28.04.2015

Наносферы свинца портят геохронологию Антарктиды

Международный коллектив ученых под руководством доктора Моники Кусяк (Monika A. Kusiak) из Института геологии Польской академии наук впервые раскрыл тайны свинцовых включений в цирконы - древнейших минералов на Земле, которые традиционно используют для вычисления возраста горных пород.

Оказалось, что свинцовые наносферы в цирконах из Антарктиды распределены неравномерно, и из-за этого их возраст может быть завышен на полмиллиарда, миллиард лет. На самом деле, антарктические цирконы моложе, их возраст — 3,5 млрд лет. Результаты этой работы опубликованы в апрельском номере PNAS, а краткий пересказ приводит сайт научных новостей Польши PAP.

Ученые полагают, что наша планета образовалась 4,6 млрд лет назад, и пытаются найти в земной коре какие-то геологические свидетельства этому событию. Например, можно прямо вычислить возраст образования минералов и горных пород изотопными методами, что и делается для цирконов (ZrSiO₄) - очень устойчивых минералов, выдерживающих высокие температуры и давление, возникающие в недрах. Самые старые цирконы находят в породах древних кристаллических щитов на всех континентах. Так, в массиве Западной Австралии в Джек Хиллз возраст цирконов определил в 4,46 млрд лет - это пока древнейшие минералы на планете. Чуть моложе горные породы найдены в Канаде — гнейсы возрастом 4,03 млрд лет. Аналогичного возраста породы есть в Гренландии, Северном Китае и в Восточной Антарктиде на Земле Эндерби.

Как раз с цирконами из Антарктиды работали ученые под руководством Моники Кусяк. Циркон содержится в горных породах в виде крошечных зерен. В этих зернах есть изотопы урана-235 и урана-238, которые распадаются с постоянной скоростью до изотопов свинца-207 и свинца-206. Соотношение этих изотопов свинца и позволяет вычислить возраст минералов.

Ученые с самого начала заподозрили неладное с антарктическими цирконами: их возраст колебался от 3,5 млрд до 4 млрд лет. Ошибка слишком большая, чтобы не обращать на нее внимание. Тогда из образцов извлекли еще более мелкие фрагменты - нанометрового размера - и стали изучать под электронным микроскопом.

Выяснилось, что в образцах содержатся включения в виде кластеров из нанометровых сфер свинца. В некоторых местах образца такого свинца много, в других - мало или его нет совсем. И это распределение свинца совершенно меняет датировку. Если в образце для датирования попадались кластеры свинца, то возраст составлял 4 млрд лет. Если свинца не было, то образец молодел на полмиллиарда лет.

Ученые полагают, что наносвинец мог образоваться в виде таких кластеров в цирконах в условиях очень высокой температуры. Как бы то ни было, но если выводы этой группы подтвердят другие исследователи, то цирконы Антарктиды придется омолодить до 3,5 млрд лет, и они выпадут из списка самых старых пород на Земле.

Источники:

1. scientificrussia.ru