Datowanie ekspozycji powierzchniowej - Surface exposure dating

Datowanie ekspozycji powierzchni to zbiór technik geochronologicznych służących do szacowania czasu, w którym skała była narażona na powierzchnię Ziemi lub w jej pobliżu. Datowanie ekspozycji powierzchni jest wykorzystywane do określania postępu i cofania się lodowców , historii erozji, przepływów lawy, uderzeń meteorytów, osuwisk skał, skał uskokowych , rozwoju jaskiń i innych zdarzeń geologicznych. Jest najbardziej przydatny w przypadku skał, które były narażone na działanie od 10 do 30000000 lat.

Kosmogeniczne datowanie radionuklidów

Najpowszechniejszą z tych technik datowania jest datowanie kosmogeniczne za pomocą radionuklidów . Ziemia jest nieustannie bombardowana pierwotnymi promieniami kosmicznymi , cząstkami naładowanymi o wysokiej energii - głównie protonami i cząstkami alfa . Cząsteczki te oddziałują z atomami gazów atmosferycznych, tworząc kaskadę cząstek wtórnych, które mogą z kolei oddziaływać i zmniejszać swoje energie w wielu reakcjach przechodzących przez atmosferę. Ta kaskada zawiera niewielki ułamek hadronów, w tym neutronów. Kiedy jedna z tych cząstek uderza w atom, może usunąć jeden lub więcej protonów i / lub neutronów z tego atomu, tworząc inny pierwiastek lub inny izotop pierwiastka pierwotnego. W skałach i innych materiałach o podobnej gęstości większość strumienia promieniowania kosmicznego jest pochłaniana w pierwszym metrze odsłoniętego materiału w reakcjach, w wyniku których powstają nowe izotopy zwane nuklidami kosmogenicznymi . Na powierzchni Ziemi większość tych nuklidów jest wytwarzana przez spalację neutronów . Korzystając z niektórych kosmogennych radionuklidów , naukowcy mogą określić, jak długo dana powierzchnia była odsłonięta, jak długo dany kawałek materiału został zakopany lub jak szybko ulega erozji lokalizacja lub zlewnia . Podstawową zasadą jest to, że te radionuklidy są wytwarzane w znanym tempie, a także rozpadają się w znanym tempie. W związku z tym, mierząc stężenie tych kosmogennych nuklidów w próbce skały i uwzględniając strumień promieniowania kosmicznego i okres półtrwania nuklidu, można oszacować, jak długo próbka była wystawiona na działanie promieni kosmicznych. Na skumulowany strumień promieni kosmicznych w określonym miejscu może wpływać kilka czynników, w tym wysokość, szerokość geomagnetyczna, zmienne natężenie pola magnetycznego Ziemi , wiatry słoneczne i osłona atmosferyczna z powodu zmian ciśnienia powietrza. Aby datować próbkę skały, należy oszacować tempo produkcji nuklidów. Współczynniki te są zwykle szacowane empirycznie przez porównanie stężenia nuklidów wytwarzanych w próbkach, których wiek określono innymi metodami, takimi jak datowanie radiowęglowe , termoluminescencja lub optycznie stymulowana luminescencja .

Nadmiar w stosunku do naturalnej obfitości kosmogennych nuklidów w próbce skały jest zwykle mierzony za pomocą akceleratorowej spektrometrii mas . Kosmogeniczne nuklidy, takie jak te, są wytwarzane przez łańcuchy reakcji spalacji . Szybkość produkcji danego nuklidu jest funkcją szerokości geomagnetycznej, ilości nieba, które można zobaczyć z punktu, z którego pobierana jest próbka, wysokości, głębokości próbki i gęstości materiału, w którym próbka jest osadzona. Szybkości rozpadu są podane przez stałe rozpadu nuklidów. Te równania można łączyć, aby uzyskać całkowite stężenie kosmogennych radionuklidów w próbce jako funkcję wieku. Dwa najczęściej mierzone nuklidy kosmogeniczne to beryl-10 i glin-26 . Te nuklidy są szczególnie przydatne dla geologów, ponieważ powstają, gdy promienie kosmiczne uderzają odpowiednio w tlen-16 i krzem-28 . Rodzicielskie izotopy są najliczniejsze z tych pierwiastków i są powszechne w materiale skorupy ziemskiej, podczas gdy radioaktywne jądra potomne nie są powszechnie wytwarzane w innych procesach. Ponieważ tlen-16 jest również powszechny w atmosferze, należy wziąć pod uwagę wkład w stężenie berylu-10 z materiału osadzonego, a nie wytworzonego in situ . 10 Be i 26 Al są wytwarzane, gdy część kryształu kwarcu (SiO 2 ) jest bombardowana produktem spalania: tlen kwarcu jest przekształcany w 10 Be, a krzem jest przekształcany w 26 Al. Każdy z tych nuklidów jest wytwarzany w różnym tempie. Oba mogą być używane indywidualnie, aby określić, jak długo materiał był wystawiony na powierzchnię. Ponieważ dwa radionuklidy ulegają rozpadowi, stosunek stężeń tych dwóch nuklidów można wykorzystać bez żadnej innej wiedzy do określenia wieku, w którym próbka została zakopana powyżej głębokości produkcyjnej (zazwyczaj 2–10 metrów).

Nuklidy chloru-36 są również mierzone do datowania skał powierzchniowych. Ten izotop może być wytwarzany przez spalanie wapnia lub potasu przez promieniowanie kosmiczne .

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

  • Geomorfologia i izotopy kosmogeniczne in situ. Cerling, TE i Craig, H. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 22, 273-317, 1994.
  • Ziemskie kosmogeniczne nuklidy in situ: teoria i zastosowanie. Gosse, JC i Phillips, FM Quaternary Science Reviews, 20, 1475–1560, 2001. [1]
  • Kompletny i łatwo dostępny sposób obliczania wieku narażenia powierzchni lub szybkości erozji na podstawie pomiarów 10Be i 26Al. Balco Greg; Stone, John Oj Lifton, Nathaniel A .; Dunaic, Tibor J .; Quaternary Geochronology Tom 3, wydanie 3, sierpień 2008, strony 174-195. [2]
  • Kalibracja geologiczna wskaźników produkcji spalacji w projekcie CRONUS-Earth. Borchers, Brian; Marrero, Shasta; Balco Greg; Caffee, Marc; Goehring, Brent; Lifton, Nathaniel; Nishiizumi, Kunihiko; Phillips, Fred; Schaefer, Joerg; Kamień, John. Quaternary Geochronology Tom 31, luty 2016, strony 188–198.

Linki zewnętrzne