Yer kürəsinin yaşını təyin etməkdə geoxronologiya metodu
Geoxronologiya, geoloji materialların yaşını və Yer kürəsini formalaşdıran hadisələrin ardıcıllığını öyrənən yer elmlərinin bir qoludur. Geoxronologiya vasitəsilə elm adamları fundamental suallara cavab verə bilərlər: Yer kürəsinin neçə yaşı var, müəyyən süxurlar nə vaxt əmələ gəlib və planetin tarixi zamanla necə inkişaf edir. Yer kürəsinin yaşının müəyyən edilməsi sadəcə tək bir hadisədən "geri saymaqla" deyil, bir çox qarşılıqlı gücləndirici metodların - əsasən radiometrik yaşlanma, stratiqrafiya və fosil korrelyasiyasının kombinasiyası ilə həyata keçirilir. Hal-hazırda, geokimyəvi və astronomik dəlillərin konsensusunun nəticəsi olaraq Yer kürəsinin yaşının təxminən 4,54 milyard il olduğu geniş şəkildə qəbul edilir.
Geoxronologiyanın əsasları
Ümumiyyətlə, geoxronoloji metodlar iki əsas qrupa bölünür: nisbi tarixləmə və mütləq tarixləmə. Nisbi tarixləmə yaşla ifadə etmir, əksinə hadisələrin ardıcıllığını - hansının daha yaşlı, hansının isə daha gənc olduğunu müəyyən edir. Nümunələrə superpozisiya prinsipi (aşağı çöküntü təbəqələri adətən daha yaşlı olur), kəsilmə əlaqəsi (köhnə təbəqələri kəsən maqma müdaxiləsi daha gənc olur) və eroziya və ya çöküntü çatışmazlığı səbəbindən "itirilmiş vaxt"ı göstərən uyğunsuzluqlar daxildir.
Bunun əksinə olaraq, mütləq yaşlama (daha dəqiq desək, ədədi yaşlama) yaş təxminini rəqəmlərlə təmin edir, məsələn, "bu qayanın 250 milyon yaşı var". Çox qədim dövrlər üçün ən etibarlı ədədi metod, radioaktiv elementlərin proqnozlaşdırıla bilən sürətlə törəmə elementlərə parçalanmasına əsaslanan radiometrik yaşlamadır.
Radiometrik Tanışlığın Prinsipləri
Radiometrik tarixləmə müəyyən atomların qeyri-sabit olması və təbii olaraq digər atomlara parçalanması səbəbindən işləyir. Bu parçalanma sürəti yarımparçalanma dövrü ilə ifadə olunur, bu da ana atomların yarısının qız atomlara çevrilməsi üçün tələb olunan vaxtdır. Yarımparçalanma dövrü təbii şəraitdə sabit fiziki xüsusiyyət olduğundan, mineraldakı ana və qız elementlərinin nisbəti, mineralın sistemini "kilidlədiyi" (bağlandığı) andan, yəni mineral soyuduğu və ana və qız elementlərinin artıq asanlıqla içəri və xaricə hərəkət etmədiyi andan etibarən onun yaşını hesablamaq üçün istifadə edilə bilər.
Lakin, radiometrik yaşlanmanın adətən mineral əmələ gəlmə və ya soyuma yaşını müəyyən etdiyini, sadəcə istənilən kontekstdə "süxur"un yaşını deyil, başa düşmək vacibdir. Məsələn, metamorfik süxurlar metamorfizm yaşını göstərə bilər, çöküntülər isə çox vaxt çökmə vaxtından daha qədim mineral dənəciklərini ehtiva edir.
Uran-Qurğuşun (U-Pb) Metodu: Qədim Dövrün Təyin Edilməsinin Sütunu
Köhnə süxurlar üçün ən vacib üsullardan biri adətən sirkon (ZrSiO₄) mineralına tətbiq olunan Uran-Qurğuşun (U-Pb) metodudur. Sirkon çox faydalıdır, çünki:
