До точці відліку ... або Великі проблеми точного визначення віку в геохронології і дендрохронології

Мохов Євген Валерійович, к.т.н.

Анотація:

Піднята у статті Андрія Склярова "Чого бажаєте-С? .. МЕНЮ Радіовуглецеве датування І Дендрохронологія "тема про" підгонка "наукових даних і завищеною точності результатів при датуванні радіовуглецевим методом викопних останків в геохронології і визначення віку деревини в дендрохронології, на самому справі проблемна набагато глибше. Реальна точність вимірів, який отримується на практиці, несе в собі за часту лише паперові значення, що не відповідають дійсності. І якщо детально розібратися в базових показниках, службовців опорними абсолютними значеннями при датуванні викопних останків, то виявиться, що ніяких чітких наукових обгрунтувань вони під собою не мають і вся система визначення віку, якої всі звикли довіряти, дуже і дуже розпливчаста в точності, причому навіть не стільки згадані Скляровим дендрохронологіческіе методи і вуглецевий аналіз, скільки основні методи датування геохронології, що визначають вік від мільйонів до мільярдів років.

Дракон помер. Хай живе дракон!

Проблема підгонки результатів вимірювань, якої напевно грішили всі студенти, проходили фізику та лабораторні роботи в своєму інституті, як точно зазначено автором статті [1], насправді не є якимось суто російським менталітетом і досить буденно у всьому науковому світі.

Науковий світ сьогодні обріс бюрократичними зобов'язаннями по базисної укладанні всіх наукових теорій і результатів досліджень поверх теорій і результатів їх попередників. Якщо ти - аспірант і пишеш кандидатську, то зобов'язаний послатися і засновувати свої подальші роботи строго на даних свого наукового керівника, учених з вченої ради і рецензуються організацій і інститутів. І спробуй, почни щось досліджувати і будувати поза і супроти цих основ, - залишишся на задвірках науки. Ну а коли станеш кандидатом, а потім дивишся доктором, а може і академіком, то вже сам станеш тим "драконом", який буде охороняти свої "скарби" у вигляді наукових праць, створених за роки наукового діяльності, і будеш так само завзято направляти молодих вчених туди, куди потрібно тобі і твоїм співтоваришам по ученой думки. Це і є так звана базисна наука, в якій крок вправо, крок вліво - карається розстрілом у вигляді "Відлучення". Ні один професор не посміє направити аспіранта, студента або сам себе на шлях пошуку нових знань і нових методів, які б перекреслили його минулі теоретичні основи або практичні результати. В іншому випадку -- його вчене звання нічого не буде коштувати. Втратити це положення і бояться всі вчені в сучасній науці. І ці "дракони" суворо охороняють себе і свої теорії від всяких там псевдонаукових теорій і результатів. Навіть коли їм показують готові робочі рішення, вони все одно не вірять або роблять вигляд, що не вірять.

А що таке наука і лженаука? Де грань, яка відділяє одну від одної. Є явні лженаучние предмети, такі, як наприклад, астрологія. Вона грунтується на одних лише пророцтва по теорії, не підкріпленою нічим. До речі, точно на таких же засадах стоїть і офіційний науковий предмет - філософія, за яким студентів та аспірантів навіть змушують складати іспити! Виходять подвійні стандарти. Один предмет йшов з самого початку, а тому має привілеї і досить великі, а інший тільки розвинувся з новими знаннями і намагається знайти собі "місце під сонцем ", яке йому не дають.

Але ясні і чіткі експерименти та теорії, з опорою на реальні існуючі поняття і математичний апарат, з використанням практичних рішень в нашому житті, чомусь видворяються офіційною наукою теж як лженаучние.

Але все це вступ до загальної теми, щоб показати підсумок - до чого в результаті приходять, коли щось одне починають зводити на іншому, вибудовуючи піраміду? Приклад такого підсумку - всілякі методи радіологічних досліджень і дендрохронологія.

"Ніхто не змінював так ходу історії, як самі історики ".

