التعليقات

طرق يؤرخ البوتاسيوم

طرق يؤرخ البوتاسيوم

طريقة التعارف عن طريق النظائر للبوتاسيوم - الأرجون (K-Ar) مفيدة بشكل خاص لتحديد عمر اللافا. وضعت في 1950s ، كان من المهم في تطوير نظرية تكتونية الصفائح وفي معايرة النطاق الزمني الجيولوجي.

أساسيات الأرجون البوتاسيوم

يحدث البوتاسيوم في نظيري مستقر (41ك و 39K) ونظير مشع واحد (40ك). البوتاسيوم - 40 يتحلل مع نصف عمر 1250 مليون سنة ، وهذا يعني أن نصف 40ذرات K قد ولت بعد تلك الفترة الزمنية. ينتج عنه تسوس الأرجون -40 والكالسيوم -40 بنسبة 11 إلى 89. تعمل طريقة K-Ar عن طريق حساب هذه الإشعاعات 40ذرات المحاصرين داخل المعادن.

ما يبسط الأشياء هو أن البوتاسيوم معدن تفاعلي والأرجون هو غاز خامل: البوتاسيوم دائمًا محبوس بإحكام في المعادن في حين أن الأرجون ليس جزءًا من أي معادن. الأرجون يشكل 1 في المئة من الغلاف الجوي. إذا افترضنا أنه لا يوجد هواء يدخل في حبة معدنية عندما يتشكل لأول مرة ، فإنه لا يحتوي على محتوى من الأرجون. وهذا يعني ، الحبوب المعدنية الطازجة لها K-Ar "ساعة" مجموعة في صفر.

تعتمد الطريقة على تلبية بعض الافتراضات المهمة:

  1. يجب أن يوضع البوتاسيوم والأرجون في المعدن على مدار الزمن الجيولوجي. هذا هو أصعب واحد لإرضاء.
  2. يمكننا قياس كل شيء بدقة. الأدوات المتقدمة والإجراءات الصارمة واستخدام المعادن القياسية تضمن ذلك.
  3. نحن نعرف المزيج الطبيعي الدقيق لنظائر البوتاسيوم والأرجون. لقد منحتنا عقود من الأبحاث الأساسية هذه البيانات.
  4. يمكننا تصحيح أي الأرجون من الهواء الذي يدخل المعدن. هذا يتطلب خطوة إضافية.

بالنظر إلى العمل الدقيق في الحقل وفي المختبر ، يمكن تلبية هذه الافتراضات.

طريقة K-Ar في الممارسة العملية

يجب اختيار العينة الصخرية التي سيتم تأريخها بعناية فائقة. أي تغيير أو كسر يعني أن البوتاسيوم أو الأرجون أو كليهما قد انزعج. يجب أن يكون الموقع ذا مغزى جيولوجي ، مرتبط بشكل واضح بالصخور الحاملة للأحفوريات أو غيرها من الميزات التي تحتاج إلى تاريخ جيد للانضمام إلى القصة الكبيرة. تدفقات الحمم البركانية التي تقع فوق وأسفل الصخور مع الحفريات البشرية القديمة هي مثال جيد وصحيح.

يعتبر ساندين المعدني ، وهو الشكل ذي درجة الحرارة المرتفعة من الفلسبار البوتاسيوم ، هو الأكثر رواجًا. لكن الميكات ، بلاجيوجلاز ، hornblende ، الطين ، وغيرها من المعادن يمكن أن تسفر عن بيانات جيدة ، وكذلك تحليلات الصخور الكاملة. الصخور الشباب لديها مستويات منخفضة من 40Ar ، قد يحتاج الأمر إلى عدة كيلوغرامات. يتم تسجيل عينات الصخور ووضع علامات عليها وختمها وإبقائها خالية من التلوث والحرارة الزائدة في الطريق إلى المختبر.

يتم تكسير عينات الصخور ، في معدات نظيفة ، إلى حجم يحافظ على حبيبات كاملة من المعادن لتكون مؤرخة ، ثم يتم غربلة للمساعدة في تركيز هذه الحبوب من المعدن المستهدف. يتم تنظيف جزء الحجم المحدد في حمامات بالموجات فوق الصوتية والحمضية ، ثم يجفف بفرن برفق. يتم فصل المعدن المستهدف باستخدام سوائل ثقيلة ، ثم يتم انتقاؤه يدويًا تحت المجهر للحصول على أنقى عينة ممكنة. ثم يتم خبز هذه العينة المعدنية بلطف بين عشية وضحاها في فرن فراغ. هذه الخطوات تساعد على إزالة الكثير من الغلاف الجوي 40ع من العينة ممكن قبل إجراء القياس.

