Методы абсолютной геохронологии

Ключевая проблема геоморфологии и четвертичной геологии – определение возраста отложений и форм рельефа. От успешности датирования часто зависит решение ключевых вопросов палеогеографии плейстоцена. Решение задач геологической корреляции получает серьезную поддержку, если можно определить абсолютный возраст интересующих отложений и/или форм рельефа. Методы абсолютного датирования горных пород начали развиваться еще в конце XIX в (например, варвометрия). С середины XX в (появление радиоуглеродного, уран-ториевого методов) прогресс в этой области был связан преимущественно с успехами физико-химических наук, в особенности радиоизотопной геохимии. Интерес к абсолютной хронологии и число публикаций в этой области столь высоки, что существуют специализированные международные журналы, посвященные проблемам геохронологии в целом ("Quaternary Geochronology", "Geochronometria") и даже отдельным методам ("Radiocarbon" – радиоуглеродное, "Ancient TL" – люминесцентное и ЭПР датирование).

Важные понятия для оценки качества любых датировок – точность (precision) и достоверность (accuracy) (Walker, 2005). Точность даты – это величина статистической неопределенности результатов физического или химического анализа или измерения, лежащего в основе определения возраста. Достоверность даты – мера ее соответствия истинному возрасту конкретного образца. На рис.7.1 дата А – точная, но недостоверная: она имеет узкий диапазон погрешности, но при этом недооценивает истинный возраст на 1,5-2 тысячи лет. Дата Б – достоверная, но неточная, т.к. она близка к истинному возрасту, но имеет широкую планку погрешности. Наконец, дата В – и точная, и достоверная.

Если при определении возраста объекта опираться на повторные датировки (а так, по возможности, и следует поступать), то достоверность и точность надо оценивать для всей серии дат. На рис.7.1 серия Г – точная, но недостоверная, серии Д и Е – достоверные, но неточные, потому что определенный по ним статистическими методами возраст события будет иметь широкий интервал неопределенности. В серии Д причина этого – низкая точность индивидуальных дат. В серии Е каждая дата сама по себе точна, но между датами – значительный разброс. Очевидно, что если бы исследователь сэкономил и выполнил одну датировку вместо четырех, достоверность результата могла бы сильно снизиться. Наконец, и точной, и достоверной можно считать серию Ж. В этом случае можно было бы обойтись и одной датой, но узнать об этом заранее невозможно. Кроме того, кратное датирование позволяет статистическими средствами улучшить точность – сузить интервал неопределенности в интегральной дате по сравнению с индивидуальными (это следует из теории ошибок).

Причинами недостоверности дат могут быть (а) неучтенные физические и химические изменения датируемого материала в момент его образования или позднее (например, загрязнение более молодым или более древним материалом), (б) несоответствие образца датируемому событию (например, за счет переотложения образца изначально в ходе накопления слоя или уже в разрезе вследствие биотурбации), (в) технические нарушения в ходе отбора образца или лабораторной обработки. Неточность может происходить из плохого качества предоставленного в лабораторию материала (образец слишком маленький или слишком низкие концентрации датируемого компонента), может быть следствием ограниченных технических возможностей (например, не самая высокая чувствительность измерительной аппаратуры в данной лаборатории), а может быть и свойством выбранного метода или модификации метода.

Физические основы методов и лабораторные процедуры разбираются в данной главе достаточно кратко, по возможности не дублируя недавно вышедшее методическое руководство (Методы палеогеографических реконструкций, 2010). По сравнению с другими, более детально изложены принципы радиоуглеродного и люминесцентного датирования ввиду их наибольшей распространенности в международной исследовательской практике. Акцент делается на принципах, важных как для практического применения – принятия решения по использованию того или метода, стратегии и тактики отбора образцов, так и для "кабинетной" работы – интерпретации результатов датирования, их представления в публикациях, критического восприятия научной литературы. Исходя из этого, в приводимых примерах использования разных методов особое внимание уделяется геоморфологической и палеогеографической интерпретации датировок. Для облегчения понимания зарубежных публикаций приводятся англоязычные эквиваленты некоторых терминов.

Классификации методов датирования могут строиться по разным признакам – по используемым материалам, по типу получаемого результата, по охвату времени, доступного для датирования. Последнее особенно важно при подбора методов под конкретную задачу. Возрастные диапазоны широко распространенных методов датирования собраны вместе на рис.7.2. В тексте методы подразделены по основным принципам действия, что облегчает как изложение, так и понимание сути методов, необходимое для грамотного их применения. Выделены сидерические, радиометрические (радиоизотопные и радиогенные), относительного датирования, или релятивные, и корреляционные.