Σχετικά με την ουρανίου-Lead Dating

Από όλες τις μεθόδους ισοτοπικής χρονολόγησης που χρησιμοποιούνται σήμερα, η μέθοδος ουρανίου-μολύβδου είναι η παλαιότερη και, όταν γίνεται προσεκτικά, η πιο αξιόπιστη. Σε αντίθεση με οποιαδήποτε άλλη μέθοδο, το μόλυβδο ουρανίου έχει ενσωματωμένο σε αυτό φυσικό διασταύρωση που δείχνει πότε η φύση έχει παραποιήσει τα στοιχεία.

Ουράνιο έρχεται σε δύο κοινά ισότοπα με ατομικά βάρη 235 και 238 (θα τα ονομάσουμε 235U και 238U). Και οι δύο είναι ασταθείς και ραδιενεργός, ρίχνοντας πυρηνικά σωματίδια σε έναν καταρράκτη που δεν σταματούν μέχρι να γίνουν μόλυβδος (Pb). Οι δύο καταρράκτες είναι διαφορετικές-235U γίνεται 207Pb και 238U γίνεται 206Pb. Αυτό που κάνει αυτό το γεγονός χρήσιμο είναι αυτό συμβαίνουν με διαφορετικούς ρυθμούς, όπως εκφράζονται στους χρόνους ημίσειας ζωής τους (ο χρόνος που χρειάζεται για το ήμισυ των ατόμων έως φθορά). Ο καταρράκτης 235U-207Pb έχει χρόνο ημιζωής 704 εκατομμυρίων ετών και ο καταρράκτης 238U-206Pb είναι σημαντικά βραδύτερος, με χρόνο ημιζωής 4,47 δισεκατομμύρια έτη.

Έτσι όταν σχηματίζεται ένας κόκκος ορυκτών (συγκεκριμένα, όταν ψύχεται για πρώτη φορά κάτω από τη θερμοκρασία παγίδευσης του), ρυθμίζει αποτελεσματικά το μηχάνημα "ρολογιού" ηλεκτροδίου ουρανίου. Τα άτομα μολύβδου που δημιουργούνται από την αποσύνθεση ουρανίου παγιδεύονται στον κρύσταλλο και συγκεντρώνονται σε συγκέντρωση με το χρόνο. Εάν τίποτα δεν διαταράσσει τον κόκκο να απελευθερώσει οποιοδήποτε από αυτά τα ακτινογόνα μόλυβδο, χρονολογείται είναι απλή σε έννοια. Σε ένα βράχο 704 εκατομμυρίων ετών, ο 235 U έχει τον χρόνο ημιζωής του και θα υπάρχει ίσος αριθμός ατόμων 235 U και 207 Pb (ο λόγος Pb / U είναι 1). Σε ένα βράχο δύο φορές πιο παλιά, θα υπάρχει ένα άτομο 235U για κάθε τρία άτομα 207Pb (Pb / U = 3) και ούτω καθεξής. Με 238U ο λόγος Pb / U αυξάνεται πολύ αργά με την ηλικία, αλλά η ιδέα είναι η ίδια. Αν πήρατε βράχους όλων των ηλικιών και σχεδιάσατε τους δυο τους λόγους Pb / U από τα δύο ζεύγη ισοτόπων τους άλλα σε ένα γράφημα, τα σημεία θα σχηματίσουν μια όμορφη γραμμή που ονομάζεται concordia (δείτε το παράδειγμα στα δεξιά στήλη).

Το αγαπημένο ορυκτό μεταξύ των U-Pb daters είναι ζιρκόν (ZrSiO₄), για πολλούς καλούς λόγους.

Πρώτον, η χημική του δομή αρέσει στο ουράνιο και μίσους οδηγεί. Το ουράνιο υποκαθιστά εύκολα το ζιρκόνιο ενώ το μόλυβδο αποκλείεται έντονα. Αυτό σημαίνει ότι το ρολόι είναι πραγματικά ρυθμισμένο στο μηδέν όταν σχηματίζεται ζιργκόν.

Δεύτερον, ο ζιργκόν έχει υψηλή θερμοκρασία παγίδευσης 900 ° C. Το ρολόι του δεν διαταράσσεται εύκολα από γεωλογική γεγονότα - όχι διάβρωση ή ενοποίηση ιζηματογενή πετρώματα, ούτε καν μέτρια μεταμόρφωση.

