Уран-ториевое знакомство , называемое также торий-230 знакомство , уран-серия неравновесие знакомство или уран-серия знакомство , является радиометрическим знакомство методики основан в 1960 - х годах , который был использован с 1970 - х лет , чтобы определить возраст карбоната кальция материалов , такие как натёчные образования или коралловый . [1] [2] В отличие от других широко используемых методов радиометрического датирования , таких как датирование рубидий-стронций или уран-свинец , уран-ториевый метод не измеряет накопление стабильного конечного продукта распада.. Вместо этого он вычисляет возраст по степени восстановления векового равновесия между радиоактивным изотопом торий-230 и его радиоактивным родительским ураном-234 в образце.
Торий не растворяется в природной воде в условиях, существующих на поверхности земли или вблизи нее, поэтому материалы, выращенные в этой воде или из нее, обычно не содержат торий. [ необходима цитата ] Напротив, уран растворим в некоторой степени во всей природной воде, поэтому любой материал, который выпадает в осадок или выращивается из такой воды, также содержит следы урана, как правило, на уровнях от нескольких частей на миллиард до нескольких частей на миллион . масса. По прошествии времени после образования такого материала уран-234 в образце с периодом полураспада 245000 лет распадается до тория-230. [3] Торий-230 сам по себе радиоактивен с периодом полураспада 75 000 лет,[3] поэтому вместо бесконечного накопления (как, например, в случае системы уран-свинец ) торий-230 вместо этого приближается к вековому равновесию со своим радиоактивным родительским ураном-234. При вековом равновесии количество распадов тория-230 в год в образце равно количеству произведенного тория-230, что также равно количеству распадов урана-234 в год в том же образце.
В 1908 году Джон Джоли , профессор геологии Дублинского университета , обнаружил более высокое содержание радия в глубоких отложениях, чем в осадках континентального шельфа, и подозревал, что обломочные отложения поглощают радий из морской воды. В 1942 году Пиггот и Урри обнаружили, что избыток радия соответствует избытку тория. Прошло еще 20 лет, прежде чем этот метод был применен к карбонатам суши ( образованиям и травертинам ). В конце 1980-х метод был усовершенствован путем масс-спектрометрии. По знаковой книге Виктора Викторовича Чердынцева об уране-234был переведен на английский язык, U-Th датирование привлекло внимание многих исследователей в западной геологии. [4] : 7 (требуется подписка)
Датирование U-серии - это семейство методов, которые можно применять к различным материалам в разных временных диапазонах. Каждый метод назван в честь изотопов, измеренных для получения даты, в основном дочери и ее родителя. В таблице ниже перечислены восемь методов.
Изотопное отношение измерено | Аналитический метод | Диапазон времени (тыс. Лет) | Материалы |
---|---|---|---|
230 Чт / 234 Ед. | Alpha spec .; масс. | 1–350 | Карбонаты, фосфаты, органические вещества |
231 Па / 235 U | Альфа спец. | 1–300 | Карбонаты, фосфаты |
234 U / 238 U | Alpha spec .; масс. | 100–1 000 | Карбонаты, фосфаты |
U-тренд | Альфа спец. | 10–1 000 (?) | Детритовый осадок |
226 Ra | Альфа спец. | 0,5–10 | Карбонаты |
230 Чт / 232 Чт | Альфа спец. | 5–300 | Морской осадок |
231 Па / 230 Тыс | Альфа спец. | 5–300 | Морской осадок |
4 He / U | масс. (газ) | 20–400 (?) | Коралловый |
Метод 234 U / 238 U основан на том факте, что 234 U растворяется предпочтительно, чем 238 U, потому что, когда атом 238 U распадается с испусканием альфа-лучей, дочерний атом смещается из своего нормального положения в кристалле за счет атомной отдачи . [5] В результате образуется атом 234 Th, который быстро превращается в атом 234 U. После осаждения урана отношение 234 U к 238U возвращается к своему вековому равновесию (при котором радиоактивность обоих равна), при этом расстояние от равновесия уменьшается в 2 раза каждые 245000 лет.
Материальный баланс дает для некоторой неизвестной константы A следующие выражения для рационов активности (при условии, что 230 Th начинается с нуля):
Мы можем решить первое уравнение относительно A в терминах неизвестного возраста t :
Помещение этого во второе уравнение дает нам уравнение, которое необходимо решить относительно t :
К сожалению, не существует выражения для возраста t в замкнутой форме , но его легко найти с помощью алгоритмов решения уравнений .
Уран-ториевое датирование имеет верхний предел возраста несколько более 500000 лет, определяемый периодом полураспада тория-230, точностью, с которой можно измерить соотношение торий-230 / уран-234 в образце, и точностью до которому известны периоды полураспада тория-230 и урана-234. Используя этот метод для расчета возраста, необходимо также измерить отношение урана-234 к его родительскому изотопу урану-238. [ необходима цитата ]
Датирование U-Th дает наиболее точные результаты при применении к осажденному карбонату кальция, то есть в сталагмитах , травертинах и озерных известняках. Кость и скорлупа менее надежны. Масс-спектрометрия может достигать точности ± 1%. Обычная точность подсчета альфа составляет ± 5%. В масс-спектрометрии также используются образцы меньшего размера. [6]
В Wikibook Historical Geology есть страница по теме: U-Pb, Pb-Pb и датирование по трекам деления. |