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ウランと鉛の不思議な関係：この技術は地球の起源について何を明らかにするのか？
ウラン鉛年代測定法は、地質学や考古学において重要な意味を持つ、古くからある洗練された放射性年代測定法です。この方法では、100万年前から45億年以上前の岩石の年代を、通常0.1～1%の精度で正確に判定できます。ウラン鉛年代測定法は、形成時にウランとトリウムを吸収するが鉛を強く拒絶する鉱物であるジルコンに最もよく適用されます。これは、新しく形成されたジルコン結晶内に鉛が存在せず、検出された鉛は放射性物質によって生成されたものであることを意味します。したがって、鉛とウランの比率を測定することにより、ジルコンの年代を確実に判定することができます。
ウランは 2 つの異なる崩壊系列を経て鉛に崩壊します。238U は 206Pb に崩壊し、235U は 207Pb に崩壊します。
崩壊経路
ウランは一連のアルファ崩壊とベータ崩壊を経て鉛に変換されます。238Uとその娘核種は合計8回のアルファ崩壊と6回のベータ崩壊を起こしますが、235Uとその娘核種は7回のアルファ崩壊と4回のベータ崩壊しか起こしません。サブベータ崩壊。 2 つの「並行した」ウラン - 鉛崩壊経路の存在により、U-Pb システム全体において複数の年代測定技術が可能になります。
鉱物学の用途
最も一般的に使用される鉱物はジルコン（ZrSiO4）ですが、モノタクチナイト、チタン石、バデレイ石などの他の鉱物もウラン鉛年代測定に使用できます。同時に、ウランとトリウムを含む結晶が得られない場合、方解石やアラゴナイトなどの一般的な炭酸塩鉱物もウラン鉛年代測定技術を使用して年代測定することができます。これらの鉱物の年代は、一般的に、年代測定に伝統的に使用されているマグマ鉱物や変成鉱物の年代ほど正確ではありませんが、地質学的記録ではより一般的です。
放射線障害のメカニズム
アルファ崩壊の過程で、ジルコン結晶は主に親同位体（ウランとトリウム）の周囲に局在する放射線損傷を受けます。これらの損傷により、娘同位体（鉛）がジルコン格子内の元の位置から外れてしまいます。親同位体の濃度が高い場合、結晶格子への損傷は非常に深刻になる可能性があり、放射線損傷のネットワークにリンクして、結晶内の破壊をさらに悪化させることがよくあります。これらの放射線による収縮や微小亀裂は鉛同位体の浸出につながる可能性があります。
年齢計算
外部鉛の損失や増加がない場合、ウランの指数関数的減少を仮定してジルコンの年代を計算できます。この計算では、背景放射線で生成される鉛は無視され、ウランの崩壊率のみに依存します。一連のジルコンサンプルから失われた鉛の量が異なる場合、一貫性のない同位線が形成されます。この矛盾により、各崩壊システムの年代を決定することが困難になります。
ウラン鉛放射年代測定法の先駆者であるアメリカの地球化学者クレア・キャメロン・パターソンは、1956 年に初めて地球の年齢を 45 億 5000 万年と推定しましたが、この数字は今日まで揺るぎないものです。
地球の歴史と未来
地球の年齢に関する私たちの理解は、ウラン鉛年代測定法の開発の恩恵を受けています。しかし、技術が進歩するにつれて、私たちは地球や他の惑星の美しい秘密を明らかにすることに近づくことができるのでしょうか?
