Термохронология

редактировать
Приблизительная кривая температуры в глубинах Земли. Показывает, что с увеличением глубины становится все жарче.

Термохронология - это исследование тепловой эволюции области планеты. Термохронологи используют радиометрическое датирование наряду с температурами закрытия, которые представляют температуру изучаемого минерала в момент времени, заданный записанной датой, чтобы понять термическую историю конкретной породы, минерала, или геологическая единица. Это подполе в рамках геологии и тесно связано с геохронологией.

Типичное термохронологическое исследование будет включать даты ряда образцов горных пород из разных областей в регионе, часто по вертикали. разрез по крутому каньону, скале или склону. Затем эти образцы датируются. Имея некоторые сведения о подповерхностной термической структуре, эти даты переводятся в глубины и времена, когда этот конкретный образец находился при температуре закрытия минерала. Если порода сегодня находится на поверхности, этот процесс дает скорость эксгумации породы.

Общие изотопные системы, используемые для термохронологии, включают датирование треков деления в циркон, апатит, титанит, природные стекла и другие минеральные зерна, богатые ураном. Другие включают датирование калий-аргон и аргон-аргон в апатите и датирование (U-Th) / He по циркону и апатиту.

Содержание

  • 1 Радиометрическое датирование
    • 1.1 Типы датирования, связанные с термохронологией
      • 1.1.1 Датирование по треку деления
      • 1.1.2 Датирование калий-аргон / аргон-аргон
      • 1.1.3 (U-Th) / He-датирование
  • 2 Приложения
  • 3 Ссылки

Радиометрическое датирование

Радиометрическое датирование - это то, как геолог определяет возраст горной породы. В закрытой системе количество радиогенных изотопов, присутствующих в образце, является прямой функцией времени и скорости распада минерала. Поэтому, чтобы определить возраст образца, геологи находят отношение дочерних изотопов к остальным родительским изотопам, присутствующим в минерале, с помощью различных методов, таких как масс-спектрометрия. Затем по известным родительским изотопам и константе распада мы можем определить возраст. Для этого могут быть проанализированы разные ионы, которые называются разными датами.

Для термохронологии возраст, связанный с этими изотопными отношениями, напрямую связан с термической историей образца. При высоких температурах породы будут вести себя так, как будто они находятся в открытой системе, что связано с повышенной скоростью диффузии дочерних изотопов изотопов. минеральная. Однако при низких температурах породы будут вести себя как замкнутая система, что означает, что все продукты распада по-прежнему обнаруживаются в исходной вмещающей породе и, следовательно, более точны на сегодняшний день. Один и тот же минерал может переключаться между этими двумя системами поведения, но не мгновенно. Чтобы переключиться, порода должна сначала достичь своей температуры закрытия. Температура закрытия индивидуальна для каждого минерала и может быть очень полезной, если в образце обнаружено несколько минералов. Эта температура зависит от нескольких допущений, включая размер и форму зерен, постоянную скорость охлаждения и химический состав.

Типы датировки, связанные с термохронологией

Датировка треков деления

треков деления наблюдается в минерале под оптическим микроскопом.

Датирование по трекам деления - это метод, используемый в термохронологии для определения приблизительного возраста нескольких богатых ураном минералов, таких как апатит. Когда ядерное деление урана-238 (U ) происходит в органических материалах, образуются следы повреждений. Это происходит из-за того, что быстрая заряженная частица, высвобождающаяся при распаде урана, создает тонкий след повреждения вдоль своей траектории через твердое тело. Чтобы лучше изучить созданные треки деления, следы естественных повреждений дополнительно увеличиваются с помощью химического травления, чтобы их можно было рассматривать под обычным оптическим микроскопом. Затем определяется возраст минерала, сначала зная скорость спонтанного распада деления, а затем измеряя количество следов, накопленных за время жизни минерала, а также оценивая количество все еще присутствующего урана.

При более высоких температурах., треки деления известны для отжига. Поэтому точное датирование образцов очень сложно. Абсолютный возраст можно определить только в том случае, если образец быстро охладился и остался нетронутым на поверхности или близко к ней. Условия окружающей среды, такие как давление и температура, и их влияние на трек деления на атомном уровне все еще остаются неясными. Однако стабильность треков деления обычно можно сузить до температуры и времени. Приблизительный возраст минералов все еще отражает аспекты термической истории образца, такие как поднятие и денудация.

Калий-аргон / аргон-аргон Датирование

Калий-аргон / Аргон-аргоновое датирование применяется в термохронологии для определения возраста минералов, таких как апатит. Калийно-аргонное (K-Ar) датирование связано с определением количества продукта радиоактивного распада изотопного калия (K) в продукт его распада изотопного аргона (Ar). Поскольку Ar может улетучиваться в жидкости, такие как расплавленная порода, но накапливается, когда порода затвердевает или перекристаллизуется, геологи могут измерить время, прошедшее с момента перекристаллизации, глядя на соотношение количества Ar накопилось до K оставшихся. Возраст можно определить, зная период полураспада калия.

Датирование аргоном и аргоном использует отношение Ar к Ar в качестве прокси для K, чтобы найти дату образца. Этот метод был принят, потому что он требует только одного измерения изотопа. Для этого ядро ​​изотопа аргона необходимо облучить из ядерного реактора, чтобы преобразовать стабильный изотоп K в радиоактивный Ar. Чтобы измерить возраст породы, вы должны повторить этот процесс на выборке известного возраста, чтобы сравнить отношения.

(U-Th) / He Датировка

(U-Th) / He датирование используется для измерения возраста образца путем измерения количества радиогенного гелия (He), присутствующего в результате альфа-распада из уран и торий. Этот гелиевый продукт сохраняется в минерале до тех пор, пока не будет достигнута температура закрытия, и, следовательно, может быть определяющим фактором термического развития минерала. Как и при датировании по трекам деления, точный возраст образца определить сложно. Если температура превышает температуру закрытия, продукт распада, гелий, диффундирует в атмосферу, и датировка затем сбрасывается.

Приложения

Путем определения относительной даты и температуры исследуемого образца геологи понимают структурную информацию залежей. Сегодня термохронология используется в самых разных областях, таких как тектонические исследования, эксгумация горных поясов, гидротермальных рудных месторождений и даже метеоритов. Понимание термической истории области, такой как скорость эксгумации, продолжительность кристаллизации и многое другое, может быть применимо в самых разных областях и поможет понять историю Земли и ее тепловую эволюцию..

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-11 08:32:12
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте