Похожие презентации:
Принципы ядерной геохронологии. (Лекция 9)
1. 8.4 Принципы ядерной геохронологии
Как определить возраст пород?2. Атомные часы
10.9
Число атомов
0.8
(1-e-lt)
0.7
0.6
P
0.5
D
0.4
e-lt
0.3
0.2
0.1
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Время, млн.лет
Число атомов материнского (P) и дочернего (D) изотопов
P – K, D – Ar, T=1484 млн. лет
3. Основное уравнение датирования
P(t)=P0e-lt – число атомов материнского изотопаD(t)=P0-P(t)=P0(1- e-lt) – число атомов дочернего изотопа
D(t ) 1 e lt
lt elt 1
P(t )
e
основное уравнение
4. Уран-свинцовый (U-Pb) метод
238U→206Pb,T=4468 млн.лет, l=1.55 x10-10год-1
235U→207Pb,
T=704 млн.лет l=9.85 x10-10год-1
Необходимо найти такие объекты исследования, в которых присутствует уран в
количестве, которое можно определить путем специального анализа и в которых
пренебрежимо мало содержание свинца!
Наиболее удачный объект – циркон (ZrSiO4) – акцессорный минерал многих
магматических пород . Кроме того используют сфен, уранинит, монацит, апатит
5. Пример
Положим, 206Pb/238U=1.562x10-2, тогда в соответствии с основнымуравнением:
lt
0.01562 (e 1)
1.01562 e lt
ln( 1.01562) lt
0.015499 lt
0.015499 0.015499
t
100 млн.лет
10
l
1.55 10
6. Как измерить содержание изотопов?
Схема масс-спектрометра7. Когда “работает” основное уравнение?
(1) Закрытость системы;(2) Одному материнскому изотопу
соответствует один дочерний изотоп;
(3) Дочерние атомы отсутствуют в
начальный момент времени
8. Калий-аргоновый метод (K-Ar)
40Ar40K
Число атомов
Калий-аргоновый
метод (K-Ar)
40Ar+40Ca
40K
40Ca
40Ca
T=1484 млн. лет
40Ar
Время
Радиоактивный 40K представляет лишь 0.01167% от общего содержания K
Условие (2) – нарушено!
9.
40Ar
lt
0
.
105
(
e
1)
40
K
В какой момент времени “включаются” K-Ar часы?
Какие объекты использовать?
роговая обманка;
слюда;
полевой шпат.
Мешающий фактор – атмосферный 40Ar
10. Рубидий-стронциевый метод (Rb-Sr)
87Rb 87Sr ,48800 млн.лет , 1.42 x 10-11 год-1
86
Sr Стабильный изотоп сравнения
Объекты – полевой шпат, слюда
Минералы,содержащие 87Rb, содержат и 87Sr, следовательно,
условие (3) – нарушено!
Баланс атомов 87Sr:
“t” относится к текущему моменту;
87
Srt 87Sr0 87Rbt (e lt 1) (индекс
индекс “0” – к моменту “запуска” часов)
Используем число атомов изотопа сравнения 86Sr:
87
Srt
86
Sr
y
=
87
Sr0 87 Rbt lt
86 (e 1)
86
Sr
Sr
a
+
x
.
m
11.
Изохроны минералов A,B,C для разных моментов времени12.
Тангенс угла наклона изохроны m:m (elt 1)
13.
Пример интерпретации изохроны Rb-Sr методаm=0.00574=exp(λt)-1
1.00574=exp(λt)
ln(1.00574)=1.42x10-11t
t=0.005724/1.42x10-11=
=403 млн. лет
14. Углеродный (14C) метод
образуется из 14N в верхних слоях атмосферы и распространяется по всейатмосфере. Более распространен стабильный изотоп 12C.
14C
14C→12С+β-
T=5730 лет, λ=1.209 x10-4 год-1
15.
фотосинтез14С+12С
…
16.
Как измерить отношение 14С/12С?Счет β-частиц в
диоксиде углерода
Специальный масс-спектрометр
17.
Продукты и константы распада изотопов,используемых в некоторых методах геохронологии
Реакция распада
Постоянная распада
(лет-1)
Период полураспада
(лет)
238U→206Pb+84He
1.55 . 10-10
4.47 .109
235U→207Pb+74He
9.85 . 10-10
7.04 .108
40K→40Ar, 40Ca
5.54 . 10-11
1.25 . 109
87Rb→87Sr
1.42 . 10-11
4.88 . 1010
1.209 . 10-4
5730
14C
→12C
18. Какой метод выбрать?
Тип породы, например, гранит –слюда (K, Rb), - циркон (U);
Предполагаемый возраст пород;
В какой момент “запускаются” часы?
19. K-Ar
Широко распространен (K);Может использоваться для датировки
молодых пород (<1 млн. лет)
Потери Ar приводят к ошибкам
20. U-Pb
Ограничен числом минералов, вкоторых мало содержание свинца.
Циркон с возрастом сотни миллионов
лет датируется с точностью до 1
млн.лет. Точность уменьшается для
более молодых пород.
21. Rb-Sr
Используется для датированиякислых пород (>60% SiO2).
Датирование возможно для пород
старше 10 млн. лет.
Возможность использования изохрон
повышает точность датирования.
22. 14С
Используется для молодых пород (ине только пород) моложе 40000 лет.
23. Вопросы по радиометрии и ядерной геофизике
1. Какие природные элементы являются радиоактивными?
2. Как определяется постоянная распада, среднее время жизни элемента,
период полураспада?
3. Что такое «радиоактивное равновесие»?
4. Сформулируйте закон радиоактивного распада.
5. В каких магматических породах содержание урана наибольшее и
наименьшее?
6. В каких условиях уран накапливается, а в каких мигрирует?
7. В каких осадочных породах наименьшее содержание радиоактивных
элементов?
8. Чем отличаются интегральный и спектрометрический методы?
9. Для каких целей используют гамма-метод?
10. Какой параметр позволяет оценить гамма-гамма метод, гамма-нейтронный
метод?
11. Для каких целей необходимо измерять содержание радона?
12. Какие методы изотопной геохронологии вы знаете? Почему этих методов так
много?
13. Как на основе уран-свинцового метода определить время образования
породы и время ее повторного разогрева?
14. Возраст каких объектов может быть определен с помощью
радиоуглеродного метода?