放射年代測定

放射年代測定は、放射性同位体の安定した崩壊を測定することにより、岩石や鉱物に絶対年代を割り当て、地質年代の数値的な基礎を提供します。

Definition

放射年代測定とは、放射性の親同位体とその崩壊生成物の相対存在量を、親同位体の既知の一定な半減期を用いて測定することにより、物質の年代を決定することです。

Scope

このトピックでは、放射年代測定の原理と主要な方法について扱います。具体的には、放射性崩壊と半減期、閉鎖系の要件、ウラン-鉛、カリウム-アルゴン、ルビジウム-ストロンチウムなどの主要な崩壊スキーム、および若い物質に対する放射性炭素年代測定が含まれます。これは地質学における絶対年代の主要な情報源です。

Core questions

• 放射性崩壊はどのように岩石の年代を測定する時計として機能するのでしょうか？
• 信頼できる年代測定のために、試料はどのような条件を満たす必要がありますか？
• どの崩壊スキームがどの物質と時間範囲に適していますか？

Key theories

放射性崩壊時計

放射性同位体は、一定かつ特徴的な速度で安定な娘同位体に崩壊するため、閉鎖系で測定された親対娘の比率は、系が形成されたか最後にリセットされてからの時間を示します。

鉛同位体による地球の年代

パターソンは、隕石と地球の試料中の鉛同位体比を用いて、地球の年代を約45.5億年と決定し、確固たる同位体に基づいて地球の古さを確立しました。

Mechanisms

不安定な親同位体は、その半減期によって記述される速度で安定な娘同位体に崩壊します。鉱物が形成時に親原子を取り込み、その後閉鎖系を維持していれば、蓄積された娘原子は経過時間を記録します。異なる親-娘同位体対は異なる半減期を持つため、それぞれ特定の年代範囲と物質に適しています。アイソクロン法は、形成時に存在した娘同位体の量を補正します。

Clinical relevance

放射年代は、地質年代の較正、地質イベントや資源形成プロセスの年代決定、地殻変動や気候変動の速度の確立に用いられ、放射性炭素年代測定などの方法を通じて考古学、法医学、環境トレーシングの基礎となります。

History

放射能の発見後、ラザフォードとボルトウッドは20世紀初頭に放射能を用いて岩石の年代を測定することを提案しました。アーサー・ホームズはこの方法を発展させ、放射年代尺度の提唱者となり、クレア・パターソンによる1956年の鉛同位体研究は地球の年代を確定し、放射年代測定を地質年代学の基礎として確立しました。

Key figures

• Arthur Holmes
• Clair Patterson
• Bertram Boltwood
• Ernest Rutherford

Seminal works

• patterson1956
• holmes1913

Frequently asked questions

数百万年前の岩石に放射性炭素年代測定を使用できますか？

いいえ。放射性炭素年代測定は、炭素14の半減期が短いため、約5万年より若い有機物質に限定されます。数百万年前の岩石の年代測定には、ウラン-鉛やカリウム-アルゴンなどの長寿命同位体システムが必要です。