Language
Country/Area
No result found
العلاقة الغريبة بين اليورانيوم والرصاص: ماذا تكشف هذه التقنية عن أصول الأرض؟
التأريخ باليورانيوم والرصاص هو أسلوب تأريخ إشعاعي قديم ومتطور وله أهمية كبيرة في الجيولوجيا وعلم الآثار. يمكن لهذه الطريقة أن تحدد بدقة عمر الصخور من مليون سنة مضت إلى أكثر من 4.5 مليار سنة مضت، وعادةً بدقة تتراوح بين 0.1-1%. يتم تطبيق التأريخ باليورانيوم والرصاص بشكل شائع على الزركون، وهو معدن يمتص اليورانيوم والثوريوم أثناء تكوينه ولكنه يصد الرصاص بقوة. وهذا يعني أنه لا يوجد رصاص داخل بلورات الزركون المتكونة حديثًا، وأي رصاص يتم العثور عليه يتم إنتاجه إشعاعيًا. لذلك، من خلال قياس نسبة الرصاص إلى اليورانيوم، يمكن تحديد عمر الزركون بشكل موثوق.
يمكن أن يحدث اضمحلال اليورانيوم إلى رصاص من خلال سلسلتين مختلفتين من الاضمحلال: يضمحل اليورانيوم 238 إلى 206Pb، ويضمحل U235 إلى 207Pb.
مسار الاضمحلال
يتحول اليورانيوم إلى رصاص من خلال سلسلة من اضمحلال ألفا وبيتا، حيث يخضع 238U والنويدات التابعة له لثمانية اضمحلالات ألفا وستة انحلالات بيتا، بينما يخضع 235U والنويدات التابعة له فقط لسبعة اضمحلالات ألفا وأربعة اضمحلالات تحت بيتا . نظرًا لوجود مسارين "متوازيين" لتحلل اليورانيوم والرصاص، هناك مجموعة متنوعة من تقنيات التأريخ الممكنة داخل نظام U-Pb بأكمله.
استخدامات علم المعادن
على الرغم من أن الزركون (ZrSiO4) هو المعدن الأكثر استخدامًا، إلا أنه يمكن أيضًا استخدام معادن أخرى مثل التيتانيوم والتيتانيت والبادلييت في تأريخ اليورانيوم والرصاص. وفي الوقت نفسه، بالنسبة لبعض معادن الكربونات الشائعة مثل الكالسيت والأراجونيت، يمكن أيضًا استخدام تقنية تأريخ اليورانيوم والرصاص عندما لا يمكن الحصول على بلورات تحتوي على اليورانيوم والثوريوم. على الرغم من أن دقة عمر هذه المعادن أقل بشكل عام من دقة المعادن المنصهرة والمتحولة المستخدمة تقليديًا لتحديد العمر، إلا أنها أكثر شيوعًا في السجل الجيولوجي.
آلية الضرر الإشعاعي
أثناء اضمحلال ألفا، تتعرض بلورات الزركون لأضرار إشعاعية تتركز حول النظائر الأم (اليورانيوم والثوريوم). ستؤدي هذه الأضرار إلى إزاحة النظير الابن (الرصاص) من موقعه الأصلي في شبكة الزركون. عندما يكون تركيز النظير الأصلي مرتفعًا، يمكن أن يكون الضرر الذي يلحق بالشبكة البلورية شديدًا للغاية وغالبًا ما يكون متصلاً بشبكة من الضرر الإشعاعي، مما يؤدي إلى تفاقم الضرر داخل البلورة. يمكن أن يؤدي هذا الانكماش المتضرر بالإشعاع والشقوق الصغيرة إلى ترشيح نظائر الرصاص.
حساب العمر
في حالة عدم وجود خسارة خارجية أو اكتساب للرصاص، يمكن حساب عمر الزركون بافتراض التحلل الأسي لليورانيوم. يتجاهل هذا الحساب إنتاج الرصاص في إشعاع الخلفية ويعتمد فقط على معدل اضمحلال اليورانيوم. إذا فقدت سلسلة من عينات الزركون كميات مختلفة من الرصاص، فسوف يتشكل خط ربط غير متناسق. يمكن أن يخلق هذا التناقض تحديات في تحديد عمر كل نظام من أنظمة الاضمحلال.
قدر كلير كاميرون باترسون، عالم الجيوكيمياء الأمريكي الذي كان رائدا في دراسة التأريخ الإشعاعي لليورانيوم والرصاص، عمر الأرض لأول مرة بـ 4.55 مليار سنة في عام 1956، وهذا الرقم لا يزال دون منازع حتى يومنا هذا.
تاريخ الأرض ومستقبلها
يستفيد فهمنا لعمر الأرض من تطوير طريقة التأريخ باستخدام اليورانيوم والرصاص. ولكن مع تقدم التكنولوجيا، هل سنتمكن من الكشف بشكل أكبر عن أسرار جمال الأرض أو الكواكب الأخرى؟
