Yerning yoshini aniqlashda geoxronologiya usuli
Geoxronologiya - bu geologik materiallarning yoshini va Yerni shakllantirgan voqealar ketma-ketligini o'rganadigan yer haqidagi fanning bir sohasi. Geoxronologiya orqali olimlar asosiy savollarga javob berishlari mumkin: Yerning yoshi, ayrim tog 'jinslari qachon paydo bo'lgan va sayyora tarixi vaqt o'tishi bilan qanday rivojlanadi. Yerning yoshini aniqlash shunchaki bitta hodisadan "orqaga sanash" orqali emas, balki ko'plab o'zaro mustahkamlovchi usullar - asosan radiometrik yoshlash, stratigrafiya va qazilma korrelyatsiyasi kombinatsiyasi orqali amalga oshiriladi. Hozirgi vaqtda Yerning yoshi taxminan 4,54 milliard yil deb keng qabul qilingan, bu geokimyoviy va astronomik dalillarning konsensusi natijasidir.
Geoxronologiya asoslari
Umuman olganda, geoxronologik usullar ikkita asosiy guruhga bo'linadi: nisbiy yoshlash va mutlaq yoshlash. Nisbiy yoshlash yillardagi yoshni bermaydi, balki voqealar ketma-ketligini - qaysi biri eski va qaysi biri yoshroq ekanligini aniqlaydi. Misollar superpozitsiya printsipi (pastki cho'kindi qatlamlar odatda eskiroq), kesish munosabati (eski qatlamlarni kesib o'tuvchi magma intruziyasi yoshroq) va nomuvofiqliklar bo'lib, ular eroziya yoki cho'kma yo'qligi tufayli "yo'qolgan vaqt" ni ko'rsatadi.
Aksincha, mutlaq yoshni aniqlash (aniqrog'i raqamli yoshni aniqlash) raqamlarda yoshni aniqlash imkonini beradi, masalan, "bu tosh 250 million yoshda". Juda qadimgi davrlarni aniqlashning eng ishonchli raqamli usuli radiometrik yoshni aniqlash bo'lib, u radioaktiv elementlarning oldindan aytib bo'ladigan tezlikda qo'shni elementlarga aylanishiga asoslangan.
Radiometrik tanishuv tamoyillari
Radiometrik sanash usuli ishlaydi, chunki ba'zi atomlar beqaror va tabiiy ravishda boshqa atomlarga parchalanadi. Bu parchalanish tezligi yarim yemirilish davri bilan ifodalanadi, bu ota-ona atomlarining yarmi qiz atomlarga aylanishi uchun zarur bo'lgan vaqtdir. Yarim yemirilish davri tabiiy sharoitlarda doimiy jismoniy xususiyat bo'lgani uchun, mineraldagi ota va qiz elementlarning nisbati uning yoshini mineral o'z tizimini "qulflagan" (yopilgan) paytdan boshlab, ya'ni mineral soviganida va ota va qiz elementlar endi osongina kirib-chiqmay qolgan paytdan boshlab hisoblash uchun ishlatilishi mumkin.
Biroq, radiometrik yoshlash odatda minerallarning hosil bo'lish yoki sovish yoshini belgilaydi, shunchaki har qanday kontekstdagi "tog' jinsi"ning yoshini emas, balki. Masalan, metamorfik tog' jinslari metamorfizm yoshini ko'rsatishi mumkin, cho'kindilar esa ko'pincha cho'kma vaqtidan qadimgi mineral donalarini o'z ichiga oladi.
Uran-Qo'rg'oshin (U-Pb) usuli: Qadimgi davrni aniqlash ustuni
Qadimgi togʻ jinslari uchun eng muhim usullardan biri bu odatda tsirkon (ZrSiO₄) mineraliga qoʻllaniladigan uran-qoʻrgʻoshin (U-Pb) usulidir. Tsirkon juda foydali, chunki:
