Минералы, определение возраста

Рис. 176. Влияние потери урана или свинца на кажущийся возраст минерала, определенный свинцовым методом.

До второй мировой войны горные породы умели анализировать только классическими методами химического анализа. Для определения абсолютного возраста годились лишь пробы пород со сравнительно высоким содержанием урана, тория и свинца методы, основанные на других рядах распада, еще не были разработаны. Опыты проводились на урановых рудах, содержащих минерал урановую смолку. Об определении возраста других пород, скажем гранита, никто и не мечтал. И при всем том полученные результаты были неверными, так как с помощью метода химического анализа невозможно различить разные изотопы одного элемента. В пробах определялось содержание урана, тория и свинца. Зная скорости распада урана и тория до свинца, рассчитывали, какая доля обнаруженного свинца образовалась из урана, а какая из тория. Считая, что весь имеющийся в породе свинец возник в результате этих двух распадов, определяли возраст пробы по периоду полураспада материнских элементов. [c.48]

Чтобы найти долю обычного нерадиогенного в исследуемом минерале, определяют изотопный состав стронция в образцах двух типов. Первый тип — это содержащие рубидий образцы, пригодные для определения возраста, второй тип — содержащие стронций минералы, практически лишённые рубидия (апатит, кальциевые плагиоклазы и др.). По минералам второго типа устанавливают состав первичного нерадиогенного стронция, попавшего в исследуемый минерал первого типа в момент его кристаллизации, для того чтобы внести соответствующую поправку. Наиболее надёжные результаты получаются методом изохрон. [c.563]

Накопление свинца в результате распада содержащихся в минералах радиоактивных элементов позволяет определить возраст соответствующих горных пород. Зная скорость распада доТЬ и и определив их содержание, а также содержание и изотопный состав свинца в минерале, можно вычислить возраст минерала, т. е. время, прошедшее с момента его образования (так называемый свинцовый метод определения возраста). Для минералов с плотной кристаллической упаковкой, хорошо сохраняющей содержащиеся в кристаллах газы, возраст радиоактивного минерала можно установить по количеству гелия, накопившегося в нем в результате радиоактивных превращений (гелиевый метод). Для определения возраста сравнительно молодых образований (до 70 тыс лет) применяется радиоуглеродный метод, основанный на радиоактивном распаде изотопа углерода бС (период полураспада около 5600 лет). Этот изотоп образуется в атмосфере под действием космического излучения и усваивается организмами, после гибели которых его содержание убывает по закону радиоактивного распада. Возраст органических остатков (ископаемые организмы, торф, осадочные карбонатные породы) может быть определен путем сравнения радиоактивности содержащегося в них углерода с радиоактивностью углерода атмосферы. [c.94]

При вычислении возраста горных пород и минералов по указанному уравнению должна быть известна скорость радиоактивного распада, образец должен быть характерным для данного минерала или породы аналитические измерения, выполняемые с целью определения возраста, должны быть особенно точными. Следует учитывать и некоторые другие требования и особенно стратиграфическое положение и относительный возраст, определенные по данным палеонтологии и палеогеографии. [c.13]

Минерал должен оставаться замкнутой системой в том, что касается потерн или приобретения материнских, промежуточных и дочерних изотопов, па протяжении всего времени существования. Если результаты определения возраста породы двумя или более изотопными. методами совпадают, то образец, по-видимому, удовлетворяет этому критерию. [c.74]

Радиоактивность находит применение также и в геологии. Одним из самых ранних применений радиоактивности было определение возраста Земли. Скорость радиоактивного распада различных атомов хорошо известна, поэтому возраст данного радиоактивного минерала можно вычислить путем простого деления количества продукта распада на скорость его образования. Если время жизни материнского элемента очень велико, то расчеты упрощаются. Количество свинца, найденное в урановом минерале, является мерой количества урана, претерпевшего радиоактивный распад, если только из других мест сюда не было внесено свинца и не было его утечки. Определение атомного веса или измерение относительных количеств изотопов может быть использовано для того, чтобы ввести поправку на наличие обычного свинца, который находится в образце минерала и не возникает благодаря распаду урана или тория. Землю нужно считать, по крайней мере, такой же старой, как и самый давний из всех когда-либо найденных минералов возраст Земли оценивают примерно в 5 млрд. лет. [c.741]

