Badanie wieku skał metodą izotopów promieniotwórczych cz. II

Oczywiście, jeżeli prędkość rozpadu jest znana a ilość produktu końcowego (np. uranu i ołowiu) może być wymierzona i porównana z ilością substancji wyjściowej – uranu, wówczas można obliczyć długość czasu, w jakim przebiegał proces rozpadu. To właśnie stanowi podstawę metody pomiarów za pomocą izotopów promieniotwórczych, stosowanej przy obliczaniu wieku skał – oczywiście, jeżeli zawierają one pierwiastki promieniotwórcze. Na szczęście większość najstarszych skał jest mniej lub więcej promieniotwórcza i dlatego można ustalić ich wiek. Jednym z produktów pośrednich utworzonych przy rozpadzie uranu na ołów uranowy jest rad.

Rozważymy teraz nieco bardziej szczegółowo tempo rozpadu. Ilość promieniowania jest proporcjonalna do ilości substancji wyjściowej, która ciągle jeszcze znajduje się w danym momencie. Dlatego też ilość nowego materiału utworzonego w ciągu 1 sekundy stopniowo zmniejsza się, ponieważ stale maleje ilość substancji wyjściowej. Proces staje się coraz wolniejszy, lecz czas w którym wielkość wyjściowa zmniejsza się o połowę jest zawsze stały. Nazwany został on okresem półtrwa- nia lub okresem połowicznego rozpadu substancji promieniotwórczej. Znając długość tego okresu można za pomocą pomiarów ilości produktów pochodnych w stosunku do wyjściowych ustalić wiek badanej skały. Na przykład, dana masa radu rozpada się do połowy swej ilości pierwotnej w 1590 lat: po następnych 1590 latach pozostanie już tylko czwarta część ilości pierwotnej. Okres 1590 lat to właśnie ustalony, niezmienny okres połowicznego rozpadu radu. Następny przy- kład: uran jest tak stały, że w ciągu roku z 1 miliona gramów uranu powstanie zaledwie około 0,13 miligramów ołowiu. Uraninit (blenda uranowa) z Czechosłowacji daje stosunek uranu do ołowiu 1:0,03. W ten sposób wiek uraninitu wynosi w przybliżeniu 230 milionów lat. Jest to trochę więcej niż wynoszą liczby na tabeli V. Różnice między okresami połowicznego rozpadu mogą wynosić od milionów lat do ułamków sekundy, w zależności od szybkości rozpadu danego pierwiastka. Gdy uran rozpada się na ołów, powstaje gaz hel i wytwarzają się ogromne ilości niewidocznych promieni bardzo szybkich elektronów. Gdyby można było zebrać i zmierzyć gaz, uzyskałoby się tak dokładny okres czasu, jak dają pomiary ilości ołowiu utworzonego w tym samym czasie. Ale gaz ulatnia się ze skały i dlatego pomiary stosunku helu do uranu są mniej dokładne niż pomiary stosunku ołowiu do uranu.

Powyższe wywody dają bardzo uproszczony obraz podstawowych zasad pomiarów czasu metodą izotopów promieniotwórczych. Celowo pominięto w tym przeglądzie wszelkie liczne trudności natury technicznej i rozmaite poprawki.

Powyższe dane dotyczące wieku oraz inne dane tego rodzaju tworzą skalę czasu na rys. 45. Przy pomiarach dotyczących stosunkowo krótkich okresów czasu używana jest metoda węgla 14C, którą omówimy poniżej, łącznie z zagadnieniem materiałów późnego plejstocenu (patrz s. 268).

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>