1. Uran hosil bo'lganda uning kristall tuzilishiga qo'sha oladi.
2. Kristallanish jarayonida qo'rg'oshinni (Pb) rad etadi, shuning uchun o'lchangan Pb odatda parchalanish natijasidir.
3. Ob-havo ta'siriga va metamorfizmga chidamli, shuning uchun u juda qadimgi "vaqt yozuvlarini" saqlashi mumkin.
U–Pb tizimida ikkita asosiy parchalanish zanjiri mavjud: U-238 dan Pb-206 gacha va U-235 dan Pb-207 gacha. Bir vaqtning o'zida ikkita "soat" bilan bu usul ichki o'zaro tekshirish imkonini beradi. Zamonaviy tahlillarda LA-ICP-MS yoki SIMS kabi usullar qo'llaniladi, ular mikron miqyosida yoshni o'lchashi mumkin, bu esa turli tsirkon o'sish zonalariga takroriy geologik hodisalar haqida ma'lumot berish imkonini beradi.
U–Pb Yerning yoshini aniqlashda juda muhim, chunki u Yerdagi eng qadimgi jinslarni va, eng muhimi, Quyosh tizimining dastlabki davrida shakllangan meteoritlar kabi yerdan tashqaridagi materiallarni aniqlashi mumkin.
Kaliy-Argon (K-Ar) va Argon-Argon (Ar-Ar) usullari
Kaliy-Argon (K-Ar) usuli K-40 ning Ar-40 ga parchalanishidan foydalanadi. Argon gaz bo'lgani uchun, u issiq, yangi hosil bo'lgan minerallarda osongina "saqlanmaydi". Tog' jinsi sovigan sari argon mineral panjarada qolib keta boshlaydi. Bu K-Ar ni vulqon va metamorfik jinslarning yoshini aniqlash uchun foydali qiladi.
Argon-Argon (Ar-Ar) ning yanada murakkab varianti neytron nurlanishi yordamida argon izotop nisbatini o'lchaydi, bu ko'pincha aniqroqlikni ta'minlaydi va bosqichma-bosqich qizdirish tahlilini o'tkazish imkonini beradi. Bu usul, ayniqsa, tog' jinsining radiometrik soatini "qayta tiklaydigan" qayta qizdirilganligini tushunish uchun foydalidir.
Rubidiy-Stronsiy (Rb-Sr) va Samariy-Neodimiy (Sm-Nd)
Rb–Sr usuli Rb-87 ning Sr-87 ga parchalanishidan foydalanadi. Bu usul ko'pincha magmatik va metamorfik tog 'jinslari uchun qo'llaniladi, ayniqsa izoxron yondashuvi bilan, bu usul qo'shni elementlarning dastlabki tarkibi haqida taxminlarga ehtiyojni kamaytiradi.
Shu bilan birga, Sm–Nd (Sm-147 parchalanib, Nd-143 ga aylanadi) metamorfik o'zgarishlarga nisbatan ko'proq chidamli ekanligi ma'lum, bu esa uni Yer qobig'i va mantiyasining evolyutsiyasini o'rganish uchun foydali qiladi. Sm–Nd tizimi yoshni aniqlashdan tashqari, magma manbalarini va Yerning differentsiatsiya tarixini ham sharhlashga yordam beradi, chunki neodimiy mantiyadan kontinental qobiq hosil bo'lishining belgisi bo'lishi mumkin.
Nisbiy tanishuv: Stratigrafiya va indeks qazilmalari
Yerning yoshini aniqlash asosan radiometrik usullarga bog'liq bo'lsa-da, geoxronologiya stratigrafik asosni ham talab qiladi. Dunyo bo'ylab cho'kindi jins qatlamlarini litologik xususiyatlar, cho'kindi naqshlari va qazilma qoldiqlar yordamida o'zaro bog'lash mumkin.
Indeks qoldiqlari — nisbatan qisqa vaqt yashagan, ammo keng tarqalgan organizmlarning qoldiqlari — mintaqalar o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni aniqlashga imkon beradi. Shu tarzda, geologlar geologik vaqt shkalasini (masalan, Yura, Bo'r, Paleogen) tuzishlari, keyin esa bu nisbiy shkalani cho'kindilar orasida joylashgan vulqon qatlamlarining mutlaq soni (masalan, U–Pb yoki Ar–Ar bilan sanash mumkin bo'lgan vulqon kullari) bilan “qullashlari” mumkin.
Yerning yoshi qanday aniqlanadi?
