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陨石年龄的鉴定测试方法

2015-2-4      浏览:

  陨石年龄的鉴定测试方法值得关注,陨石是在我们所知道的最古老的天体-约4.5亿年前形成的。但是,科学家怎么知道这一点呢?本文介绍的原则和方法,使这一决心。

        这是众所周知的方法,找到一些自然对象的年龄。树木经过在春季和夏季生长的苗头,而变得有些蛰伏在秋季和冬季。当一棵树被砍倒,这些期间展出的树干横截面形成的环。只需计数的振铃次数,给一个相当不错的主意树龄。大雨期间和充足的阳光将环的增长做出了较大的差距,而干旱期可能使其难以计算单个环。

        在确定年龄很老的对象,唯一合适的时钟,我们发现,涉及的放射性同位素的衰变产物测量。同位素是同一元素的原子数与不同量的中子。某些同位素是稳定的,而其他放射性衰变为其他称为女儿同位素的组成部分。例如氢有两种稳定同位素1 H(普通氢),2 H(氘),和一个放射性同位素3 H(氚)。的上标表示的同位素的原子量(质子和中子的数目)。

        放射性同位素衰变的功法,这是典型单位称为同位素的半衰期。当一个给定的量,同位素被创建(在一个超新星,例如),已过期的半衰期后,将有50%的父同位素分解成子体同位素。对于所有的实际目的,原来的同位素被认为灭绝后6个半衰期的时间间隔。

        陨石的年龄

        有两种基本类型的陨石,石头和铁;其他类型的组合物这两者之间的中间。石陨石,主要成分为硅酸盐矿物橄榄石和辉石,而铁陨石主要由铁镍合金。石陨石通常含有少量镍铁,和许多铁陨石包括少量的硅酸盐矿物。曾经被认为是一个破碎的行星的遗体,陨石可能起源于大约20到70个不同的上级机构的大型小行星的大小。一些陨石样品,显然是足够大,发生部分熔融和分化产生不同岩石类型的上级机构。其他人,主要是球粒陨石,石陨石似乎代表基本上是不变的,因为岩石从太阳星云凝结。陨石的轨道表明它们是太阳系的部分,可能的小行星样本,因此,他们的年龄是地球的年龄有关。

        自然界中的大多数事情一样,陨石不是简单的对象。这一点尤其是那些已经发生了分化,加热和与其他机构在空间碰撞。年龄来确定太阳系和地球,我们必须寻找最古老,最困扰的陨石。

        石陨石的K-Ar年龄范围从约400亿年的近5亿年,在4.4亿至4.6亿年,集中了大量。 年轻的年龄,反映了加热和碰撞事件,其中K-Ar法是特别容易受到影响,而年龄较大记录事件附近或等于陨石形成的时间。现在为许多陨石的40 Ar / 39 Ar年龄谱方法,从而揭示其形成后,许多陨石加热。铁陨石的金属相不能可靠于K-Ar法,因为他们几乎可以忽略不计的钾含量和宇宙射线的影响。然而,在几个铁陨石的硅酸盐夹杂物已经由K-Ar法在4.5±0.2十亿年( 19 )日。

        一些最精确的对陨石的年龄已获得的Rb-Sr等方法。表7列出了一些佛瑞( 49 )总结这些年龄段,从图3地块等时线陨石Juvinas的。小硅酸盐夹杂含有一些铁陨石也被刊发的Rb-Sr等方法,结果表明,至少扰动铁陨石是同年龄(460十亿年)至少忐忑的石陨石。

表7 :总结一些福尔编纂陨石的Rb-Sr等时线年龄(49 )-------------------------------------------------
注意事项:  


