Phương Nam Co LTD
© 21/9/2017 - Vietnam12h.com Application

Các phương pháp định tuổi hiện đại của đá

1- Các phương pháp định tuổi dựa trên tích tụ phóng xạ chì (U-Pb, Th-Pb và Pb-Pb): Urani và thori thuộc nhóm actinoid. Cả hai nguyên tố trong tự nhiên ở dạng hoá trị 4, bán kính nguyên tử của chúng khá gần gũi nhau (U+4= 1,05 Ao, Th+4 = 1,10Ao). Do đó hai nguyên tố này thay thế nhau rộng rãi. Tuy nhiên, trong điều kiện oxy hoá, U thành tạo ion-uraniil UO2+2  , ở đây U có hoá trị +6. Hợp chất ion-uraniil hoà tan trong nước. Vì thế, trong điều kiện oxy hoá, U trở nên rất linh động và được tách khỏi thori. Urani có 3 đồng vị tự nhiên: 238U, 235U và 234U. Chúng đều có tính phóng xạ. Thori chỉ có một đồng vị phóng xạ: 232Th. Ngoài ra trong tự nhiên còn tồn tại 5 đồng vị phóng xạ Th, chúng là sản phẩm con trung gian, sinh ra do phân rã 238U, 235U và 232Th. Ba đồng vị này là các đồng vị mẹ, sinh ra dãy sản phẩm đồng vị phóng xạ con và đều kết thúc bằng đồng vị Pb. Trong tất cả các trường hợp, phân huỷ phóng xạ đều bức xạ các phần tử a-  (4He) và b-  dưới dạng:

Đáng lưu ý là ngoài 3 đồng vị Pb phóng xạ sinh, trong tự nhiên có đồng vị 204Pb không phải là phóng xạ sinh và được sử dụng làm đồng vị bền so sánh. Các hằng số phân rã phóng xạ đối với dãy U-Pb và Th-Pb được trình bày trong bảng dưới:

Chu kì bán phân rã và các hằng số phân rã phóng xạ của đồng vị U, Th

Đồng vị mẹ

Đồng vị con

Chu kì bán phân rã (năm)

Hằng số phân rã (năm-1)

238U

206Pb

4,468x109

1,55125x1010

235U

207Pb

0,7038x109

9,8485x1010

232Th

208Pb

14,010x109

0,49475x1010

Các hằng số phân rã phóng xạ của các đồng vị U, Th đưa ở bảng trên đã được Uỷ ban Địa thời học của Hiệp hội Địa chất Quốc Tế thông qua tại Hội nghị địa chất lần thứ 25. Ngoài ra, Uỷ ban thừa nhận tỉ lệ nguyên tử 238U/235U = 137,88. Nếu tỉ lệ 238U/204Pb được kí hiệu là m, suy ra:

235U/204Pb = m/137,88; tỉ lệ 232Th/204Pb được kí hiệu là w

Tương tự các phương trình để xác định tuổi Rb-Sr, Sm-Nd và Re-Os, phương trình tổng quát có thể được viết cho mỗi cặp đồng vị mẹ và con như sau:

(206Pb/204Pb) = (206Pb/204Pb)i  + (238U/204Pb)*(el1t-1)   (1)

(207Pb/204Pb) = (207Pb/204Pb)i  + (235U/204Pb)*(el2t-1)   (2)

(208Pb/204Pb) = (208Pb/204Pb)i  + (232Th/204Pb)*(el3t-1)   (3)

Ở đây 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb - tỉ lệ đồng vị của chì trong khoáng vật tại thời điểm phân tích; (206Pb/204Pb)i, (207Pb/204Pb)ii, (208Pb/204Pb)i  - tỉ lệ đồng vị ban đầu (nguyên sinh) của chì tại thời điểm thành tạo khoáng vật; 238U/204Pb, 235U/204Pb, 232Th/204Pb - tỉ lệ đồng vị trong khoáng vật tại thời điểm phân tích; l1, l2, l3  - các hằng số phân rã của 238U, 235U, 232Th tương ứng; và t - thời gian sau khi khoáng vật đã tạo nên hệ khép kín đối với U, Th, Pb và đối với mọi sản phẩm đồng vị con trung gian.

Các phương trình (1) - (3) có thể dùng để định tuổi của các tổ hợp khoáng vật (hoặc đá) theo phương pháp đẳng thời như đã trình bày ở trên. Trong trường hợp nếu từ lúc kết tinh các khoáng vật nghiên cứu của hệ U-Th-Pb không bị phá huỷ cân bằng (hay nói cách khác các khoáng vật tồn tại là hệ kín đối với U, Th, Pb) thì các giá trị tuổi nhận được từ ba hệ phân rã riêng biệt sẽ phù hợp (concordant) và là tuổi của khoáng vật. Tuy nhiên U, Th khá linh động khi bị biến chất hoặc khi các đá bị phong hoá, vì thế việc áp dụng phương pháp đẳng thời đối với các hệ U-Pb và Th-Pb bị hạn chế.

Ta đã biết 238U và 235U cũng như 206Pb và 204Pb là những đồng vị của cùng một nguyên tố, nên có hành vi như nhau trong các quá trình địa hoá khác nhau. Điều này cho phép xác định tuổi phù hợp theo các cặp 238U/206Pb và 235U/207Pb khi hệ đồng vị U-Th bị phá huỷ.

Dưới đây sẽ xem xét hai phương pháp định tuổi phổ biến đối với hệ U-Pb: 1) phương pháp U-Pb định tuổi theo Zircon; 2) phương pháp Pb-Pb định tuổi theo Pb trong đá; đồng thời sẽ xem xét định tuổi mô hình cho quặng chì và protolith của các đá bazan đại dương hiện đại.


Link Đọc file PDF hoặc tải file pdf về máy tính
MBHC