地质年代绝对年代(1)放射性同位素的方法放射性元素在自然界中自动地放射出 α (粒子)、 β (电子)或 γ (电磁辐射量子)射线,而蜕变成另一种新元素,并且各种放射性元素都有自己恒定的蜕变速度
同位素的衰变速度通常是用半衰期( T 1/2 )表示的
所谓半衰期,是指母体元素的原子数蜕变一半所需要的时间
例如,镭的半衰期为 1622 年,如果开始有 10g 镭,经过 1622 年后就只剩下 5g ;再经过 1622 年仅只有 2.5g …… 依此类推
因此,自然界的矿物和岩石一经形成,其中所含有的放射性同位素就开始以恒定的速度蜕变,这就像天然的时钟一样,记录着它们自身形成的年龄
当知道了某一放射元素的蜕变速度( T 1/2 )后,那么含有这一元素的矿物晶体自形成以来所经历的时间( t ),就可根据这种矿物晶体中所剩下的放射性元素(母体同位素)的总量( N )和蜕变产物(子体同位素)的总量( D )的比例计算出来
自然界放射性同位素种类很多,能够用来测定地质年代的必须具备以下条件:① 具有较长的半衰期,那些在几年或几十年内就蜕变殆尽的同位素是不能使用的;② 该同位素在岩石中有足够的含量,可以分离出来并加以测定:③ 其子体同位素易于富集并保存下来
通常用来测定地质年代的放射性同位素见图所示
从图中可看出,铷 — 锶法、铀(钍) — 铅法(包括3 种同位素)主要用以测定较古老岩石的地质年龄;钾 — 氩法的有效范围大,几乎可以适用于绝大部分地质时间,而且由于钾是常见元素,许多常见矿物中都富含钾,因而使钾 — 氩法的测定难度降低、精确度提高,所以钾 - 氩法应用最为广泛; 14 C 法由于其同位素的半衰期短,它一般只适用于 5 万 a 以来的年龄测定
另外,开发的钐 - 钕法和 40 Ar- 39 Ar 法以其准确度提高、分辨率增强,显示了其优越性,可以用来补充上述方法的一些不足
同位素测年技术为解决地球和地壳的形成年龄带来了希望
首先,人们着手于对地球表面最古老的岩石进行了年龄测定,获得了地球形成年龄的下限值为 40 亿 a 左右,如南美洲圭亚那的古老角闪岩的年龄为( 41.30±1.7 )亿 a 、格陵兰的古老片麻岩的年龄为 36 亿~ 40 亿 a 、非洲阿扎尼亚的片麻岩的年龄为( 38.7±1.1 )亿 a 等等,这些都说明地球的真正年龄应在 40 亿 a 以上
其次,人们通过对地球上所发现的各种陨石的年龄测定,惊奇地发现各种陨石(无论是石陨石还是铁陨石,无论它们是何时落到地球上的)都具有相同的年龄,大致在 46 亿 a 左右,从太阳系内天体形成的统一性考虑,可以认为地球的年龄应与陨石相同
最后,取自月球表面的岩石的年龄测定,又进一步为地球的年龄提供了佐证,月球上岩石的年龄值一般为 31 亿~ 46 亿 a
综上所述,一般认为地球的形成年龄约为 46 亿 a
(2)其他方法例如:古地磁法、释光、裂变径迹、纹泥等等
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