Геохронология

ГЕОХРОНОЛОГИЯ (от гео..., хроно... и ...логия), геологическая наука, ставящая целью определение последовательности и продолжительности геологических событий, возраста геологических объектов и Земли в целом. Различают относительную геохронологию и изотопную геохронологию (термин «абсолютная геохронология» становится всё менее употребимым). Относительная геохронология определяет возраст одних горных пород относительно возраста других (относительный геологический возраст) и время совершения одного геологического события относительно другого на основании данных стратиграфии, палеонтологии, палеоклиматологии, палеомагнитологии. Одновозрастность стратифицированных (залегающих слоями) образований устанавливается главным образом палеонтологическим методом (биостратиграфическим). Для сопоставления пород также применяют палеомагнитный метод (смотри Магнитостратиграфия). В своих исследованиях относительная геохронология опирается на геохронологическую шкалу и палеомагнитную шкалу. Другие методы относительной геохронологии: литологический (в том числе по маркирующим горизонтам), минералого-петрографический, структурный, климатостратиграфический, сейсмостратиграфический и др. Изотопная геохронология устанавливает возраст геологических объектов (минералов, горных пород, руд и др.) и время протекания событий геологического прошлого в годах изотопными методами, основанными на явлении самопроизвольного радиоактивного распада нестабильных изотопов ряда химических элементов, скорость которых постоянна и хорошо известна (подробно об изотопных методах смотри в статье Геологический возраст). Одна из главных задач изотопной геохронологии - разработка и научное обоснование шкалы геологического времени, выраженной в миллионах лет и являющейся своеобразным геологическим календарём. Несмотря на определённые трудности в интерпретации данных изотопной геохронологии, они являются достаточно значимыми для геологии: удалось определить возраст континентальной и океанической земной коры, Земли, Луны, метеоритов, конкретных геологических формаций, выявить главные эпохи магмообразования, рудообразования и метаморфизма, установить продолжительность формирования плутонических тел и месторождений полезных ископаемых. В геохронологии для определения возраста геологических объектов в годах также используются методы, основанные на длительно протекающих периодических геологических процессах с известной постоянной длительностью и периодичностью, в том числе варвохронологический метод (по «ленточным глинам»). Эти методы имеют ограниченное применение. Геохронология  тесно связана со стратиграфией и исторической геологией.

Исторический очерк. Основы относительной геохронологии были заложены в 17 веке Н. Стено, сформулировавшим так называемый закон последовательности напластования (1669), согласно которому при ненарушенном залегании каждый вышележащий пласт моложе нижележащего. В начале 19 века У. Смитом в Великобритании и Ж. Кювье во Франции для определения относительного возраста горных пород был впервые применён палеонтологический метод, использование которого европейскими геологами привело впоследствии к созданию общей стратиграфической шкалы, послужившей основой шкалы относительного геологического времени (геохронологической). Дальнейшее развитие относительной геохронологии связано с утверждением эволюционного направления в палеонтологии (Ч. Дарвин, Ж. Б. Ламарк, В. О. Ковалевский и др.), в результате чего был усовершенствован палеонтологический метод сопоставления отложений для определения их относительного возраста, выработалось представление о соответствии геохронологических подразделений (прежде всего крупных - эонов, эр) этапам эволюционного развития органического мира. Международная геохронологическая шкала (проект швейцарского геолога М. Е. Реневье) была составлена и утверждена на 2-й сессии Международного геологического конгресса в Болонье в 1881 году. В её создании активное участие приняли российские геологи С. Н. Никитин, Ф. Н. Чернышёв и др.