Обычно принято считать, что до отвердевания земной коры составляюпще ее элементы образовывали смесь. В процессе отвердевания, происходившего за неизмеримо более короткий период по сравнению с возрастом Земли, наблюдалась локализация отдельных элементов, однако принято, что в процессе отвердевания не имело место фракционирование изотопов тяжелых элементов. Широко распространенные уран и торий встречаются, однако, лишь в очень небольших количествах но иногда они встречаются в более высоких концентрациях в радиоактивных породах, причем всегда сопровождаются радиогенным свинцом, состоящим, как указывалось выше, из изотопов с массами 206, 207 и 208. Кроме того, они могут быть связаны с первичным (primaeval) свинцом, не образующимся целиком в процессе радиоактивного распада. Наличие такого первичного свинца очень трудно обнаружить и измерить, если не использовать тот факт, что в нем содержится стабильный изотоп ФЬ, не являющийся радиогенным. Количество радиогенного свинца, образующегося при радиоактивном распаде в любом из трех встречающихся в природе радиоактивных рядов, может быть представлено как функция времени. Каждый из трех рядов достиг состояния равновесия, поскольку с момента отложения радиоактивных минералов прошло не менее миллиона лет в соответствии с этим отношение количества свинца — стабильного конечного продукта распада — к количеству любого члена ряда, с которым он находится в равновесии, теоретически может быть использовано для определения возраста минерала. [c.463]

Если мы предположим, что весь гелий, содержащийся в минерале, является продуктом радиоактивного распада, то величина гелиевого числа будет тем больше, чем больше возраст минерала, так как гелий будет накопляться по мере распада радиоактивных элементов. Определение гелиевого числа служит одним из способов исчисления возраста пород и минералов. Однако следует заметить, что этот способ является менее надежным, чем определение возраста по количеству свинца, который также является продуктом радиоактивного распада. Дело в том, что гелий как газ всегда [c.60]

Получение надежных значений возраста объектов описанными методами возможно при соблюдении ряда условий 1) сохранность радиоактивных элементов и продуктов их распада в минерале за время его существования 2) отсутствие в исходном материале продуктов распада, так как за начало отсчета принимается время образования минерала 3) наличие данных о постоянной радиоактивного распада и достаточно точных определений количеств радиоактивных элементов и продуктов их распада в образцах. Недостаток геохронологических методов — плохая сохранность исследуемых образцов в результате воздействия на минерал вторичных процессов, происходящих в природных условиях и приводящих к миграции элементов. [c.416]

Объекты иного типа можно датировать аналогично с помощью других изотопов. Например, образец урана-238 за 4,5 10 лет распадается наполовину, превращаясь в устойчивый продукт, свинец-206. Для определения возраста содержащих уран минералов можно измерять отношение свинца-206 к урану-238. Если свинец-206 каким-то образом оказался включенным в минерал в результате нормального химического процесса, а не в результате радиоактивного распада, то такой минерал должен содержать большее количество более распространенного изотопа, свинца-208. При отсутствии больших количеств этого геонормального изотопа свинца можно предполагать, что весь содержащийся в образце свинец-206 некогда был ураном-238. [c.256]

Изотопы были открыты в процессе изучения радиоактивных элементов. Предполагалось, что они химически идентичны и отличаются лишь по массе и радиоактивным свойствам. Уже давно было отмечено, что относительная распространенность изотопов элемента, образующегося в результате радиоактивного распада, может отличаться от распространенности изотопов этого же элемента, обнаруженного в нерадиоактивном минерале. Ричардс и Лемберт [1694] первые показали, что атомный вес свинца в природе колеблется обычный свинец обладал атомным весом 207,15, в то время как образцы свинца из различных радиоактивных минералов обладали атомным весом 206,40. Аналогичные колебания были отмечены и для других элементов, связанных с радиоактивными минералами. Как это будет показано ниже, измерение относительной распространенности изотопа при детальном знании процессов распада, приводящих к его образованию, может быть использовано при определении возраста минерала. Однако вариации в распространенностях изотопов наблюдаются и для процессов, связанных лишь со стабильными изотопами, что свидетельствует о некотором различии в физических и химических свойствах изотопов одного и того же элемента. [c.100]

Недавно предложен быстрый и простой способ разложения небольших количеств монацита (100—200 мг) фосфорной кислотой при нагревании [873]. По охлаждении прозрачного раствора до 40° С его разбавляют 0,2-м. фосфорной кислотой и определяют в этом растворе торий и его изотопы радиохимическим методом, а свинец — полярографически (метод специально разработан для определения возраста минерала по коотчеству продуктов радиоактивного распада урана и тория). [c.336]

Точное определение возраста возможно только в применении к изолированному от обмена с внешней средой объекту, в котором сохраняются радиоактивные элементы и продукты их распада. При определении возраста минерала должна быть введена поправка. Если группа образцов какого-либо минерала даёт не согласующиеся величины возраста, то замкнутость системы должна выражаться в том, что значения возраста, полученные по двум основным изотопным соотношениям 207р у 235у ложатся [c.561]

