Întâlniri cu uraniu

Dintre toate metodele izotopice de întâlnire utilizate astăzi, metoda cu plumb de uraniu este cea mai veche și, atunci când este făcută cu atenție, cea mai de încredere. Spre deosebire de orice altă metodă, plumbul de uraniu are o verificare naturală încorporată în ea care arată când natura a modificat probele.

Bazele plumbului cu uraniu

Uraniul vine în două izotopi comune cu greutăți atomice de 235 și 238 (le vom numi 235U și 238U). Ambele sunt instabile și radioactive, vărsând particule nucleare într-o cascadă care nu se oprește până când devin plumb (Pb). Cele două cascade sunt diferite-235U devine 207Pb și 238U devine 206Pb. Ceea ce face acest fapt util este faptul că acestea apar la ritmuri diferite, așa cum sunt exprimate în timpul lor de înjumătățire (timpul necesar pentru ca jumătatea atomilor să se descompună). Cascada 235U-207Pb are un timp de înjumătățire de 704 milioane de ani, iar cascada 238U-206Pb este considerabil mai lentă, cu un timp de înjumătățire de 4,47 miliarde de ani.

Așadar, atunci când se formează un bob natural (mai exact, când se răcește mai întâi sub temperatura sa de captare), acesta stabilește în mod eficient „ceasul” cu plumb uraniu la zero. Atomii de plumb creați de cariile de uraniu sunt prinși în cristal și se acumulează în concentrare cu timpul. Dacă nimic nu tulbură bobul pentru a elibera oricare din acest plumb radiogen, datarea este simplă în concept. Într-o rocă veche de 704 de milioane de ani, 235U se află la perioada de înjumătățire a acestuia și va exista un număr egal de atomi de 235U și 207Pb (raportul Pb / U este de 1). Într-o stâncă de două ori mai veche, va rămâne un atom de 235U pentru fiecare trei atomi de 207Pb (Pb / U = 3) și așa mai departe. Cu 238U, raportul Pb / U crește mult mai lent odată cu vârsta, dar ideea este aceeași. Dacă ați lua roci de toate vârstele și ați trage cele două raporturi Pb / U din cele două perechi de izotopi unul împotriva celuilalt pe un grafic, punctele ar forma o linie frumoasă numită concordie (vezi exemplul din coloana din dreapta).

Zircon în Uranium-Dating plumb

Mineralul preferat în rândul datrelor U-Pb este zirconul (ZrSiO)₄), din mai multe motive întemeiate.

În primul rând, structura sa chimică îi place uraniul și urăște plumbul. Uraniul înlocuiește cu ușurință zirconiul, în timp ce plumbul este puternic exclus. Aceasta înseamnă că ceasul este într-adevăr setat la zero atunci când se formează zirconul.

În al doilea rând, zirconul are o temperatură ridicată de captare de 900 ° C. Ceasul său nu este ușor perturbat de evenimentele geologice - nu eroziunea sau consolidarea în roci sedimentare, nici măcar metamorfismul moderat.

În al treilea rând, zirconul este răspândit în rocile igiene ca mineral primar. Acest lucru îl face deosebit de valoros pentru datarea acestor roci, care nu au fosile care să indice vârsta lor.

În al patrulea rând, zirconul este dur din punct de vedere fizic și se poate separa cu ușurință de probele de rocă zdrobită din cauza densității mari.

Alte minerale folosite uneori pentru datarea cu plumb uraniu includ monazitul, titanitul și alte două minerale de zirconiu, baddeleyitul și zirconolitul. Cu toate acestea, zirconul este un favorit atât de copleșitor, încât geologii se referă adesea doar la „întâlnirea cu zircon”.

Dar chiar și cele mai bune metode geologice sunt imperfecte. Datarea unei roci implică măsurători cu plumb de uraniu pe mai multe zirconuri, apoi evaluarea calității datelor. Unele zirconii sunt în mod evident perturbate și pot fi ignorate, în timp ce alte cazuri sunt mai greu de judecat. În aceste cazuri, diagrama concordiei este un instrument valoros.

Concordia și Discordia

Luați în considerare concordia: pe măsură ce zirconii îmbătrânesc, ei se deplasează spre exterior de-a lungul curbei. Dar acum imaginați-vă că unele evenimente geologice perturbă lucrurile pentru a face scăpa de plumb. Aceasta ar duce zirconii pe o linie dreaptă înapoi la zero pe diagrama concordiei. Linia dreaptă scoate zirconii de pe concordie.

Aici sunt importante datele de la mai multe zirconii. Evenimentul deranjant afectează inegal zonele zirconilor, îndepărtând tot plumbul de la unii, doar o parte din acesta și lăsând unii de neatins. Prin urmare, rezultatele acestor zirconuri se trasează pe acea linie dreaptă, stabilind ceea ce se numește discordie.

Acum ia în considerare discordia. Dacă o piatră veche de 1500 de milioane de ani este perturbată pentru a crea o discordie, atunci este nedisturbată încă un miliard de ani, întreaga linie a discordiei va migra de-a lungul curbei concordiei, indicând întotdeauna vârsta perturbării. Aceasta înseamnă că datele despre zircon ne pot spune nu numai când s-a format o rocă, ci și când au avut loc evenimente semnificative în timpul vieții sale.

Cel mai vechi zircon încă găsit datează de acum 4,4 miliarde de ani. În acest context în metoda plumbului de uraniu, este posibil să aveți o apreciere mai profundă a cercetării prezentate pe pagina „Cea mai timpurie piesă a pământului” de la Universitatea din Wisconsin, inclusiv în lucrarea din 2001 Natură care a anunțat data înregistrării.