Τρίτον, το ζιργκόν είναι ευρέως διαδεδομένο πυριγενή πετρώματα ως πρωτεύον ορυκτό. Αυτό το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο για τη χρονολόγηση αυτών των βράχων, που δεν έχουν απολιθώματα για να δείξουν την ηλικία τους.

Τέταρτον, το ζιργκόν είναι φυσικά σκληρό και εύκολα διαχωρίζεται από τα δείγματα θραυσμάτων λόγω της υψηλής πυκνότητας του.

Άλλα ορυκτά που χρησιμοποιούνται μερικές φορές για τη χρονολόγηση ουρανίου-μολύβδου περιλαμβάνουν μονοβασίτη, τιτανίτη και άλλα δύο μέταλλα ζιρκονίου, baddeleyite και zirconolite. Ωστόσο, το ζιργκόν είναι τόσο συντριπτικό ένα από τα αγαπημένα που οι γεωλόγοι συχνά αναφέρονται απλώς σε "χρονολόγηση ζιρκονίου".

Αλλά ακόμη και οι καλύτερες γεωλογικές μέθοδοι είναι ατελείς. Η χρονολόγηση ενός βράχου περιλαμβάνει μετρήσεις ουρανίου-μολύβδου σε πολλούς ζιρκονία, και στη συνέχεια αξιολόγηση της ποιότητας των δεδομένων. Ορισμένοι ζιρκόνιοι είναι προφανώς διαταραγμένοι και μπορούν να αγνοηθούν, ενώ άλλες περιπτώσεις είναι πιο δύσκολο να κριθούν. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το διάγραμμα της συμφώνης είναι ένα πολύτιμο εργαλείο.

Εξετάστε τη σύγκριση: καθώς ζιρκονίζουν την ηλικία, κινούνται προς τα έξω κατά μήκος της καμπύλης. Αλλά τώρα φανταστείτε ότι κάποιο γεωλογικό γεγονός διαταράσσει τα πράγματα για να κάνει τη διαφυγή μολύβδου. Αυτό θα χρειαζόταν τα ζιργκόν σε ευθεία γραμμή πίσω στο μηδέν στο διάγραμμα της σύρμας. Η ευθεία παίρνει τα ζιργκόντα από τα concordia.

Αυτό είναι όπου τα δεδομένα από πολλά ζιρκόνια είναι σημαντικά. Το ανησυχητικό συμβάν επηρεάζει τους ζιργκόνες άνισα, απογυμνώνοντας όλο το μόλυβδο από μερικούς, μόνο ένα μέρος από άλλους και αφήνοντας κάποιους ανέγγιχτους. Τα αποτελέσματα από αυτά τα ζιρκόνια επομένως σχεδιάζουν κατά μήκος αυτής της ευθείας γραμμής, καθορίζοντας αυτό που ονομάζεται discordia.

Τώρα εξετάστε το discordia. Αν ένα πετράδι 1500 εκατομμυρίων ετών διαταραχθεί για να δημιουργήσει μια δισκορρύθμιση, τότε δεν παραμένει ανενόχλητο για ένα άλλο δισεκατομμύριο χρόνια, ολόκληρη η γραμμή discordia θα μεταναστεύσει κατά μήκος της καμπύλης των concordia, δείχνοντας πάντοτε την ηλικία του διατάραξη. Αυτό σημαίνει ότι τα δεδομένα ζιρκονίου μπορούν να μας πουν όχι μόνο όταν σχηματίστηκε ένα βράχο, αλλά και όταν συνέβησαν σημαντικά γεγονότα κατά τη διάρκεια της ζωής του.

Το παλαιότερο ζιρκόν που βρέθηκε χρονολογείται από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Με αυτό το υπόβαθρο στη μέθοδο ουρανίου-μολύβδου, μπορεί να έχετε μια βαθύτερη εκτίμηση της έρευνας που παρουσιάστηκε στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν "Πρώιμο κομμάτι της Γης", συμπεριλαμβανομένης της σελίδας 2001 χαρτί στο Φύση που ανακοίνωσε την ημερομηνία καθορισμού ρεκόρ.