Танысу бұрышы

Радиоизотоптық немесе радиометрическое датирование — әдісі жасын анықтау әр түрлі объектілерді, олардың құрамында бар қандай да бір радиоактивті изотоп. Негізделген анықтау үшін қандай үлесі осы изотоптың үлгерді құрып кетуі осы кезге дейін үлгі. Осы шамасы біле тұра, жартылай ыдырау мерзімі осы изотоптың, есептеуге болады жасы үлгідегі.

Радиоизотоптық датирование кеңінен қолданылады геология, палеонтология, археология және басқа да ғылымдар. Бұл көзі барлық дерлік абсолюттік датировок түрлі оқиғалардың тарихы, Жер. Оның пайда болуы болды ғана мүмкін болады салыстырмалы күнін қою — байламы белгілі бір геологиялық эрам, кезеңдер, эпохам және т. б. ұзақтығы, олардың белгісіз.

Әр түрлі әдістері радиоизотоптық күнін белгілеу пайдаланылады әр түрлі изотоптар әр түрлі элементтері. Өйткені олар қатты ерекшеленеді, химиялық қасиеттері (және, демек, мазмұны бойынша әр түрлі геологиялық және биологиялық материалдарда және мінез-құлық геохимиялық цикл), сондай-ақ жартылай ыдырау кезеңіне, әр түрлі әдістерін ерекшеленеді область қолдану. Әрбір әдіс қолданылмайды, тек белгілі бір материалдар мен белгілі бір аралыққа жастағы. Ең танымал әдістері радиоизотоптық күнін белгілеу — бұл радиоуглеродный, калий-аргоновый (модификация — аргон-аргоновый), калий-кальциевый, уран-қорғасын және торий-қорғасын әдістері. Сондай-ақ, анықтау үшін геологиялық жасына жыныстарының кеңінен қолданылады гелиевый (негізделген жинақтау гелий-4 альфа-белсенді табиғи изотоптар), рубидий-стронциевый, самарий-неодимовый, рений-осмиевый, лютеций-гафниевый әдістері. Сонымен қатар, пайдаланылады теңсіздік әдістері (күнін белгілеу, негізделген бұзған изотоптық тепе-теңдік табиғи радиоактивті қатарында, атап айтқанда, иониевый, иониево-протактиниевый, уран кені изотопный әдістері мен әдісі қорғасын-210. Бар сондай-ақ, әдістері, негізделген жинақтау өзгерістер физикалық қасиеттері минерал әсерінен сәулелену әдісі: трекового күнін белгілеу және термолюминесцентный метод.

Қазақстан тарихы
Идеясын радиоизотоптық күнін белгілеу Эрнест Резерфорд ұсынды 1904 жылы, 8 жылдан кейін радиоактивтілікті ашу Анри Беккерелем. Сол кезде ол жасады бірінші талпыныс болып белгіленсін жасы минералдың мазмұны бойынша уран мен гелий[Комм. 1][1][2][3]. Енді 2 жылдан кейін, 1907, Бертрам Болтвуд, радиохимик бірі Йель университетінің жариялаған алғашқы уран-қорғасын күнін қою бірқатар үлгілерін уран кенін өндіретін және маңызы бар қаланың жасы 410 дейін 2200 млн жыл[4]. Нәтижесі болған үлкен маңызы бар: ол көрсеткендей, жасы Жер көп 20-40 млн жыл, алынған он жыл бұрын Уильям Томсоном негізінде жылдамдықпен суыту планета. Алайда, сол кезде белгісіз про образование бөлігінде қорғасын ыдырауы салдарынан торий және тіпті про болуы изотоптар, және сондықтан, бағалау Болтвуда әдетте асыра көрсетілген ондаған пайыз, кейде екі есе[5][6].

Кейінгі жылдары жүрді қарқынды дамуы, ядролық физика және технологияларын жетілдіру, соның арқасында ортасында 20 ғасырдың орындалды жақсы дәлдігі радиоизотоптық датировок. Бұған әсіресе көмектесті өнертабыс масс-спектрометр[7]. 1949 жылы Уиллард Либби әзірледі радиоуглеродный талдау көрсетті, оның жарамдылығын үлгілерде ағаштың белгілі жасқа (интервалындағы 1400-4600 жыл)[8], 1960 жылы нобель сыйлығын химия.

