Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Методы датирования в палеоантропологии

Для определения возраста палеоантропологических находок используется практически весь арсенал доступных методов датировки, который также применяется в палеонтологии, археологии и геологии. Оно и понятно – данные дисциплины имеют много общего, а исходные факты изначально располагаются в каких-то геологических слоях, содержащих помимо костных останков предков человека другой палеонтологический материал.

 

В палеоантропологической литературе упоминаются следующие методы, используемых ныне для определения возраста находок:

- по фауне,

- по стратиграфии,

- по магнитостратиграфии,

- по минерализации костных останков,

- по рацемизации кислот,

- тест на фтор-уран-азот,

- термолюминисцентный метод,

- метод электрон-спин-резонанса,

- метод радиоуглеродного датирования,

- изотопные методы (калий-аргоновый, урановый и т.п.).

 

Рассмотрим их по порядку.

Датирование по фауне.

Рядом с останками предков человека нередко обнаруживаются костные останки различных животных. Палеонтологи, изучающие останки древних животных и исходящие из эволюционной теории, пришли к заключению, что многие виды млекопитающих претерпели значительную эволюцию в течение последних нескольких миллионов лет (диапазон времени, значимый для эволюции человека) – при этом новые виды появлялись, а старые вымирали. Изменения этих видов животных (например, слонов) в ходе эволюции палеонтологи сводят в некие последовательные схемы. Теоретически, если сходная последовательность видов слонов обнаруживается в двух различных местах, можно допустить, что эти места имеют один относительный возраст. И обнаружение костных останков предка человека рядом с останками какого-то вида предков современных слонов позволяет предполагать, что данный предок человека жил в то время, когда жил соответствующий вид предков слонов.

 

Рис. 109. Палеонтологические раскопки в Мексике

 

Этот метод определения возраста очень грубый, поскольку древние виды животных (как и виды предков человека) существовали продолжительное время. Соответственно, и датировки получаются с широкими диапазонами по времени – максимальная точность данного метода оценивается на уровне полумиллиона лет. Это, во-первых.

Во-вторых, одновозрастность соседствующих останков – всего лишь предположение, хоть и не лишенное логики. Всегда остается возможность того, что, например, останки предка человека попали в какую яму, трещину и т.п. с останками более древних животных и наоборот. Способны вносить значительные искажения в картину отложений и мощные водные потоки – не обязательно наводнения, достаточно просто сильного паводка. Исследователи не так уж и редко сталкиваются с ситуациями, когда водные потоки смывали слои с какими-то останками, в результате чего эти останки вновь откладывались в ином месте. А это, естественно, создает основу для серьезных ошибок в датировке.

И в-третьих, возраст соответствующих видов животных также определяется какими-то дополнительными методами – на их костях же не указаны ни дата жизни конкретного животного, ни период существования данного вида. Следовательно, если имеется ошибка в определении возраста останков животных, то она при датировке останков предков человека по окружающей фауне автоматически переносится и на них…

Датирование по стратиграфии.

Стратиграфическое исследование – это исследование расположения или залегания геологических слоев друг над другом. С точки зрения датировки, важнейшим используемым при этом принципом является отнесение нижнего слоя к более раннему периоду времени по сравнению с более верхним слоем. Последовательное расположение слоев дает основу относительной хронологической последовательности, от наиболее раннего (самый нижний слой) к позднейшему (самый верхний слой). Метод же определения возраста палеоантропологических останков сводится в данном случае к их датированию по возрасту того геологического слоя, в котором они были обнаружены.

 

Рис. 110. Геологические слои – объект стратиграфических исследований

 

Достаточно очевидно, что также как и способ датировки палеоантропологических находок по окружающей фауне датировка по стратиграфии является методом относительным. Определение абсолютного возраста геологических слоев невозможно лишь по их стратиграфии и требует использования дополнительных методов датирования.

Образование геологического слоя – также процесс, как правило, длительный. Соответственно, при датировке по стратиграфии можно получить лишь весьма широкий диапазон по времени для возраста костных останков.

