随着科学技术的日益进步,地质学家们对于年代测定的方法也在不断地改良中。氩氩法(40Ar/39Ar dating)正是一种全新的放射性年代测定技术,这项技术被设计用来超越传统钾-氩法(K/Ar dating)在精确度上的局限。本文将深入介绍这种技术的机制、应用及其对于科学界的影响。
氩氩法的主要优势在于其只需一个岩石样本或者矿物晶体便可进行分析,避免了传统方法中需分割样本进行钾和氩的分开测试。该技术利用来自核反应堆的中子辐射,将稳定的钾(39K)转变为放射性钾(39Ar)。
这意味着,只要与已知年龄的标准样本一起进行辐照,便能通过单一的氩同位素测量计算出未知样本的年龄。
样本的准备通常包括颗粒的粉碎,选取单一的矿物晶体或岩石碎片进行分析。接着,这些样本会被辐照以产生39Ar,然后在高真空质谱仪中脱气,使用激光或电阻炉进行加热。加热过程中,矿物的晶体结构会降解,并释放出在地质过程中被捕获的气体。
随着样本年龄的增加,40Ar*的丰度越高,然而,这一增长的速率会随着40K的半衰期(约12.48亿年)而呈指数性衰减。
样本的年龄由以下公式计算:
t = (1 / λ) ln(J × R + 1)
这里,λ是40K的放射性衰变常数,J是与辐照过程相关的参数,而R则是40Ar*/39Ar的比率。
40Ar/39Ar方法仅能测量相对年龄。为了用这种技术计算年龄,J参数需要先通过与已知年龄的样本一起辐照来确定。因此,该方法需要依赖其他年代测定方法来获得此一标准。
40Ar/39Ar的主要应用是日期变质岩和喷出岩。这种方法同样适用于测量断层系统的运动。在不同晶体具有不同的闭合温度的情况下,某一岩石中的不同矿物会记录三个不同的「年龄」信息。虽然这些并非是固结年龄的记录,但对于重构岩石的热历史仍然相当有用。
尽管氩氩法在年代测定上具有先进性,但也面临与其他测定方法略有不一致的挑战。研究显示,可能需要0.65%的修正,这意味着恐龙灭绝事件的真正年龄应被更新为6600万年至6610万年前。
随着氩氩法的发展,科学家们对于地球历史的理解正在持续演进,这项技术不仅提升了我们对地质时间的认识,还使得各类动态分析变得可行。这是否意味着我们即将全面改变对过去事件的理解方式?