Попытки оценить длительность геологической истории Земли или отдельных её отрезков в годах предпринимались ещё в 18-19 века, при этом использовали геологические процессы, протекающие непрерывно, с известной скоростью (например, процесс остывания Земли, эволюция органического мира, накопление толщ осадков). Все работы по определению возраста в годах давали резко заниженные оценки длительности геологической истории Земли вследствие непостоянства скорости используемого процесса. Первая удачная попытка измерения продолжительности геологических событий в годах связана с именем шведского геолога Г. Я. Де Геера, который, изучив в конце 19 века отложения приледниковых озёр в Скандинавии и выявив сезонный характер слоистости «ленточных глин», предложил метод определения времени накопления озёрных осадков в годах по количеству «лент» - варв (варвохронологический метод). Де Геер разработал варвохронологическую шкалу, которая в 20 веке была уточнена изотопным датированием.

В начале 20 века П. Кюри во Франции и Э. Резерфорд в Великобритании предложили использовать радиоактивный распад нестабильных изотопов ряда химических элементов для установления возраста горных пород и минералов в годах. В 1907 году американский исследователь Б. Болтвуд в Канаде провёл первые определения возраста ряда радиоактивных минералов по накоплению в них свинца. Вслед за ним датирование горных пород по радиоактивным изотопам производили английский геолог А. Холмс, американские учёные Дж. Баррелл, Дж. У. Рэлей. В России инициатором изотопных исследований (ранее называемых радиологическими) был В. И. Вернадский. Его начинания развили В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг, Г. Д. Афанасьев, С. И. Зыков. С началом использования изотопного метода датирования геологических объектов была установлена длительность геохронологических подразделений (эр, периодов и др.) и всей геологической истории Земли; так, в 1913 году А. Холмс опубликовал первую геохронологическую шкалу фанерозоя, в которой были определены возраст границ и продолжительность геохронологических подразделений.

В 1960-х годах успехи в области геофизики, а также геологии океанов - исследование остаточной намагниченности горных пород, выявление линейных магнитных аномалий в океанах (английские геофизики Ф. Вайн и Д. Метьюз) - позволили создать первую магнитостратиграфическую шкалу до позднего мела (американские геофизики А. Кокс, Б. Дальримпл, Р. Доэлл, Дж. Хейртцлер, У. Питмен, М. Тальвани; французский - К. Ле Пишон и др.), использующуюся для установления относительного геологического возраста изверженных пород океанического дна. Определения остаточной намагниченности континентальных пород в различных регионах мира дали возможность продлить магнитостратиграфическую шкалу на весь фанерозой (английские геофизики П. Блэкетт, К. Ранкорн, российские - А. Н. Храмов, Д. М. Печерский и др.).

Во 2-й половине 20 века форсированно развивалась изотопная геохронология, методы которой стали широко применяться при проведении геологической съёмки. В конце 20 века изотопные исследования оказали решающее влияние на расшифровку строения докембрийских комплексов и восстановление ранних стадий геологической истории Земли. Развитие геохронологии в начале 21 века связано с разработкой новых и усовершенствованием традиционных методов определения возраста геологических образований.

Научные организации. В России ведущие научные учреждения в области геохронологии - геохронологические лаборатории в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН и Геологическом институте имени А. П. Карпинского (Санкт-Петербург), Геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии институте РАН, Геохимии и аналитической химии институте имени В. И. Вернадского РАН, Институте минералогии, геохимии и кристаллографии редких элементов (Москва) и др. Все геохронологические исследования координируются Комиссией по определению изотопного возраста геологических формаций при РАН (основана в 1937 в Москве). Сессии комиссии созываются 1 раз в 2 года. В рамках международного сотрудничества учёных 1 раз в 2-3 года проводятся международные симпозиумы по космохимии, геохронологии и изотопной геологии.

Лит.: Старик И. Е. Ядерная геохронология. М.; Л., 1961; Геохронология СССР. Л., 1973-1974. Т. 1-3; Леонов Г. П. Историческая геология: Основы и методы. М., 1980; Войткевич Г. В. Геологическая хронология Земли. М., 1984; Практическая стратиграфия. Л., 1984; Короновский Н. В., Хаин В. Е., Ясамов Н. А. Историческая геология. 2-е изд. М., 2006.