Конечно, бывают случаи, когда образование геологических слоев происходит быстро и даже очень быстро. Например, при извержении неподалеку вулкана останки могут быть засыпаны слоем пепла в считанные дни и даже часы. Имеют место и процессы так называемого лавинообразного накопления осадков. Во всех этих случаях диапазон времени при датировке может быть значительно сужен, но для этого необходима «маленькая деталь» – нужно знать точное время соответствующего события, которое привело к образованию подобного геологического слоя. А это, увы, возможно только для очень недавних событий, попавших в какие-то летописи. Для дописьменной же истории время таких событий опять-таки определяется с помощью стратиграфической летописи и дополнительных методов датирования.

Насколько же вообще точны знания возраста геологических слоев?..

В одной из недавних работ, посвященных одному из методов определения абсолютного возраста геологических пород , имеется такая фраза:

«Современная амбициозная задача геохронологии калибровать время основных биологических изменений, зафиксированных в стратиграфической шкале времени, с точностью лучше 1%».

Не буду тут приводить ни автора, ни названия работы – высказанная в этой фразе идея довольно типична ныне для работ по датированию…

Погрешность на уровне одного процента – это несомненно великолепная точность. И если уже сейчас актуальна подобная задача, то это означает весьма высокий уровень современных методов датирования.

Но насколько подобные заявления соответствуют реальности?..

Несколько забегая вперед, отвечу на этот вопрос сразу – абсолютно не соответствуют. Реальные погрешности намного-намного больше. Но пройдемся по порядку…

При составлении общей геохронологической шкалы геологам приходится «сшивать» стратиграфические шкалы в разных регионах. Но в разных регионах в одно и то же время могут быть совершенно разные условия – где-то осадки могут в это время накапливаться, а где-то нет; накопление может идти с разной скоростью и так далее. Все это приводит к образованию своеобразных «дыр» на конкретных геологических шкалах. Данное положение отразилось на введении такого принципа, как «неполнота стратиграфической летописи» – полной аналогии провозглашенной Дарвиным «неполноты палеонтологической летописи» (см. ранее). Этот термин ввел Чарльз Лайель – близкий друг Дарвина – примерно в то же самое время, так что их часто объединяют в один «принцип неполноты стратиграфической и палеонтологической летописи», называя его «принципом Лайеля-Дарвина».

 

Рис. 111. Пример совмещения стратиграфических шкал

С точки зрения банальной логики, в наличии перерывов – хоть в геологических слоях, хоть в палеонтологических отложениях – нет ничего странного или особенного (и уж тем более чего-то «запретного»). Поражает другое – заявляемые геологами масштабы перерывов!..

«Академик Д.В.Наливкин (1974) для иллюстрации неполноты собственно геологической летописи приводит расчеты времени для накопления толщ фанерозоя, исходя из скорости современного осадконакопления. Получается, что для накопления всей толщи осадков фанерозоя достаточно всего 60 млн. лет, в то время как продолжительность фанерозоя составляет около 600 млн. лет (535±1 млн. лет по последним данным). То есть почти 90% геологического времени приходится на перерывы. Такой актуалистический подход, хоть и очень грубо, но вполне достоверно подтверждает громадные пропуски в последовательности напластования, в геологической истории Земли» (Г.Холмовой, В.Ратников, В.Шпуль, «Теоретические основы и методы стратиграфии»).

А ведь это написано не просто в какой-то книжке, а в учебнике!.. Студентам предлагается просто проглотить 90% «геологической недостачи» в качестве чуть ли не «научно-установленного факта»!..

Не многовато ли?..

Оставим в стороне способ, которым академик Д.В.Наливкин получил этот результат. Но другие исследователи с использованием иных способов и расчетов приходят ведь к аналогичным цифрам!..

