Om Uran-Lead Dating

Af alle de isotopiske dateringsmetoder, der bruges i dag, er uran-bly-metoden den ældste og, når den udføres omhyggeligt, den mest pålidelige. I modsætning til enhver anden metode har uran-bly en naturlig krydstjek indbygget i den, der viser, hvornår naturen har manipuleret med beviserne.

uran kommer i to almindelige isotoper med atomvægte på 235 og 238 (vi kalder dem 235U og 238U). Begge er ustabile og radioaktive og kaster nukleare partikler i en kaskade, der ikke stopper, før de bliver bly (Pb). De to kaskader er forskellige — 235U bliver 207Pb og 238U bliver 206Pb. Hvad der gør denne kendsgerning nyttig, er det de forekommer i forskellige hastigheder, som udtrykt i deres halveringstid (den tid det tager for halvdelen atomer at henfald). Kaskaden 235U – 207Pb har en halveringstid på 704 millioner år, og 238U – 206Pb-kaskaden er betydeligt langsommere med en halveringstid på 4,47 milliarder år.

Så når der dannes et mineralkorn (specifikt, når det først afkøles under dens fangsttemperatur), sætter det uranledningen "ur" til nul. Blyatomer oprettet ved uranfald fanges i krystallen og opbygges i koncentration med tiden. Hvis intet forstyrrer kornet for at frigive noget af dette radiogen bly, er det ligetil i konceptet. I en 704 millioner år gammel sten er 235U sin halveringstid og der vil være et lige antal 235U og 207Pb atomer (Pb / U-forholdet er 1). I en sten, der er dobbelt så gammel, vil der være et 235U-atom tilbage for hver tre 207Pb-atomer (Pb / U = 3), og så videre. Med 238U vokser Pb / U-forholdet langt langsommere med alderen, men ideen er den samme. Hvis du tog klipper i alle aldre og afbildede deres to Pb / U-forhold fra deres to isotoppar mod hver andet på en graf, ville punkterne danne en smuk linje kaldet en concordia (se eksemplet til højre kolonne).

Det foretrukne mineral blandt U-Pb datere er zirkon (ZrSiO₄)af flere gode grunde.

For det første kan dens kemiske struktur lide uran og hader bly. Uran erstatter let zirkonium, mens bly er stærkt udelukket. Dette betyder, at uret virkelig er indstillet til nul, når zirkon dannes.

For det andet har zirkon en høj fældetemperatur på 900 ° C. Dets ur forstyrres ikke let geologisk begivenheder - ikke erosion eller konsolidering i sedimentære klipper, ikke engang moderat metamorphism.

For det tredje er zirkon udbredt i stødende klipper som et primært mineral. Dette gør det særlig værdifuldt at datere disse klipper, som ikke har fossiler til at indikere deres alder.

For det fjerde er zirkon fysisk sej og let adskilt fra knuste stenprøver på grund af dens høje densitet.

Andre mineraler, der undertiden bruges til uran-bly-datering, inkluderer monazit, titanit og to andre zirkoniummineraler, baddeleyite og zirconolit. Imidlertid er zirkon så overvældende en favorit, at geologer ofte bare henviser til "zirkon-datering."

Men selv de bedste geologiske metoder er ufuldkomne. Datering af en klippe involverer uran-blymålinger på mange zirconsog derefter vurdere kvaliteten af ​​dataene. Nogle zirconer er naturligvis forstyrrede og kan ignoreres, mens andre sager er sværere at bedømme. I disse tilfælde er concordia-diagrammet et værdifuldt værktøj.

Overvej concordia: når zirconer ældes, bevæger de sig udad langs kurven. Men forestil dig nu, at nogle geologiske begivenheder forstyrrer tingene for at få føringen til at undslippe. Det ville tage zirkonerne på en lige linje tilbage til nul på concordia-diagrammet. Den lige linje fjerner zirkoner fra concordiaen.

Det er her data fra mange zirconer er vigtige. Den foruroligende begivenhed påvirker zirkonerne forskelligt, striber al blyet fra nogle, kun en del af det fra andre og efterlader nogle urørt. Resultaterne fra disse zirkoner plotter sig derfor langs den lige linje og fastlægger det, der kaldes en diskordia.

Overvej nu diskordierne. Hvis en 1500 millioner år gammel rock forstyrres for at skabe en diskordia, er den uforstyrret i yderligere en milliard år, hele discordia-linjen vil migrere langs concordiens kurve og altid pege på alderen på forstyrrelse. Dette betyder, at zirkondata ikke kun kan fortælle os, hvornår en klippe dannedes, men også når der opstod betydelige begivenheder i løbet af dens liv.

Den ældste zirkon, der endnu er fundet, stammer fra 4,4 milliarder år siden. Med denne baggrund i uran-bly-metoden kan du have en dybere forståelse af den forskning, der er præsenteret på University of Wisconsin's "Jordens tidligste stykke"side, inklusive 2001-papir i Natur der annoncerede indstillingsdato.