Language
Country/Area
No result found
Временной код древних горных пород: как технология датирования U-Pb может оценить миллиарды лет истории?
В области геологии точное измерение возраста горных пород всегда было серьезной проблемой для ученых. Технология датирования U-Pb, как один из старейших и наиболее сложных методов радиоактивного датирования, обеспечивает отличное решение этой проблемы. Этот метод позволяет датировать породы от 100 000 до более чем 4,5 миллиардов лет назад с точностью от 0,1% до 1% и часто используется для таких минералов, как циркон.
Циркон поглощает атомы урана и тория в своей кристаллической структуре, но сильно отталкивает свинец во время своего образования. Это означает, что во вновь образовавшихся кристаллах циркона не будет свинца, поэтому любой свинец, обнаруженный в минерале, образуется радиоактивно.
Технология датирования U-Pb основана на двух независимых цепочках распада: 238U в урановом ряду распадается на 206Pb с периодом полураспада 4,47 миллиарда лет и 235U в пилообразном ряду распадается на 207Pb с периодом полураспада; 710 миллионов лет. Эти две «параллельные» цепочки распада привели к появлению множества возможных методов датирования. Обычно датирование U-Pb означает объединение двух режимов распада в так называемую «диаграмму согласованности».
Еще один простой и эффективный метод датирования в системе U-Pb — датирование свинцом-свинцом, которое основано исключительно на анализе соотношений изотопов свинца. Этот метод можно проследить до американского геохимика Клэр Кэмерон Паттерсон, которая впервые сделала раннюю оценку возраста Земли с помощью метода радиоактивного U-Pb датирования в 1956 году, и результат составил 4,55 миллиардов лет ± 70 миллионов лет, т.е. число, которое до сих пор широко распространено.
Даже в экстремальных условиях (до 900°C) неповрежденный циркон способен удерживать свинец, образующийся в результате радиоактивного распада урана и тория, что делает циркон важным материалом для геологов для измерения возраста.
Основной принцип технологии датирования U-Pb можно резюмировать следующим образом: выбросы урана ведут в процессе его распада. Ключом к U-Pb-датированию является расчет соотношения свинца и урана, измеренного в настоящее время в образце, а затем расчет возраста его образования на основе скорости распада урана. Этот расчет обычно производится без учета потерь или выгод, связанных с внешней средой.
При анализе сложных кристаллических структур геологам необходимо использовать передовые аналитические методы, такие как ионные микродетекторы (SIMS) или масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Эти методы позволяют исследователям получить более глубокое понимание данных об отдельных минералах на микроскопическом уровне и выявить сложные процессы, происходящие с этими минералами в их геологической истории.
Хотя циркон является минералом, наиболее часто используемым для датирования U-Pb, другие минералы, такие как моноцит, титанит и альбит, также могут быть кандидатами для датирования.
В технологии датирования U-Pb кристаллы циркона повреждаются радиацией из-за радиоактивного распада урана и тория в цирконе. Это радиационное повреждение в основном концентрируется вокруг родительского изотопа и способствует смещению дочернего изотопа свинца от исходного. положение быть уволенным. В определенных областях кристаллов с высокой концентрацией урана эти повреждения будут более значительными, образуя сеть радиационных повреждений. Кроме того, следы деления и микротрещины еще больше расширяют эту сеть повреждений, обеспечивая каналы для потери изотопов, содержащих свинец.
Хотя технология датирования U-Pb чрезвычайно развита, при ее применении все еще возникает множество проблем. Например, когда потеря свинца в образце недостаточна для точного измерения, это может привести к получению неточного возраста - явление, известное как несогласованность. Когда серия образцов циркона теряет разное количество свинца, могут возникнуть линии несоответствия. Это требует от ученых быть особенно осторожными при интерпретации этих результатов.
В процессе анализа и интерпретации данных U-Pb геологи сталкиваются с различными проблемами, такими как сложная кристаллическая структура, потеря свинца и т. д. Эти проблемы побуждают их постоянно совершенствовать свои методы анализа.
С развитием науки и техники U-Pb-датирование стало важным инструментом для изучения геологической истории Земли и других планет. Благодаря углубленным исследованиям геологи могут постоянно корректировать и совершенствовать эту технологию, продвигая человеческое понимание ранней истории Земли. Возможно, вы тоже задумывались о том, сколько неразгаданных тайн скрывают эти древние скалы?