Еще можно понять 90% «недостачи» в ископаемых останках. Тут вполне реальны все 99% и более, ведь даже костные останки подвержены разложению. Но в геологии-то мы имеем дело все-таки с минералами!.. Неорганика-то куда делась?.. Рассосалась в небытие?.. Так, между прочим, закон сохранения материи еще никто не отменял!..

Допустим, что какая-то часть геологических пластов из-за воздействия внешних факторов (дождь, ветер и прочее) подверглась эрозии с перемещением и переотложилась в другом месте. Это вполне реально. А что делать в тех случаях, когда сомнительна сама эрозия?..

«В океанах значительная часть времени падает на перерывы в седиментации [отложении осадков]… Эрозия не может рассматриваться здесь в качестве главной причины неполноты разрезов, хотя и другие причины точно назвать невозможно. Морские геологи придумали удачный обход этой сложной проблемы, назвав время перерывов периодом неотложения осадков. Таким образом, геологическая летопись … фиксирует короткие интервалы активности, разделенные значительно более длинными интервалами бездействия» (С.И.Романовский, «Физическая седиментология»).

То, что процессу эрозии и переотложения подверглось аж 90% осадков, уже вызывает очень серьезные сомнения. А уж 90% времени на «периоды неотложения» осадков в океанах вообще выходит за все разумные рамки.

Но даже если закрыть глаза на сомнительность подобных допущений, то выявляется весьма неприятная для эмпирических исследований ситуация – если неполнота геологической летописи действительно столь масштабна, то геологи пытаются описывать реальность, имея возможность анализировать максимум всего 10% имевшегося когда-либо фактического материала, а 90% для них недоступны в принципе.

Автоматически возникают вполне закономерные вопросы о корректности производимой экстраполяции выводов, полученных на основе весьма ограниченной выборки. Говоря более простым языком, возникают сомнения в правомерности того, чтобы выводы по 10% распространялись на оставшиеся 90% – причем неизвестных фактов. И уж тем более представляется недопустимой категоричность выводов, получаемых на основе подобной ограниченной выборки.

Какова вероятность совершения ошибки при совмещении шкал, на которых 90% составляют «дырки»?.. Огромная!..

Каким же образом совмещаются стратиграфические шкалы?.. Оказывается, чаще всего по останкам животных. ..

Однако палеонтологическая летопись тоже ведь далеко не полна, и «дырок» на ней отнюдь не меньше!..

 

Рис. 112. Расположение отложений брахиопод на стратиграфических шкалах

 

«Теория эволюции настолько тесно переплелась с палеонтологией и стратиграфией, что нередко приводимые доказательства напоминают «круговую поруку». Порой даже специалисту крайне сложно разобраться – то ли теория эволюции опирается на зафиксированную в геологической летописи последовательность окаменелостей, то ли геологические слои датируются на основании эволюционной шкалы усложняющихся с течением времени организмов» (А.Лаломов, «Геологический возраст Земли в свете современного катастрофизма: реальна ли макроэволюция с точки зрения современной геологии?»).

Эту круговую поруку иногда представляют еще более трагикомичной ситуацией: палеонтолог при определении возраста найденных останков идет за датировками к геологу, а геолог при определении возраста какого-то геологического слоя – к палеонтологу…

Все это, как минимум, вызывает «смутные подозрения» в банальной подгонке под заранее заготовленный результат. Какой хочешь результат – такой и получим. Нужна была Дарвину длительная эволюция – пожалуйста, получите 90% невесть куда девшихся геологических слоев!..

Однако сейчас-то необходимость в очень длинной истории для эволюционной теории отпала, поскольку эволюция вполне способна обойтись и существенно меньшим временем с помощью «взрывного» характера видообразования и «скачкообразности» эволюционных изменений (см. ранее). В рамках теории «прерывистого равновесия» редкость промежуточных форм более не нуждается в геологических перерывах. Соответственно встает вопрос – нужны ли теперь вообще эти самые 90% «недостачи» в геологических отложениях?..

С точки зрения теории эволюции, необходимости в них нет!..

