O upoznavanju urana i olova

Od svih izotopskih metoda datiranja koje se danas koriste, metoda ulova-olova je najstarija i, kada se pažljivo izvodi, najpouzdanija. Za razliku od bilo koje druge metode, uranij-olovo ima ugrađen prirodni unakrsni pregled koji pokazuje kada se priroda miješala sa dokazima.

uranijum dolazi u dva uobičajena izotopa s atomskom težinom 235 i 238 (nazvat ćemo ih 235U i 238U). Oboje su nestabilno i radioaktivno, izbacujući nuklearne čestice u kaskadu koja se ne zaustavlja dok ne postanu olovni (Pb). Dvije kaskade su različite - 235U postaje 207Pb, a 238U 206Pb. Zbog čega je ova činjenica korisna javljaju se različitim brzinama, izraženima u njihovom poluživotu (vremenu koje je potrebno da pola atoma do propadanje). Poluživot kaskade 235U – 207Pb ima 704 milijuna godina, a kaskada 238U – 206Pb znatno sporije, s poluživotom od 4,47 milijardi godina.

Dakle, kada se mineralno zrno formira (konkretno, kad se prvo ohladi ispod svoje temperature hvatanja), ono učinkovito postavlja „sat“ urana i olova na nulu. Atomi olova stvoreni raspadanjem urana zarobljeni su u kristalu i vremenom se koncentriraju. Ako ništa ne ometa zrno da oslobodi bilo koji od ovih radiogenih olova, datiranje je to pojmu jednostavno. U stijeni staroj 704 milijuna, 235U je u svom poluživotu i postojat će jednak broj atoma 235U i 207Pb (omjer Pb / U je 1). U stijeni koja je dvostruko starija ostat će po jedan atom 235U za svaka tri atoma 207Pb (Pb / U = 3), i tako dalje. S 238U omjer Pb / U raste puno sporije s godinama, ali ideja je ista. Ako ste uzeli stijene svih dobnih skupina i nacrtali njihova dva omjera Pb / U iz njihova dva izotopska para naspram svakog Ako su ostale na grafu, točke bi tvorile lijepu liniju koja se zove konkordia (pogledajte primjer s desne strane) stupac).

Omiljeni mineral među U-Pb daterima je cirkon (ZrSiO₄), iz nekoliko dobrih razloga.

Prvo, njegova kemijska struktura voli uran i mrzi olovo. Uran lako zamjenjuje cirkonij, dok se olovo snažno isključuje. To znači da je sat istinski postavljen na nulu kada se formira cirkon.

Drugo, cirkon ima visoku temperaturu zarobljavanja od 900 ° C. Njegov sat nije lako poremetiti geološki događaji, a ne erozije ili konsolidacije u sedimentne stijene, čak ni umjereno metamorfizam.

Treće, cirkon je rasprostranjen u magnetske stijene kao primarni mineral. To ga čini posebno vrijednim za datiranje ovih stijena na kojima nema fosila koji bi ukazivali na njihovu starost.

Četvrto, cirkon je fizički čvrst i lako se odvaja od uzoraka drobljene stijene zbog velike gustoće.

Ostali minerali koji se ponekad koriste za datiranje ulova-olova uključuju monazit, titanit i dva druga cirkonijeva minerala, baddelejit i cirkonolit. Međutim, cirkon je toliko neodoljiv omiljeni da geolozi često samo nazivaju "cirkonskim datiranjem".

Ali čak i najbolje geološke metode su nesavršene. Upoznavanje stijene uključuje mnoga mjerenja olovnog urana cirkonima, zatim procjenom kvalitete podataka. Neki cirkoni su očito uznemireni i mogu ih se zanemariti, dok je u drugim slučajevima teže suditi. U tim je slučajevima dijagram concordia vrijedan alat.

Razmotrimo concordia: kako cirkoni ostarevaju, oni se kreću prema krivulji prema van. Ali zamislite sada da neki geološki događaj uznemiruje stvari da bi olovo uspjelo pobjeći. To bi uzimalo cirkone na ravnoj liniji natrag na nulu na Concordia dijagramu. Ravna linija uklanja cirkone od konkordije.

Ovdje su važni podaci mnogih cirkona. Uznemirujući događaj utječe na cirkone nejednako, uklanjajući svu olovu s nekih, samo dio njih od drugih, a neke ostavljajući netaknutima. Rezultati tih cirkona stoga se crtaju duž te ravne linije, uspostavljajući ono što se naziva diskordija.

Sada razmislite o diskordiji. Ako se stijena stara 1500 milijuna godina uznemiruje da bi stvorila diskordiju, tada se ne može ometati još milijardu godina, cijela linija diskordija kretat će se duž krivulje Concordia, uvijek upućujući na starost poremećaj. To znači da podaci o cirkonu mogu nam reći ne samo kada se formirala stijena, već i kada su se tijekom života dogodili značajni događaji.

Najstariji cirkon do danas pronađen je iz vremena prije 4,4 milijarde godina. S obzirom na ovu pozadinu u metodi urana-olova, možda biste imali dublje uvažavanje u istraživanju provedenom na Sveučilištu WisconsinNajraniji komad zemlje", uključujući i 2001. papir u Priroda koji je najavio datum postavljanja zapisa.