Получение надежных и точных величин В. г. а, обусловлено 1) сохранностью радиоактивных эле.ментов и иродуктов их распада в минерале за время его существования 2) отсутствием первичных веществ, соответствующих продуктам распада и гюпавигих в минерал нри его образовании 3) точностью аналитич. онределения радиоактивных эле.ментов н продуктов их распада 4) точностью определения постоянных радиоактивного расиада. Дополнительные условня являются специфическими для каждого метода онределения возраста в соответствии с химич. и геохимич. свойствами исследуемых элементов. Основной причиной ошибочных данных, иногда получаемых радиоактивными методами, является плохая сохранность исследуемых образцов в результате воздействия па минерал вторичных процессов, происходящих в природных условиях и приводящих к миграции элементов, в частности и тех, по к-рым производится определение возраста. [c.322]

Скорость радиоактивного распада является наиболее надежным способом определения возраста горных пород и минералов. 1 г урана образует ежегодно 1,21 10 г свинца. Бреггерит из Норвегии содержит 0,127 г свинца на 1 г урана, откуда его возраст — около миллиарда лет. При превращении атома урана, в атом свинца выбрасывается 8 а-частиц, т. е. образуется 8 атомов гелия. За год 1 г урана теряет 11 10 см гелия, которые в большей части остаются включенными в минерал. Возраст последнего равен таким образом — (Не) см -- [c.31]

Определение стронция в горных породах приобрело важное значение с распространением рубидиево-стронциевого метода определения возраста. Природный стронций состоит из 4 изотонов 5г , Зг , Зг и Зг со средним содержанием в смеси соответственно 0,56 9,85 7,02 и 82,56 о (2. Изотоп Зг получается при Р-превращении естественного радиоизотопа КЬ (содержание в природной смеси изотопов 27,85%, около 5-10 лет). Пз содерлсания КЬ и Зг возраст минерала (Т) вычисляется по формуле [c.108]

Определение возраста минералов. Метод основан на количественном определении очень пебольщого содержания гелия в минералах урана или тория. а-Частицы, излучаемые этими элементами, превращаются в гелий. В очень плотных породах, например в граните, гелий остается в виде включений, так что по количеству определяемого гелия можно вычислить время его образования. 1 г урана в равновесии с продуктами своего распада образует примерно см гелия в год, а 1 г тория образует только i/д этого количества. Если 1 г минерала, содержащий п г урана и тория (U + 0,3 Th), выделяет m 10 Не, возраст этого минерала будет равен т-10 /я лет. [c.754]

Радиоактивные часы. Вскоре после открытия радиоактивности стало ясно, что процессы радиоактивного распада представляют собой своеобразные часы, изготовленные самой природой. До начала этого столетия геологи не располагали надежными методами измерения интервалов геологического времени, хотя и накопили достаточно сведений об их относительной последовательности. Возраст земли приближенно оценивали максимум в несколько десятков миллионов лет. Новые данные о процессе радиоактивного распада, естественных радиоактивных семействах и природе <х-частиц способствовали созданию первых объективных методов геохронологии, которые в свою очередь радикально изменили наши представления об истории земли. Резерфорд перйым высказал предположение, что а-распад может приводить к накоплению гелия в минералах, содержащих уран, и что данные о содержании гелия можно использовать для измерения промежутка времени, истекшего с момента затвердевания минерала. Этот метод был впервые применен Резерфордом для определения возраста некоторых минералов. Вскоре после того, как было установлено, что свинец является конечным продуктом распада урана, начались исследования содержания свинца в урановых минералах и уже к 1907 году был сделан вполне обоснованный [1] вывод, что геологические времена следует исчислять не в десятках, а в сотнях и тысячах миллионов лет. [c.493]

Методы для определения возраста Земли основаны на содержании радиогенного свинца в целом ( породном ) свинце [678, 873, 885, 886, 1409, 2046]. Рассуждения в их самой современной форме идут при этом примерно так. Вначале земной РЬ имел такой же изотопный состав, как и РЬ, обнаруживаемый сейчас в тех метеоритных минералах, которые практически лишены U и Th. (Для простоты мы не будем принимать Th во внимание). При некоторых условиях доля радиогенного РЬ в любой пробе породного РЬ (из не содержащих урана минералов) зависит 1) от промежутка времени, прошедшего между образованием Землй и образе ванием данной породы, и 2) от содержания U в той части Земли, где добыт радиогенный РЬ до того, как образовался этот минерал. В принципе мы имеем два уравнения с двумя неизвестными. Во-первых, мы можем измерить стандартными радиометрическими методами возраст породы (от настоящего времени ). Во-вторых, соотношение количеств радиогенного 2обр5 (образовавшегося из и) и радиогенного РЬ (образовавшегося из 2з5и) в породе определяется только интервалом времени, прошедшего между образованием Земли и данной породы, поскольку оба изотопа возникли из одного запаса U. Из серий таких анализов разных пород рассчитан возраст Земли, составляющий примерно 4,6— 4,7 млрд. лет. Сейчас принята величина 4,66 млрд. лет [1716]. Даже если считать, что Земля вначале была холодной, твердая кора не может быть значительно моложе, так как охлаждение сначала должно было идти довольно быстро. [c.38]