А раз так, то вполне может оказаться так, что стратиграфическая летопись в реальности существенно короче, чем она ныне представляется ученым. Тогда автоматически получится, что в определении возраста геологических слоев имеются принципиальные ошибки, которые при датировании ископаемых останков предков человека методом стратиграфии переносятся и на их возраст. И эти ошибки могут быть весьма большими…

Более того. Имеются и другие очень весомые основания полагать, что такие ошибки действительно имеют место, и ошибки очень серьезные.

Дело в том, что ныне в геологии господствует «принцип униформизма» и входящий в него составной частью «принцип актуализма», сформулированные также еще Лайелем. Эти принципы сводятся к тому, что поскольку физические законы неизменны, постольку и геологические процессы протекали во все времена одинаковым образом. И вся геохронологическая шкала выстроена в соответствии с этими принципами.

Однако выстроена она на еще одном дополнительном положении, о котором геологи практически не вспоминают, хотя и пользуются им – положении о том, что наша планета в целом не меняла своих размеров на протяжении своей истории, а потому и физические законы действовали в одних и тех же условиях, что и приводит к сходству геологических процессов в разное время.

 

Рис. 113. Насколько неизменна наша планета?..

Между тем уже давно имеется принципиально иной взгляд на прошлое Земли, в рамках которого наша планета некогда имела гораздо меньший радиус и приобрела современный размер лишь с течением времени (иногда этот взгляд называют гипотезой растущей Земли). А при изменении размеров Земли хоть и будут сохраняться неизменными сами физические законы, но могут очень серьезно меняться условия в которых они действуют, что неизбежно скажется и на геологических процессах. Для того, чтобы понять, как именно скажется, нам придется сделать небольшое отступление и рассмотреть саму гипотезу растущей Земли.

 

 

Растущая Земля

Все началось с простейшего геометрического сходства очертаний восточного побережья Южной Америки и западного побережья Африки – они так и просятся «вложиться друг в друга». На это сходство впервые обратил внимание еще Френсис Бэкон в 1620-х годах. Немецкий теолог Теодор Лилиенталь в 1756 году высказал утверждение, что побережья двух материков не просто похожи, а в точности соответствуют друг другу. А в 1858 году Антонио Снидер (американец, живший в Париже) предположил, что Африка и Южная Америка – это осколки некоего единого материка, расколовшегося некогда в прошлом на составные части. Дальнейшие многочисленные геологические и палеонтологические исследования подтвердили, что ранее два континента действительно составляли единое целое, а затем – вследствие неких причин – разошлись в разные стороны.

Естественным логическим следствием было предположение, что аналогичный процесс мог иметь место и с другими материками. Опять же многочисленные исследования достаточно уверенно это подтвердили. И теперь уже практически никто не сомневается, что в некоем далеком прошлом все известные материки нашей планеты составляли единое целое.

 

Рис. 114. Сходство очертаний берегов Южной Америки и Африки

Факт не просто любопытный, а требующий объяснения. Почему был сначала один большой материк, а потом стало несколько, но меньших размеров?.. Почему осколки этого некоего единого целого не остались на месте, а разбежались в сторону друг от друга?.. Что заставило их это сделать?.. Целый каскад вопросов, на которые необходимо было дать ответы.

В итоге появились две принципиально разные теории.

Одна из них получила название теории дрейфа материков. Автором ее является Альфред Вегенер, выдвинувший в 1913 году идею о том, что материки являются более легкими «платформами», которые могут медленно передвигаться по более тяжелым недрам планеты подобно тому, как дрейфуют льды по поверхности воды. Эта теория, по умолчанию, подразумевала постоянство размеров планеты. По крайней мере сам Вегенер, формулируя свою теорию, ни о каком расширении не упомянул. И хотя, строго говоря, сама по себе идея дрейфа материков не нуждается в постоянстве размеров Земли, ныне идея Вегенера – развившаяся в теорию тектоники плит – воспринимается именно в совокупности с этим весьма жестким ограничением.

