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同位素年龄的测定

 形貌 2023-08-26 发布于北京

人类对地质的研究已经有较久远的历史。例如《汉书》、《资治通鉴》中都有关于岩石等矿物的种类、地理分布、结构特征的记录,明朝的徐霞客及后来欧洲的爱士培尔都对石灰岩地貌进行过系统的考察。早期的地质研究主要是描述性的研究。要想更深入地研究地质体的形成和演化规律则需要确定地质体的形成年代。虽然早期人们也对地质体年代确定方法进行了探索,如通过海水中盐的含量估算地球年龄(海水中的盐从哪里来?),但直到20世纪30年代发现了元素的放射性以后,科学的测年方法才告诞生。

其原理是基于放射性元素都具有固定的衰变常数λ(即单位质量的母体同位素在单位时间内产生的子体同位素的质量),且矿物衰变后剩下的母体同位素含量(N)与子体同位素含量(D)均可测出。然后就可以根据公式

计算出该放射性同位素的年龄(t)。它就是包含该放射性同位素的矿物的形成年龄,称为矿物的同位素年龄,相当于包含该矿物并和该矿物同时形成的岩石的年龄。最广泛使用这种方法测年龄的岩石是火成岩。这是因为在形成岩石以前岩浆未冷却,此时生成的子体同位素可以脱离母体同位素;一旦冷却形成岩石,子体同位素便不能脱离,通过两者的比例就可算出岩石年龄。

此外,这种方法也可用于考古测定文物的年代(碳14年代测定法)。

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