Om Uran-Lead Dating

Av alle isotopiske dateringsmetoder som brukes i dag, er uran-bly-metoden den eldste og, når den gjøres nøye, den mest pålitelige. I motsetning til noen annen metode har uran-bly en naturlig kryssjekk innebygd som viser når naturen har tuklet med bevisene.

uran kommer i to vanlige isotoper med atomvekter på 235 og 238 (vi kaller dem 235U og 238U). Begge er ustabile og radioaktive og kaster kjernefysiske partikler i en kaskade som ikke stopper før de blir bly (Pb). De to kaskadene er forskjellige — 235U blir 207Pb og 238U blir 206Pb. Det som gjør dette faktum nyttig, er det de forekommer i forskjellige hastigheter, slik det kommer til uttrykk i deres halveringstid (tiden det tar for halvparten av atomer å forfall). Kaskaden 235U – 207Pb har en halveringstid på 704 millioner år, og 238U – 206Pb-kaskaden er betydelig tregere, med en halveringstid på 4,47 milliarder år.

Så når det dannes et mineralkorn (spesifikt når det først avkjøles under fangsttemperaturen), setter det uranledningen "klokke" til null. Blyatomer skapt av uranforfall blir fanget i krystallen og bygger seg opp i konsentrasjon med tiden. Hvis ingenting forstyrrer kornet for å frigjøre noe av dette radiogenet blyet, er det enkelt i konseptet. I en 704 millioner år gammel bergart er 235U sin halveringstid og det vil være et like stort antall 235U og 207Pb-atomer (Pb / U-forholdet er 1). I en stein som er dobbelt så gammel vil det være ett 235U atom igjen for hvert 207 Pb atomer (Pb / U = 3), og så videre. Med 238U vokser Pb / U-forholdet mye saktere med alderen, men ideen er den samme. Hvis du tok steiner i alle aldre og plottet de to Pb / U-forholdene fra deres to isotoppar mot hver andre på en graf, ville punktene danne en vakker linje som kalles en konkordia (se eksempelet til høyre kolonne).

Favorittmineralet blant U-Pb-datere er zirkon (ZrSiO₄), av flere gode grunner.

For det første liker den kjemiske strukturen uran og hater bly. Uran erstatter lett zirkonium mens bly er sterkt utelukket. Dette betyr at klokken virkelig er satt til null når zirkon dannes.

For det andre har zirkon en høy fangetemperatur på 900 ° C. Klokken blir ikke lett forstyrret av geologisk hendelser — ikke erosjon eller konsolidering av sedimentære bergarter, ikke engang moderat metamorfose.

For det tredje er zirkon utbredt i stollete bergarter som et primært mineral. Dette gjør det spesielt verdifullt å datere disse bergartene, som ikke har fossiler som indikerer deres alder.

For det fjerde er zirkon fysisk seig og lett atskilt fra knuste bergprøver på grunn av sin høye tetthet.

Andre mineraler som noen ganger brukes til uran-bly-datering inkluderer monazitt, titanitt og to andre zirkoniummineraler, baddeleyite og zirconolite. Imidlertid er zirkon så overveldende en favoritt at geologer ofte bare refererer til "zircon dating."

Men selv de beste geologiske metodene er ufullkomne. Å datere en stein involverer uran-blymålinger på mange zircons, og deretter vurdere kvaliteten på dataene. Noen zirkoner er åpenbart forstyrret og kan ignoreres, mens andre saker er vanskeligere å bedømme. I disse tilfellene er konkordia-diagrammet et verdifullt verktøy.

Tenk på konkordiene: når zirkoner blir eldre, beveger de seg utover langs kurven. Men tenk deg nå at noen geologiske hendelser forstyrrer ting for å få ledelsen til å unnslippe. Det ville ta zirkonene på en rett linje tilbake til null på concordia-diagrammet. Den rette linjen tar sirkonene av concordiaen.

Det er her data fra mange zirkoner er viktig. Den urovekkende hendelsen påvirker zirkonene ulikt, striper all ledningen fra noen, bare deler av den fra andre og lar noen være urørt. Resultatene fra disse zirkonene plotter seg derfor langs den rette linjen og etablerer det som kalles diskordia.

Nå vurder diskordiene. Hvis en 1500 millioner år gammel stein blir forstyrret for å skape en diskordia, blir den uforstyrret i ytterligere en milliard år, hele diskordilinjen vil vandre langs konkordiens kurve, og alltid peke på alderen til forstyrrelse. Dette betyr at zirkondata ikke bare kan fortelle oss når en bergart ble dannet, men også når betydelige hendelser skjedde i løpet av livet.

Den eldste zirkonen som ennå er funnet stammer fra 4,4 milliarder år siden. Med denne bakgrunnen i uran-bly-metoden, har du kanskje en dypere forståelse av forskningen som ble presentert på University of Wisconsin 's "Jordens tidligste stykke"side, inkludert 2001 papir i Natur som kunngjorde innstillingsdatoen.