Геохронология — это наука об определении возраста горных пород , ископаемых и осадков с использованием сигнатур, присущих самим горным породам. Абсолютная геохронология может быть достигнута с помощью радиоактивных изотопов , тогда как относительная геохронология обеспечивается такими инструментами, как палеомагнетизм и стабильные изотопные отношения . Объединяя несколько геохронологических (и биостратиграфических ) индикаторов, можно улучшить точность восстановленного возраста.
Геохронология отличается в применении от биостратиграфии, которая является наукой назначения осадочных пород известному геологическому периоду посредством описания, каталогизации и сравнения ископаемых флористических и фаунистических комплексов. Биостратиграфия не обеспечивает прямого определения абсолютного возраста породы, а просто помещает ее в интервал времени, в котором, как известно, эта ископаемая совокупность сосуществовала. Однако обе дисциплины работают рука об руку до такой степени, что они разделяют одну и ту же систему наименования пластов (слоев горных пород) и временные интервалы, используемые для классификации подслоев внутри пласта.
Наука геохронология является основным инструментом, используемым в дисциплине хроностратиграфии , которая пытается получить абсолютные даты возраста для всех ископаемых комплексов и определить геологическую историю Земли и внеземных тел .
Измеряя количество радиоактивного распада радиоактивного изотопа с известным периодом полураспада , геологи могут установить абсолютный возраст исходного материала. Для этой цели используется ряд радиоактивных изотопов, и в зависимости от скорости распада они используются для датирования различных геологических периодов. Более медленно распадающиеся изотопы полезны для более длительных периодов времени, но менее точны в абсолютных годах. За исключением радиоуглеродного метода , большинство этих методов фактически основаны на измерении увеличения распространенности радиогенного изотопа, который является продуктом распада радиоактивного исходного изотопа. [2] [3] [4] Два или более радиометрических метода могут использоваться совместно для достижения более надежных результатов. [5] Большинство радиометрических методов подходят только для геологического времени, но некоторые, такие как радиоуглеродный метод и метод датирования 40 Ar/ 39 Ar, могут быть распространены на время ранней человеческой жизни [6] и на записанную историю. [7]
Вот некоторые из наиболее часто используемых методов:
Серия связанных методов определения возраста, в котором была создана геоморфологическая поверхность ( датирование экспозиции ), или в котором ранее поверхностные материалы были захоронены ( датирование захоронения ). [10] Датирование экспозиции использует концентрацию экзотических нуклидов (например, 10 Be, 26 Al, 36 Cl), образующихся при взаимодействии космических лучей с земными материалами, в качестве показателя возраста, в котором была создана поверхность, например, аллювиальный конус выноса. Датирование захоронения использует дифференциальный радиоактивный распад 2 космогенных элементов в качестве показателя возраста, в котором осадок был экранирован захоронением от дальнейшего воздействия космических лучей.
Методы люминесцентного датирования наблюдают «свет», излучаемый такими материалами, как кварц, алмаз, полевой шпат и кальцит. В геологии используются многие типы методов люминесценции, включая оптически стимулированную люминесценцию (ОСЛ), катодолюминесценцию (КЛ) и термолюминесценцию (ТЛ). [11] Термолюминесценция и оптически стимулированная люминесценция используются в археологии для датирования «обожженных» объектов, таких как керамика или кухонные камни, и могут использоваться для наблюдения за миграцией песка.
Методы инкрементального датирования позволяют строить годовые хронологии, которые могут быть фиксированными ( т.е. привязанными к текущему дню и, следовательно, к календарному или звездному времени ) или плавающими.
Последовательность палеомагнитных полюсов (обычно называемых виртуальными геомагнитными полюсами), которые уже хорошо определены по возрасту, составляет кажущийся путь перемещения полюсов (APWP). Такой путь строится для большого континентального блока. APWP для разных континентов могут использоваться в качестве опорных для вновь полученных полюсов для пород с неизвестным возрастом. Для палеомагнитного датирования предлагается использовать APWP для датирования полюса, полученного из пород или осадков неизвестного возраста, путем связывания палеополюса с ближайшей точкой на APWP. Было предложено два метода палеомагнитного датирования: (1) угловой метод и (2) метод вращения. [12] Первый метод используется для палеомагнитного датирования пород внутри одного и того же континентального блока. Второй метод используется для складчатых областей, где возможны тектонические вращения.
Магнитостратиграфия определяет возраст по схеме зон магнитной полярности в ряду слоистых осадочных и/или вулканических пород путем сравнения с временной шкалой магнитной полярности. Временная шкала полярности ранее определялась путем датирования магнитных аномалий морского дна, радиометрического датирования вулканических пород в магнитостратиграфических разрезах и астрономического датирования магнитостратиграфических разрезов.
Глобальные тенденции в изотопном составе, в частности, изотопов углерода-13 и стронция, могут быть использованы для корреляции слоев. [13]
Маркерные горизонты — это стратиграфические единицы одного возраста и такого отличительного состава и внешнего вида, что, несмотря на их присутствие в разных географических местах, есть уверенность в их возрастной эквивалентности. Ископаемые фаунистические и флористические комплексы , как морские, так и наземные, создают отличительные маркерные горизонты. [14] Тефрохронология — это метод геохимической корреляции неизвестного вулканического пепла (тефры) с геохимически отпечатанной, датированной тефрой . Тефра также часто используется в качестве инструмента датирования в археологии, поскольку даты некоторых извержений хорошо установлены.
Геохронология, от большего к меньшему:
Важно не путать геохронологические и хроностратиграфические единицы. [15] Геохронологические единицы — это периоды времени, поэтому правильно сказать, что тираннозавр рекс жил в позднемеловую эпоху . [16] Хроностратиграфические единицы — это геологический материал, поэтому правильно также сказать, что ископаемые останки рода тираннозавр были найдены в верхнемеловых отложениях. [17] Точно так же вполне возможно посетить отложения верхнего мелового периода — например, отложения Хелл-Крик , где были найдены ископаемые останки тираннозавра , — но, естественно, невозможно посетить позднемеловую эпоху, поскольку это период времени.