Абсолютный возраст – традиционное обозначение возраста геологического объекта или времени геологического события, выраженного в единицах времени. В современной стратиграфической терминологии для возраста, определённого количественными методами, применяется термин численный возраст (), а для возраста, установленного по изотопным отношениям, – изотопный возраст (). Североамериканский стратиграфический кодекс рекомендует не использовать выражение «абсолютный возраст» для изотопных определений и применять более общее понятие «численный возраст» для возрастов, полученных по изотопным отношениям, трекам деления и другим количественно измеряемым возраст-зависимым явлениям.

Относительный возраст устанавливает положение геологического объекта или события относительно других объектов и событий без обязательного определения прошедшего времени в годах. Количественное измерение геологического времени относится к геохронометрии () – разделу геохронологии.

Для определения численного возраста горных пород и минералов широко применяются радиоизотопные методы. Наряду с ними существуют методы, основанные на других количественно измеряемых процессах, связанных со временем. Полученный возраст относится к определённому процессу или событию в истории исследуемого объекта; например, для метаморфизованных или деформированных пород различают возраст исходной породы (протолита) и возраст её последующего преобразования.

Терминология Термин «абсолютный возраст» исторически использовался для противопоставления количественно определённого возраста относительной последовательности событий. В 1962 году геолог Артур Холмс выступил против употребления выражения «абсолютный возраст» применительно к радиометрическим определениям, поскольку выражение возраста в единицах времени не означает, что полученное значение является «абсолютным». В современной русскоязычной геологической литературе «абсолютный геологический возраст» также рассматривается как ранее употреблявшееся обозначение изотопного геологического возраста.

В литературе по датированию четвертичных отложений предложено различать численный, калиброванный, относительный и коррелированный возраст в зависимости от характера получаемой хронологической информации. Понятие календарного возраста не является универсальным синонимом абсолютного или численного возраста. Например, радиоуглеродный возраст переводят в календарный посредством калибровочных кривых, учитывающих изменение содержания 14C в атмосфере во времени.

Принципы определения возраста Численный возраст определяют по количественно измеряемым явлениям, изменение которых связано с течением времени. Разные методы фиксируют разные события в истории исследуемого объекта, поэтому численное значение требует интерпретации в соответствии с исследуемым процессом.

В радиоизотопных методах возраст определяют по изменениям изотопного состава, обусловленным радиоактивным распадом. Интерпретация результата зависит, в частности, от того, сохранялась ли соответствующая изотопная система закрытой после датируемого события. Последующий обмен материнскими или дочерними изотопами может изменить возрастную информацию; в зависимости от минерала и геологической истории полученное значение может соответствовать кристаллизации, более позднему преобразованию или охлаждению.

Возраст датированного материала не всегда совпадает с возрастом объекта или события, для которого устанавливается хронология. Например, U–Pb-возраст обломочного циркона характеризует образование самого зерна до его попадания в осадок. Поэтому наиболее молодые достоверно датированные обломочные цирконы могут использоваться для оценки максимального возраста осадконакопления: осадочная порода не могла сформироваться раньше содержащихся в ней минеральных зёрен.

Методы

Методы численного датирования основаны на различных физических, химических и биологических процессах, закономерно изменяющихся со временем. Выбор метода зависит от исследуемого материала, предполагаемого возраста и события, которое требуется датировать.

Радиоизотопные методы Радиоизотопное датирование основано на закономерностях радиоактивного распада и изменении изотопного состава вещества со временем. Для определения возраста горных пород и минералов применяются, в частности, уран-свинцовый (U–Pb), калий-аргоновый (K–Ar) и аргон-аргоновый (40Ar/39Ar), рубидий-стронциевый (Rb–Sr), самарий-неодимовый (Sm–Nd), рений-осмиевый (Re–Os) и лютеций-гафниевый (Lu–Hf) методы.

Отдельную группу составляют методы, использующие нарушение радиоактивного равновесия в семействах урана и тория; они применяются, в частности, при датировании относительно молодых карбонатных образований, осадков, костных остатков и вулканических пород. Радиоуглеродное датирование основано на распаде космогенного изотопа 14C и применяется прежде всего к углеродсодержащим материалам.

Космогенные нуклиды, образующиеся при взаимодействии космических лучей с веществом атмосферы и земной поверхности, используются для определения длительности экспозиции или погребения и для изучения скоростей поверхностных процессов. В таких исследованиях применяются, в частности, 3He, 10Be, 21Ne, 26Al и 36Cl.

Другие методы При люминесцентном датировании измеряется сигнал, накопленный минералами под воздействием естественного ионизирующего излучения. Оптически стимулированное люминесцентное датирование осадочных минералов позволяет оценивать время после их последнего достаточного воздействия света и последующего погребения; термолюминесцентное датирование может использоваться для определения времени после последнего нагрева материала.

Трековое датирование основано на регистрации микроскопических следов, возникающих в минералах при спонтанном делении 238U. Поскольку треки могут частично или полностью отжигаться при нагревании, метод используется также для восстановления термической истории горных пород.

К численным методам относятся также методы, основанные на периодически образующихся структурах. В дендрохронологии последовательности годичных колец сопоставляют между образцами методом перекрёстного датирования, что при наличии непрерывной хронологии позволяет отнести каждое кольцо к конкретному календарному году. Хронологическую информацию могут также давать годичные или сезонные слои озёрных отложений и ледяных кернов.