 

Рис. 115. Альфред Вегенер

 

Однако еще до теории дрейфа материков появилась на свет теория растущей Земли. Согласно ей, материки представляют собой «осколки» коры молодой планеты, имевшей ранее существенно меньший размер. В какой-то момент из-за увеличения размеров Земли в ходе неких процессов, исходная единая кора раскололась на отдельные материки, «осколки» начали постепенно удаляться друг от друга, и процесс этот продолжается до сих пор.

Разные исследователи указывают разное время появления этой теории и различных авторов идеи расширения. Но самые ранние упоминания ссылаются на две публикации 1889 и 1909 годов итальянского геолога Роберто Мантовани.

Довольно продолжительное время обе теории занимались сугубо умозрительными спорами. Проблема в том, что Вегенер, сформулировавший теорию дрейфа материков, не дал никаких объяснений причин этого явления. Но и у теории расширения не было сколь-нибудь толкового объяснения причин весьма существенного изменения размеров планеты кроме невнятных ссылок на некие «внутренние процессы, связанные с магматической и вулканической активностью». Обе теории находились в равных условиях и выбор между ними определялся лишь субъективными предпочтениями геологов и геофизиков.

Так бы две теории и оставались еще долго в состоянии гипотетических споров, если бы не известный геолог Артур Холмс, который высказал идею о том, что движение материков (впрочем, и не только материков, но и других участков земной коры в виде тектонических плит) происходит по поверхности планеты вследствие воздействия на них конвективных потоков в мантии – восходящих горячих и нисходящих холодных. Соединение этой идеи с теорией дрейфа материков и дало в итоге теорию тектоники плит, которая и господствует ныне в геологии. Про теорию расширения Земли начали быстро забывать…

 

Рис. 116. Артур Холмс

 

Но три десятка лет назад советским ученым Владимиром Лариным (ныне доктор геологических наук) была выдвинута гипотеза, которая снимает главные проблемы теории расширяющейся Земли. Он предположил, что ядро нашей планеты состоит не из железа с никелем (как это считалось до сих пор), а из гидридов этих металлов – их соединений с водородом, и водорода в ядре не просто много, а очень много. Гидриды же обладают очень важным свойством – они при своем распаде на составляющие (водород и металлы) значительно увеличивают свой объем.

Такая гипотеза позволяет предложить совсем иной сценарий развития нашей планеты.

Ранее Земля имела радиус примерно в полтора раза с небольшим меньше современного. Затем (около 250 миллионов лет назад – по принятой ныне геохронологической шкале) в ядре начался процесс разложения гидридов и планета стала увеличиваться в размерах. И этот процесс продолжается до сих пор, хотя и протекает относительно медленно.

Как выясняется, данная гипотеза позволяет гораздо лучше теории тектоники плит объяснить огромный массив данных, которыми ныне располагает целый ряд дисциплин – геология, палеомагнитология, палеоклиматология и прочие. Вдобавок, постепенно накапливается массив новых данных, которые указывают на несостоятельность теории тектоники плит…

 

Рис. 117. Владимир Ларин

 

Однако теория гидридного ядра и расширения Земли имеет важнейшие последствия.

Во-первых, меньший радиус планеты приводит к значительному (более, чем в два раза) увеличению гравитации на планете. Существенно выше оказывается и давление атмосферы. Все это неизбежно сказывается на скорости протекания различных геологических процессов, происходящих на ее поверхности. В частности, значительно усиливаются процессы эрозии пород и накопления осадков. А следовательно, существенно меньше времени требуется на образование соответствующих геологических слоев.

Во-вторых, поднимающийся из недр водород вступает по пути в химические реакции. В том числе он соединяется с углеродом, образуя при этом метан. Метан же при определенных условиях в слоях земной коры способен вступать в реакции синтеза более сложных соединений и образовывать целый ряд углеводородов и даже… каменный уголь (что подтверждается многочисленными лабораторными экспериментами)!.. В итоге получается, что на образование каменного угля не требовалось отдельного огромного периода времени, и он продолжает образовываться даже сейчас – не в результате переработки в недрах остатков древней растительности (как считается ныне), а непосредственно из метана, поступающего из глубины планеты. Как результат – из истории Земли пропадает целый большой «кусок» под названием Каменноугольный период (и к этому мы еще вернемся в дальнейшем).