1. Uranı əmələ gəldikdə kristal quruluşuna daxil edə bilir.
2. Kristallaşma zamanı qurğuşunu (Pb) rədd edir, beləliklə, ölçülən Pb ümumiyyətlə parçalanmanın nəticəsidir.
3. Hava şəraitinə və metamorfizmə davamlıdır, buna görə də çox köhnə "zaman qeydlərini" saxlaya bilər.
U–Pb sistemində iki əsas parçalanma zənciri mövcuddur: U-238-dən Pb-206-ya və U-235-dən Pb-207-yə. Eyni anda iki "saat" işlətməklə bu metod daxili çarpaz yoxlamaya imkan verir. Müasir təhlillər LA-ICP-MS və ya SIMS kimi üsullardan istifadə edir ki, bu da mikron miqyasında yaşları ölçə bilir və fərqli sirkon böyümə zonalarının təkrarlanan geoloji hadisələr haqqında məlumat verməsinə imkan verir.
U-Pb Yer kürəsinin yaşını qiymətləndirməkdə çox vacibdir, çünki o, Yer kürəsindəki ən qədim süxurların tarixini və daha da əhəmiyyətlisi, erkən Günəş sistemində əmələ gələn meteoritlər kimi yerüstü materialların tarixini müəyyən edə bilər.
Kalium-Arqon (K-Ar) və Arqon-Arqon (Ar-Ar) Metodları
Kalium-Arqon (K-Ar) metodu K-40-ın Ar-40-a parçalanmasından istifadə edir. Arqon qaz olduğundan, isti, yeni əmələ gələn minerallarda asanlıqla "saxlanılmır". Süxur soyuduqca arqon mineral qəfəsdə ilişib qalmağa başlayır. Bu, K-Ar-ı vulkanik və metamorfik süxurların yaşını təyin etmək üçün faydalı edir.
Daha mürəkkəb bir variasiya olan Argon-Argon (Ar-Ar), neytron şüalanmasından istifadə edərək argon izotop nisbətini ölçür, çox vaxt daha yüksək dəqiqlik təmin edir və mərhələli qızdırma analizinə imkan verir. Bu texnika, xüsusilə bir süxurun radiometrik saatını "sıfırlayan" təkrar qızdırmaya məruz qalıb-qalmadığını anlamaq üçün faydalıdır.
Rubidium-Stronsium (Rb-Sr) və Samarium-Neodim (Sm-Nd)
Rb–Sr metodu Rb-87-nin Sr-87-yə parçalanmasından istifadə edir. Bu üsul tez-tez maqmatik və metamorfik süxurlar üçün istifadə olunur, xüsusən də izoxron yanaşması ilə, bu üsul törəmə elementlərin ilkin tərkibi haqqında fərziyyələrə ehtiyacı azaldır.
Bu arada, Sm–Nd (Sm-147 parçalanaraq Nd-143-ə çevrilir) metamorfik dəyişikliklərə daha davamlı olduğu bilinir və bu da onu Yer qabığının və mantiyasının təkamülünü öyrənmək üçün faydalı edir. Yaşları müəyyən etməklə yanaşı, Sm–Nd sistemi həmçinin maqma mənbələrini və Yerin differensiasiya tarixini şərh etməyə kömək edir, çünki neodim mantiyadan kontinental qabığın əmələ gəlməsinin göstəricisi ola bilər.
Nisbi Tanışlıq: Stratiqrafiya və İndeks Fosilləri
Yer kürəsinin yaşının müəyyən edilməsi əsasən radiometrik metodlardan asılı olsa da, geoxronologiya həmçinin stratiqrafik çərçivə tələb edir. Dünya üzrə çökmə süxur təbəqələri litoloji xüsusiyyətlər, çökmə nümunələri və fosillərdən istifadə etməklə əlaqələndirilə bilər.
Nisbətən qısa müddət yaşamış, lakin geniş yayılmış orqanizmlərin fosilləri olan indeks fosilləri bölgələr arasında korrelyasiyalara imkan verir. Bu yolla geoloqlar geoloji zaman şkalası (məsələn, Yura, Təbaşir, Paleogen) qura, sonra isə həmin nisbi şkalanı çöküntülər arasında qarışan vulkanik təbəqələrin mütləq sayı ilə (məsələn, U-Pb və ya Ar-Ar ilə tarixləndirilə bilən vulkanik kül) "bağlaya" bilərlər.
Yer kürəsinin yaşı necə müəyyən edilir?