 
所有年龄的基础上值为1.39×10 -11Ÿ-1 
衰变常数为87包。 目前公认的 
1.42×10 -11年的-1值的降低效果 
这些年龄略有下降。
材料 方法 年龄(十亿 
狮子年)
Juvinas(achrondrite) 矿物等时线 (4.60±0.07)
阿连德(含碳 
chrondrite)
混合等时线 4.5-4.7
科洛梅拉(硅酸盐 
包容,铁陨石)
矿物等时线 (4.61±0.04)
顽火辉石球粒陨石 全岩等时线 (4.54±0.13)
顽火辉石球粒陨石 矿物等时线 (4.56±0.15)
含碳川川 
drites
全岩等时线 (4.69±0.14)
粒古铜橄榄陨石川川 
drites
全岩等时线 (4.56±0.15)
古铜辉石球粒陨石 全岩等时线 (4.69±0.14)
紫苏川川 
drites
全岩等时线 4.48±0.1
Krahenberg(amphoter 
ITE)
矿物等时线 (4.70±0.01)
诺顿县(阿雄 
球粒陨石)
矿物等时线 (4.7±0.1)

        亦已于陨石的Sm-Nd同位素方法。Jacobsen和Wasserburg酒店( 69 ),例如,显示10球粒陨石和无球粒陨石Juvinas所有4.60亿年时线下降。

        陨石的放射性测结果清楚地表明,这些对象约4.6亿年前形成的。由于天体物理方面的考虑需要,从太阳星云凝结形成的行星和陨石基本上是同步的,我们可以推断出最原始陨石的年龄,具有相当的确定性,也就是地球形成年龄。即使我们希望否认这一推断,我们仍然会被迫结束,它必须至少日期后不低于4.6亿岁太阳系和宇宙的形成,是陨石。

        月球岩石年龄

        阿波罗登月计划,第一次,给了科学家们激动人心的机会,研究样本来自另一个星球。 虽然所有样品的关于月球的历史提供了重要的信息,形成月球的年龄数据,我们必须再次寻找最古老的岩石。

        月球表面可分为月球高地和月海。高原山区丘陵地区仍保留原有的影响最早的月亮形态的某些方面。玛丽亚,或“海”,是年轻,被洪水淹没的低地地区,由熔岩撞击后由小行星大小机构。阿波罗任务返回样本高地和玛丽亚。

        由于月球早期历史的严重冲击和随之而来的加热和月球样品的变质,传统的K-Ar法是不是特别有用,因为它往往在月球岩石形成的研究,到目前为止,最新的加热和影响的事件,而不是原岩年龄。主要氩/ 39 Ar年龄谱和Rb-Sr等时线年龄; 表8列出了一些这些年龄从40岁的月球岩石。由于可以被看到从这个表中,从每个着陆点的岩石给年龄相仿通过这两种方法,这个协议可以不是偶然的巧合,但必须反映真实的岩石的年龄在误差范围内。表8 ,然而,列出了唯一的数据在1974年之前获得的,自那时起,老的岩石,从月球高地,进行了分析。

        众多的40 Ar / 39 Ar年龄谱高原岩石年龄介于约4.0和4.5亿年。 然而,最古老的年龄,已经样品从阿波罗17号站点的Rb / Sr等时线法测量。这些措施包括矿物等时线年龄为4.55±0.1,4.60±0.1和4.43±0.05十亿年三个不同岩石类型。此外,现在的40 Ar / 39 Ar年龄谱分析,从阿波罗16号站点的两块岩石年龄为4.47亿和4.42亿年(见简要75 )的Sm-Nd同位素年龄为4.23±0.05和4.34± 0.05十亿年已被确定为两个阿波罗17号样品( 23 )。