Критерием того, что данный образец пригоден для проведения определений абсолютного возраста и что полученные результаты достаточно надежны, служит сравнение результатов, полученных на этом образце при помощи двух или более различных изотопных методов. Если результаты сильно расходятся, метод непригоден. В то же время если различные. методы дают близкие результаты, то, по-видимому, полученные величины отражают истинный возраст породы, поскольку маловероятно, чтобы разные изотопы исчезали из кристаллической решетки минерала с одинаковой скоростью. Пример такой согласованности результатов дает определение возраста образцов биотита, собранных в штате Колорадо. Их возраст, определенный при помощи модифицированного свинцового метода (определялось отношение 207рь/2обрь) составляет 1,7 млрд. лет, что незначительно отличается от величины, полученной при использовании — 5г-метода (1,65 млрд. лет) [16]. [c.73]

Определение абсолютного геологического возраста явилось перво1г из задач, для решения которой был использован масс-спектрометр. Основные принципы хорошо известны любому физику. Выбранный для изучения минерал должен содержать значительные количества какого-нибудь радиоактивного изотопа, период полураспада которого сравним с геологическим возрастом, т. е. имеет величину порядка сотен или тысячи миллионов лет. Минерал должен иметь такое строение и струк- [c.514]

Кислотное активирование значительно изменяет теплоты смачивания и емкость катионного обмена минералов. Если у исходного монтмориллонита теплота смачивания равна 22,5 кал г и значение 94 —96лег-экб/100гглины, то у активированного минерала =18 кал г при iS= 64ч-66 мг-эквИОО г глины. Электродиализ после кислотной активации снижает значение Е до 40 л г-8кв/100 г, теплоту смачивания — до 17 кал г. Одновременно резко возрастает теплота смачивания бензолом и гептаном. Если для естественного минерала Q по бензолу равно 2—2,5 кал г, то у активированного ( = 8 10 кал г. Определение адсорбции паров воды показывает изменение аффективной удельной поверхности монтмориллонита и палыгорскита после кислотной активации. Изотермы адсорбции бензола и гептана убедительно доказывают увеличение количества пор с размерами 50—60 А, что подтверждается рентгенограммами под малыми углами. Максимум областей неоднородности у исходного монтмориллонита лежит в пределах 20—25 А, а у активированного — 54—56 А. [c.74]

В часах, которыми мы пользуемся, нет свинцовых деталей. Но в тех случаях, когда время измеряют не часами и минутами, а миллионами лет, без свинца не обойтись. Радиоактивные превращения урана и тория завершаются образованием стабильных изотопов элемента № 82. При этом, правда, получается разный свинец. Распад изотопов и приводит в конечном итоге к изотопам РЬ и " РЬ. Наиболее распространенный изотоп тория заканчивает свои превращения изотопом РЬ. Установив соотношение изотопов свинца в составе геологических пород, можно узнать, сколько времени существует тот или иной минерал. При наличии особо точных приборов (масс-спектрометров) возраст породы устанавливают по трем независимым определениям — по соотношениям 206 эJJ.2зsy. [c.269]

А. Иозеф, Г. Було, М. Арафа и Б. Фараг изучали в лабораторных условиях влияние магнитной обработки мономинеральных водных суспензий на последующую флотацию. Они установили, что прирост извлечения не зависит от магнитной восприимчивости минерала. Так, флотация ферромагнитного минерала ильменита улучшается в меньшей степени, чем парамагнитного пиролюзита (извлечение последнего возрастает на 30%). Флотируемость кальцита, наоборот, при определенном режиме обработки снижается (это имеет важное значение, так как кальцит должен оставаться в отходах флотации). Отмечено, что действие магнитных полей в некоторых случаях может быть связано с коагуляцией или пептизацией твердых частиц [150]. [c.159]

Раздельное определение пироморфита и галенита. На основании данных С. М. Анисимова и Г. Г. Запевалова [27] было показано, что если степень растворения пироморфита в подкисленном 29%-ном растворе хлорида натрия равна 100%, а степень растворения галенита—3,2%, то указанный растворитель может применяться для раздельного определения этих форм свинца лишь тогда, когда относительное содержание пироморфита в смеси (в образце) составляет яе менее 26,67%. При меньшем содержании пироморфита ошибка его определения за счет растворения галенита резко возрастает (при содержании 2% этого минерала составляет более 200%). [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология