حول يورانيوم الرصاص التي يرجع تاريخها

من بين جميع طرق المواعدة النظرية المستخدمة اليوم ، فإن طريقة الرصاص في اليورانيوم هي الأقدم ، وهي الأكثر موثوقية عند القيام بها بعناية. بخلاف أي طريقة أخرى ، يحتوي الرصاص المحتوي على اليورانيوم على فحص طبيعي مدمج به يظهر عندما تلاعبت الطبيعة بالأدلة.

اليورانيوم يأتي في نظيرتين شائعتين بأوزان ذرية 235 و 238 (سوف نسميها 235U و 238 U). كلاهما غير مستقر ومشع ، يسقط جزيئات نووية في شلال لا يتوقف حتى يصبح الرصاص (Pb). يختلف التسلسلان - 235 وحدة يصبح 207Pb و 238 U يصبح 206Pb. ما الذي يجعل هذه الحقيقة مفيدة هو ذلك تحدث بمعدلات مختلفة ، على النحو المعبر عنه في نصف عمرهم (الوقت الذي يستغرقه نصف الذرات إلى تسوس). يبلغ عمر النصف المتتالي 235U-207Pb 704 مليون عامًا ، بينما يبلغ طول السلسلة 238U-206Pb أبطأ إلى حد كبير ، مع عمر نصف يبلغ 4.47 مليار سنة.

لذلك عندما تتشكل حبة معدنية (على وجه التحديد ، عندما تبرد لأول مرة تحت درجة حرارة الاصطياد) ، فإنها تحدد بفعالية "ساعة" الرصاص في اليورانيوم على الصفر. ذرات الرصاص الناتجة عن تسوس اليورانيوم محاصرة في البلورة وتتراكم في تركيز مع مرور الوقت. إذا لم يكن هناك شيء يزعج الحبوب لإطلاق أي من هذه الرصاص الإشعاعي ، فإن مواعدة ذلك أمر واضح من حيث المبدأ. في صخرة عمرها 704 مليون عام ، يبلغ عمر 235 وحدة في نصف عمره وسيكون هناك عدد مساوٍ من ذرات 235U و 207 Pb (نسبة Pb / U هي 1). في صخرة تبلغ من العمر سيكون هناك ذرة واحدة سعة 235 وحدة لكل ثلاث ذرات تبلغ 207Pb (Pb / U = 3) ، وهكذا دواليك. مع 238U ، تنمو نسبة Pb / U ببطء أكبر مع تقدم العمر ، لكن الفكرة هي نفسها. إذا أخذت الصخور من جميع الأعمار ورسمت نسبتي Pb / U من أزواج النظير ضد كل منهما الأخرى على الرسم البياني ، فإن النقاط تشكل خط جميل يسمى كونكورديا (انظر المثال في اليمين عمود).

المعدن المفضل بين دات U-Pb هو الزركون (ZrSiO₄)، لعدة أسباب وجيهة.

أولاً ، تركيبها الكيميائي يحب اليورانيوم ويكره الرصاص. يستبدل اليورانيوم بسهولة بالزركونيوم بينما يتم استبعاد الرصاص بشدة. هذا يعني أن الساعة تم ضبطها حقًا عند الصفر عندما تتشكل الزركون.

ثانياً ، تتمتع الزركون بدرجة حرارة مرتفعة تصل إلى 900 درجة مئوية. ليس من السهل إزعاجها على مدار الساعة جيولوجي الأحداث - لا تآكل أو توحيد في صخور رسوبية، ولا حتى المعتدل التحول.

ثالثا ، الزركون واسع الانتشار الصخور النارية كما المعدنية الأساسية. هذا يجعلها ذات قيمة خاصة لتعارف هذه الصخور ، التي لا تحتوي على أحافير تشير إلى عمرها.

رابعًا ، الزركون صلب جسديًا ويمكن فصله بسهولة عن عينات الصخور المسحوقة بسبب كثافته العالية.

المعادن الأخرى المستخدمة في بعض الأحيان لتواريخ الرصاص اليورانيوم تشمل المونازيت والتيتانيت واثنين من معادن الزركونيوم الأخرى ، البادلييت والزركونوليت. ومع ذلك ، فإن الزركون مفضل للغاية لدرجة أن الجيولوجيين غالباً ما يشيرون فقط إلى "مواعدة الزركون".

ولكن حتى أفضل الطرق الجيولوجية غير كاملة. ينطوي تأريخ الصخور على قياسات تؤدي إلى يورانيوم على العديد الزركون، ثم تقييم جودة البيانات. من الواضح أن بعض الزركون مضطرب ويمكن تجاهله ، في حين يصعب الحكم على قضايا أخرى. في هذه الحالات ، يعد مخطط كونكورديا أداة قيمة.

النظر في كونكورديا: مع تقدم الزركون ، فإنها تتحرك إلى الخارج على طول المنحنى. لكن الآن تخيل أن بعض الأحداث الجيولوجية تزعج الأشياء لتجعل الرصاص يهرب. سيأخذ ذلك الزركون على خط مستقيم إلى الصفر على مخطط كونكورديا. الخط المستقيم يأخذ الزركون من كونكورديا.

هذا هو المكان المهم من البيانات من العديد من الزركون. يؤثر هذا الحدث المقلق على الزركون بشكل غير متكافئ ، حيث يخلّف كل الزمام من البعض ، فقط جزء منه عن الآخرين ويترك بعضًا من دون أن يمس. وبالتالي ، فإن نتائج هذه الزركون ترسم على طول هذا الخط المستقيم ، وتؤسس ما يسمى "الشقاق".

الآن النظر في الخلاف. إذا انزعج صخرة عمرها 1500 مليون عام لإنشاء التناقض ، فلا يزعج نفسه منذ مليار سنة أخرى ، سينتقل خط الفتنة برمته على طول منحنى كونكورديا ، مشيرًا دائمًا إلى عصر إزعاج. هذا يعني أن بيانات الزركون يمكن أن تخبرنا ليس فقط عندما تشكلت صخرة ، ولكن أيضًا عند حدوث أحداث مهمة خلال حياته.

أقدم الزركون وجدت حتى الآن من 4.4 مليار سنة مضت. مع هذه الخلفية في طريقة الرصاص في اليورانيوم ، قد يكون لديك تقدير أعمق للبحوث المقدمة في جامعة ويسكونسن "أقرب قطعة من الأرض"الصفحة ، بما في ذلك 2001 ورقة في طبيعة التي أعلنت عن موعد وضع السجل.