Kõigist tänapäeval kasutatavatest isotoopsetest tutvumismeetoditest on uraan-pliimeetod vanim ja hoolikalt läbi viidud töös kõige usaldusväärsem. Erinevalt teistest meetoditest on uraan-pliis sisse ehitatud loomulik ristkontroll, mis näitab, millal loodus on tõendusmaterjali rikkunud.
Uraani-plii alused
Uraan on kahes levinud isotoobis, mille aatommass on 235 ja 238 (nimetame neid 235U ja 238U). Mõlemad on ebastabiilsed ja radioaktiivsed, levitades tuumaosakesi kaskaadis, mis ei peatu enne, kui nad muutuvad pliiks (Pb). Kaks kaskaadi on erinevad - 235U muutub 207Pb ja 238U muutub 206Pb. Mis teeb selle fakti kasulikuks, on see nad esinevad erineva kiirusega, väljendatuna nende poolestusajas (aeg, mille jooksul pooled aatomid vajavad) lagunemine). Kaskaadi 235U – 207Pb poolväärtusaeg on 704 miljonit aastat ja 238U – 206Pb kaskaadi märkimisväärselt aeglasem, selle poolestusaeg on 4,47 miljardit aastat.
Nii et mineraalse tera moodustumisel (täpsemalt siis, kui see esimest korda jahtub allapoole oma püüdmistemperatuuri) seab see uraani plii "kella" nulli. Uraani lagunemisel tekkinud pliiaatomid jäävad kristalli lõksu ja kogunevad aja jooksul kontsentratsioonini. Kui miski ei häiri vilja selle radiogeense plii vabastamiseks, on selle tutvustamine põhimõtteliselt lihtne. 704 miljoni aasta vanuses kaljus on 235U oma poolestusajal ja seal on võrdselt 235U ja 207Pb aatomeid (Pb / U suhe on 1). Kaks korda vanemas kivis jääb iga kolme 207Pb aatomi (Pb / U = 3) järele üks 235U aatom (Pb / U = 3) jne. 238U korral kasvab Pb / U suhe vanusega palju aeglasemalt, kuid idee on sama. Kui võtaksite igas vanuses kivimid ja joonistaksite nende kahe Pb / U suhte nende kahe isotoobi paari vahel muu graafikul moodustavad punktid ilusa joone, mida nimetatakse konkordiaks (vt parempoolset näidet) veerg).
Tsirkoon Uraani-Plii tutvumine
U-Pb daterite lemmikmineraal on tsirkoon (ZrSiO4), mitmel mõjuval põhjusel.
Esiteks meeldib selle keemiline struktuur uraanile ja vihkab pliid. Uraan asendab kergesti tsirkooniumi, samas kui plii on tugevalt välistatud. See tähendab, et kui tsirkoon moodustub, on kell tõepoolest nulli seatud.
Teiseks on tsirkooni kõrge püüdmistemperatuur 900 ° C. Selle kella ei häiri kergesti geoloogiline sündmused - mitte erosioon ega konsolideerumine settekivimid, isegi mitte mõõdukas moondumine.
Kolmandaks on tsirkoon laialt levinud tardkivimid esmase mineraalina. See muudab eriti väärtuslikuks nende kivimite tutvumise, millel puuduvad fossiilid vanuse märkimiseks.
Neljandaks on tsirkoon füüsikaliselt sitke ja suure tiheduse tõttu kergesti purustatud kivimi proovidest eraldatav.
Muud mineraalid, mida mõnikord kasutatakse uraan-plii tutvumiseks, hõlmavad monasiiti, titaaniiti ja kahte muud tsirkooniumi mineraale, baddeleyite ja tsirkonoliiti. Tsirkoon on aga nii suur lemmik, et geoloogid viitavad sageli lihtsalt tsirkoonit tutvumisele.
Kuid isegi parimad geoloogilised meetodid on ebatäiuslikud. Tutvumine kaljuga hõlmab paljudel uraani pliimõõtmisi tsirkoonid, seejärel hinnatakse andmete kvaliteeti. Mõned tsirkoonid on ilmselgelt häiritud ja neid võib eirata, samas kui teisi juhtumeid on raskem hinnata. Nendel juhtudel on konkordia diagramm väärtuslik tööriist.
Concordia ja Discordia
Mõelge konkordiale: tsirkoonide vananemisel liiguvad nad piki kõverat väljapoole. Kuid kujutage nüüd ette, et mõni geoloogiline sündmus häirib asju, et viia plii põgenema. See viiks tsirkoonid sirgel sirgel tagasi nulljoonele konkordia diagrammil. Sirge võtab tsirkoonid konkordia juurest ära.
Siin on olulised paljude tsirkoonide andmed. Häiriv sündmus mõjutab tsirkoone ebavõrdselt, eemaldades mõne juhi, teistelt ainult osa ja jättes osa puutumata. Seetõttu joonistuvad nende tsirkoonide tulemused mööda seda sirget, luues nn diskordia.
Nüüd kaaluge diskordiat. Kui 1500 miljoni aasta vanust kalju häiritakse diskordia tekitamiseks, häiritakse teda veel miljard aastat, kogu diskordiajoon rändab mööda konkordia kõverat, osutades alati naise vanusele häirimine. See tähendab, et tsirkooni andmed ei saa meile teada mitte ainult kivimi moodustumisest, vaid ka sellest, millal selle elu jooksul on toimunud olulisi sündmusi.
Vanim seni leitud tsirkoon pärineb 4,4 miljardit aastat tagasi. Selle uraani-plii meetodi taustal võiksite sügavamalt mõista Wisconsini ülikooli "Maa varaseim tükk"leht, sealhulgas 2001 paber Loodus mis kuulutas välja rekordi seadmise kuupäeva.