Yer kürəsinin yaşı məsələsinə yalnız səthdəki ən qədim süxurlar əsasında cavab vermək mümkün deyil, çünki Yer qabığı daim plitə tektonikası tərəfindən təkrar emal olunur: okean qabığı subduksiya olunur, kontinental qabıq metamorfozlanır və yeni maqma əmələ gəlir. Buna görə də elm adamları bir neçə yanaşmadan istifadə edirlər:
1. Yer kürəsindəki ən qədim süxurlar: Çox qədim süxurlara Kanada, Qrenlandiya, Avstraliya və Cənubi Afrika kimi bir neçə kratonda (qitələrin sabit hissələri) rast gəlinir. Məsələn, Qərbi Avstraliyadan olan sirkon minerallarının 4 milyard ildən çox yaşı olduğu müəyyən edilib ki, bu da erkən qabığın çox erkən əmələ gəldiyini göstərir.
2. Meteoritlər və Günəş Sisteminin erkən materialları: Meteoritlər Günəş Sisteminin formalaşmasının qalıqları hesab edildiyi üçün onların yaşı Yer kürəsinin formalaşma yaşına məhdudiyyət qoyur. Meteoritlərin (xüsusən də xondritlərin) U-Pb yaşlanması təxminən 4,56 milyard il rəqəmi verir. Yer çox erkən, eyni dövrdə əmələ gəlmişdir, buna görə də bu rəqəm əsas istinaddır.
3. Ay Nümunələri: Apollon missiyalarından əldə edilən Ay süxurları da erkən xronologiyanın müəyyən edilməsinə kömək edir. Ayın və Yerin yaşlarının müqayisəsi, hər ikisinin Günəş Sisteminin erkən mərhələlərində, o cümlədən Ayı formalaşdırdığı düşünülən böyük toqquşma hadisəsində formalaşdığı fikrini dəstəkləyir.
Bu dəlilləri birləşdirərək, elmi ictimaiyyət tək bir nümunəyə deyil, bir çox izotop sistemlərin və bir çox material növünün ardıcıllığına əsaslanaraq Yer kürəsinin təxminən 4,54 milyard il yaşı olduğu qənaətinə gəlir (kiçik qeyri-müəyyənliklərlə).
Çətinliklər və Təsdiq
Təcrübədə radiometrik tarixləmə aşağıdakı kimi çətinliklərlə üzləşir:
– Açıq sistem: ana və ya uşaq elementlər aşınma, metamorfizm və ya hidrotermal mayelər səbəbindən daxil ola və çıxa bilər.
– Sıfırlama: yenidən qızdırma izotop saatını “sıfırlaya” bilər.
– Çirklənmə: bir nümunədə köhnə və cavan mineralların qarışığı nəticələri gizlədə bilər.
Buna görə də, müasir geoxronologiya çarpaz yoxlamaya əsaslanır: çoxlu minerallardan, çoxlu izotopik metodlardan və aydın geoloji kontekstdən istifadə olunur. Sirkonların mikroanalizi, izoxron metodu və petroloji və stratiqrafik məlumatların kombinasiyası tarixləşdirmə nəticələrini daha da gücləndirir.
Bağlanır
Geoxronoloji metodlar Yer kürəsinin yaşını və uzun tarixini anlamaq üçün açardır. Nisbi tarixləmə hadisələrin ardıcıllığını, radiometrik tarixləmə isə dəqiq yaşları təmin edir. Sirkon üçün U-Pb sistemi, vulkanik minerallar üçün K-Ar/Ar-Ar və maqmatik-metamorfik süxurlar üçün Rb-Sr və Sm-Nd qədim dövrlərin müəyyən edilməsi üçün əsas yaradır. Bu metodların nəticələri meteoritlər və Ay nümunələri ilə müqayisə edildikdə, Yer kürəsinin təxminən 4,54 milyard yaşı olduğu barədə ardıcıl bir mənzərə ortaya çıxır. Beləliklə, geoxronologiya sadəcə "vaxtı ölçmək" üçün bir vasitə deyil, planetin ən erkən formalaşmasından həyatın inkişafına imkan verən şərtlərə qədər inanılmaz dərəcədə mürəkkəb təkamül hekayəsinə elmi bir pəncərədir.
