Рис. 144. Цепочка распада 235U
Основные параметры этих систем следующие:
Материнский нуклид
Период полураспада, годы
Константа распада l, годы
Дочерний нуклид
238U
4,468 · 109
1,55125 · 10-10
206Pb
235U
0,7038 · 109
9,8485 · 10-10
207Pb
232Th
1,4008 · 1010
4,9475 · 10-11
208Pb
Табл. 6. Параметры уран-ториевых систем
Отношение 238U/235U, как считается, постоянно и равно 137,88 (за исключением урановых руд Окло). Поэтому изотопный анализ урана заменяют определением его общего содержания. Помимо радиогенных изотопов 206Рb, 207Рb и 208Рb в природе существует еще один стабильный изотоп свинца – 204Рb. Концентрация 204Рb не меняется во времени, и его считают нерадиогенным (то есть не образующимся в результате реакций радиоактивного распада в данном случае урана и тория).
Тогда для каждой из вышеприведенных систем можно записать уравнение изохроны:
206Pb/204Pb = (206Pb/204Pb)0 + 238U/204Pb (eλ238t – 1 )
207Pb/204Pb = (207Pb/204Pb)0 + 235U/204Pb (eλ235t – 1)
208Pb/204Pb = (208Pb/204Pb)0 + 232Th/204Pb (eλ232t – 1)
Если первые два уравнения разделить друг на друга, можно получить (при некоторых условиях, на которых мы остановимся чуть позднее) соотношения, которые используются в так называемом свинцово-свинцовом методе датирования:
где (207Pb/ 206Pb)rad – отношение радиогенного 207Рb к радиогенному 206Рb.
На практике для расчета возраста по последнему соотношению пользуются специальными таблицами.
Так как основным условием пригодности образцов для определения возраста является закрытость системы, то для U-Th-Рb-метода обычно применяют минералы, максимально устойчивые к воздействию внешних процессов: цирконы, сфены, монациты, ортиты, ураниниты и др. В настоящее время считается, что наиболее достоверные данные дает анализ цирконов.
В принципе, если система оставалась закрытой все время существования минерала, значения возраста, полученные по всем четырем вышеприведенным уравнениям (для разных изотопов свинца), должны быть одинаковыми (конкордантными). Однако, как правило, даже по цирконам они не согласуются (дискордантны). В случае дискордантности нельзя получить достоверные значения возраста по единичному минералу, даже используя считаемую наиболее надежной систему 207Рb/206Рb. Обычно исследуют серию имеющих одинаковое происхождение (когенетичных) минералов для построения изохрон, а дальнейшую интерпретацию полученных данных выполняют с применением различных графических методов.
Например, если урансодержащий минерал в течение своего существования не испытывал ни привноса, ни выноса U и Рb, то значения возраста, определенные по отношениям 207Рb/235U и 206Pb/238U, должны совпадать. На диаграмме в координатах 207Pb/235U – 206Pb/238U точки для таких возрастов лягут на единую кривую, которая называется конкордией (см. Рис. 145).
Рис. 145. Конкордия и дискордия
Конкордия – это геометрическое место точек всех согласующихся U-Pb-систем. Если минерал испытал потерю свинца или привнос урана, то точка будет располагаться на диаграмме ниже конкордии (точка В). Если произошел обратный процесс, точки располагаются выше конкордии (точка С), что происходит значительно реже. Если процесс перераспределения элементов в одновозрастной U-Рb-системе произошел однократно, то точки для когенетичных (имеющих общее происхождение) минералов расположатся на прямой, которая носит название дискордия. Верхняя точка А пересечения конкордии и дискордии дает, как считается, истинный возраст минералов, нижняя точка D пересечения указывает на время метаморфизма (преобразования состава и/или структуры минералов), приведшего к перераспределению элементов…
Вот такова вкратце теория в основе радиоизотопных методов датирования минералов. В учебниках, конечно, приводится существенно больше формул для разных пар материнских и дочерних изотопов, но нам этого будет вполне достаточно…
Однако теория – это теория, и только в ней все выглядит просто и гладко. А реальная практика – совсем другое…
* * *
Реальные проблемы изотопного датирования
Обратимся опять к креационистам.
