Štěpení stopování - Fission track dating - Wikipedia

Štěpení stopování je radiometrické datování technika založená na analýze stop poškození nebo stop, které zanechal štěpení určité fragmenty uran -ložisko minerály a brýle.[1] Datování štěpné dráhy je relativně jednoduchá metoda radiometrického datování, která významně ovlivnila pochopení tepelné historie Kontinentální kůra, načasování sopečný události a zdroj a věk různých archeologický artefakty. Metoda zahrnuje použití počtu štěpných událostí vyvolaných spontánním rozpadem uran-238 v běžných doplňkových minerálech k datu doby chlazení hornin níže uzavírací teplota. Štěpné stopy jsou citlivé na teplo, a proto je tato technika užitečná při odhalování tepelného vývoje hornin a minerálů. Většina současných výzkumů využívajících štěpné dráhy je zaměřena na: a) pochopení vývoje horských pásů; b) určení zdroje nebo původ sedimentů; c) studium tepelného vývoje pánve; d) určení věku špatně datovaného vrstvy; ae) datování a určení provenience archeologických artefaktů.

Metoda

Na rozdíl od jiných metod izotopového seznamovánídcera "ve štěpení stopy datování je účinek v krystal spíše než dcera izotop. Uran-238 podstoupí spontánní štěpení rozpad známou rychlostí a je to jediný izotop s rychlostí rozkladu, který je relevantní pro významnou produkci přirozených štěpných stop; jiné izotopy mají štěpení příliš pomalé na to, aby to mělo za následek. Fragmenty emitované tímto štěpným procesem zanechávají stopy poškození (fosilní stopy nebo iontové stopy ) v Krystalická struktura minerálu, který obsahuje uran. Proces výroby tratí je v zásadě stejný rychlé těžké ionty Chemické leptání leštěných vnitřních povrchů těchto minerálů odhaluje spontánní štěpné stopy a lze určit hustotu stop. Protože leptané stopy jsou relativně velké (v rozsahu 1 až 15 mikrometrů), lze počítání provést pomocí optická mikroskopie, i když se používají jiné zobrazovací techniky. Hustota fosilních stop koreluje s dobou ochlazování vzorku a s obsahem uranu, který je třeba určit samostatně.

Ke stanovení obsahu uranu bylo použito několik metod. Jednou z metod je ozařování neutronů, kde je vzorek ozářen tepelné neutrony v jaderném reaktoru s externím detektorem, jako je např slída, připevněný k povrchu zrna. Ozařování neutronů indukuje štěpení uran-235 ve vzorku a výsledné indukované stopy se používají ke stanovení obsahu uranu ve vzorku, protože 235U:238Poměr U je dobře známý a předpokládá se, že má konstantní povahu. Není to však vždy konstantní.[2] K určení počtu indukovaných štěpných událostí, ke kterým došlo během ozařování neutronů, je ke vzorku připojen externí detektor a jak vzorek, tak detektor jsou současně ozářeny tepelné neutrony. Vnější detektor je typicky slídová vločka s nízkým obsahem uranu, ale byly také použity plasty, jako je CR-39. Výsledné indukované štěpení uranu-235 ve vzorku vytváří indukované stopy v nadložním externím detektoru, které jsou později odhaleny chemickým leptáním. Poměr spontánních a indukovaných stop je úměrný věku.

Další metodou pro stanovení koncentrace uranu je LA-ICPMS, technika, při které je krystal zasažen laserovým paprskem a odstraněn, a poté materiál prochází hmotnostní spektrometr.

Aplikace

Na rozdíl od mnoha jiných datovacích technik je datování štěpné dráhy jedinečně vhodné pro určování nízkoteplotních tepelných událostí pomocí běžných doplňkových minerálů ve velmi širokém geologickém rozsahu (obvykle 0,1 až 2 000 Ma). Apatit, sphene, zirkon, slídy a sopečný sklo obvykle obsahuje dostatek uranu, aby bylo užitečné při datování vzorků relativně mladého věku (Druhohor a Kenozoikum ) a jsou materiály, které jsou pro tuto techniku ​​nejužitečnější. Navíc s nízkým obsahem uranu epidoti a granáty lze použít pro velmi staré vzorky (Paleozoikum na Precambrian ). Technika datování štěpné dráhy je široce používána k pochopení tepelného vývoje horní kůry, zejména v horských pásech. Štěpné stopy jsou zachovány v krystalu, když okolní teplota horniny klesne pod teplotu žíhání. Tato teplota žíhání se liší od minerálu k minerálu a je základem pro stanovení historie nízkých teplot vs. času. I když jsou podrobnosti o uzavíracích teplotách komplikované, jsou asi 70 až 110 ° C pro typický apatit, c. 230 až 250 ° C pro zirkon, a c. 300 ° C pro titanit.

