No visām mūsdienās izmantotajām izotopu iepazīšanās metodēm urāna-svina metode ir vecākā un, rūpīgi izstrādājot, visdrošākā. Atšķirībā no jebkuras citas metodes, urāna svinam ir iebūvēta dabiska savstarpēja pārbaude, kas parāda, kad daba ir sagrozījusi pierādījumus.
Urāna svina pamati
Urāns nāk divos izplatītos izotopos ar atomu svaru 235 un 238 (mēs tos sauksim par 235U un 238U). Abi ir nestabili un radioaktīvi, izdalot kodoldaļiņas kaskādē, kas neapstājas, kamēr tās nekļūst par svinu (Pb). Abas kaskādes ir atšķirīgas - 235U kļūst par 207Pb, bet 238U - par 206Pb. Tas, kas padara šo faktu noderīgu, ir tas tie rodas dažādos ātrumos, kas izteikti to pussabrukšanas periodos (laiks, kas nepieciešams, lai puse atomu iegūtu līdz sabrukšana). 235U – 207Pb kaskādes pussabrukšanas periods ir 704 miljoni gadu, un 238U – 206Pb kaskādes ir ievērojami lēnāks, tās pussabrukšanas periods ir 4,47 miljardi gadu.
Tad, kad veidojas minerālu graudi (konkrēti, kad tie pirmo reizi atdziest zem temperatūras uztveršanas temperatūras), tas faktiski uzliek urāna svina "pulksteni" uz nulli. Svina atomi, ko rada urāna sabrukšana, tiek ieslodzīti kristālā un laika gaitā uzkrājas koncentrācijā. Ja nekas netraucē graudiem atbrīvot šo radiogēno svinu, iepazīšanās ar to ir vienkārša. 704 miljonus gadu vecā iežā 235U ir pusperiods, un tajā būs vienāds skaits 235U un 207Pb atomu (Pb / U attiecība ir 1). Divreiz vecākā klintī paliks viens 235U atoms uz katriem trim 207Pb atomiem (Pb / U = 3) utt. Ar 238U Pb / U attiecība ar vecumu aug daudz lēnāk, bet ideja ir tāda pati. Ja jūs paņēmis visu vecumu klintis un uzzīmēja viņu abas Pb / U attiecības no abiem izotopu pāriem pret katru citi diagrammā, punkti veidotu skaistu līniju, ko sauc par konkordiju (sk. piemēru labajā pusē) sleja).
Zircon in Uranium-Lead Iepazīšanās
U-Pb dateru iecienītākais minerāls ir cirkons (ZrSiO4), vairāku labu iemeslu dēļ.
Pirmkārt, tā ķīmiskā struktūra patīk urāns un ienīst svinu. Urāns viegli aizvieto cirkoniju, kamēr svins ir stingri izslēgts. Tas nozīmē, ka, izveidojot cirkonu, pulkstenis patiešām tiek iestatīts uz nulli.
Otrkārt, cirkonam ir augsta slazdošanas temperatūra - 900 ° C. Tā pulksteni viegli netraucē ģeoloģiskais notikumi - nevis erozija vai nostiprināšanās nogulumieži, pat ne mērena metamorfisms.
Treškārt, cirkons ir plaši izplatīts svešas ieži kā primārais minerāls. Tas padara to īpaši vērtīgu iepazīšanās laikā ar šīm klintīm, kurām nav fosiliju, kas norādītu uz viņu vecumu.
Ceturtkārt, cirkons ir fiziski izturīgs un lielā blīvuma dēļ to viegli atdala no sasmalcinātu iežu paraugiem.
Citi minerāli, ko dažreiz izmanto urāna-svina iepazīšanai, ietver monazītu, titanītu un divus citus cirkonija minerālus, baddeleitītu un cirkonolītu. Tomēr cirkons ir tik milzīgs iecienīts, ka ģeologi bieži atsaucas tikai uz “cirkona iepazīšanos”.
Bet pat labākās ģeoloģiskās metodes ir nepilnīgas. Iepazīšanās ar akmeni daudziem satur urāna svina mērījumus cirkoni, pēc tam novērtējot datu kvalitāti. Daži cirkoni ir acīmredzami traucēti, un tos var ignorēt, savukārt citus gadījumus ir grūtāk novērtēt. Šajos gadījumos konkordijas diagramma ir vērtīgs rīks.
Konkordija un Discordia
Apsveriet konkordiju: cirkoniem novecojot, tie virzās uz āru pa līkni. Bet tagad iedomājieties, ka kāds ģeoloģisks notikums traucē lietām, lai svins aizbēgtu. Tas ņemtu cirkonus taisnā līnijā atpakaļ līdz nullei Konkordijas diagrammā. Taisnā līnija noņem cirkonus no konkordijas.
Šeit ir svarīgi dati no daudziem cirkoniem. Traucējošais notikums nevienmērīgi ietekmē cirkonus, no dažiem noņemot visu svinu, bet tikai daļu no citiem un atstājot daļu neskartu. Rezultāti no šiem cirkoniem attēloti pa šo taisni, izveidojot to, ko sauc par diskordiju.
Tagad apsveriet discordia. Ja 1500 miljonus gadus vecs iezis tiek traucēts radīt disordiju, tad tas tiek traucēts vēl vienu miljardu gadu, visa discordia līnija migrēs pa konkordijas līkni, vienmēr norādot uz traucējumi. Tas nozīmē, ka cirkona dati var mums pateikt ne tikai to, kad izveidojās iezis, bet arī tad, kad tā dzīves laikā notika nozīmīgi notikumi.
Vecākais līdz šim atrastais cirkons ir datēts ar 4,4 miljardiem gadu atpakaļ. Ņemot vērā šo urāna-svina metodes fona, jums, iespējams, būs dziļāks vērtējums par Viskonsinas universitātes pētījumiem, kas iesniegtiZemes agrākais gabalslapa, ieskaitot 2001. gada raksts Daba kas paziņoja rekorda uzstādīšanas datumu.