палайос" - прадавній, “отос” - істота, "логос" – вчення) метод. Суть цього методу полягає в тому, що вік гірських порід визначається за залишками у них вимерлих організмів — рослин та тварин. Засновниками цього методу були англійський інженер-гідробудівельник В. Сміт і французький вчений Ж. Кюв’є.

При розкопках у пластах гірських порід зустрічаються залишки організмів різного ступеня досконалості. Чим досконаліші залишки організмів, тим молодша гірська порода. Наприклад, та порода, де виявили кістки ссавців, значно молодша за ту, де знайшли залишки динозаврів. Звичайно, цей метод теж є відносним, але більш досконалим, бо не залежить вже від умов залягання гірських порід.

Абсолютний метод. Є найбільш точним і дозволяє визначити вік гірських порід у роках. Почав застосовуватись після відкриття у 1396 р. Анрі Беккерелєм явища радіоактивності. Встановлено, що під час радіоактивного розпаду одні елементи перетворюються в інші більш стійкі, а період їх розпаду взагалі не залежить ні від внутрішніх, ні від зовнішніх обставин (температури, тиску, вологості і т.д.). Знаючи співвідношення кількості материнського елемента, що залишився у породі, та продукту кінцевого розпаду, термін його перетворення, можна визначити абсолютний вік гірських порід. Так, І,0 г ²³⁸U за І млрд. років перетворюється у 0,116 г ²⁰⁶Рb. Залишок ²³⁸U - 0,865 г. Решта маси витрачається на випромінювання. Значення періодів напіврозпаду наведені в табл. 4.1.

Урано-свинцевий, торіє-свинцевий методи застосовуються для визначення віку прадавніх магматичних та метаморфічних гірських порід, які одержали назву старожилів. Цими методами було визначено, що вік відомих на Землі порід - старожилів становить 3,8 млрд. років (Південна Америка). Це менше за вік деяких метеоритів (4,7 млрд. років) та деяких порід Місяця (до 4,7 млрд. років). Відповідно вік сонячної системи оцінюється величиною у 5 млрд. років.

Таблиця 4.1 - Радіоактивний розпад

Материнський ізотоп	Кінцевий продукт	Період напіврозпаду, млрд. років
^238U	^206Pb	4.468
^235U	^207Pb	0.7038
^232Th	^206Pb	14.008
^87Rb	^87Sr	48.8
^40K	^40Ar	1.3
^14C	^14N	5730
^3H	^2H	12.5

Каліє-аргоновий та каліє-кальцієвий методи використовуються для тих генетичних типів гірських порід, вік яких вимірюється десятками та сотнями мільйонів років.

Радіовуглецевим методом можна визначити вік залишків організмів та наймолодших гірських порід сучасної геологічної системи (до 50 тис. років).