В-третьих, водород реагирует также с кислородом, образуя воду. А вода – сильный растворитель, особенно когда она находится в условиях высоких температур и давлений, как это имеет место в недрах. И в земную кору из глубины поднимается не просто вода, а сильно насыщенные растворы различных солей (в том числе даже плохо растворимых). Попадая в более холодные условия коры, соль и другие вещества из этих растворов выпадают, формируя залежи соответствующих минералов. И получается, что целый ряд геологических слоев также образуется не на поверхности в ходе медленного накопления осадков (как это считает большинство геологов), а уже внутри земной коры. Как следствие – из истории планеты выпадают, вслед за Каменноугольным периодом, еще немало «кусков».

В целом, история Земли оказывается значительно короче 4,5 миллиардов лет. Она сокращается, конечно, не до библейских семи тысяч лет, а существенно в меньшей степени, но все равно заметно – в несколько раз. Подробнее обо все этом можно прочитать в моей книге «Сенсационная история Земли», вышедшей в издательстве «Вече» и опубликованной в интернете.

Но главное для нас здесь то, что в результате перехода к теории гидридного ядра и расширения Земли рушится вообще вся современная геохронологическая шкала. А следовательно, и все датировки, связанные с тем или иным использованием метода стратиграфии!.. Соответственно, и эволюционный процесс на нашей планете подлежит серьезному пересмотру…

 

Рис. 118. Спираль эволюции можно сильно сжать

Следует отметить, что та часть современной геохронологической шкалы, которая отводится палеоантропологами на эволюцию человека, относительно невелика – всего 6-7 миллионов лет. Вдобавок, основные выпадающие при переходе к теории расширяющейся Земли «куски» этой шкалы приходятся главным образам на более ранние отрезки времени. Вследствие этого не исключен вариант, что переход к этой теории и изменение в целом геохронологической шкалы не приведут к серьезным изменениям в хронологии предшественников человека. Однако сам факт неизбежности столь серьезных изменений при смене базовой геофизической теории, которые упомянуты выше, заставляет задуматься о возможности наличия очень серьезных ошибок в имеющихся датировках палеоантропологических находок. И уж тем более не может идти речи о точности в определении их возраста с точностью до одного процента – эта погрешность заведомо выше.

Остается здесь упомянуть лишь о том, что все сказанное выше в равной мере относится и к датированию палеоантропологических находок с помощью метода магнитостратиграфии, который является лишь частным случаем более общего метода стратиграфии. По сути, он отличается лишь тем, что существующие палеомагнитные шкалы выстраиваются не по общему содержимому геологических слоев (минералам и палеонтологическим останкам), а по имеющимся в них намагниченным частицам. По расположению вектора магнитного поля таких частиц геологи имеют возможность восстанавливать те события в прошлом нашей планеты, которые связаны с дрейфом магнитных полюсов Земли и сменой их полярности (так называемой инверсией магнитного поля). Соответственно, решается и обратная задача – определение возраста пород, содержащих намагниченные частицы, по уже выстроенных шкалам этих событий.

Ясно, что датирование останков предшественников человека по частичному содержимому геологических слоев будет иметь те же самые ошибки, что и датирование по содержимому в целом (если не большие)…

 

Рис. 119. Шкала геомагнитных инверсий кайнозоя

 

 

Методы абсолютного датирования

 

Методы определения возраста палеоантропологических находок по сопутствующей фауне, стратиграфии и магнитостратиграфии, о которых шла речь ранее, являются методами относительного датирования. Они работают по принципу «раньше, позже или одновременно». И получение с их помощью возраста для останков предшественников человека возможно лишь в том случае, если уже известен не относительный, а абсолютный (то есть в количестве лет) возраст геологических слоев и их содержимого.

