Termochronologie - Thermochronology

Přibližná teplotní křivka v hloubkách Země. Ukazuje, že se se zvýšenou hloubkou ohřívá.

Termochronologie je studium tepelného vývoje oblasti planety. Termochronologové používají radiometrické datování spolu s uzavíracími teplotami, které představují teplotu studovaného minerálu v době dané datem zaznamenaným, aby pochopili tepelnou historii konkrétní horniny, minerálu nebo geologické jednotky. Jedná se o podpole v rámci geologie a úzce souvisí s geochronologií .

Typická termochronologická studie bude zahrnovat data řady vzorků hornin z různých oblastí v regionu, často ze svislého transektu podél strmého kaňonu, útesu nebo svahu. Tyto vzorky jsou poté datovány. S určitými znalostmi podpovrchové tepelné struktury se tato data překládají do hloubek a časů, kdy byl konkrétní vzorek při uzavírací teplotě minerálu. Pokud je dnes hornina na povrchu, dává tento proces rychlost exhumace horniny.

Běžné izotopové systémy používané pro thermochronology zahrnují štěpení stopy datování v zirkon , apatit , titanit , přírodní brýle a další uran bohaté na minerální zrna. Jiní zahrnují draslík-argon a argon-argon datování v apatitu a (U-Th) / He datování zirkonu a apatitu.

Radiometrické seznamování

Radiometrické datování je to, jak geolog určuje věk horniny. V uzavřeném systému je množství radiogenních izotopů přítomných ve vzorku přímou funkcí času a rychlosti rozpadu minerálu. Proto, aby našli stáří vzorku, geologové zjistili poměr dceřiných izotopů ke zbývajícím mateřským izotopům přítomným v minerálu různými metodami, jako je hmotnostní spektrometrie . Ze známých rodičovských izotopů a rozpadové konstanty pak můžeme určit věk. Lze pro to analyzovat různé ionty, které se nazývají různé datování.

Pro termochronologii jsou věky spojené s těmito izotopovými poměry přímo spojeny s tepelnou historií vzorku. Při vysokých teplotách se horniny chovat tak, jako v případě, že jsou v otevřeném systému , který se vztahuje ke zvýšení rychlosti difúze v dcerou izotopů z minerálu. Při nízkých teplotách se však horniny budou chovat jako uzavřený systém , což znamená, že všechny produkty rozpadu se stále nacházejí v původní hostitelské hornině, a proto jsou k dnešnímu dni přesnější. Stejný minerál může přepínat mezi těmito dvěma systémy chování, ale ne okamžitě. Aby se kámen mohl přepnout, musí nejprve dosáhnout uzavírací teploty . Uzavírací teplota je specifická pro každý minerál a může být velmi užitečná, pokud se ve vzorku nachází více minerálů. Tato teplota závisí na několika předpokladech, včetně: velikosti a tvaru zrna, konstantní rychlosti ochlazování a chemického složení.

Druhy seznamování spojené s termochronologií

Štěpení Track Dating

Štěpné stopy pozorované v minerálu pod optickým mikroskopem.

Štěpení datování stop je metoda používaná v termochronologii k nalezení přibližného stáří několika minerálů bohatých na uran, jako je apatit . Když dojde k jadernému štěpení uranu 238 ( 238 U ) v organických materiálech, vytvoří se stopy poškození. Důvodem je rychle nabitá částice uvolněná z rozpadu uranu, která na jeho trajektorii skrz pevnou látku vytváří tenkou stopu poškození. Pro lepší studium vytvořených štěpných stop jsou stopy přirozeného poškození dále zvětšeny chemickým leptáním, takže je lze prohlížet pod běžnými optickými mikroskopy . Věk minerálu je poté určen nejprve znalostí spontánní rychlosti štěpení štěpením a poté měřením počtu stop nashromážděných během životnosti minerálu a odhadem množství stále přítomného uranu.

Je známo, že při vyšších teplotách štěpné stopy žíhají . Přesné datování vzorků je proto velmi těžké. Absolutní věk lze určit pouze v případě, že se vzorek rychle ochladil a nerušeně zůstal na povrchu nebo v jeho blízkosti. Podmínky prostředí, jako je tlak a teplota, a jejich účinky na štěpnou stopu na atomové úrovni zůstávají nejasné. Stabilitu štěpných stop lze však obecně zúžit na teplotu a čas. Přibližný věk minerálů stále odráží aspekty tepelné historie vzorku, jako je zdvih a denudace .

Seznamka draslík-argon / argon-argon

Datování draslík-argon / argon-argon se používá v termochronologii za účelem zjištění stáří minerálů, jako je apatit. Datování draslík-argon (K-Ar) se zabývá stanovením množství produktu radioaktivního rozpadu izotopového draslíku ( 40 K) na jeho produkt rozpadu izotopového argonu ( 40 Ar). Protože 40 Ar je schopen uniknout v kapalinách, jako je roztavená hornina, ale hromadí se, když hornina ztuhne nebo rekrystalizuje , jsou geologové schopni měřit čas od rekrystalizace pomocí poměru množství 40 Ar, které se nahromadilo k 40 K zbývající. Věk lze zjistit poznáním poločasu draslíku.

Datování argon-argon používá poměr 40 Ar k 39 Ar jako proxy pro 40 K k nalezení data vzorku. Tato metoda byla přijata, protože vyžaduje pouze jedno měření izotopu. K tomu je třeba ozařovat jádro izotopu argonu z jaderného reaktoru , aby se stabilní izotop 39 K přeměnil na radioaktivní 40 Ar. Abyste mohli změřit stáří horniny, musíte tento postup opakovat na vzorku známého stáří, abyste mohli porovnat poměry.

(U-Th) / He Seznamka

(U-Th) / He datování se používá k měření stáří vzorku měřením množství radiogenního helia ( 4 He) přítomného v důsledku rozpadu alfa z uranu a thoria . Tento heliový produkt se udržuje v minerálu, dokud není dosaženo uzavírací teploty, a proto může být určujícím činitelem tepelného vývoje minerálu. Stejně jako v datování štěpné stopy je obtížné určit přesný věk vzorku. Pokud teplota stoupne nad uzavírací teplotu, produkt rozpadu, hélium, difunduje do atmosféry a datování se poté resetuje.

Aplikace

Stanovením relativního data a teploty studovaného vzorku jsou geologové schopni porozumět strukturním informacím o ložiscích. Termochronologie se dnes používá v nejrůznějších předmětech, jako jsou tektonické studie, exhumace horských pásů, ložiska hydrotermální rudy a dokonce i meteority. Pochopení tepelné historie oblasti, jako je její rychlost exhumace, doba krystalizace a další, může být použitelné v široké škále oborů a pomůže pochopit historii Země a její tepelný vývoj.

Viz také

  • Všeobecné
    • Důvěra , důkazy z nezávislých, nesouvisejících zdrojů, se mohou „sblížit“ na pevných závěrech

Reference