如何用同位素测定地球年龄?

如何使用同位素测定地球年龄?在放射性同位素测年中,常用的同位素测年方法U238和U235自然衰变释放出α粒子。19世纪末,放射性同位素的发现为确定岩石的绝对年龄提供了科学方法,这种方法主要利用放射性同位素的衰变规律,因此被称为同位素地质定年,同位素有半衰期,根据盐矿的同位素,可以大致推断出地球的年龄,看看别人怎么说。

同位素测定

1、用光谱分析仪可检测同位素?原理?

原子发射光谱分析是根据原子发出的光谱来确定物质的化学成分。正常情况下,原子处于稳定状态,能量最低。这种状态称为基态。但是,当原子受到能量(如热能、电能)作用时,原子由于与快速运动的气态粒子和电子碰撞而获得能量,使得原子外层的电子从基态跃迁到更高的能级。处于这种状态的原子叫做激发态。电子从基态跃迁到激发态所需的能量称为激发势。当施加的能量足够大时,原子中的电子脱离原子核的束缚力,使原子变成离子。这个过程叫做电离。

同位素测定

离子中的外层电子也可以被激发,需要的能量就是相应离子的激发势。处于激发态的原子是很不稳定的,它们会在很短的时间内跳到基态或者其他更低的能级。当一个原子从较高能级跃迁到基态或其他较低能级时,会释放出多余的能量,这些能量以一定波长的电磁波的形式辐射出去。每条发射谱线的波长取决于跃迁前后两个能级之间的差异。

同位素测定

2、放射性同位素分析测定技术与方法

利用放射性同位素系统确定岩石矿物的年龄,需要获得准确的母子量。由于岩石矿物是一个包含元素周期表中几乎83种自然存在元素的复杂体系,虽然现代分析方法和技术可以准确分析这些元素的含量,但一方面,含量分析给出的准确度与年龄测定的准确度和精密度要求相比仍然很低,另一方面,这些元素分析给出的结果无法获得子体同位素的准确值。

同位素测定

在放射性同位素测年中,以埃迪卡拉系寒武系界线为例,测年误差在542Ma以内,因此所确定的地质事件可能属于寒武系/奥陶纪界线或新元代的埃迪卡拉系。显然,这种分析误差在放射性同位素定年中是不可接受的。同时,自然界中的某些放射性因子具有等量的异位元素,它们的叠加会导致放射性因子的错误量化。对于岩石矿物的放射性测年,必须先将它们完全分解。

同位素测定

3、如何用 同位素测定地球年龄?

同位素有半衰期。根据盐矿的同位素,可以大致推断出地球的年龄,看看别人怎么说。地球上的岩石大部分都是被大自然搅拌过的,所以同位素测量误差很大。一般认为太阳系中的行星、小行星和尘埃年龄相同,因此科学家主要通过测量陨石中的同位素来确定地球的年龄。铀238的半衰期是45亿年。当我们测量陨石中的铀238时,发现在很小的范围内,铀238的比例总是略小于50%,而铀238衰变后的产物比例总是略大于50%。

同位素测定

4、同位素地质年龄的测定

相对地质年龄仅表示地质事件或地层的先后顺序。即使用古生物化石组合的方法,也只能知道它们的大概年龄。为了更准确、更全面地了解地球的发展历史,除了要知道各种地质事件发生的先后顺序和大致年代外,还必须定量地知道多少年前的地质事件。持续多长时间?地质事件的严重程度或作用率是多少?以及地球形成的确切年龄,地球或地壳发展演化的细节等。

同位素测定

早在19世纪,人们就开始探索绝对年龄的计算方法。例如,有人根据沉积岩的厚度和大致的沉积速率估算出了地球的年龄;还有人想象海水由淡变咸,然后根据现代海洋中的总含盐量和每年从陆地流水带入海洋的含盐量来估算地球的年龄。这些方法显然是原始的、不准确的,结果当然是没有意义的。19世纪末,放射性同位素的发现为确定岩石的绝对年龄提供了科学方法。这种方法主要利用放射性同位素的衰变规律,因此被称为同位素地质定年。

同位素测定

5、同位素年龄测定的常用同位素测年方法

U238和U235都是自然衰变,释放α粒子。U238的半衰期是45亿年,即1克U238在45亿年后还会剩下0.5克,90亿年后只剩下0.25克,以此类推。U238衰变成U234,然后经过一系列子产物衰变成同位素Pb206。同样,作为这种放射性衰变的结果,U235衰变为Pb207,Th232衰变为Pb208,含铀材料不断积累铅。

同位素测定

6、碳 同位素测定

沉积有机质、石油和天然气的碳同位素分析方法在自然界中,生物的发育和沉积有机质是既有联系又有区别的两个过程。现代科学早已证实生物是生油母质的最基本来源,但不能直接形成石油和天然气。油气生成的母质是死亡生物残体通过沉积作用埋藏在地下沉积物中的有机质。沉积有机质可分为两类:①不溶于有机溶剂和强酸的有机碳,即岩石中除碳酸盐和石墨以外的碳;②有机氯仿沥青“A”溶于有机溶剂。

沉积有机质、石油等物质的碳稳定同位素分析前,必须按照《沉积岩中干酪根分离方法》(GB/T)从沉积有机质中提取干酪根、饱和烃、芳烃、沥青质等,然后才能进行碳同位素分析过程。石油的碳同位素分析可以直接进行,但石油中饱和烃、芳烃、胶质、沥青质等组分的碳同位素分析也需要地球化学提取和制备。

同位素