Для определения же абсолютного возраста используются другие методы – методы абсолютного датирования, которые мы и рассмотрим далее. И начнем с датирования по минерализации костных останков.

Кость представляет собой сложный композитный материал, состоящий из белковых и минеральных компонентов. При нахождении костных останков в земле с течением времени происходит постепенное разложение органических компонентов кости и замещение их апатитом, солями тяжелых металлов и другими неорганическими соединениями из окружающей среды, что приводит к изменению химического состава и структуры костной ткани. Эти изменения и называются минерализацией кости.

Достаточно очевидно, что чем больше времени прошло с момента смерти живого организма и чем больше его костные останки находятся в земле, тем сильнее степень их минерализации. И теоретически, по степени минерализации можно определить время момента смерти. Такие попытки предпринимались еще в XIX веке, а ныне широко используются в целом ряде дисциплин – в криминалистике, археологии, палеонтологии и т.д.

К основным показателем оценки давности пребывания костных останков в месте их обнаружения относятся: состояние губчатого вещества и наружной компактной пластинки костей; состояние компактного слоя, цвет костей, вес, изменение химического состава и микроскопической структуры костной ткани.

 

Рис. 120. Изменение внутренней структуры кости

 

На степень минерализации костных останков влияет очень много факторов. Она зависит, в частности, даже от прижизненного состояния их бывшего владельца – его возраста, рациона питания, наличия ряда болезней (например, остеопороза) и их длительности и т.д.

Целый ряд самых разнообразных факторов влияет на степень минерализации костных останков уже после смерти индивида: время года наступления смерти, климат, вид захоронения (пребывания) – в земле, воде, на открытом воздухе; тип почвы (чернозем, песок, суглинок), морфологические и физико-химические свойства почвы (кислотность, влажность, температура); глубина захоронения, способ и вид захоронения (в одежде, без одежды, одиночное или массовое) и другие.

В изменении костной ткани большое значение имеют химические процессы, происходящие между почвой и останками. В этом процессе принимают участие органические кислоты почвы и неорганические вещества – фосфорнокислые и углекислые соли извести и др. И в зависимости от наличия тех или иных условий изменения костных останков могут быть самыми разными. Так, например, некоторые нерастворимые соединения, главным образом соединения кальция, переходят в соединения растворимые, которые вымываются в окружающую землю. Помимо того соли кальция используются растениями. Отмечен переход в костную ткань марганца, алюминия, кремния и железа из выщелочного малогумусного мощного чернозема, алюминия и кремния из карбонатного малогумусного чернозема, отличающегося высоким содержанием этих элементов. Под влиянием этих процессов обычно вес костей уменьшается, поверхность их становится матовой, шероховатой, пористой; кости приобретают ломкость и постепенно разрушаются. Иногда, наоборот, кости воспринимают из почвы кремневую кислоту и как бы «каменеют». В результате вес костей увеличивается, они становятся плотными, крепкими, сопротивляемость их к внешним воздействиям возрастает.

Сильное влияние сразу множества факторов на степень минерализации костей неизбежно приводит к тому, что определение времени, прошедшего после смерти, по костным останкам, может быть сделано лишь в очень больших интервалах. Даже для «современных» останков специалисты допускают весьма немалую погрешность – датировки могут меняться в разы (от десятков до сотен лет). Но если для «современных» останков еще можно предположить неизменность условий, в которых они находились, то для палеоантропологических останков возрастом в десятки и сотни тысяч, а то и миллионы лет предполагать подобное нельзя – окружающие их условия (например, химический состав грунтовых вод, степень увлажненности окружающих пластов и т.п.) могли за этой время меняться очень сильно, что заметно затрудняет датировки и значительно увеличивает погрешность.