В геологии, археологии и исследованиях четвертичного периода применяются также археомагнитное датирование, датирование методом электронного парамагнитного резонанса, датирование по рацемизации аминокислот, датирование по гидратации обсидиана и другие методы.

Интерпретация результатов датирования Последующие геологические процессы могут изменить первоначальную возрастную информацию. Нагревание, перекристаллизация, воздействие флюидов или диффузионный обмен способны привести к частичной либо полной потере или перераспределению компонентов, используемых для датирования. В таком случае результат может отражать более позднее событие, а не первоначальное образование минерала.

Для ряда геохронологических систем возраст связан с температурной историей минерала. Для описания перехода системы к эффективному удержанию продуктов распада при охлаждении используется понятие температуры закрытия. Она не является неизменной характеристикой минерала и зависит, в частности, от скорости охлаждения, размера и геометрии диффузионного домена и параметров диффузии. Методы, в которых возраст зависит от температурной истории образца, используются в термохронологии; сопоставление нескольких систем с различной температурной чувствительностью позволяет исследовать охлаждение и перемещение пород к поверхности.

Разные участки одного кристалла могут сохранять свидетельства событий разного возраста. Например, циркон способен содержать более древние унаследованные ядра и более молодые зоны роста или перекристаллизации; при интерпретации U–Pb-результатов учитывают внутреннее строение минерала и возможное нарушение изотопной системы.

Неопределённость результатов Численные определения возраста имеют неопределённость, величина которой зависит от метода, свойств образца, измерительной процедуры, используемых эталонов и параметров расчёта. В геохронологии различают случайные и систематические составляющие неопределённости. При расчёте средних возрастов случайная составляющая может уменьшаться с увеличением числа независимых измерений, тогда как общие систематические составляющие должны учитываться отдельно и таким способом не уменьшаются.

Неопределённость измерения составляет только часть неопределённости хронологического вывода. Интерпретация может зависеть от сохранности датируемой системы, калибровочных данных и связи между измеренным возрастом и исследуемым событием.

Результат датирования не всегда представляется одним возрастом с симметричным интервалом неопределённости. Например, вследствие формы радиоуглеродной калибровочной кривой одному радиоуглеродному определению могут соответствовать несколько раздельных календарных интервалов с различной вероятностью.

Шкалы времени и обозначение возраста В геохронометрии возраст выражают в годах и кратных им единицах. Международная комиссия по стратиграфии использует обозначения ka для тысячи (103), Ma для миллиона (106) и Ga для миллиарда (109) лет. При интерпретации возраста необходимо учитывать принятую точку отсчёта.

В радиоуглеродном датировании обозначение BP ( – «до настоящего времени») для некалиброванных возрастов означает условные радиоуглеродные годы до 1950 года; «настоящее» в этой системе является фиксированной точкой отсчёта и не соответствует году проведения измерения.

Радиоуглеродный возраст, выраженный в BP, нельзя непосредственно отождествлять с числом календарных лет до 1950 года. Для получения календарной оценки его калибруют по калибровочной кривой. Калиброванные результаты обозначают, в частности, как cal BP, где cal означает «калиброванный» (), и обычно представляют в виде одного или нескольких календарных интервалов с указанным уровнем вероятности.

Единая условная точка отсчёта существует не для всех методов. Например, при люминесцентном датировании возраст может рассчитываться как время, прошедшее до отбора или измерения образца, поэтому при сопоставлении результатов необходимо учитывать использованную точку отсчёта.

Связь с геохронологической шкалой Численные определения возраста используются для калибровки геохронологической шкалы. Границы многих подразделений определяются посредством глобальных стратотипических разрезов и точек (GSSP, ): GSSP фиксирует границу в определённой точке стратиграфического разреза, а её численный возраст калибруется геохронометрическими методами.

Численные оценки границ геохронологической шкалы могут уточняться по мере получения новых данных. Например, в июне 2026 года Международная комиссия по стратиграфии изменила оценки возраста оснований анизийского яруса с 246,7 до 247,0 млн лет, оленёкского – с 249,9 до 250,8 млн лет, а вучапинского – с 259,51 ± 0,21 до 259,857 ± 0,084 млн лет.

Для некоторых древнейших границ применяются GSSA () – границы интервалов геологического времени, определённые присвоенным им численным возрастом. В действующей шкале Международной комиссии по стратиграфии посредством GSSA определены, в частности, начало гадея (4567 млн лет) и нижняя граница эоархея (4031 ± 3 млн лет).

История До развития количественных методов хронология истории Земли основывалась преимущественно на относительном датировании по стратиграфическим соотношениям и последовательности ископаемых организмов. После открытия Анри Беккерелем радиоактивности в 1896 году появилась физическая основа для радиоизотопной геохронологии. В 1905 году Эрнест Резерфорд предложил использовать радиоактивный распад для измерения геологического времени, а в 1907 году Бертрам Болтвуд опубликовал определения возраста минералов, основанные на распаде урана.

В 1913 году Артур Холмс опубликовал первую геологическую шкалу времени, калиброванную радиоизотопными возрастами.