Геохронология продолжениеС этими оговорками можно все же утверждать, что различные животные формы, в том числе и некоторые млекопитающие, могут служить своего рода «индикаторами возраста», по крайней мере в пределах определенных географических зон. Так, костные остатки, принадлежащие саблезубому тигру (Machairodus), южному слону (Elephas meridionalis) и этрусскому носорогу (Dicerorhinus etruscus), найдены в Европе только в нижнем плейстоцене; мамонт (Elephas primigenius) является примером вида, жившего только в верхнем плейстоцене.
Существует несколько способов определения гомогенности образцов, найденных в одних и тех же отложениях. Вейнер (Wei-пег), Окли (Oakley) и Ле Гро Кларк (Le Gros Clark) воспользовались ими для того, чтобы доказать факт фальсификации пильтдаунских остатков.
Один из наиболее распространенных приемов — это так называемая «фторовая проба». В костях, длительное время находившихся в земле, основная минеральная соль — гидрокси-апатит Са5(Р04)3ОН — постепенно превращается во фторапатит Ca5(P04)3F вследствие поглощения фтора из просачивающихся вглубь вод. Скорость превращения зависит, конечно, от содержания в воде фтора, но в любом данном отложении количество фтора в костях является функцией геологического возраста. Поэтому если установлено, что кости содержат различные количества фтора,, то те из них, в которых фтора больше, либо пролежали в земле дольше, либо попали в данный пласт откуда-то извне.
Определять относительный возраст можно также, сравнивая содержание органического азота или органического углерода в различных костях, найденных в одном отложении. Более древние кости содержат меньше азота и углерода, так как соответствующие органические вещества постепенно разлагаются.
Многие ранние попытки определения минимального абсолютного возраста основывались на оценках скорости накопления речных
наносов или образования последовательных слоев почвы.
Поскольку, однако, скорость осаждения зависит от многих факторов, такие оценки неизбежно оказывались весьма приближенными. В последнее время удалось более точно определить скорость образования некоторых особых видов отложений, таких, как сталагмиты и сталактиты; в случае флювиогляциальных отложений слой осадков представляют годичные образования.
Зимой таяние ледников происходит медленно, количество осадков, образующихся за это время года, невелико, и состоят они из мелких частиц. Напротив, наносы летнего периода более мощные и представлены гравием и моренным материалом. Каждое годичное отложение можно, следовательно, отличить от отложений предшествовавших и последовавших лет; особенно удобны в этом отношении ленточные глины — тонкие прослойки, откладывающиеся ежегодно. Подсчет количества прослоек вблизи современного края ледника и на всей площади, которую ранее покрывал ледник, может помочь определить абсолютный возраст некоторой формации. Этот метод, впервые примененный в Швеции де Геером, широко используется в Европе и Америке для определения возраста остатков.
Несколько похож на него по общему принципу метод дендрохронологии. В географических зонах со сменой времен года концентрические кольца на поперечном срезе ствола позволяют определить возраст дерева. Толщина кольца зависит от того, насколько благоприятен был данный год для роста дерева: тесное расположение нескольких соседних колец указывает па то, что условия роста в течение ряда лет были неблагоприятными. Отметка на срезе живущего дерева может оказаться где-нибудь в середине ствола, а на ископаемом стволе — на периферии.
Сравнивая два образца древесины, можно определить полное число колец, которое оказывается больше, чем на любом из взятых в отдельности образцов. Серия образцов разного возраста дает возможность установить возраст археологической находки, обнаруженной вместе с ископаемыми остатками древесины. Методы, основанные на подсчете слоев ленточных глин и определении возраста древесины, позволили установить возраст ископаемых остатков, соответствующих недавним археологическим стадиям, т. е. последним 5 тысячам лет.
Наконец, укажем на целый ряд изотопных методов определения абсолютного геологического возраста. Наибольшую ценность представляет радиоуглеродный метод, впервые разработанный Либби. С помощью этого метода удается датировать ископаемые остатки, возраст которых составляет примерно 50—60 тысяч лет.
Изотоп углерода С14 непрерывно образуется в атмосфере вследствие действия космического излучения на атмосферный азот. Химически он ведет себя как обычный углерод С12 и, следовательно, включается во все живые ткани. После смерти организма дальней-
ший обмен углерода прекращается и С14 медленно распадается с периодом полураспада 5568+30 лет. Содержание С14 в органическом веществе является, таким образом, функцией его возраста: чем меньше содержание С14, тем больше возраст. Ошибка в определении возраста составляет от ±100 до ±1200 лет (в зависимости от возраста), и надежно определяемый возраст не превышает 20—30 тысяч лет. Тем не менее радиоуглеродный метод широко и с успехом применялся главным образом для датировки остатков из верхнего плейстоцена и более поздних отложений.
Если возраст отложений превосходит полмиллиона лет, то используются другие изотопные методы, основанные на накоплении изотопов свинца и радиоактивных минералов, содержащих уран и торий, или измерении скорости распада радиоактивного калия, превращающегося в аргон.
Последний метод основан на том, что в природном калии присутствуют микроколичества изотопа К40, который распадается, превращаясь в Са40 и Аг40 с периодом полураспада 1,3 XlO9 лет. Этим методом была подтверждена установленная ранее продолжительность различных эпох третичного периода (табл. 2.1), а также показано, что возраст, соответствующий рубежу плиоцена и виллафранка, превосходит миллион лет, а возможно, даже достигает двух или трех миллионов лет.
Радиоизотопные методы сыграли исключительную роль в определении возраста находок в Олдувайском ущелье (Танзания). В этом районе в результате размытия берега в речном каньоне обнажился ряд слоев, относящихся к эпохе позднего плейстоцена. Основанием служит базальтовый слой вулканического происхождения; его возраст, оцененный калиево-аргоновым методом, равен приблизительно 2 млн. лет. Выше расположено пять пластов (I—V). Древнейший из них — пласт I — также вулканического происхождения, содержит ценный ископаемый материал — боль¬шое число остатков гоминид. Возраст одной из прослоек вблизи середины этого пласта (маркирующего слоя А), определенный калиево-аргоновым методом, 1,75 млн. лет. Пласт II также содержит остатки гоминид, однако он образовался из материала, принесенного подземными потоками, и озерных отложений, поэтому его возраст нельзя оценить изотопными методами. Толщина его местами близка к толщине пласта I, однако процесс формирования занял несравненно больше времени. Район Олдувайского ущелья представляет собой часть Большой Рифтовой долины (Восточная Африка), простирающейся на север в Кению и Эфиопию. В южной части Эфиопии в нее входит долина реки Омо, впадающей в озеро Рудольфа в Кении.
В этой долине также сделано немало важных находок, возраст которых оценен радиоизотопными методами.
Весьма перспективен новый метод определения возраста костей, сохранивших белковый материал,— так называемый метод
рацемизации аминокислот. В живом организме 20 аминокислот имеют определенную стереоконфигурацию — все они являются левовращающими (L). После смерти происходит постепенное изменение конфигурации аминокислот, т. е. увеличение относительной] доли правовращающих молекул. Соотношение между обе¬ими формами зависит от времени, прошедшего с момента смерти организма. Для определения возраста' пока что использовали в основном одну аминокислоту — изолейцин. Было показано, что оцененный этим методом возраст остатков из Олдувая согласуется с определенными изотопными методами. Следует, однако, учитывать один существенный фактор, а именно температурную историю образца, так как с ростом температуры увеличивается скорость рацемизации. |
