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고대 암석의 시간 코드: U-Pb 연대 측정 기술이 어떻게 수십억 년의 역사를 추정할 수 있습니까?
지질학 분야에서 암석의 나이를 정확하게 측정하는 방법은 과학자들에게 늘 큰 과제였습니다. 가장 오래되고 정교한 방사성 연대 측정 방법 중 하나인 U-Pb 연대 측정 기술은 이 문제에 대한 훌륭한 솔루션을 제공합니다. 이 기술은 0.1%~1%의 정확도로 10만 년에서 45억 년 이상 된 암석의 연대를 측정할 수 있으며, 종종 지르콘 광물에 적용됩니다.
버미큘라이트는 결정 구조에서 우라늄과 고수 원자를 흡수할 수 있지만, 형성 과정에서 납을 강력히 배제합니다. 즉, 새로 형성된 버미큘라이트 결정에는 납이 없으므로 이 광물에서 발견되는 납은 방사성을 띱니다.
U-PB 연간 기술은 두 개의 독립적인 붕괴 사슬을 기반으로 합니다. 우라늄 계열의 238U 붕괴는 206PB가 되고 반감기는 44.7억 년입니다. 톱니형 계열의 235U 붕괴는 207PB가 되고 반감기는 44.7억 년입니다. 반감기는 7억 1천만 년이다. 이 두 가지 "평행" 붕괴 사슬은 다양한 실현 가능한 연간 기술을 탄생시켰습니다. 일반적으로 U-Pb 연대 측정은 소위 "일치도"에서 두 가지 붕괴 모드를 조합하여 사용하는 것을 의미합니다.
U-Pb 체계에서 또 다른 간단하고 효과적인 연대 측정 방법은 납-납 연대 측정으로, 납 동위 원소 비율 분석에만 기초합니다. 이 방법은 1956년 U-Pb 방사성 연대 측정법을 사용하여 지구의 나이를 처음으로 추정한 미국의 지구화학자 클레어 캐머런 패터슨(Claire Cameron Patterson)에게서 유래되었는데, 당시 추정연도는 45억5천만년±7천만년으로 아직도 널리 알려져 있다. 오늘 접수합니다.
최대 900°C의 극한 조건에서도 손상되지 않은 지르콘은 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴로 생성된 납을 유지할 수 있기 때문에 지르콘은 지질학자가 연대 측정에 사용하는 중요한 물질입니다.
U-Pb 연대 측정 기술의 기본 원리는 우라늄이 붕괴 과정에서 납을 방출한다는 것으로 요약할 수 있습니다. U-Pb 연대 측정의 핵심은 현재 샘플에서 측정된 납과 우라늄의 비율을 계산한 다음 우라늄의 붕괴율을 기준으로 연대를 추론하는 것입니다. 이러한 계산은 일반적으로 외부 환경으로 인한 납의 손실이나 이득을 고려하지 않고 이루어집니다.
복잡한 결정 구조를 분석할 때 지질학자는 이온 마이크로 검출기 질량 분석법(SIMS)이나 레이저 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)과 같은 고급 분석 기술을 사용해야 합니다. 이러한 기술을 통해 연구자들은 미시적 수준에서 개별 광물 데이터에 대한 심층적인 통찰력을 얻고 지질학적 역사에서 이러한 광물의 복잡한 과정을 밝혀낼 수 있습니다.
U-PB에 가장 흔히 사용되는 광물은 버미큘라이트이지만, 단일 점유석, 티타늄 석, 검은 나트륨 석과 같은 다른 광물도 연간 물체가 될 수 있습니다.
U-Pb 연대 측정에서 지르콘 결정은 지르콘 내 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴로 인해 방사선에 의해 손상됩니다. 이 방사선 손상은 주로 모체 동위 원소 주변에 집중되어 딸 동위 원소 납이 원래 위치에서 이동하게 합니다. 퇴원되었다. 일부 고농도 우라늄 결정 영역에서는 이러한 손상이 더 심각해져서 방사선 손상 네트워크가 형성됩니다. 게다가 핵분열 흔적과 미세균열은 이러한 손상 네트워크를 더욱 확장시켜 납 동위 원소가 손실될 수 있는 통로를 제공합니다.
U-Pb 연대측정 기술은 매우 발달되어 있지만, 아직 응용 분야에서는 많은 과제에 직면해 있습니다. 예를 들어, 샘플의 납 손실이 정확하게 측정하기에 충분하지 않으면 얻은 연대 측정 결과가 부정확할 수 있는데, 이러한 현상을 불일치라고 합니다. 일련의 지르콘 샘플에서 납의 양이 다르게 손실되면 불일치 선이 발생할 수 있습니다. 따라서 과학자들은 이러한 결과를 해석할 때 매우 조심해야 합니다.
U-Pb 데이터를 분석하고 해석하는 과정에서 지질학자들은 복잡한 결정 구조와 납 손실 등 여러 가지 과제에 직면하게 되며, 이로 인해 지질학자들은 지속적으로 분석 기술을 개선하고자 노력합니다.
과학 기술이 발달하면서 U-Pb 연대 측정은 지구와 다른 행성의 지질학적 역사를 탐구하는 데 중요한 도구가 되었습니다. 지질학자들은 심층적인 연구를 통해 이 기술을 지속적으로 조정하고 개선하여 지구 초기 역사에 대한 인간의 이해를 높이고 있습니다. 여러분은 이 고대 암석 속에 얼마나 많은 풀리지 않은 미스터리가 숨겨져 있을지 궁금해 본 적이 있나요?
