Datowanie izotopowe

Datowanie radiometryczne (często nazywane datowaniem radioaktywnym) jest sposobem na ustalenie wieku czegoś. Metoda ta porównuje ilość naturalnie występującego izotopu promieniotwórczego i produktów jego rozpadu w próbkach. Metoda ta wykorzystuje znane tempo rozpadu. Jest to najczęściej stosowana metoda geochronologii, głównego sposobu na poznanie wieku skał i innych cech geologicznych, w tym wieku samej Ziemi.

Jest on używany do datowania wielu rodzajów materiałów naturalnych i wytworzonych przez człowieka. Skamieniałości mogą być datowane poprzez pobieranie próbek skał z góry i z dołu w stosunku do pierwotnej pozycji skamieniałości. Datowanie radiometryczne jest również stosowane do datowania materiałów archeologicznych, w tym starożytnych artefaktów.

Do ustalania geologicznej skali czasu stosuje się datowanie radiometryczne. Do najbardziej znanych technik należą: datowanie radiowęglowe, datowanie potasowo-argonowe i uranowo-ołowiowe.

Kamienie Ale w Kåseberga, około dziesięciu kilometrów na południowy wschód od Ystad w Szwecji, zostały datowane na 600 rok n. e. przy użyciu metody Carbon-14 na materiale organicznym znalezionym na miejscu.
Kamienie Ale w Kåseberga, około dziesięciu kilometrów na południowy wschód od Ystad w Szwecji, zostały datowane na 600 rok n. e. przy użyciu metody Carbon-14 na materiale organicznym znalezionym na miejscu.

Rozpad promieniotwórczy

Cała zwykła materia składa się z kombinacji pierwiastków chemicznych, z których każdy ma swoją liczbę atomową, oznaczającą liczbę protonów w jądrze atomowym. Pierwiastki występują w różnych izotopach, przy czym każdy izotop danego pierwiastka różni się liczbą neutronów w jądrze. Konkretny izotop danego pierwiastka nazywany jest nuklidem. Niektóre nuklidy są naturalnie niestabilne. Oznacza to, że w pewnym momencie atom takiego nuklidu spontanicznie zmieni się w inny nuklid w wyniku rozpadu promieniotwórczego. Rozpad może nastąpić poprzez emisję cząstek (zwykle elektronów (rozpad beta), pozytonów lub cząstek alfa) lub poprzez spontaniczne rozszczepienie jądra atomowego i wychwyt elektronów.

Równanie wieku

Wyrażenie matematyczne, które odnosi rozpad promieniotwórczy do czasu geologicznego to:

D = D0 + N(eλt - 1)

gdzie

t jest wiekiem próby,

D jest liczbą atomów izotopu pochodnego w próbce,

D0 jest liczbą atomów izotopu pochodnego w oryginalnym składzie,

N oznacza liczbę atomów izotopu macierzystego w próbce, oraz

λ jest stałą rozpadu izotopu macierzystego, równą odwrotności okresu połowicznego rozpadu promieniotwórczego izotopu macierzystego pomnożonej przez logarytm naturalny z 2.

Równanie to wykorzystuje informacje o izotopach macierzystych i pochodnych w czasie krzepnięcia materiału. Jest to dobrze znane dla większości systemów izotopowych. Wykreślenie izochronu (wykresu prostoliniowego) jest używane do graficznego rozwiązania równania wieku. Pokazuje on wiek próbki i jej pierwotny skład.

Wykres izochronu samarowo-neodymowego (Sm/Nd) dla próbek z Great Dyke, Zimbabwe. Wiek obliczany jest na podstawie nachylenia izochronu (linii), a skład pierwotny na podstawie przecięcia izochronu z osią y.
Wykres izochronu samarowo-neodymowego (Sm/Nd) dla próbek z Great Dyke, Zimbabwe. Wiek obliczany jest na podstawie nachylenia izochronu (linii), a skład pierwotny na podstawie przecięcia izochronu z osią y.

Warunki wstępne

Metoda ta działa najlepiej, gdy ani nuklid macierzysty, ani produkt pochodny nie wchodzą do materiału po jego utworzeniu, ani go nie opuszczają. Wszystko, co zmienia względne ilości dwóch izotopów (pierwotnego i pochodnego) musi być odnotowane i w miarę możliwości należy tego unikać. Zanieczyszczenie z zewnątrz lub utrata izotopów w dowolnym momencie od pierwotnego uformowania skały, zmieniłyby wynik. Dlatego ważne jest, aby mieć jak najwięcej informacji o datowanym materiale i sprawdzać ewentualne oznaki zmian.

Pomiary powinny być wykonywane na próbkach z różnych części ciała skalnego. Pomaga to zniwelować efekty ogrzewania i ściskania, których skała może doświadczyć w swojej długiej historii. Do potwierdzenia wieku próbki mogą być potrzebne różne metody datowania. Na przykład w badaniu gnejsów Amitsoq z zachodniej Grenlandii zastosowano pięć różnych metod datowania radiometrycznego do zbadania dwunastu próbek i uzyskano zgodność z dokładnością do 30 milionów lat na wiek 3 640 lat.

Powiązane strony


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3