Yerning yoshi haqidagi savolga faqat yer yuzasidagi eng qadimgi togʻ jinslaridan javob topib boʻlmaydi, chunki Yer qobigʻi doimiy ravishda plitalar tektonikasi tomonidan qayta ishlanadi: okean qobigʻi choʻkib ketadi, kontinental qobiq metamorfozlanadi va yangi magma hosil boʻladi. Shuning uchun olimlar bir nechta yondashuvlardan foydalanadilar:
1. Yer yuzidagi eng qadimgi togʻ jinslari: Juda qadimgi togʻ jinslari Kanada, Grenlandiya, Avstraliya va Janubiy Afrika kabi bir nechta kratonlarda (qitʼalarning barqaror qismlari) uchraydi. Masalan, Gʻarbiy Avstraliyadan topilgan tsirkon minerallarining yoshi 4 milliard yildan oshganligi aniqlangan, bu esa ilk qobiq juda erta shakllanganligini koʻrsatadi.
2. Meteoritlar va Quyosh tizimining dastlabki materiallari: Meteoritlar Quyosh tizimining shakllanishining qoldiqlari hisoblanganligi sababli, ularning yoshi Yerning shakllanish yoshiga cheklov qo'yadi. Meteoritlarning (ayniqsa, xondritlarning) U-Pb yoshini aniqlash taxminan 4,56 milliard yil degan raqamni beradi. Yer juda erta, xuddi shu davrda shakllangan, shuning uchun bu raqam asosiy ma'lumotnoma hisoblanadi.
3. Oy namunalari: Apollon missiyalari davomida olingan Oy toshlari ham dastlabki xronologiyani aniqlashga yordam beradi. Oy va Yerning yoshini taqqoslash, ikkalasi ham Quyosh tizimining dastlabki bosqichlarida, jumladan, Oyni shakllantirgan deb taxmin qilingan katta to'qnashuv hodisasida shakllangan degan fikrni qo'llab-quvvatlaydi.
Ushbu dalillarni birlashtirib, ilmiy hamjamiyat Yerning yoshi taxminan 4,54 milliard yil (kichik noaniqliklar bilan) degan xulosaga keladi, bu bitta namunaga emas, balki ko'plab izotop tizimlar va ko'plab turdagi materiallarning izchilligiga asoslanadi.
Qiyinchiliklar va tekshirish
Amalda, radiometrik aniqlash quyidagi qiyinchiliklarga duch keladi:
– Ochiq tizim: ota yoki bola elementlar nurash, metamorfizm yoki gidrotermal suyuqliklar tufayli kirishi va chiqishi mumkin.
– Qayta tiklash: qayta isitish izotop soatni “qayta tiklashi” mumkin.
– Ifloslanish: bitta namunadagi eski va yosh minerallarning aralashmasi natijalarni yashirishi mumkin.
Shuning uchun zamonaviy geoxronologiya o'zaro tekshirishga tayanadi: bir nechta minerallar, bir nechta izotopik usullar va aniq geologik kontekstdan foydalanish. Tsirkonlarning mikrotahlili, izoxron usuli va petrologik va stratigrafik ma'lumotlarning kombinatsiyasi yoshni aniqlash natijalarini yanada mustahkamlaydi.
Yopish
Geoxronologik usullar Yerning yoshi va uzoq tarixini tushunishning kalitidir. Nisbiy yoshlash hodisalar ketma-ketligini, radiometrik yoshlash esa aniq yoshni ko'rsatadi. Tsirkonlar uchun U-Pb tizimi, vulqon minerallari uchun K-Ar/Ar-Ar va magmatik-metamorfik jinslar uchun Rb-Sr va Sm-Nd qadimgi yoshni aniqlash uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Ushbu usullarning natijalari meteoritlar va oy namunalari bilan taqqoslaganda, Yerning taxminan 4,54 milliard yoshda ekanligi haqidagi izchil manzara paydo bo'ladi. Shunday qilib, geoxronologiya shunchaki "vaqtni o'lchash" vositasi emas, balki sayyoraning eng qadimgi shakllanishidan tortib hayotning rivojlanishiga imkon bergan sharoitlargacha bo'lgan nihoyatda murakkab evolyutsiyasi tarixiga ilmiy oynadir.
