Радиоизотопное датирование

Радиометрическое датирование (часто называемое радиоактивным датированием) - это способ узнать, сколько лет какому-либо объекту. При этом методе сравнивается количество встречающегося в природе радиоактивного изотопа и продуктов его распада в образцах. Метод использует известные скорости распада. Это наиболее используемый метод геохронологии, основной способ узнать возраст горных пород и других геологических объектов, включая возраст самой Земли.

Он используется для датирования многих видов природных и искусственных материалов. Окаменелости могут быть датированы путем взятия образцов пород сверху и снизу от первоначального положения окаменелости. Радиометрическое датирование также используется для датирования археологических материалов, включая древние артефакты.

Радиометрические методы датирования используются для установления геологической шкалы времени. Среди наиболее известных методов - радиоуглеродное датирование, калий-аргоновое датирование и ураново-свинцовое датирование.

Камни Але в Косеберге, расположенном примерно в десяти километрах к юго-востоку от Истада, Швеция, были датированы 600 годом нашей эры с помощью метода углерода-14 по органическому материалу, найденному на месте раскопок.

Радиоактивный распад

Вся обычная материя состоит из комбинаций химических элементов, каждый из которых имеет свой атомный номер, указывающий на количество протонов в атомном ядре. Элементы существуют в виде различных изотопов, причем каждый изотоп элемента отличается количеством нейтронов в ядре. Конкретный изотоп определенного элемента называется нуклидом. Некоторые нуклиды от природы нестабильны. То есть в какой-то момент времени атом такого нуклида самопроизвольно превратится в другой нуклид в результате радиоактивного распада. Распад может происходить путем испускания частиц (обычно электронов (бета-распад), позитронов или альфа-частиц) или путем спонтанного деления ядер и захвата электронов.

Уравнение возраста

Математическое выражение, связывающее радиоактивный распад с геологическим временем, таково:

D = D ₀+ N(e^λt - 1)

где

t - возраст выборки,

D - количество атомов дочернего изотопа в образце,

D₀ - количество атомов дочернего изотопа в исходном составе,

N - количество атомов родительского изотопа в образце, и

λ - константа распада родительского изотопа, равная обратной величине периода полураспада родительского изотопа, умноженной на натуральный логарифм 2.

Это уравнение использует информацию о родительских и дочерних изотопах на момент застывания материала. Это хорошо известно для большинства изотопных систем. Для графического решения уравнения возраста используется построение изохроны (прямолинейного графика). Он показывает возраст образца и его первоначальный состав.

Диаграмма изохрон самарий-неодимовых (Sm/Nd) образцов из Великой Дайки, Зимбабве. Возраст рассчитывается по наклону изохроны (линия), а исходный состав - по пересечению изохроны с осью y.

Предпосылки

Метод работает лучше всего, если ни родительский нуклид, ни дочерний продукт не входят в материал и не покидают его после образования. Все, что изменяет относительные количества двух изотопов (исходного и дочернего), должно быть отмечено и по возможности исключено. Загрязнение извне или потеря изотопов в любое время после первоначального образования породы изменит результат. Поэтому очень важно иметь как можно больше информации о датируемом материале и проверять его на наличие возможных признаков изменения.

Измерения должны проводиться на образцах из разных частей тела породы. Это помогает противостоять эффектам нагрева и сжатия, которые может испытать порода за свою долгую историю. Для подтверждения возраста образца могут потребоваться различные методы датировки. Например, при исследовании гнейсов Амитсока из западной Гренландии использовалось пять различных методов радиометрического датирования для изучения двенадцати образцов и было получено согласие с точностью до 30 миллионов лет на возраст 3 640 млн. лет.

Вопросы и ответы

В: Что такое радиометрическое датирование?

О: Радиометрическое датирование (часто называемое радиоактивным датированием) - это способ узнать, сколько лет чему-либо. Оно использует известные скорости распада для сравнения количества встречающегося в природе радиоактивного изотопа и продуктов его распада в образцах.

В: Каковы некоторые примеры материалов, которые могут быть датированы с помощью радиометрического датирования?

О: Радиометрическое датирование может быть использовано для датирования многих видов природных и искусственных материалов, включая окаменелости, археологические материалы и древние артефакты.

В: Как работает радиоуглеродное датирование?

О: Радиоуглеродное датирование осуществляется путем взятия образцов горных пород сверху и снизу от первоначального местонахождения окаменелости. Затем метод использует известные скорости распада для оценки возраста изучаемого материала.

В: Какие распространенные методы используются в радиометрическом датировании?

О: К распространенным методам радиометрического датирования относятся радиоуглеродное датирование, калий-аргоновое датирование и ураново-свинцовое датирование.

В: Как радиометрическая датировка используется для установления геологической шкалы времени?

О: Методы радиометрического датирования используются для установления геологической шкалы времени, предоставляя точные оценки того, когда произошли определенные события или когда образовались определенные материалы.

В: Можно ли использовать радиометрическую датировку на живых организмах?

О: Нет, использование радиометрической датировки на живых организмах невозможно, поскольку они не содержат радиоактивных изотопов естественного происхождения, которые можно измерить с помощью этой техники.