Protože zahřívání vzorku nad teplotou žíhání způsobí, že se štěpné poškození zahojí nebo žíhá, je tato technika užitečná pro datování nejnovější události ochlazení v historii vzorku. Toto vynulování hodin lze použít ke zkoumání tepelné historie Umyvadlo sedimenty, kilometrová exhumace způsobená tektonismus a eroze, nízká teplota metamorfický události a geotermální žíla formace. K dnešnímu dni byla také použita metoda štěpení archeologický weby a artefakty. To bylo používáno k potvrzení draslík-argon data vkladů v Olduvai Gorge.

Provenienční analýza detritálních zrn

Řada datovatelných minerálů se vyskytuje jako běžná detritická zrna v pískovcích, a pokud vrstvy nebyly pohřbeny příliš hluboko, tato zrna minerálů si uchovávají informace o zdrojové hornině. Analýza štěpné stopy těchto minerálů poskytuje informace o tepelném vývoji zdrojových hornin, a proto je lze použít k jejich pochopení původ a vývoj horských pásů, které vylučují sediment.[3] Tato technika detritické analýzy se nejčastěji používá u zirkonu, protože je v sedimentárním systému velmi běžná a robustní a navíc má relativně vysokou teplotu žíhání, takže v mnoha sedimentárních pánvích se krystaly nevynulují pozdějším zahříváním.

Datování štěpení detritického zirkonu je široce používaný analytický nástroj používaný k pochopení tektonického vývoje zdrojových terénů, které zanechaly dlouhý a nepřetržitý erozní záznam v sousedních vrstvách povodí. Rané studie se zaměřily na využití dob chlazení v detritickém zirkonu ze stratigrafických sekvencí k dokumentaci načasování a rychlosti eroze hornin v sousedních orogenních pásech (pohořích). Řada nedávných studií kombinovala datování U / Pb a / nebo helia (U + Th / He) na monokrystalech, aby dokumentovala konkrétní historii jednotlivých krystalů. Tento přístup dvojího datování je mimořádně mocným nástrojem původu, protože lze získat téměř úplnou historii krystalů, a proto mohou vědci určit relativní jistotu konkrétních zdrojových oblastí s odlišnou geologickou historií.[4] Stáří štěpné dráhy na detritickém zirkonu může být od 1 Ma do 2000 Ma.[5]

Viz také

Reference

  1. ^ R.L. Fleischer; P. B. Price; R. M. Walker (1975). Jaderné stopy v pevných látkách. University of California Press Berkeley.
  2. ^ Mervine, Evelyn. „Přírodní jaderné reaktory: 2 miliardy let staré reaktory s přirozeným štěpením v Gabonu v západní Africe“. Scientific American Blog Network. Citováno 2018-08-19.
  3. ^ http://rimg.geoscienceworld.org/cgi/content/extract/58/1/205
  4. ^ http://geology.gsapubs.org/cgi/content/abstract/36/12/915
  5. ^ http://minerva.union.edu/ft2008/Abstract_volume.html

Další čtení

  • Naeser, C. W., Datování štěpné dráhy a geologické žíhání štěpných stop, in: Jäger, E. a J. C. Hunziker, Přednášky z geologie izotopůSpringer-Verlag, 1979, ISBN  3-540-09158-0
  • U. S. G. S., Štěpné stopy: Technika, https://web.archive.org/web/20161208062155/http://geology.cr.usgs.gov/capabilities/gronemtrac/geochron/fission/tech.html Vyvolány 27 October 2005.
  • Garver, J.I., 2008, datování štěpení. V Encyclopedia of Paleoclimatology and Ancient Environments, V. Gornitz, (Ed.), Encyclopedia of Earth Science Series, Kluwer Academic Press, str. 247-249.
  • Wagner, G. A. a Van den Haute, P., 1992, Fission-Track Dating; Kluwer Academic Publishers, 285 stran.
  • Enkelmann, E., Garver, J.I. a Pavlis, T.L., 2008, Rychlá exhumace ledem pokrytých hornin Chugach-St. Elias Orogen, jihovýchodní Aljaška. Geologie, v. 36, č. 12, s. 915-918.
  • Garver, J.I. a Montario, M.J., 2008. Detritické štěpné dráhy stárnou z formace horního kambrijského Postupimi v New Yorku: důsledky pro nízkoteplotní tepelnou historii terranu Grenville. In: Garver, J.I. a Montario, M.J. (eds.) Proceedings from the 11th International Conference on thermochronometry, Anchorage Alaska, Sept. 2008, str. 87-89.
  • Bernet, M. a Garver, J.I., 2005, kapitola 8: Analýza štěpného zirkonu, In P.W. Reiners a T. A. Ehlers, (eds.), Low-Temperature thermochronology: Techniques, Interpretations, and Applications, Reviews in Mineralogy and Geochemistry Series, v. 58, s. 205-237.