О уран-свинцовых знакомствах

Из всех применяемых сегодня методов изотопного датирования уран-свинцовый метод является самым старым и, при тщательном соблюдении, наиболее надежным. В отличие от любого другого метода, уран-свинец имеет встроенную перекрестную проверку, которая показывает, когда природа подделала доказательства.

Уран поставляется в двух распространенных изотопах с атомным весом 235 и 238 (назовем их 235U и 238U). Оба они нестабильны и радиоактивны, откладывая ядерные частицы в каскаде, который не останавливается, пока они не станут свинцом (Pb). Два каскада различны - 235U становится 207Pb, а 238U становится 206Pb. Что делает этот факт полезным, так это то, что они происходят с разной скоростью, выраженной в периоде полураспада (времени, которое требуется для того, чтобы половина атомов распад). Каскад 235U-207Pb имеет период полураспада 704 млн. Лет, а каскад 238U-206Pb значительно медленнее, с периодом полураспада 4,47 млрд. Лет.

Поэтому, когда образуется минеральное зерно (в частности, когда оно вначале остывает ниже температуры улавливания), оно эффективно устанавливает «часы» уран-свинца на ноль. Атомы свинца, образовавшиеся в результате распада урана, попадают в кристалл и со временем накапливаются в концентрации. Если ничто не мешает зерну высвобождать какой-либо из этого радиогенного свинца, датировка его проста в концепции. В породе возрастом 704 миллиона лет 235U находится в периоде полураспада, и будет одинаковое количество атомов 235U и 207Pb (отношение Pb / U равно 1). В породе, в два раза старше, остается один атом 235U на каждые три атома 207Pb (Pb / U = 3) и так далее. С 238U отношение Pb / U растет намного медленнее с возрастом, но идея та же. Если вы взяли камни всех возрастов и нанесли на график их два отношения Pb / U по двум изотопным парам против каждого на графике точки будут образовывать красивую линию, называемую конкордия (см. пример справа). колонка).

Любимый минерал среди U-Pb датеров циркон (ZrSiO₄)по нескольким веским причинам.

Во-первых, его химическая структура любит уран и ненавидит свинец. Уран легко заменяет цирконий, в то время как свинец сильно исключен. Это означает, что часы действительно установлены на ноль, когда образуется циркон.

Во-вторых, циркон обладает высокой температурой улавливания 900 ° C. Его часы нелегко геологический события - не размывание или консолидация в осадочные породыдаже не умеренный метаморфизм.

В-третьих, циркон широко распространен в Магматические породы в качестве основного минерала. Это делает его особенно ценным для датировки этих камней, у которых нет окаменелостей, указывающих их возраст.

В-четвертых, циркон физически прочен и легко отделяется от образцов щебня из-за его высокой плотности.

Другие минералы, иногда используемые для датирования урана-свинца, включают монацит, титанит и два других циркониевых минерала, бадделеит и цирконолит. Тем не менее, циркон является настолько подавляющим фаворитом, что геологи часто просто называют «датирование цирконом».

Но даже самые лучшие геологические методы несовершенны. Датирование камня включает измерения содержания урана-свинца на многих цирконыЗатем оцениваем качество данных. Некоторые цирконы явно нарушены и могут быть проигнорированы, в то время как другие случаи сложнее судить. В этих случаях диаграмма конкордии является ценным инструментом.

Рассмотрим конкордии: с возрастом цирконов они движутся наружу по кривой. Но теперь представьте, что какое-то геологическое событие мешает вещам сбежать от свинца. Это привело бы к возврату цирконов по прямой линии к нулю на диаграмме конкордии. Прямая линия снимает цирконы с конкордии.

Здесь важны данные многих цирконов. Тревожное событие воздействует на цирконы неравномерно, отбирая у всех свинец, только часть у других, и оставляя некоторых нетронутыми. Поэтому результаты этих цирконов наносятся вдоль этой прямой линии, устанавливая то, что называется дискордиями.

Теперь рассмотрим дискордии. Если породу 1500-летней давности возмущают, чтобы создать дискордию, то она не нарушается еще миллиард лет, вся линия дискордии будет мигрировать вдоль кривой конкордии, всегда указывая на возраст нарушение. Это означает, что данные циркона могут сообщать нам не только о том, когда образовалась порода, но также и о том, когда произошли значительные события в течение ее жизни.

Самый старый из найденных цирконов датируется 4,4 миллиарда лет назад. Имея этот опыт применения уран-свинцового метода, вы можете глубже оценить исследования, представленные в Висконсинском университете ».Самый ранний кусок Земли"страница, включая 2001 бумага в Природа который объявил дату установления рекорда.