Geologia, a także inne nauki przyrodnicze, w coraz większym

Geologia, a także inne nauki przyrodnicze, w coraz większym stopniu korzysta z metod fizykochemicznych, warsztatowo bardzo odległych od klasycznego arsenału. Sytuacja jest jednak niepokojąca, gdyż geolog chętnie opiera się
na wynikach badań laboratoryjnych mimo, że często nie rozumie w jaki sposób
są one uzyskiwane, jaka jest ich wiarygodność, w jakim stopniu są one obiektywnymi danymi a w jakim stanowią rezultat modelowania, u podstaw którego
tkwią pewne założenia, nie zawsze oczywiste. Bardzo daleko idąca specjalizacja
sprawia, że prace oryginalne, częstokroć posługujące się fachowym żargonem,
stają się dla przeciętnego geologa niemal niezrozumiałe. W dużej mierze jest to
następstwo programów nauczania, w których nauki ścisłe, zwłaszcza matematyka i fizyka, są bardzo ograniczone.
Sytuacja taka jest szczególnie drastyczna w zakresie badań izotopowych.
Początkowo ich celem było określanie wieku minerałów i skał i wypracowanie
skali chronostratygraficznej. Stopniowo jednak zakres zastosowań badań izotopowych rozszerzał się tak dalece, że obecnie stanowią one jedną z podstawowych metod badawczych geologii.
Okazało się, że stosunki izotopowe strontu, neodymu czy hafnu są dla skał
czymś w rodzaju metryki świadczącej nie tylko o wieku lecz także
o pochodzeniu. Możliwym się stało nie tylko odróżnianie skał, których materiał
wywodzi się z płaszcza ziemskiego od tych, które stanowią produkt gruntownej
przeróbki materiałów skorupowych. Możliwym stało się śledzenie procesów dyferencjacji magmowej, odróżnianie serii komagmatycznych, a nawet generowania skorupy ziemskiej.
Analizy składu izotopowego ołowiu w skałach, a także w nich zawartych
minerałach kruszcowych i kruszcach, znajdowanych w strefach mineralizacji,
stały się podstawą do oceny szans występowania złóż, a także do rozpoznawania
ich źródeł i genezy.
Badania izotopowe już dawno stały się niezastąpione w tektonice, zwłaszcza
gdy zajmuje się ona problemami globalnymi. Spreading dna oceanu, akrecja
kontynentów, rozmieszczenie stref górotwórczości w różnych okresach, to tylko
przykłady zagadnień, dla których rozwiązania dane izotopowe są nieodzowne.
Zróżnicowana wrażliwość na temperaturę układów stosowanych w geochrono-
logii i duże różnice własności retencyjnych minerałów sprawiają, że możliwe się
staje odczytywanie termicznej przeszłości skał, która, w powiązaniu ze stopniem
geotermicznym, pozwala na daleko idące interpretacje tektoniczne (datowanie
wypiętrzeń, określanie ich tempa, wykrywanie blokowych przemieszczeń i szacunek wielkości przesunięć pionowych).
Informacje o stosunkowo niskotemperaturowych podgrzaniach (ok. 100oC)
mają wielkie znaczenie dla badania ewolucji basenów sedymentacyjnych, także
w aspekcie poszukiwań złóż ropy i gazu.
Modna ostatnio i żywo rozwijająca się izotopowa stratygrafia strontowa
z jednej strony staje się narzędziem dla korelacji stratygraficznej młodszych
okresów geologicznych (zwłaszcza trzeciorzędu), z drugiej zaś jawi się jako instrument do śledzenia ewolucji składu wody morskiej, co w przypadku izolowanych zbiorników odzwierciedla i ujawnia ważniejsze wydarzenia w obszarze
zlewni.
Wskaźniki izotopowe znajdują swe zastosowanie także poza geologią. Poza
oczywistym obszarem badań materii pozaziemskiej wspomnieć trzeba ich rolę
w badaniach środowiska, zwłaszcza źródeł zanieczyszczeń i ich migracji. Często
sięga do nich archeologia. Wskaźniki izotopowe mogą znaleźć swe zastosowanie także poza naukami przyrodniczymi, choćby w kryminalistyce.
Są to tylko przykłady zastosowań metod izotopowych, mające świadczyć
o ogromnej ich różnorodności. Istotne, by zdawać sobie sprawę z tych możliwości i w sposób świadomy dobierać metody badawcze i materiał tak aby uzyskać
odpowiedź na stawiane pytanie, zwłaszcza zaś by nieodpowiednim doborem materiału nie zatrzeć kryjącego się w nim zapisu. Zadaniem niniejszego opracowania jest pomoc w tym zakresie.
Niestety uniwersyteckie programy nauczania w polskich i słowackich uczelniach nie wystarczająco przygotowują studentów geologii w tym zakresie,
a nasze piśmiennictwo podręcznikowe jest ubogie i raczej przestarzałe (np. Polański, 1961, 1979). Książki zagraniczne są zwykle adresowane do czytelników
lepiej przygotowanych. Poza tym na ogół nie poruszają one problemów strategii
badań, doboru prób, operacji przygotowawczych, niebezpieczeństw kontaminacji, oceny wiarygodności wyników i realistycznej oceny niepewności. Informacje na ten temat, zresztą raczej nieliczne, rozproszone są w specjalistycznych
pracach.
Niniejsze opracowanie jest w intencji autorów nie tylko akademickim podręcznikiem dla studentów geologii, lecz także książką do jakiej sięgnąć może
wielu działających geologów. Znajdą oni informacje i rady, które mogą być pomocne w wyborze metod badawczych i wykorzystaniu uzyskanych wyników.
Sprawa nabiera szczególnej aktualności wobec zainstalowanej ostatnio w Państwowym Instytucie Geologicznym spektrometru mas najnowszej generacji
(SHRIMP IIe/MC) o ogromnym zakresie możliwości badawczych.
W książce przedstawiamy teoretyczne podstawy metod izotopowych
i stosowane instrumentarium. W drugiej części Czytelnik znajdzie przegląd metod stosowanych w geochronologii izotopowej. Stosunkowo szeroko omówiono
metody trakowe. Końcowe części dotyczą oceny wiarygodności i precyzji oznaczeń i dyskusję interpretacji geologicznych. Jest wreszcie rozdział poświęcony
materii pozaziemskiej.
Książka jest oparta przede wszystkim na przeczytanej literaturze przedmiotu,
lecz także na osobistych doświadczeniach autorów. Wprawdzie staraliśmy się
zachować obiektywizm, lecz nie ukrywamy też naszych poglądów.
Bardziej wymagającym Czytelnikom przydatna może być dość obszerna literatura przedmiotu.
Książka obejmuje bardzo duży zakres problemów, informacji, konstatacji,
a także sugestii i z pewnością nie ustrzegliśmy się przed usterkami i niejasnościami. Będziemy bardzo wdzięczni Czytelnikom za krytyczne uwagi, które pomogą je usunąć w ewentualnym drugim wydaniu, a przede wszystkim w wydaniu wersji słowackiej.
Warszawa – Bratislava, w grudniu 2014.