Геохронология — это наука об определении возраста горных пород , окаменелостей и отложений с использованием признаков, присущих самим горным породам. Абсолютная геохронология может быть достигнута с помощью радиоактивных изотопов , тогда как относительная геохронология обеспечивается такими инструментами, как палеомагнетизм и соотношения стабильных изотопов . Объединив несколько геохронологических (и биостратиграфических ) показателей, можно повысить точность восстановленного возраста.
Геохронология по своему применению отличается от биостратиграфии, которая представляет собой науку об отнесении осадочных пород к известному геологическому периоду посредством описания, каталогизации и сравнения ископаемых комплексов флоры и фауны. Биостратиграфия не дает прямого определения абсолютного возраста горной породы, а просто помещает ее в интервал времени, в течение которого, как известно, этот комплекс ископаемых сосуществовал. Однако обе дисциплины работают рука об руку до такой степени, что они используют одну и ту же систему наименования слоев (слоев горных пород) и временные интервалы, используемые для классификации подслоев внутри слоя.
Наука геохронология является основным инструментом, используемым в дисциплине хроностратиграфии , которая пытается получить абсолютные даты возраста 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, которые в зависимости от скорости распада используются для датировки 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 содержания радиогенного изотопа, который является продуктом распада исходного радиоактивного изотопа. [2] [3] [4] Для достижения более надежных результатов можно использовать совместно два или более радиометрических метода. [5] Большинство радиометрических методов подходят только для геологического времени, но некоторые из них, такие как радиоуглеродный метод и метод датирования 40 Ar/ 39 Ar, могут быть распространены на период ранней человеческой жизни [6] и на письменную историю. [7]
Некоторые из часто используемых методов:
Ряд связанных методов для определения возраста, в котором была создана геоморфическая поверхность ( датирование обнажения ) или когда ранее были захоронены поверхностные материалы (датирование захоронений). [10] При датировании воздействия используется концентрация экзотических нуклидов (например, 10 Be, 26 Al, 36 Cl), образующихся в результате взаимодействия космических лучей с земными материалами, в качестве показателя возраста, в котором была создана поверхность, такая как аллювиальный конус. Датирование захоронений использует дифференциальный радиоактивный распад двух космогенных элементов в качестве показателя возраста, в котором осадки были защищены захоронением от дальнейшего воздействия космических лучей.
Методы люминесцентного датирования позволяют наблюдать «свет», излучаемый такими материалами, как кварц, алмаз, полевой шпат и кальцит. В геологии используются многие типы люминесцентных методов, в том числе оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ), катодолюминесценция (КЛ) и термолюминесценция (ТЛ). [11] Термолюминесценция и оптически стимулированная люминесценция используются в археологии для датировки «обожженных» объектов, таких как керамика или камни для приготовления пищи, и могут использоваться для наблюдения за миграцией песка.
Методы поэтапного датирования позволяют строить годовые хронологии, которые могут быть фиксированными ( т. е. связаны с текущим днем и, следовательно, календарным или звездным временем ) или плавающими.
Последовательность палеомагнитных полюсов (обычно называемых виртуальными геомагнитными полюсами), возраст которых уже четко определен, представляет собой кажущуюся траекторию блуждания полюсов (APWP). Такой путь проложен для крупного континентального блока. APWP для разных континентов можно использовать в качестве эталона для вновь полученных полюсов для пород неизвестного возраста. Для палеомагнитного датирования предлагается использовать APWP, чтобы датировать полюс, полученный из пород или отложений неизвестного возраста, путем привязки палеополюса к ближайшей точке на APWP. Предложены 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 применяется для складчатых областей, где возможны тектонические повороты.
Магнитостратиграфия определяет возраст по характеру зон магнитной полярности в ряде слоистых осадочных и/или вулканических пород в сравнении 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, особенно изотопов углерода-13 и стронция, можно использовать для корреляции слоев. [13]
Маркерные горизонты представляют собой стратиграфические подразделения одного возраста и настолько своеобразного состава и внешнего вида, что, несмотря на их присутствие в разных географических объектах, существует уверенность в их возрастной эквивалентности. Ископаемые фаунистические и цветочные комплексы , как морские, так и наземные, образуют отличительные маркерные горизонты. [14] Тефрохронология – это метод геохимической корреляции неизвестного вулканического пепла (тефры) с геохимически датированной тефрой . Тефру также часто используют в качестве инструмента датировки в археологии, поскольку даты некоторых извержений точно 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 представляют собой геологический материал, поэтому правильно также сказать, что окаменелости рода Tyrannosaurus были обнаружены в верхнемеловой серии. [17] Точно так же вполне возможно поехать и посетить отложения верхнего мелового периода – такие как месторождение Хелл-Крик , где были найдены окаменелости тираннозавра – но, естественно, невозможно посетить позднемеловую эпоху, поскольку это период времени.