Физикалық негіздері
Саны кез келген радиоактивті изотоптың азаяды уақыт өте келе бойынша экспоненциальному заңына (радиоактивті ыдырау заңы):

{\displaystyle {\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}=e^{-\lambda t}} {\displaystyle {\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}=e^{-\lambda t}},
онда:

{\displaystyle N _ _ _ {0}} N _ _ _ {0} — саны атомдар бастапқы сәтінде,
{\displaystyle N(t)}, N(t) — атомдар саны уақыт {\displaystyle t} ‘ t,
{\displaystyle \lambda } \lambda — тұрақты ыдырау.
Осылайша, әрбір изотоп бар қатаң белгілі бір жартылай ыдырау кезеңі — уақыт, оның саны екі есе азайтылады. Жартылай ыдырау кезеңі, {\displaystyle T_{1/2}} T_{{1/2}} байланысты тұрақты ыдырау келесі түрде:

{\displaystyle T_{1/2}={\frac {\ln 2}{\lambda }}} {\displaystyle T_{1/2}={\frac {\ln 2}{\lambda }}}
Сонда білдіруге болады қатынасы {\displaystyle {\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}} {\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}} арқылы жартылай ыдырау кезеңі:

{\displaystyle {\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}=2^{- t/T_{1/2}}} {\displaystyle {\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}=2^{- t/T_{1/2}}}
Сонымен қатар, қандай бөлігі радиоизотопа ыдырады үшін біраз уақыт есептеуге болады, бұл

{\displaystyle t=-T_{1/2}\log _{2}{\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}} {\displaystyle t=-T_{1/2}\log _{2}{\frac {N(t)}{N _ _ _ {0}}}}
Жартылай ыдырау кезеңі, тәуелді емес температураны, қысымды, химиялық қоршаған орта қарқындылығы электромагниттік өріс. Жалғыз белгілі ерекшелік еңбек изотопам, металеместер арқылы электрондық қармау: оларда тәуелділік жылдамдығы ыдырау электронды тығыздығы ауданында ядро. Жатады, мысалы, бериллий-7, стронций-85 және цирконий-89. Мұндай радиоизотоптарды жылдамдығы, ыдырау дәрежесіне байланысты атомның иондану;, сондай-ақ бар әлсіз тәуелділігі температура мен қысым. Елеулі проблема үшін радиоизотопты күнін белгілеу, бұл болып табылады[9][10].

Көздері қиындықтар
Басты көздері қиындықтарды үшін радиоизотопты күнін белгілеу — бұл зат алмасу арасындағы зерттелетін объектісі және қоршаған ортаны, ол еді жүруі кейін білім беру объектісі, және белгісіздік бастауыш изотоптық және элементтік құрамын. Қазіргі таңда білім беру объектісін, онда қазірдің өзінде болды кейбір саны еншілес изотоптың есептелген жасы мүмкін ұлғайтылған, ал егер кейіннен альфа-изотоп тастап кетпеді объект — занижен. Үшін радиоуглеродного әдісін маңызды емес, бұзылған арақатынасы изотоптарды көміртегі бастапқы сәтінде, себебі мазмұны өнімнің ыдырау — 14N — білу мүмкін емес, ол ешқандай айырмашылығы жоқ кәдімгі азот), және жасы анықтауға болады, тек қана сүйене отырып, өлшеу нераспавшейся үлесін ана изотоптың. Осылайша, керек нақты тарихын зерттеу зерттелетін объектінің мәніне ықтимал зат алмасу және қоршаған ортаға ықтимал ерекшеліктерін изотоптық құрамы.

Изохрон әдісі
Байланысты мәселелерді шешу привносом немесе жоғалуымен ана немесе еншілес изотоптың көмектеседі изохрон әдісі. Ол жұмыс істейді қарамастан, бастапқы санының еншілес изотоптың және орнатуға мүмкіндік береді, тарих объектінің зат алмасу және қоршаған ортамен.

Бұл әдіс негізделген салыстырғанда деректер бойынша әр түрлі үлгілері бір геологиялық объектінің, олар көрінеу бірдей жасы, бірақ ерекшеленеді элементным құрамы (яғни, құрамында ана радионуклидтің). Изотопный сол құрамы әрбір элементінің бастапқы кезде бірдей болуы тиіс барлық үлгілерде. Сондай-ақ, бұл үлгілер болуы тиіс бірге еншілес изотопом қандай да бір басқа изотоп сол элемент. Үлгілер ұсына алады ретінде түрлі минералдар бір кесек тау жыныстары, сондай-ақ әр түрлі бөліктері бір геологиялық дене.