Одной из довольно часто выдвигаемых ими претензий к существующей практике абсолютного датирования пород является обвинение оппонентов в «выборочном подходе» к получаемым в ходе измерений результатам. Этот «выборочный подход» заключается в том, что те результаты, которые не укладываются в принятую геохронологическую шкалу, объявляются ошибочными и отбрасываются, а признаются лишь те измерения, которые «подтверждают» геохронологическую шкалу.
Увы. Имея некоторый опыт экспериментальных исследований, а также периодически сталкиваясь с анализом различных эмпирических данных, вынужден признать – подобное действительно имеет место. Впрочем, этим грешит не только геология…
И не только этим. Порой дело доходит и до откровенных подтасовок.
«Иногда же происходят случаи вообще ну просто анекдотичные. Например, проф. Розанов А.Ю. рассказал такую занятную историю, произошедшую лично с ним. Он в 50-60-х годах занимался изучением кембрийских отложений Восточной Сибири. Привез он как-то в Москву образцы пород для определения их абсолютного возраста. Отдал их в лабораторию. Причем образцы, как это принято среди геологов (и это, конечно же, разумно), отбираются на обнажениях последовательно, один за другим – иногда они отбираются через определенные интервалы (как правило, снизу-вверх), иногда только в особенно значимых слоях. Ну так вот. Через некоторое время он пришел за результатами и вот, специалист по методам абсолютной геохронологии радостно отрапортовал Алексею Юрьевичу, что он все точно подсчитал, и как все славно получилось. И затем отдал Розанову список с полученными цифрами, где для каждого отобранного последовательно образца соответствовала цифра абсолютного возраста, причем, что самое интересное, значения этих отнюдь не колебались хаотично и бессистемно, а строго убывали с каждым последующим образцом, то есть, чем выше номер образца, тем, соответственно, ниже его абсолютный возраст (тем он моложе, короче говоря). Очень славная получилась картинка. Розанов посмотрел результаты и заметил: «Ты знаешь, брат! А я, вообще-то, образцы-то отбирал в обратной последовательности...» То бишь, не снизу-вверх (от более древних пород к более молодым), как это обычно делают, а наоборот, от более молодых к более древним – но сказать об этом сотрудникам лаборатории Алексей Юрьевич то ли забыл, то ли не захотел. «Да-а?! – сказал спец-радиометрист, конечно, малость опешимши... впрочем, ненадолго – ну ничего, я пересчитаю». И что вы думаете?! Пересчитал, конечно. И на сей раз уж он не промахнулся... Все получилось как надо, как положено» (С.Шубин, «Скорость накопления осадочных отложений по данным палеонтологии»).
И в этом не вижу чего-то невероятного...
Увы, реалии нашей жизни таковы, что подобные субъективные искажения и даже откровенные подтасовки практически «неистребимы», и грешат ими не только представители «генеральной линии науки», но и те же креационисты. Другое дело, что никто никогда не подсчитывал, насколько велика доля таких искажений и подтасовок в общем массиве эмпирических данных, а строить обобщающие заключения на основе отдельных конкретных примеров – значит, еще более удаляться от объективного анализа...
* * *
Гораздо более серьезные негативные последствия, на мой взгляд, влечет за собой сложившаяся в последнее время тенденция своеобразного сокрытия эмпирических данных, которая заключается в следующем.
При публикации результатов экспериментальных исследований все чаще реальные эмпирические данные – экспериментальные точки – заменяются сглаженными аппроксимирующими кривыми, а вместо действительных погрешностей измерений указывается лишь математически вычисляемая (нередко даже без какой-либо связи с реальными погрешностями!) величина отклонения типа «1-сигма» или «2-сигма». В результате остается лишь «красивое подтверждение» выводов авторов исследований, а действительные экспериментальные данные, на основании которых другой исследователь порой мог бы получить совсем иные выводы, оказываются недоступными.
Для того, чтобы пояснить, к чему это приводит, воспользуюсь статьей 2010 года – А.В.Соловьев, М.А.Рогов, «Первые трековые датировки цирконов из мезозойских комплексов полуострова Крым». Хотя данная статья посвящена вовсе не «стандартному» радиоизотопному методу, а авторы приводят не только сглаженные кривые, но и экспериментальные данные, она весьма показательна именно в качестве иллюстрации к вышесказанному.