Радиометрическое датирование

Радиометрическое датирование измеряет постоянный распад радиоактивных изотопов для определения абсолютного возраста горных пород и минералов, обеспечивая числовую основу геохронологической шкалы.

Definition

Радиометрическое датирование — это определение возраста материала путем измерения относительного содержания радиоактивного материнского изотопа и продуктов его распада, используя известный, постоянный период полураспада материнского изотопа.

Scope

Эта тема охватывает принципы и основные методы радиометрического датирования: радиоактивный распад и период полураспада, требование замкнутой системы, а также основные схемы распада, такие как уран-свинцовая, калий-аргоновая и рубидий-стронциевая, наряду с радиоуглеродным датированием для молодых материалов. Это основной источник абсолютных возрастов в геологии.

Core questions

• Как радиоактивный распад обеспечивает «часы» для датирования горных пород?
• Какие условия должен удовлетворять образец для получения надежной датировки?
• Какие схемы распада подходят для каких материалов и временных интервалов?

Key theories

Часы радиоактивного распада

Радиоактивные изотопы распадаются до стабильных дочерних изотопов с постоянными, характерными скоростями, поэтому измеренное отношение материнского изотопа к дочернему в замкнутой системе дает время, прошедшее с момента образования или последнего обнуления системы.

Возраст Земли по изотопам свинца

Паттерсон использовал отношения изотопов свинца в метеоритах и земных образцах для определения возраста Земли около 4,55 миллиарда лет, установив древность планеты на прочной изотопной основе.

Mechanisms

Нестабильный материнский изотоп распадается до стабильного дочернего изотопа со скоростью, описываемой его периодом полураспада. Если минерал включает материнские атомы при своем образовании и впоследствии остается замкнутой системой, накопленные дочерние атомы фиксируют прошедшее время. Различные пары «материнский-дочерний» изотопы имеют разные периоды полураспада, что делает каждую пару подходящей для определенного возрастного диапазона и материала; изохронные методы корректируют любое количество дочернего изотопа, присутствующего при образовании.

Clinical relevance

Радиометрические датировки калибруют геохронологическую шкалу, датируют геологические события и процессы образования ресурсов, устанавливают скорости тектонических и климатических изменений, а также лежат в основе археологии, судебной экспертизы и экологического трассирования с помощью таких методов, как радиоуглеродное датирование.

History

После открытия радиоактивности Резерфорд и Болтвуд предложили использовать ее для датирования горных пород в начале 1900-х годов. Артур Холмс разработал этот метод и отстаивал радиометрическую шкалу времени, а исследование Клэра Паттерсона 1956 года по изотопам свинца установило возраст Земли, закрепив радиометрическое датирование в качестве основы геохронологии.

Key figures

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

Seminal works

• patterson1956
• holmes1913

Frequently asked questions

Можно ли использовать радиоуглеродное датирование для горных пород возрастом в миллионы лет?

Нет. Радиоуглеродное датирование ограничено органическими материалами моложе примерно 50 000 лет из-за короткого периода полураспада углерода-14; датирование горных пород возрастом в миллионы лет требует использования долгоживущих изотопных систем, таких как уран-свинцовая или калий-аргоновая.