Я не буду знову говорити про ті діри, про які досить детально викладено в [1]. Ті, кому цікаво про помилковість радіовуглецевого методу, можуть поцікавитися.

Мною буде поставлено завдання вийти до основи - абсолютним методів визначення віку викопних останків і порід, причому не настільки молодих за геологічними мірками, що визначаються досить добре радіовуглецевим методом, а дуже старих, вік яких варіюється від мільйонів до мільярдів років.

Але почну я з піднятою в [1] теми дендрохронології і розширений ті питання, що виникають на рахунок точності результатів вимірювань.

Отже, всі напевно знають, що по річних кілець дерева можна визначити його вік. Це само собою зрозуміле поняття.

Наука дендрохронологія займається вивченням закономірностей зміни товщини кілець росту рослин.

Але ширина приросту річних кілець вкрай мінлива. На товщину відстані, відокремлює одне кільце від іншого впливають цілі спектри факторів: температура, кількість опадів, кількість сонячних днів, режим навколишніх водоймищ, нашестя комах-шкідників, сам вік рослин, ступінь його плодючості, якість і збагачення поживними речовинами грунту, обмін речовин в дереві і пр.. Всі ці чинники або сприяють зростанню деревини і товщині нарощування кілець, або припиняють. На цю товщину впливає навіть положення кільця на стовбурі дерева.

Відома також особливість, що товщина кілець зростання залежить від віку дерева. Молоде дерево нарощує більш широкі кільця. А в один і той же рік у старих і молодих стовбурів однієї і тієї ж породи дерева часто утворюються кільця різної товщини. Виходячи з цієї особливості росту дерев відоме правило: "ПОРІВНЮВАТИ МІЖ СОБОЮ РІЧНІ КОЛЬЦА ДЕРЕВ РІЗНОГО ВІКУ даремно". Прошу запам'ятати його. Ми пізніше до нього повернемося.

На чому будує свої вимірювання дендрохронологія?

Перше - Це відстеження, як змінюється товщина шарів наростання кілець різних видів дерев, у порівнянні з попередніми і наступними річними кільцями.

На базі цих відомостей будуються так звані дендрошкали, за якими потім визначається вік будь-якого дерева.

Тепер детальніше про це.

За основу будемо використовувати складання російських дендрошкал. Палітра їх по здебільшого складена на найбагатших колекціях копалин дерев, зібраних на розкопках стародавнього Новгорода. Зразки знаходили в старовинних зрубах, бревенчатих настилах, стояках церков, колодязях. Було відібрано кілька тисяч зразків деревних порід, похованих на самій різній глибині і які належать до різних історичних епох.

За цих зразків були зняті поперечні зрізи структури і малюнка кілець, кожне з яких проаналізовано на кількість шарів. За цим верствам побудували графіки росту річних кілець. Потім шляхом підгонки графіків в різній послідовності поєднали й поклали кожне з тисяч дерев так, що криві зростання всіх зразків поєдналися, надстраівая один одного, і витяглися в одну нерозривну лінію.

Природно, що залишки дерев, знайдені при розкопках, належали різним деревним порід, і доводилося для кожної будувати свою дендрохронологіческую шкалу.

Хочу відзначити, що відносно тисяч зразків знятих кілець можна з усією упевненістю говорити про справедливість відносних прив'язок за часом.

Однак цього для оцінки віку мало і всі ці дендрошкали графіків потрібно було ще пов'язати з абсолютним літочислення, а для цього достатньо з'ясувати точний вік хоча б одного річного кільця. Але як це зробити, якщо невідомо, коли зрубане дерево? На ньому ж не написали, що зрубали тоді-то й тоді-то.

У американців це пішло простіше, оскільки у них ростуть багатовікові секвої. Зрубів парочку і прив'язати до сьогоднішнього літочисленням, можна піти на тисячі років до історії. Але у них інший клімат, інший континент, інші дерева й інша історія. Прив'язатися від їх шкал до наших неможливо.

