Рубидиево-стронциевый метод датирования

Третьим наиболее важным методом датирования горных пород (от­личном от сбора об эволюционном развитии и ископаемых остатках) является рубидиево-стронциевый метод, использующий β - распад рубидия-87 в стронций-87, с периодом полураспада в 47 млрд. лет (некоторые специалисты считают этот период полураспада равным 60 млрд. лет, другие же - равным 120 млрд. лет). И в этом случае данный метод должен быть сверен с урановым методом датирования и, следовательно, будет не более надежен, чем метод датирования по урану.

Природный рубидий состоит из двух изотопов с массами 87 и 85. Радиоактивный изотоп присутствует в количестве 27,2%. Определение возраста минералов и пород производится по соотношению:

⁸⁷Sr/⁸⁷Rb = e^λt-1

Слабая радиоактивность рубидия была серьезным препятствием для установления скорости его распада. В настоящее время удалось установить скорость распада с точностью, необходимой для геохронологических целей. Большая часть вычислений возраста производится по двум константам:

T_Rb 5.10¹⁰ лет, λ_Rb=1,39.10^-11 лет^-1;

T_Rb 4,7.10¹⁰ лет, λ_Rb=1,47.10^-11 лет^-1;

При вычислениях возраста по этим двум константам расхождение составляет 6%. Обычно используют константу λ_Rb=1,39.10^-11 лет^-1

Природный стронций состоит из четырех изотопов с относительным распрстранением ⁸⁴Sr = 0,56%; ⁸⁶Sr = 9,86%; ⁸⁷Sr = 7,02%; ⁸⁸Sr = 82,56%.

При расчетах возраста в качестве первичного отношения ⁸⁷Sr : ⁸⁶Sr используют значение 0,69884 ± 0,00004, найденное как минимальное в некоторых ахондритовых метеоритах и образцах древнейших лунных горных пород. Чаще всего при определении возраста пород по стронцию используют метод изохрон. Он заключается в том, что масс-спектрометрическим методом определяют соотношение ⁸⁷Sr : ⁸⁶Sr и ⁸⁷Ru : ⁸⁶Sr в исследуемом образце в нескольких минеральных фракциях, в которых содержание рубидия может быть разным. Затем найденные соотношения наносят на график в координатах ⁸⁷Sr : ⁸⁶Sr (обычно ось ординат) и ⁸⁷Ru : ⁸⁶Sr (обычно ось асцисс) (рис. 4.2). На основании нескольких точек (не менее 3-х) проводят прямую, которая представляет собой изохрону. Она образует угол с осью асцисс. Тангенс этого угла представляет собой отношение, по которому можно легко найти возраст. Однако, бывают случаи когда разные минеральные фракции одной и той же породы дают разный возраст по стронцию и не дают возможность построить изохрону.

Другие трудности, связанные с датированием по рубидию, те же, что и при датировании по урану и калию. Вот некоторые из них:

1) Скорость распада рубидия может возрасти при воздействии тех же факторов, которые ускоряют распад урана и калия.

2) Стронций-87 извне может легко войти в состав минералов, содержащих рубидий-87.

3) Рубидий-87 легко частично выщелачивается из системы рубидий-стронций.

Стронций-87 может легко образоваться в ходе того же процесса захвата

Рис. 4.2. Диаграмма эволюции стронция, показывающая влияние гомогенизации изотопов стронция для двухэпизодной модели (по М.А. Ланферу и др.)

нейтронов из стронция-86, в котором свинец-208 образуется из свинца-207.

Имеются и другие радиометрические методы датирования, которые применяются в ограниченном числе случаев, однако ни один из них не может считаться таким же надежным и важным, как три рассмотренных выше. Поэтому нет необходимости обсуждать их здесь. Метод радиоактивного углерода безусловно очень важен, но выражаясь языком геологии, он применим только в случае очень «недавних» событий.

5. ГЕОХИМИЯ АТМОСФЕРЫ