表8总结一些月球玄武岩的同位素年龄。 从编译头( 62 )------------------------------------------------
位置 年龄(10亿年) 岩石类型 样品 方法
阿波罗14号 - 
高原
3.96 铝玄武岩 14053 Rb-Sr同位素
3.95 铝玄武岩 14053 40 AR-39 AR
3.95 铝玄武岩 14321 Rb-Sr同位素
阿波罗17号 - 
高原
3.83 高钛玄武岩 75055 Rb-Sr同位素
3.82 高钛玄武岩 70035 Rb-Sr同位素
3.76 高钛玄武岩 75055 40 AR-39 AR
3.74 高钛玄武岩 75083 40 AR-39 AR
阿波罗11号 - 
母马
3.82 低K玄武岩 10062 40 AR-39 AR
3.71 低K玄武岩 10044 Rb-Sr同位素
3.63 低K玄武岩 10058 Rb-Sr同位素
3.68 高K玄武岩 10071 Rb-Sr同位素
3.63 高K玄武岩 10057 Rb-Sr同位素
3.61 高K玄武岩 10024 Rb-Sr同位素
3.59 高K玄武岩 10017 Rb-Sr同位素
3.56 高K玄武岩 10022 40 AR-39 AR
月神16 - 
高原
3.45 铝玄武岩 B-1 40 AR-39 AR
3.42 铝玄武岩 B-1 Rb-Sr同位素
阿波罗15号 - 
高原
3.44 石英玄武岩 15682 Rb-Sr同位素
3.40 石英玄武岩 15085 Rb-Sr同位素
3.35 石英玄武岩 15117 Rb-Sr同位素
3.33 石英玄武岩 15076 Rb-Sr同位素
3.32 橄榄玄武岩 15555 Rb-Sr同位素
3.31 橄榄玄武岩 15555 40 AR-39 AR
3.26 石英玄武岩 15065 Rb-Sr同位素
阿波罗12号 - 
母马
3.36 橄榄玄武岩 12002 Rb-Sr同位素
3.30 橄榄玄武岩 12063 Rb-Sr同位素
3.30 橄榄玄武岩 12040 Rb-Sr同位素
3.27 石英玄武岩 12051 40 AR-39 AR
3.26 石英玄武岩 12051 Rb-Sr同位素
3.24 橄榄玄武岩 12002 40 AR-39 AR
3.24 石英玄武岩 12065 40 AR-39 AR
3.18 石英玄武岩 12064 Rb-Sr同位素
3.16 石英玄武岩 12065 Rb-Sr同位素

        数百对月球岩石的同位素年龄数据清楚地表明,初步形成4.5亿至4.6亿年前的月亮。 有一定的不确定性,可以肯定的,关于确切的年表和事件,导致了我们现在看到的月亮,但有一点是无可置疑的有关月球形成时的主要火山活动产生的火成岩日期各种阿波罗网站。

        示范带动陨石与地球的年龄

        公认的地球年龄是基于一个简单而优雅的铅同位素的演化模型。这种模式独立霍特曼斯( 65 )和霍姆斯( 63 ),并首次应用到陨石和地球圣克莱尔帕特森,现在在加州理工学院,1953年。在他的经典论文,帕特森( 104 )的理由是,如果太阳星云中均匀,因此,在其形成的时间在行星和陨石均匀,并且,如果这些机构包含不同数量的铀铅同位素组成,那么铅同位素组成,这些机构应该属于直等时线被暗算206 PB / 204 PB比( 图8 )的207 Pb / 204的 PB比值。在图8中的等时线的下端表示Pb同位素的组合物中的相位铁陨石(陨硫铁,或硫化铁),不包含铀,这一点指的光伏系统的初始Pb同位素组成。

       

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        图8 :白水台铅同位素等时,显示陨石与地球的年龄是大约4.55亿年。 后,穆尔蒂帕特森( 98 )和纽约和Farquhart( 136 )。

        铁和石陨石落在铅同位素等时线年龄为4.55十亿年( 图8 )。 需要注意的是该方法中,像其他的等时线的方法,是自我检查。现代地球的线索,为代表的一些非常年轻的非含铀矿物的铅同位素组成,也属于接近陨石等时线,9的结果,我们会想到,如果地球和陨石形成红利。月球岩石中的比例有更大的价值比在陆地岩石和陨石,他们跌出图8的领域,但他们撒谎非常接近陨石等时线的延伸,因此,表明一个年龄相仿的。

        如果地球,月球和陨石无血亲关系和同年龄,也就没有理由,铅同位素躺在沿着相同的等时线。这是令人信服的证据表明,所有的行星,包括地球,形成于约4.55亿年前。请注意,帕特森( 104 )已经改变了原先估计的地球年龄在过去的三十年很少。万亿( 125 )在最近的一次重新评估,得出结论认为,地球的年龄是大约4.54亿年。特拉也总结了几个其他的铅模型对地球的年龄,他们都得出的结果范围内的4.43亿至4.59亿年。因此,虽然仍存在一些争论,关于地球和太阳系的确切年龄,科学家们纠缠大约只有一个或两个10亿年的十分之一。地球年龄约分之一,即45,已知在两成左右。