У нас знайшли вихід. Було знайдено будівлі, спорудження яких зазначено літописами дев'ять століть тому. В основному це храми, лежня фундаментів яких були з колод. Також було відомо, що для будівництва будинків в Стародавній Русі ліс зазвичай заготовляли взимку, щоб з настанням тепла почати будівельні роботи. Отже, уклали дендрохронологія, останнє зовнішнє кільце приросту, яка присутня на лежня старовинного фундаменту, відповідає року, що передувало році побудови храму.

Це і є та сама абсолютна прив'язка.

Але чи так все точно прив'язане?

Підтвердити вік іншими методами неможливо. Їх точність дає розкид в десятки років. А тут потрібна річна точність.

Залишається вірити тому, що останнє зовнішнє кільце приросту, яка присутня на лежня старовинного фундаменту, дійсно відповідає року, що передувало році побудови храму.

Ну а якщо припустити, що лежня фундаменту укладали не аби як, на нікуди поспішати і швидку руку, а спочатку дерева полежали, посохли маленько рочків 4-5?

А якщо храм побудували не в цей же рік, коли заклали фундамент? Чому взагалі вирішили, що храми будували за один літній сезон? А якщо не за один, а за три, то потрібно зрушити всю дендрошкалу на три роки тому, з усією її історичної епохою, прив'язаною до цієї шкалою. Ви уявляєте, яка в підсумку вийде нісенітниця?!

А якщо з цілком зрозумілих причин визнати, що всі храми зводилися за різне час, то поїде шкереберть вся наша історія за більш пізні століття.

Ось так проста абсолютна прив'язка дендрошкал ставить питання про точність побудови всієї системи.

Але і це ще не всі проблеми дендрохронології.

Не знаю на підставі чого, але у дендрохронологія вийшов ось такий постулат:

"Можна з достатньою впевненістю судити про вік дерев'яних будівель останнього тисячоліття. Абсолютний вік зрубаного дерева вдається визначити за точністю до 1 року. І для цього годиться майже будь-колоду хвойної породи, аби на ньому збереглися здорові зовнішні шари деревини і останнє кільце приросту. "[2]

Які заявочки?

Навіть якщо і припустити, що вся абсолютна прив'язка дендрошкали правильна і все храми будувалися в один рік, то ні за яких обставин неможливо визначити з точністю до 1 року вік зрубаного дерева, ЯКЩО ВОНО Поодинокі!

Археологи, як правило, знаходять саме поодинокі фрагменти стовбурів при розкопках. Якщо система дендрохронології будувалася за тисячами стовбурів однієї породи з одного регіону з одним кліматом, то як прив'язати одне єдине дерево?

В [1] помічено, що графіки змін приросту річних кілець дуже добре поєднується в різних місцях абсолютної дендрологічної шкали. Тобто, можна приткнути графік куди завгодно, де він підійде. Різниця в оцінках віку, як показав автор [1], може дійти до 150 років, тільки в наведеному випадку їм.

А тепер повернемося до того правилом, що я просив запам'ятати: "ПОРІВНЮВАТИ МІЖ СОБОЮ РІЧНІ КОЛЬЦА ДЕРЕВ РІЗНОГО ВІКУ марно "

Я думаю, коментарі зайві.

Якщо кому-то не зовсім зрозуміло, що хочу цим сказати, то поясню: оскільки будь-який знайдений археологічний фрагмент дерева неможливо прив'язати за датою до віком іншого дерева та/або дерев, що використовуються при складанні дендрошкали, то будь-які спроби "приткнути" знайдений фрагмент в потрібну історичну епоху можуть закінчиться дуже великою помилкою.

Про чим все це говорить?

Складені дендрошкали дуже добре прив `язані між собою відносно, але тільки між собою. Будь-які спроби прив'язати до них окремі поодинокі екземпляри дерев -- це суто необгрунтований підхід, який можна цілком впевнено назвати "Підганяючи". Прив'язувати можна тільки комплекс знайдених останків дерев, про які точно відомо, що вони були зрубані в один рік і належать не тільки до однієї породу, але і до одного району місцевості.