 

Рис. 121. Состояние костных останков зависит от множества факторов

 

Указанные проблемы характерны и для других методов датирования, которые основаны на тех или иных видах химического взаимодействия костных останков с окружающей средой. В том числе для теста на фтор-уран-азот и для метода датирования по рацемизации кислот, упоминавшихся ранее. Во всех случаях мы имеем сильнейшую зависимость скорости протекания соответствующих химических процессов от целого ряда факторов, на которые влияют (вовсе не обязательно постоянные) условия нахождения костных останков – например, скорость рацемизации сильно зависит от температуры. В результате, как и для метода датирования по минерализации кости, определение возраста костных останков этими методами может быть сделано лишь в очень больших интервалах.

Поэтому я не буду утомлять читателя специфической терминологией, необходимой для описания деталей этих методов, и перейду к методам абсолютного датирования, которые основаны не на химических, а на физических процессах.

В последнее время все более широкое применение находят так называемые люминесцентные (оптические) методы абсолютной датировки, которые основаны на способности некоторых широко распространенных минералов (например, кварца и полевого шпата) накапливать в себе энергию ионизирующего излучения, а затем, при определенных условиях, быстро отдавать ее в виде света.

Оптическое датирование – это физический метод датировки, направленный на определение момента времени, когда минерал в последний раз находился на свету. Он основывается на том, что все минералы содержат некоторое (пусть даже и очень малое) количество радиоактивных элементов, включая уран, торий, рубидий и калий. Эти элементы медленно распадаются в течение долгого времени, и испускаемое ими ионизирующее излучение поглощается другими составляющими почвенных отложений – в частности, кварцем и полевым шпатом. Под воздействием радиации некоторые электроны их кристаллов переходят в особое возбужденное состояние. Возникающие радиационные повреждения сохраняются в виде дефектов кристаллической решетки, которые являются своеобразными электронными ловушками.

Пока кристалл (например, песчинка) спокойно лежит в темном, прохладном месте (например, под слоем других песчинок), число «перевозбужденных» электронов в нем постепенно растет, энергия накапливается. А если кристалл подвергнуть определенной стимуляции (нагреть до 500 градусов или даже просто осветить), он стремительно отдает накопленную энергию в виде света. Возбужденные электроны при этом «успокаиваются» и возвращаются на положенные орбиты, и «люминесцентный хронометр» обнуляется. Таким образом, измерив количество излученного света, можно определить, как долго кристалл находился в темном, прохладном месте после того, как он в последний раз подвергался аналогичной стимуляции – попадал на свет или нагревался.

 

Рис. 122. Свечение кристалла

 

Отметим, что в этом случае кристалл работает по сути не как хронометр, а как дозиметр. Количество накопленного кристаллом света показывает не время как таковое, а суммарную дозу полученного кристаллом облучения. Поэтому использование данного свойства кристаллов для получения абсолютных датировок базируется на предположении о постоянстве радиационного фона в том месте, где находился кристалл.

Считается, что люминесцентные методы позволяют датировать образцы возрастом примерно до 100 тысяч лет (иногда указывается максимальный возраст до 200 тысяч лет) и в идеале дают ошибку не более 10%.

Но это, как всегда, лишь «в идеале». На количество накопленного кристаллом света влияет множество факторов, в первую очередь – структура кристалла, количество дефектов кристаллической решетки и, конечно, уровень радиации в том месте, где кристалл находился. А уровень радиации может меняться в ходе естественных процессов – скажем, из-за периодических контактов кристалла с грунтовыми водами.

Дополнительные трудности при определении возраста, например, пещерных отложений могут быть связаны еще и с тем, что не всегда можно точно установить, какие песчинки в этих отложениях принесены «с улицы» первобытными обитателями пещеры, а какие насыпались с потолка. Соответственно, не ясно и то, возраст какого именно события показывает данный метод, и имеет ли это событие отношение к найденным костным останкам.

Но главное – люминесцентные методы требуют проведения так называемой калибровки, чтобы можно было перевести количество выделяемого при воздействии на кристалл света в количество лет. Как правило, такую калибровку проводят с помощью изотопных методов, которые имеют также некоторую погрешность (

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-28

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...