Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Изучение годичных слоев в ледниках



Как и карбонатные образования, нарастающие год за годом ледники представляют собой архивы изотопного состава атмосферных осадков, газового состава и запыленности атмосферы и других характеристик, используемых для палеоклиматических реконструкций с высоким разрешением (рис.7.5а,в). Изотопно-кислородные ряды используются, в частности, как инструмент глобальной корреляции (см. гл. 3, раздел 8.2.1). Для реконструкций палеотемператур используется также тяжелый водород (2H – водород с атомной массой 2), называемый также дейтерием (D). Наиболее полные данные получены в рамках международных проектов ледового бурения в Гренландии (начало 1990-х гг: GRIP, GISP2 – скважины глубиной >3000 м с временным охватом >100 тыс. лет; начало 2000-х гг: NorthGRIP, 3085 м, 123 тыс. лет) и в Антарктиде (1993-1996: скважина 5G на станции Восток, 3620 м, 420 тыс. лет; 1996-2005: EPICA в 560 км от станции Восток, 3270 м, 800 тыс. лет).

Временная привязка для верхних частей ледовых кернов осуществляется подсчетом годичных слоев льда. В зависимости от условий образования, лед, накопившийся в разные сезоны года может различаться визуально благодаря отличиям во внутренней структуре (тогда для подсчета используют специальные оптические регистраторы), по составу химических примесей (это регистрируется, например, путем измерения электропроводности), по изотопии льда (снег, выпавший в холодный сезон года, содержит меньше тяжелых изотопов кислорода и водорода, чем снег теплого сезона). С глубиной годичные слои утоньшаются за счет большого давления и растекания льда, что делает подсчет годичных слоев сначала затруднительным, а затем невозможным. На больших глубинах хронология строится двумя способами: (1) измерение содержания метана или дейтерия, которые несут палеотемпературный сигнал, и "орбитальная настройка" (orbital tuning) их рядов – привязка к вариациям инсоляции на разных широтах, рассчитанным по колебаниям параметров земной орбиты (современные варианты теории Миланковича); (2) расчет по гляциологическим моделям аккумуляции и растекания льда, параметры которых подбираются путем все той же орбитальной настройки. Второй метод ранее применялся для уточнения уран-ториевых дат по колонкам глубоководного бурения, в результате чего была получена принимаемая теперь в качестве стандарта шкала SPECMAP – шкала абсолютного возраста морских изотопно-кислородных стадий (MIS), под которую подстраиваются обычно и хронологии по ледовым кернам (рис.7.5а,б).

7.2. Радиометрия: радиоизотопные методы

Радиометрические методы датирования вещества начали развиваться после Второй Мировой войны благодаря углубленному изучению явления радиоактивности. Они обеспечили мощный рывок вперед в хронологических проблемах всех наук о Земле благодаря широкому распространению материалов, пригодных для датирования – горных пород и органического вещества. Их можно разделить на две подгруппы – радиоизотопные методы и радиогенные методы.

Общий принцип радиоизотопных методов – измерение изменений изотопного состава, связанных с (1) радиоактивным распадом и/или (2) накоплением соответствующих нуклидов. Требуемые в обоих случаях константы распада (или периоды полураспада T1/2) для всех имеющих практическое значение радиоизотопов известны с достаточной точностью. В первом случае необходимо знать начальное количество изотопа, которое либо определяется по продуктам его распада, либо принимается априорно (как в случае радиоуглеродного метода), но тогда появляется необходимость учитывать его изменения во времени (проводить калибровку результатов). Важным методологическим основанием, с которым связано и большинство погрешностей метода, является допущение закрытости системы (датируемого объема вещества), т.е. отсутствия обмена изотопами с окружающей средой. Во втором случае необходимо знать скорость поступления радионуклида в систему. С оценкой этой скорости, а также с выполнением допущения о прочной фиксации радионуклида в системе также связаны неизбежные погрешности датирования. От практического пользователя требуется четкое понимание этих ограничений как источника возможных погрешностей, часто значительных ("отскоков" дат), включая их специфику для каждого метода.

Даже если предположить, что все допущения выполняются и анализируемый образец является носителем некоторой "истинной даты", все равно лабораторные процедуры обладают конечной точностью ввиду стохастической природы процесса радиоактивного распада. Полученная дата представляет собой случайную величину, подчиненную нормальному закону распределения: T±σ, где T – математическое ожидание, σ – стандартная погрешность измерений. На шкале времени это не точка, а интервал, который с определенной вероятностью содержит "истинную дату". Высокая точность (низкое σ) лабораторных изменений еще не является гарантией того, что установлен истинный возраст датируемого объекта (причина – возможное невыполнение допущения о закрытости системы). Для большей уверенности принято делать множественное и дублирующее датирование – серии дат по разрезу, несколько дат из наиболее важных стратиграфических единиц, выполнять датирование несколькими методами, а также использовать разного рода независимый контроль по стратиграфическим, геоморфологическим археологическим и другими соображениям.

Лабораторное определение концентрации радиоизотопов производится двумя способами (Блинов, 1999):

(1) По продуктам радиоактивного распада (α-распад – излучение ядра атома гелия 42He2+ (α-частица); β-распад – излучение электрона (β распад) или позитрона (β+ распад) путем измерения интенсивности излучения на специальных счетчиках. При больших T1/2 или малых концентрациях приходится значительно увеличивать время измерения образца вплоть до практической невозможности получения статистически достоверных результатов.

(2) Прямое измерение числа атомов в масс-спектрометрах – приборах, разделяющих в пространстве движущиеся ионы, различающиеся по отношению m/q (m – масса атомного ядра, q – заряд иона). Современное поколение приборов достигает чувствительности 10-10 (1 атом примеси на 1010 атомов основного нуклида). Для измерения многих природных радиоизотопов этого недостаточно. Разработанная в 1980-е гг ускорительная масс-спектрометрия (accelerated mass-spectrometry – AMS) позволяет измерять ультранизкие концентрации изотопов (предел чувствительности 10-14 - 10-15), что дало импульс к развитию целого набора методов датирования, основанных на природных космогенных радионуклидах.





Дата публикования: 2015-07-22; Прочитано: 463 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.008 с)...