Сонда әрбір үлгі үшін орындалады:

{\displaystyle {D_{0}+\Delta {M} \over E_{0}}={\Delta {M} \over M_{0}-\Delta {M}}\left({M_{0}-\Delta {M} \over E_{0}}\right)+{D_{0} \over E_{0}}} {\displaystyle {D_{0}+\Delta {M} \over E_{0}}={\Delta {M} \over M_{0}-\Delta {M}}\left({M_{0}-\Delta {M} \over E_{0}}\right)+{D_{0} \over E_{0}}},
онда:

{\displaystyle D_{0}} D_0 — концентрациясы еншілес изотоптың бастапқы сәтінде,
{\displaystyle E_{0}} E_{0} — концентрациясы нерадиогенного изотобының басқа бір элементтің (өзгермейді),
{\displaystyle M_{0}} M_{0} — концентрациясы ана изотоптың бастапқы сәтінде,
{\displaystyle \Delta {M}} {\displaystyle \Delta {M}} — ана изотопының, распавшееся үшін {\displaystyle t} ‘ t (сәтіне өлшеу).
«Әділеттілік бұл ара көз жеткізу қиын емес, жасап қысқаруы оң жақ бөлігінде.

Концентрациясы еншілес изотоптың кезде өлшем болады {\displaystyle D_{t}=D_{0}+\Delta {M}} D_{t}=D_{0}+\Delta {M}, ал концентрациясы ана {\displaystyle M_{t}=M_{0}-\Delta {M}} M_{t}=M_{0}-\Delta {M}. Сонда:

{\displaystyle {D_{t} \over E_{0}}={\Delta {M} \over M_{0}-\Delta {M}}\left({M_{t} \over E_{0}}\right)+{D_{0} \over E_{0}}} {\displaystyle {D_{t} \over E_{0}}={\Delta {M} \over M_{0}-\Delta {M}}\left({M_{t} \over E_{0}}\right)+{D_{0} \over E_{0}}}
Қарым-қатынас {\displaystyle D_{t} \over E_{0}} {D_{t} \over E_{0}} {\displaystyle {M_{t} \over E_{0}}} {M_{t} \over E_{0}} өлшеуге болады. Содан кейін график салынады, онда бұл шаманың жинақталады бойынша ординатам және абсциссам тиісінше.

Егер тарих үлгілерін жоқ зат алмасу қоршаған ортамен, онда оларға сәйкес келетін нүкте бұл кестеде жұғады » тікелей желі, өйткені коэффициенті {\displaystyle {\Delta {M} \over M_{0}-\Delta {M}}} {\Delta {M} \over M_{0}-\Delta {M}} қосылатын {\displaystyle {D_{0} \over E_{0}}} {D_{0} \over E_{0}} бірдей барлық үлгілер үшін (ал ерекшеленеді, бұл үлгілер ғана изначальным мазмұнымен ана изотоптың). Бұл желі деп аталады изохроной. Көп еңкіштігі изохроны көп жасы зерттелетін объектінің. Егер зат алмасу тарихындағы объектінің нүктелері жатпайтын бір тік және бұл көрсетеді, бұл жағдайда, жасын анықтау ненадежно.

Изохрон әдісі қолданылады әр түрлі радиоизотопты әдістері күнін қою сияқты рубидий-стронциевый, самарий-неодимовый және уран-қорғасын.Датирование
Датирование (dating), жасын анықтау артефактілер (қалдықтарды материалдық мәдениет древн. адам). Жүргізіледі салыстыру арқылы жәдігер ескерткіштер орналасқан, жазбалармен және т. б. жазбаша куәліктермен белгілі құқылы. Анықтау абс. жасы заттарды жататын доисторич. дәуіріне, өте қиын. Д. кезінде археол. зерттеулерде орындалуы мүмкін стратиграфиялық горизонт әдісі (бөлу, қабаттарды бір уақыт, орналасқан түрлі орындарда, бірлігі негізінде олардағы артефактілер, сондай-ақ салыстырмалы талдау қабаты әр түрлі. артефактами). Кейде бар болса, неғұрлым сенімді даталанған объектілер жүгінуге болады стилистикалық сравнениям мүмкіндік беретін прибл. бағалау жасы. Алайда, дәл қолдануды талап етеді. Д. ғыл. тесттер, әдетте, негізделген талдау радиоактивті элементтердің белгілі жартылай ыдырау кезеңі, немесе деңгейін өлшеу радиоактивтілік. Ең лайықты осы мақсат үшін болып табылады және көміртек-14 (радиоуглерод); радиоуглеродный әдісі мүмкіндік береді датировать объектілері, жасы-сындағы жетеді 40 мың жыл. Барлық зерттеу әдістерін қолдану керек (жапон, мүмкіндігі болуы үшін айқаспалы тексеру рез-ды.