Визначення абсолютного віку гірських порід

Більшість радіологічних методів визначення абсолютного віку гірських порід базується на припущенні, що гірська порода в момент свого утворення не вміщувала продуктів розпаду радіоактивних елементів і в подальшій історії досліджуваної породи не спостерігався виніс або занесення цих елементів і продуктів їх розпаду.

В такому випадку вік гірської породи (в роках) визначають за формулою

 

[років], (6.9)

 

де і - відповідно число атомів радіоактивного елементу і продукту його розпаду, які містить дослідний взірець;

- період піврозпаду вихідного елементу в роках.

 

Для калій-аргонового методу слід враховувати, що розпадається двома шляхами - - розпад і -захоплення. При цьому стала -захоплення, яке приводить до утворення , в 949 раз менше, ніж повна стала розпаду. Тому при користуванні формулою для визначення віку калій-аргоновим методом слід вважати

 

, (6.10)

 

де - число атомів .

 

Також для визначення віку гірських порід використовується аргоновий метод за такою формулою

 

(років), (6.11)

 

де - вік породи, млн. років; = 0,55·10^-10 (років^-1);

= 4,72·10^-10 (років^-1);

- відношення ізотопів у природі.

Відношення ,

де - вміст аргону, 10^-5 см³/г;

- вміст калію, вагові %.

 

У випадках, коли відомо початковий вміст радіонукліда (активність радіоактивного елементу в момент утворення гірської породи), її вік визначається безпосередньо з основного закону радіоактивності. Так, в радіовуглецевому методі початкова активність атмосферного вуглецю складає 16 - розпадів/хв на 1г вуглецю.

Знаходить застосування також ряд методів, які засновані на визначенні відношення продуктів розпаду двох ізотопів з різним періодом піврозпаду. Прикладом такого способу є визначення віку по відношенню і , які утворюються відповідно при розпаді і . В таких випадках вік породи визначається з рівняння

 

, (6.12)

 

де і - вміст в дослідному взірці радіоактивних елементів з сталою розпаду відповідно і ;

і - число атомів стабільних ізотопів - продуктів розпаду відповідних радіоактивних елементів.

Крім цього, для визначення віку порід можна використати свинцевий метод:

 

. (6.13)

 

Довідковий матеріал:

років; (с^-1);

років; (с^-1);

років. (с^-1);

(с^-1).

 

 

Запитання для самоперевірки

6.1 Радіовуглецевий спосіб визначення віку гірських порід відноситься до абсолютного чи відносного способів (запишіть рівняння).

6.2 Виберіть спосіб визначення абсолютного віку для взірців.

а) пісковик ордовіка, підземні води;

б) граніт архейського віку, льодовик;

в) осадові породи періоду Помпейської трагедії, природній газ.

6.3 Які з відомих вам радіонуклідів не можна визначити еманаційним методом?

 

 

Завдання для самостійної та індивідуальної роботи

6.1 Визначити трьома методами вік ураніту, якщо ваговий вміст урану в перерахунку на складає 50 %, а вміст - 1 %, - 0,05 %. Нерадіоактивного свинцю в взірці немає. Відношення прийняти рівним 139.

 

6.2 Визначити вік ураноторіоніту по відношенню і , якщо ваговий вміст металічного урану і торію відповідно 35 і 40 %. Ізотопів і відповідно 2 і 0,7 %. Присутністю нерадіоактивного свинцю можна знехтувати.

 

6.3 Визначити вік мусковіту, який вміщує 10 % калію і 0,015 % за вагою.

 

6.4 Визначити вік мікрокліна (), якщо вміст аргону складає 0,02 % за вагою. Ізотопний аналіз аргону показав вміст в ньому 0,1 % . Внесок нерадіоактивного аргону прийняти таким, що співвідношення співпадає з таким для атмосферного аргону (0,3 %).

 

6.5 Визначити вік глауконіту, який вміщує 5 % і 0,01 % за вагою.

 

6.6 Визначити вік деревини, якщо активність складає 2 розпаду на 1г вуглецю.

 

6.7 Визначити вік кістки, якщо вміст в ній складає 1 атом на атомів вуглецю.

 

6.8 В урановій руді був знайдений . Який вік уранової руди, якщо вона тепер уміщує 0,80 г на кожний грам ?

 

 

Література

 

1 Новиков Г.Ф. Радиометрическая разведка. – Л., Недра, 1989. Раздел 1.

 

2 Горшков Г.В. Проникающие излучения радиоактивных источников. Л., Наука, 1967.

 

3 Разведочная ядерная геофизика. Справочник геофизика. М.: Недра, 1977, §5.

 

4 Г.Ф. Новиков, Ю.Н. Капков. Радиоактивные методы разведки. Учебник, Недра, 1965.

 

5 М.И. Толстой. Методы ядерной геофизики в геологии. «Знание», Киев, 1988.

 

6 Арцыбашев В.А. Ядерно-геофизическая разведка. М.: Атомиздат, 1972.

 

7 Н.Н. Кривко, В.В. Ларионов, Р.А. Резванов. Руководство к лабораторным работам. МИНХ, Москва, 1988.

8 Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка. М.: Недра, 1988.

 

ІІ ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

 

 

Лабораторна робота Я-1