بعد ذلك ، يتم تسخين العينة المعدنية للذوبان في فرن فراغ ، مما يؤدي إلى إخراج كل الغاز. تتم إضافة كمية دقيقة من الأرجون -38 إلى الغاز كـ "ارتفاع" للمساعدة في معايرة القياس ، ويتم جمع عينة الغاز على الفحم المنشط الذي يتم تبريده بواسطة النيتروجين السائل. ثم يتم تنظيف عينة الغاز من جميع الغازات غير المرغوب فيها مثل H2يا شركة2، وبالتالي2، النيتروجين وهلم جرا حتى كل ما تبقى هي الغازات الخاملة ، والأرجون بينهم.

أخيرًا ، يتم حساب ذرات الأرجون في مطياف الكتلة ، وهي آلة ذات تعقيداتها الخاصة. يتم قياس ثلاثة نظائر الأرجون: 36ع، 38ع ، و 40ع. إذا كانت البيانات من هذه الخطوة نظيفة ، يمكن تحديد وفرة الأرجون الجوي ومن ثم طرحها لإنتاج العائد الإشعاعي 40ع المحتوى. يعتمد "تصحيح الهواء" على مستوى الأرجون -36 ، الذي يأتي فقط من الجو ولا يتم إنشاؤه بواسطة أي رد فعل للتلف النووي. يتم طرحه ، وكمية متناسبة من 38ع و 40يتم طرحها أيضا. المتبقي 38ع هو من السنبلة ، والباقي 40Ar مشع. لأن ارتفاع معروف على وجه التحديد ، و 40يتم تحديد Ar بالمقارنة معها.

قد تشير الاختلافات في هذه البيانات إلى أخطاء في أي مكان في العملية ، وهذا هو السبب في أن جميع خطوات التحضير يتم تسجيلها بالتفصيل.

تكلفة التحليلات K-Ar عدة مئات من الدولارات لكل عينة وتستغرق أسبوع أو أسبوعين.

ال 40AR-39طريقة ع

يعطي متغير طريقة K-Ar بيانات أفضل بجعل عملية القياس الكلية أكثر بساطة. المفتاح هو وضع العينة المعدنية في حزمة النيوترونات ، والتي تحول البوتاسيوم - 39 إلى الأرجون - 39. لان 39يحتوي Ar على نصف عمر قصير للغاية ، ويضمن أن يكون غائبًا في العينة مسبقًا ، لذلك فهو مؤشر واضح على محتوى البوتاسيوم. الميزة هي أن جميع المعلومات اللازمة لتاريخ العينة تأتي من نفس قياس الأرجون. الدقة أكبر والأخطاء أقل. وتسمى هذه الطريقة عادةً "مواعدة الأرجون والأرجون"

الإجراء البدني ل 40AR-39المواعدة هي نفسها باستثناء ثلاثة اختلافات:

  • قبل وضع العينة المعدنية في الفرن ، يتم تشعيعها مع عينات من المواد القياسية بواسطة مصدر نيوتروني.
  • لا يوجد 38ع ارتفاع حاجة.
  • يتم قياس أربعة نظائر ع: 36ع، 37ع، 39ع ، و 40ع.

تحليل البيانات أكثر تعقيدًا من طريقة K-Ar لأن الإشعاع يخلق ذرات الأرجون من نظائر أخرى إلى جانب 40K. يجب تصحيح هذه التأثيرات ، والعملية معقدة بما يكفي لتطلب أجهزة كمبيوتر.

تكلف Ar-Ar حوالي 1000 دولار لكل عينة وتستغرق عدة أسابيع.

استنتاج

تعتبر طريقة Ar-Ar متفوقة ، لكن يتم تجنب بعض مشكلاتها في طريقة K-Ar الأقدم. أيضًا ، يمكن استخدام طريقة K-Ar الأرخص لغرض الفحص أو الاستطلاع ، مما يوفر Ar-Ar للمشاكل الأكثر تطلبًا أو إثارة للاهتمام.

هذه الطرق التي يرجع تاريخها كانت تحت التحسين المستمر لأكثر من 50 عاما. كان منحنى التعلم طويلًا ولم ينته بعد. مع كل زيادة في الجودة ، تم العثور على مصادر أكثر دقة للخطأ وأخذها في الاعتبار. المواد الجيدة والأيدي الماهرة يمكن أن تسفر عن أعمار لا تقل عن 1 في المائة ، حتى في الصخور التي يبلغ عمرها 10000 سنة فقط ، والتي تكون فيها كميات 40ع صغيرة تختفي.


شاهد الفيديو: هذا الصباح-متحف الصناعة ببورصا. يؤرخ لصناعة السيارات التركية (يوليو 2021).