Zo všetkých dnes používaných izotopových metód je metóda s obsahom uránu najstaršia a pri starostlivom použití najspoľahlivejšia. Na rozdiel od iných metód má olovnatý olovo zabudovanú prirodzenú krížovú kontrolu, ktorá ukazuje, kedy príroda narúšala dôkazy.
Základy olovnatého uránu
urán prichádza v dvoch bežných izotopoch s atómovými hmotnosťami 235 a 238 (nazývame ich 235 U a 238 U). Oba sú nestabilné a rádioaktívne a vylučujú jadrové častice v kaskáde, ktorá sa nezastaví, kým sa nestanú olovom (Pb). Tieto dve kaskády sú rôzne - 235U sa zmení na 207Pb a 238U na 206Pb. Čo robí túto skutočnosť užitočnou je to vyskytujú sa rôznymi rýchlosťami, vyjadrenými v ich polčasoch (čas, ktorý je potrebný na polovicu atómov) rozpad). Kaskáda 235U – 207Pb má polčas 704 miliónov rokov a kaskáda 238U – 206Pb je výrazne pomalšia s polčasom 4,47 miliardy rokov.
Takže, keď sa tvorí minerálne zrno (konkrétne, keď sa najskôr ochladzuje pod svoju teplotu odchytu), efektívne nastaví „hodiny“ s obsahom olova na nulu. Atómy olova, ktoré vznikajú rozkladom uránu, sa zachytávajú v kryštáli a časom sa hromadia v koncentrácii. Pokiaľ nič nenarúša zrno a uvoľňuje ktorýkoľvek z tohto rádiogénneho olova, datovanie je koncepčne jednoduché. V hornine 704 miliónov rokov je 235 U v polčase rozpadu a bude existovať rovnaký počet atómov 235 U a 207 Pb (pomer Pb / U je 1). V skale dvakrát staršej zostane jeden atóm 235 U pre každý z troch atómov 207Pb (Pb / U = 3) a tak ďalej. Pri 238 U pomer Pb / U s vekom rastie oveľa pomalšie, ale myšlienka je rovnaká. Ak ste zobrali horniny všetkých vekových skupín a vyniesli svoje dva Pb / U pomery z ich dvoch izotopových párov proti každému iné na grafe by body tvorili nádhernú líniu nazývanú konkordia (pozri príklad vpravo) stĺpec).
Zirkón v zoznamoch s olovom uránu
Najobľúbenejší minerál medzi U-Pb údajmi je zirkón (ZrSiO4), z niekoľkých dobrých dôvodov.
Po prvé, jeho chemická štruktúra má rád urán a nenávidia olovo. Urán ľahko nahrádza zirkón, zatiaľ čo olovo je silne vylúčené. To znamená, že hodiny sú skutočne nastavené na nulu, keď sa tvoria zirkóny.
Po druhé, zirkón má vysokú zachytávaciu teplotu 900 ° C. Jeho hodiny nie sú ľahko vyrušené geologický udalosti - nie erózia alebo konsolidácia do sedimentárne horniny, ani mierny metamorfóza.
Po tretie, zirkón je v USA rozšírený vyvreté horniny ako primárny minerál. Toto robí to zvlášť cenné pre datovanie týchto hornín, ktoré nemajú fosílie na označenie ich veku.
Po štvrté, zirkón je kvôli svojej vysokej hustote fyzicky tvrdý a ľahko oddeliteľný od rozdrvených vzoriek hornín.
Medzi ďalšie minerály, ktoré sa niekedy používajú na datovanie olovnatého uránu, patria monazit, titanit a dva ďalšie zirkóniové minerály, baddeleyit a zirkónit. Avšak, zirkón je tak ohromujúci obľúbený, že geológovia často len odvolávajú na "zirkónový datovania."
Ale aj tie najlepšie geologické metódy sú nedokonalé. Randenie skala zahŕňa meranie množstva olova v uráne zirkóny, potom vyhodnotenie kvality údajov. Niektoré zirkóny sú očividne narušené a je možné ich ignorovať, zatiaľ čo iné prípady je ťažké posúdiť. V týchto prípadoch je konkordiánny diagram cenným nástrojom.
Concordia a Discordia
Zoberme si konkordiu: ako zirkóny starnú, pohybujú sa smerom von pozdĺž krivky. Teraz si však predstavte, že nejaká geologická udalosť narušuje veci, aby sa vodcovi podarilo uniknúť. To by priviedlo zirkóny na priamku späť na nulu v konkordiánskom diagrame. Priamka oddeľuje zirkóny z konkordie.
Tu sú dôležité údaje z mnohých zirkónov. Rušivá udalosť ovplyvňuje zirkóny nerovnomerne, oddeľuje všetku elektródu od niektorých, iba časť z nich od ostatných a niektorú necháva nedotknutú. Výsledky z týchto zirkónov sa preto vykreslujú pozdĺž tejto priamky a vytvárajú takzvanú diskordiu.
Teraz zvážte nesúhlas. Ak bude narušená 1500-ročná hornina, aby sa vytvorila nezhoda, potom bude ničím nerušená ďalších miliárd rokov, celá čiara nesúhlasu sa bude pohybovať pozdĺž oblúka konkordie a bude vždy ukazovať na vek rušenie. To znamená, že údaje o zirkóne nám môžu povedať nielen to, kedy sa vytvorila hornina, ale aj vtedy, keď sa počas jej života vyskytli významné udalosti.
Najstarší doteraz nájdený zirkón pochádza zo 4,4 miliardy rokov. S týmto pozadím v metóde olovnatý urán môžete mať hlbšie ocenenie výskumu prezentovaného na University of Wisconsin's "Najstarší kúsok Zeme"vrátane stránky 2001 2001 v príroda ktoré oznámilo dátum nastavenia záznamu.