科学家可以选择合适的矿物,利用合理的同位素衰变体系给各式各样的岩石测定年龄。
地学家测定岩石年龄经常使用的同位素衰变体系有铀—钍—铅、钐—钕、铷—锶、钾—氩和碳-14等。
不同的放射性同位素衰变的时间常数有长有短,比如铀—钍衰变体系的半衰期很长,适合用来测定有数亿年历史的古老岩石;碳-14的半衰期只有5000多年,就被用来测定比较年轻的岩石的年龄。
扩展资料
绝对地质年代学本质上就是放射性同位素年代学。同位素是指同一元素原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子,它们在元素周期表中共同占据一个位置。有的同位素不稳定,能够自发地放射出各种射线,被称为放射性同位素。
在射出各种射线的同时,这些同位素衰变成其他同位素,例如钾衰变成氩。所有的放射性同位素都遵循一个定律:衰变前的放射性同位素转变为新同位素的速率,只和原来的原子数目成正比。
更直观地说,某种放射性元素的原子核发生衰变,无论有多少原子,只要衰变到只剩一半数量,所需要的时间(半衰期)是不变的。
岩石和矿物中含有的化学元素中就存在着微量的放射性同位素,如果知道了样品中某种放射性同位素及其衰变产生的新同位素的含量,根据它们的比例和已知的半衰期时间,就相当于看到了“同位素时钟”显示的时间,可借此精确计算出岩石形成的年龄。
原理看似简单,但是有一个基本前提要保证——在漫长的地质历史时期,岩石、矿物中的该同位素只通过衰变自然变化,而没有任何丢失和加入。
换句话说,地质学家必须在岩石中找到一个封闭性非常好的“盒子”,来确保里面的放射性同位素在漫长的历史时期不受任何外界影响。
科学家找到了一些封闭性好的矿物,它们能够很好地保存岩石中的放射性同位素信息,又大量存在于各个时期形成的岩浆岩和变质岩中,比如锆石、独居石、黑云母等。
通俗的讲,地质学家最想获得岩石形成到现在的时间,这就是岩石的年龄。但是,要想获得岩石形成时的时间,非常困难。
对岩浆岩而言,一般是获得某一矿物形成时的时间,并以这个矿物形成的时间代表这块岩浆岩形成的时间。最常见的就是锆石U-Pb同位素定年,实际上是岩石里面的锆石形成的时间。这与岩石真正形成的时间还是有差距的。
对变质岩,也是获得里面某一变质矿物形成时的时间。比如锆石、云母等的同位素定年。
对沉积岩,则要复杂的多,一种是依据层序,获得大概年龄,或者根据沉积岩里面的矿物(获得的是这个矿物的年龄),稍微精确一点的,可能是光释光测年、热释光测年~对于年龄较年轻的岩石,可以分析里面的孢粉、化石的年龄,以此来代表这块岩石形成时的年龄。
定年的矿物:最常见的就是锆石,其次还有金红石、黑云母、磷灰石……
早期地球是熔融态的,到现在也只有表面很小一部分凝固了。而这些固体物质都是太阳的前身一颗早期恒星爆发后留下的,相对内行星都是由较重的物质组成,冷却后就形成岩石。地球内的放射物一直在衰变中,但当所在的岩石凝固后,放射物和衰变产物才会留在同一地显示出比例,就能用半衰期算出年龄。
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