Якщо зрубати сосну, що росте на пагорбі лісу, то її зріз і графік зміни росту кілець буде кардинально відрізнятися від тієї ж за віком і породі сосни, але що росте в 30 метрах нижче по схилу в болотистому місці. Тому навіть одні й ті ж дерева можуть дати зовсім різні картини графіків і для порівняння і оцінки їх віку потрібно рубати шукати десятки аналогічних останків інших дерев, але ніяк не керуватися заявами, що лише за 1 дереву можна визначити вік.

Підгонка результатів до чого? - Запитає, напевно, читач.

Відповідаючи на це питання, ми відразу відходимо від дендрохронології і переходимо в більш цікаве поле маніпуляцій з датами - геохронологія.

Що вибрати ...

Дослівно цитую джерело [2], де наводяться витяги з правил обробки геологічної проби зразка:

"Проби для аналізу обов'язково повинні бути взяті з таким розрахунком, щоб результати могли доповнити один одного або дозволили здійснити взаємну перевірку. Тому найбільш придатні ділянки для взяття проб слід вибирати заздалегідь з урахуванням всіх відомих геологічних відомостей про район.

Кожен взятий зразок повинен бути пронумерований і забезпечений етикеткою, в якій вказуються: прізвище геолога, організація, рік збору, район, конкретне місце, де було взято зразок, положення точки відбору проби у геологічному розрізі, назва гірської породи або мінералу, що підлягають аналізу. Якщо в тих шарах, звідки взяті зразки, відомі знахідки викопних решток тварин або рослин, то до зразка повинен бути доданий також палеонтологічні обгрунтування його віку. Крім того, до який направляється в Геохронологічна лабораторію матеріалу додається Викопіювання з геологічної карти, на якій точно відзначаються положення зразка на місцевості і взаємовідношення досліджуваних шарів з більш давніми і більш молодими відкладеннями. "

Особливо хочу звернути увагу читача на текст, виділений курсивом мною.

Якщо геолог, археолог чи ще хто, возячи з викопними останками і збирається відправити отриманий зразок у лабораторію на визначення його віку, вкаже звідки взято зразок (географія), які копалини тварини чи рослини разом з них присутні, в якому шарі грунту був викопаний зразок, то найбільш лабораторії не треба возитися з тим, щоб визначати справжній абсолютний вік зразка. Вони будуть визначати відносний.

Це виходить чистий води підгін, який будується на основі зіставлення знайденого зразка з уже існуючими аналогами. Якщо те викопна кістка динозавра, то вік їй дадуть швидше за все не шляхом визначення віку самої кістки, а зіставивши належність кістки до певного виду динозаврів і віднісши на потрібну історичну епоху. А якщо разом з кісткою знайдуться ще останки якихось рослин або ще краще - сама кістка буде виявлено в стратах певної епохи, то динозавр вважайте засуджений до віку цієї породи.

Треба зізнатися, що в світі потихеньку почали умнеть і тепер вже так скоро не ставлять висновки про вік останків, як робили це раніше.

Але хто буде переробляти ті минулі результати "аналізів" сотень тисяч кісток і порід?

Раніше мене розчулювала така річ: коли питали у геологів, до якого віку належить цей шар грунту, він відповів - 50-60 млн. років тому. Коли його питали чому? - Той відповів:

-- Тому що в цьому шарі були знайдені викопні останки, яким 50-60 млн. років.

А коли запитували у археолога, до якого віку належить ці копалини рештки тварин, він відповідав - 50-60 млн. років тому. Коли його питали чому? - Той відповів:

-- Тому що ці викопні останки були знайдені в шарі грунту, якому 50-60 млн. років.

До щастя від цієї практики відійшли, але переробляти результати минулих датувань так і не стали. І вся теорія еволюції, в неспроможності яку я вже давно переконався, не вдаючись до аналізу викопних останків, а, базуючись суто на законах генетики, була зготована на такого роду визначення віку по принципом: "який зручно, такий і ставимо".

Але повернемося до сучасних методів аналізу віку.

