Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
многие другие, но уже в виде минорных компонентов [5].
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 67
Атомы фиксированы в ячейках кристаллических решеток благодаря действию
весьма значительных электростатических сил.
Хотя на наружных поверхностях кристаллов возможны в ряде случаев
медленные химические изменения, внутри кристаллических решеток
практически не происходит никакого обмена (например, замещения одних
атомов на другие). Таким образом, относительное расположение атомов может
оставаться неизменным на протяжении значительных промежутков времени.
Поскольку любой существующий в настоящее время образец изверженной породы
сформировался некогда путем кристаллизации составляющих его минералов в
процессе охлаждения расплавленной магмы, за абсолютный возраст этой
породы можно принять число лет, прошедших с тех пор, как завершился
процесс кристаллизации [5, 10]. Для осадочного слоя подобное определение
абсолютного возраста было бы неправомерным. Составляющие его минералы уже
существовали на протяжении различных неизвестных промежутков времени в
других осадках или же в изверженных или метаморфических породах до того,
как они подверглись процессу выветривания и попали в конце концов в
данный слой осадков. Абсолютный возраст рудных жил соответствует времени,
прошедшему с тех пор, как произошло отложение рудных минералов либо из
газовой фазы магмы, либо из горячего водного раствора [3].
Заслуживает упоминания одно важное свойство породообразующих минералов.
Хотя элементарный состав любого образца минерала представляет собой
вполне определенный и доступный измерению параметр, в субмикроскопических
областях кристаллических решеток возможны случайные нарушения ионного
состава [5]. Обычно в повторяющейся пространственной конфигурации решетки
некоторые ионы преобладают, причем ионы каждого элемента занимают вполне
определенные узлы. Рассмотрим, к примеру, биотит. Общий состав этой
стабильной слюды, встречающейся в граните и часто используемой при
определениях абсолютного возраста, может быть охарактеризован следующей
формулой: К (Mg, Fe);!(AlSi3O10)(OH)2. Содержание железа и магния в
отдельных образцах слюды непостоянно, но оно варьирует в некоторых
совершенно определенных пределах. Помимо фигурирующих в формуле элементов
кристаллы содержат также небольшие варьирующие количества многих других
элементов. В некоторых минералах встречаются в ничтожных количествах
представители чуть ли не всей периодической системы.
Очевидно, минералы нельзя рассматривать как истинные химические
соединения в обычном смысле слова, поскольку разные образцы могут иметь
различный состав. Минорные компоненты включаются в состав минерала в
процессе его кристаллизации из магмы и служат обычно постоянной
характеристикой кристал-
5:
68
ГЛАВА II
лической структуры. Специфическая трудность возникает, однако, в связи с
инертными газами. Поскольку они способны принимать участие в лучшем
случае лишь в очень слабых химических взаимодействиях, они могли, по-
видимому, покидать кристаллическую решетку минерала на протяжении
геологического времени [11]. Этот факт будет иметь для нас большое
значение в связи с двумя основными методами радиоактивной датировки,
которые мы будем рассматривать.
Большинство атомов в кристаллах минералов имеет стабильные ядра, которые,
вероятно, не изменились со времени происхождения самих элементов и,
несомненно, со времени включения их в состав кристаллической решетки.
Каждый элемент, присутствующий в любом образце породы, имеет несколько
изотопов. Возможность определения абсолютного возраста образцов
изверженной породы основана на том замечательном факте, что некоторые
изотопы нестабильны и в результате характерных ядер-ных превращений
переходят в стабильные изотопы других химических элементов [10].
Например, один из изотопов калия, постоянно встречающегося в горных
породах, претерпевает непрерывное превращение в аргон и кальций согласно
следующей схеме [3, 10]:
Изотоп рубидия, способного замещать калий в кристаллических решетках
минералов, превращается в единственный дочерний продукт, а именно в
изотоп стронция [3, 10]:
Изотопы 40К и 87Rb относят к так называемым радиоактивным изотопам: при
яцерных превращениях, которым они подвергаются, испускается характерное
излучение, которое легко обнаружить. Оба упомянутых процесса детально
исследованы в лаборатории, а их скорость измерена с большой точностью.
Скорость распада обычно характеризуют так называемым периодом
полураспада, который представляет собой время, необходимое для
превращения половины исходного числа радиоактивных атомов в стабильные
дочерние продукты. Для 40К период полураспада равен 12,4 млрд. лет. Для
87Rb это значение еще выше и составляет 47-109 лет [12]. А период
полураспада 14С, вероятно самого известного из всех радиоактивных
изотопов, используемых для определения абсолютного возраста в истории и
археологии, составляет всего 5680 лет [12].
