Iš visų šiandien naudojamų izotopinių pažinties metodų urano-švino metodas yra seniausias ir, atsargiai atlikus, patikimiausias. Priešingai nei bet kuris kitas metodas, urano-švino vidinis kryžminis patikrinimas rodo, kad gamta suklastojo įrodymus.
Urano švino pagrindai
Uranas gaunamas iš dviejų bendrų izotopų, kurių atominis svoris yra 235 ir 238 (mes juos vadinsime 235U ir 238U). Abi jos yra nestabilios ir radioaktyvios, skleidžiant branduolines daleles kaskadoje, kuri nesustoja, kol jos netapo švinu (Pb). Dvi kaskados yra skirtingos - 235U tampa 207Pb, o 238U - 206Pb. Kas daro šį faktą naudingu, yra tai jie atsiranda skirtingais tempais, išreikštais pusinės eliminacijos periodu (laikas, per kurį pusė atomų turi būti skilimas). Kaskados 235U – 207Pb pusinės eliminacijos laikas yra 704 milijonai metų, o 238U – 206Pb kaskados yra žymiai lėtesnės, jos pusinės eliminacijos laikas yra 4,47 milijardo metų.
Taigi, kai susiformuoja mineralinis grūdas (konkrečiai, kai jis pirmą kartą atvėsta žemiau jo gaudymo temperatūros), jis veiksmingai nustato urano švino „laikrodį“ iki nulio. Švino atomai, kuriuos sukuria urano skilimas, yra įstrigę kristaluose ir laikui bėgant kaupiasi. Jei niekas netrukdo grūdams išlaisvinti šio radiogeninio švino, jo pasimatymas yra paprastas. 704 milijonų metų uolienoje 235U yra pusinės eliminacijos periodas ir jame bus lygus 235U ir 207Pb atomų skaičius (Pb / U santykis yra 1). Du kartus senesnėje uolienoje kiekvienam iš trijų 207Pb atomų bus likęs vienas 235U atomas (Pb / U = 3) ir pan. Su 238U Pb / U santykis auga su amžiumi daug lėčiau, tačiau idėja ta pati. Jei paimtumėte įvairaus amžiaus akmenis ir nubrėžtumėte jų abiejų izotopų porų Pb / U santykį prieš kiekvieną kiti grafike, taškai sudarytų gražią liniją, vadinamą konkordija (žr. pavyzdį dešinėje stulpelis).
Pasimatymai cirke Uranio švino srityje
Tarp U-Pb daterių mėgstamiausias mineralas cirkonis (ZrSiO4), dėl kelių gerų priežasčių.
Pirma, jo cheminė struktūra patinka uranui ir nekenčia švino. Uranas lengvai pakeičia cirkonį, o švinas yra stipriai pašalinamas. Tai reiškia, kad, sukūrus cirkonį, laikrodis iš tikrųjų nustatytas ties nuliu.
Antra, cirkonio gaudymo temperatūra yra aukšta - 900 ° C. Jos laikrodis nėra lengvai trikdomas geologinis įvykiai - ne erozija ar įsitvirtinimas nuosėdinės uolienos, net ne vidutinio sunkumo metamorfizmas.
Trečia, cirkonis yra plačiai paplitęs svetimos uolienos kaip pirminis mineralas. Tai daro ypač vertingą pasimatymą su šiomis uolienomis, kurių fosilijos neturi amžiaus.
Ketvirta, cirkonis yra fiziškai tvirtas ir lengvai atskiriamas nuo susmulkintų uolienų pavyzdžių dėl jo didelio tankio.
Kiti mineralai, kartais naudojami urano-švino pasimatymams, apima monazitą, titanitą ir dar du cirkonio mineralus, baddeleititą ir cirkonolitą. Tačiau cirkonis yra toks populiarus, kad geologai dažnai nurodo tik „cirkonio pasimatymą“.
Tačiau net geriausi geologiniai metodai yra netobuli. Pažintis su uola daugeliu atvejų apima urano-švino matavimus cirkoniai, tada įvertinsite duomenų kokybę. Kai kurie cirkoniai yra akivaizdžiai sutrikdyti ir gali būti ignoruojami, o kitus atvejus sunkiau įvertinti. Tokiais atvejais konkordijos diagrama yra vertinga priemonė.
Konkordija ir Discordia
Apsvarstykite konkordiją: senstant cirkoniams, jie juda į išorę išilgai kreivės. Bet dabar įsivaizduokite, kad kai kurie geologiniai įvykiai trikdo dalykus, kad švinas ištrūktų. Tokiu būdu cirkoniai bus tiesia linija atgal iki nulio konkordijos diagramoje. Tiesi linija nuima cirkonus nuo konkordijos.
Čia svarbūs daugelio cirkonių duomenys. Trikdantis įvykis cirkonius veikia nevienodai, kai kurie iš jų pašalina visą švino, tik dalį jo - iš kitų, o kai kurie lieka nepaliesti. Taigi šių cirkonų rezultatai nubrėžia tą tiesę, sukurdami tai, kas vadinama diskordija.
Dabar apsvarstykite diskordiją. Jei 1500 milijonų metų senumo uola yra sutrikdyta, kad sukurtų disordiją, tai ji netrikdoma dar milijardą metų, visa diskordijos linija migruoja išilgai konkordijos kreivės, visada nurodydama į sutrikimas. Tai reiškia, kad cirkonio duomenys gali mums pranešti ne tik apie tai, kada susiformavo uola, bet ir kada per jo gyvenimą įvyko reikšmingų įvykių.
Seniausias iki šiol rastas cirkonis datuojamas prieš 4,4 milijardo metų. Turėdami omenyje šį urano-švino metodą, galite giliau įvertinti tyrimus, pateiktus Viskonsino universiteto „Ankstyviausias Žemės kūrinyspuslapis, įskaitant 2001 m. Popierius Gamta kuris paskelbė įrašų nustatymo datą.