Більше ретельне і допитливе визначення віку породи чи останків - справа серйозне.

Для порід і останків, яким менше 100000 років,?? зрошуючи застосуємо радіовуглецевий метод. Він дозволяє досить точно (але як було підмічено в [1] з похибками в 10-15%) визначати вік. Інша справа, якщо з'ясовується, що вік більше 100000 років.

Тоді до справи вступають вже інші методи досліджень.

Ось на них і їх надійності, ми і зупинимося більш докладно.

Коли знаходять безліч зразків, явно що належать однієї епохи (останки тварин, рослин, породи), не виникає сумнівів у результаті застосування того чи іншого ізотопного методу визначення віку. Там все врівноважує загальна оцінка.

Але часто знаходять одиничні зразки і іноді навіть поза всякими шарів. Наприклад, безліч кісток динозаврів знаходили буквально в поверхневих пісках Сахари.

Як визначити справжній вік, якщо порівнювати не з чим?

Очевидно, в цьому випадку доведеться ставити абсолютний вік останків.

Для цього застосовують різні методи, а частіше всього декілька відразу, тому що часто під впливом різноманітних причин, що виникали в історичному минулому, окремі хімічні елементи, а іноді й цілі сімейства в останках, які служать маркерами оцінки часу, залишають грати материнського мінералу або кісток. Це явище має назву міграції елементів.

Вона тим частіше зустрічається, ніж більш ізольованим знаходять останки. Поки що ці останки виконали весь свій часовий шлях, залишивши одного разу шар грунту, де спочатку були поховані, їх атомарний складу вже настільки перемішався з іншими елементами, що впливають на них у часі, що вік цієї породи або останків може танцювати десятками і навіть сотнями мільйонів років.

Наприклад, якщо формується мінерал в силу якихось причин захопить надлишковий аргон або втратить деяку кількість калію, співвідношення цих радіоізотопів збільшується. Це створить враження, ніби ця порода старші за віком, ніж насправді.

Втрата і змішування хімічних елементів може бути викликане множинами причин: кристалів-хімічними особливостями самих порід, міцністю їх структур, зовнішніми впливами (температури, середовища, тиску та ін сил).

Тому для оцінки віку таких мінералів застосовують 2-3 методу відразу.

Розглянемо їх.

Свинцево-ізотопний метод більш точний перед аргоновий і стронцієвих, оскільки з його допомогою вік визначається по чотирьох парах відносин: свінец-206/уран-238, свінец-207/уран-235, свінец-207/свінец-206 і свінец-208/торій-232.

Але міграція елементів часто спотворює картину. І коли видно, що з чотирьох пар співвідношень 2 показують один результат, а два - інший, розуміють, що потрібно вдаватися до іншого методу.

Однак ці оцінки хороші тільки при аналізі зразків, вік яких старше 600 млн. років, так як в більш молодих породах свинцеве співвідношення вимірюється дуже неточно. Тоді застосовують оцінки по інших ізотопів: свінец-206/уран-238, свінец-207/уран-235, свінец-208/торіі-232

Самое важке - це коли породи і викопні останки піддалися впливу вулканічних порід, причому їх атомарна структура змінена нагрівом і проникаючими розчинами. За таких обставин вдаються до визначення віку різних компонентів породи, кожен своїм методом: акцесорних мінералів - Свинцево-ізотопним, первинних амфібол - аргоновий, реліктових слюд -- стронцієвих.

Наприклад, калій-аргоновий метод вважається добре придатним для датування магматичних, метаморфічних, а іноді і осадових порід. Але він добре тільки для якого-небудь одного типу мінералу.

заглиблюватися в різноманітність сучасних методів аналізу можна довго.

Тому краще відразу піти до джерел їх абсолютної прив'язки.

До точці відліку

Кожен метод будується на періоді розпаду того чи іншого ізотопу.

Візьмемо, наприклад, кальцієвий метод. Радіогенний ізотоп кальцію-40 утворюється в результаті бета-розпаду калію-40: 40К + е - 40Ca +