Радиометрическое датирование
Радиометрическое датирование , радиоактивное датирование или радиоизотопное датирование — это метод, который используется для датирования таких материалов, как горные породы или углерод , в которые были избирательно включены следовые количества радиоактивных примесей при их образовании. Этот метод сравнивает содержание встречающегося в природе радиоактивного изотопа в материале с содержанием продуктов его распада , которые образуются с известной постоянной скоростью распада. [1] Использование радиометрического датирования было впервые опубликовано в 1907 году Бертрамом Болтвудом [2] и в настоящее время является основным источником информации оабсолютный возраст горных пород и других геологических особенностей , включая возраст окаменелых форм жизни или возраст самой Земли, а также может использоваться для датирования широкого спектра природных и искусственных материалов .
Наряду со стратиграфическими принципами в геохронологии используются радиометрические методы датирования для установления шкалы геологического времени . [3] Среди наиболее известных методов — радиоуглеродное датирование , калий-аргоновое датирование и уран-свинцовое датирование . Позволяя установить геологические шкалы времени, он обеспечивает важный источник информации о возрасте окаменелостей и предполагаемых темпах эволюционных изменений. Радиометрическое датирование также используется для датирования археологических материалов, в том числе древних артефактов.
Различные методы радиометрического датирования различаются по шкале времени, в которой они точны, и по материалам, к которым они могут быть применены.
Вся обычная материя состоит из комбинаций химических элементов , каждый из которых имеет свой атомный номер , указывающий число протонов в атомном ядре . Кроме того, элементы могут существовать в виде разных изотопов , причем каждый изотоп элемента отличается количеством нейтронов в ядре. Конкретный изотоп определенного элемента называется нуклидом . Некоторые нуклиды по своей природе нестабильны. То есть в какой-то момент времени атом такого нуклида подвергнется радиоактивному распадуи самопроизвольно превращаться в другой нуклид. Это преобразование может осуществляться различными способами, включая альфа-распад (испускание альфа-частиц ) и бета-распад ( электронная эмиссия, позитронная эмиссия или захват электронов ). Другой возможностью является спонтанное деление на два или более нуклидов. [ нужна ссылка ]
В то время как момент времени, в который распадается конкретное ядро, непредсказуем, совокупность атомов радиоактивного нуклида распадается экспоненциально со скоростью, описываемой параметром, известным как период полураспада , который обычно указывается в годах при обсуждении методов датирования. По истечении одного периода полураспада половина атомов рассматриваемого нуклида распадется на «дочерний» нуклид или продукт распада . Во многих случаях сам дочерний нуклид является радиоактивным, что приводит к цепочке распада., в конечном итоге заканчиваясь образованием стабильного (нерадиоактивного) дочернего нуклида; каждый шаг в такой цепи характеризуется отчетливым периодом полураспада. В этих случаях обычно период полураспада, представляющий интерес для радиометрического датирования, является самым длинным в цепочке, что является фактором, ограничивающим скорость окончательного превращения радиоактивного нуклида в его стабильную дочернюю структуру. Изотопные системы, которые использовались для радиометрического датирования, имеют период полураспада в пределах от 10 лет (например, тритий ) до более 100 миллиардов лет (например, самарий-147 ). [4]
