Определение возраста почвообразующих пород и почв с помощью радиоактивных изотопов

Явление естественной радиоактивности используется в геохронологии для определения возраста горных пород и почв. Датирование основано на измерении отношения содержания в образцах отдельных радиоизотопов к содержанию конечных стабильных продуктов их распада или соответствующих радиоактивных и стабильных изотопных аналогов. Значения этих отношений однозначно связаны с возрастом образцов.

Из имеющихся радиоактивных методов измерения возраста (урано-свинцовый, калиево-аргоновый, рубидиево-стронцевый, радиоуглеродный) лишь последний находит применение в определении возраста почв. Остальные могут быть использованы для датирования почвообразующих горных пород, так как нижнее предельное значение возраста, устанавливаемое этими методами исчисляется десятками миллионов лет, что на много порядков превышает фактический возраст любой почвы.

Ураново-свинцовый метод. В результате радиоактивного распада ²³⁸U, ²³⁵U и ²³²Th образуются конечные стабильные изотопы ²⁰⁶Pd, ²⁰⁷Pd, ²⁰⁸Pd. Отношение содержания любого из исходных нуклидов к содержанию соответствующего стабильного конечного изотопа является функцией возраста образца:

Калиево-аргоновый метод. ⁴⁰К распадается двумя способами - путем β-распада с образованием стабильного ⁴⁰Са (постоянная радиоактивного распада λ_β=4,72* 10^-10 год^-1) и К -захвата с образованием ⁴⁰Аr (λτ=0,585. 10^-10 год ^-1).

Рубидиево-стронциевый метод. При распаде ⁸⁷Rb образуется ⁸⁷Sr, что позволяет использовать эту пару изотопов в качестве геохронометра. Период полураспада ⁸⁷Rb составляет 47*10⁹ лет. Определение возраста основано на измерении в образцах содержания ⁸⁷Rb и ⁸⁷Sr и расчете их соотношения аналогично другим парам изотопов.

Радиоуглеродный метод. Радиоуглерод ¹⁴С образуется в атмосфере под действием нейтронов космического излучения по реакции 14N + n → ¹⁴C + протон. Радиоуглерод в воздухе относительно быстро окисляется до ¹⁴СО₂, который поглощается растениями и ассимилируется ими примерно в том же отношении со стабильным ¹²С, в котором они находятся в атмосфере. С момента гибели организма концентрация ¹⁴С в его останках уменьшается в соответствии с периодом полураспада. На этом и основано определение веществ органического происхождения. Отношение ¹⁴С/¹²С в образце, определяемое по интенсивности бета-излучения ¹⁴С, в сравнении с равновесным отношением этих изотопов в современном образце однозначно связано с возрастом.

Максимальное значение возраста, которое можно определить этим методом даже при самых совершенных условиях эксперимента, не выше 70 000 лет; минимальное составляет около 100 лет.

Дата добавления: 2014-01-20