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鈾系法
來源:互聯網

系法,也稱為鈾系不平衡法或鈾鈾測年法,是一種利用天然放射性系列中鈾同位素衰變鏈進行地質計時的方法。主要涉及鈾-238(238U)和鈾-234(234U)的衰變過程,最終產生穩定的鉛-206。鈾系法包括過剩子體衰減法和不足子體累積法兩大類,適用于測定年輕地質樣品的年齡,時間范圍可由幾年到100萬年。

簡介

鈾的衰減系列包含多種元素的放射性同位素。鈾-238的半衰期為45億年,它經過14次α衰變及β衰變,最終變成穩定的鉛-206。在這一過程中,鈾-238先放出α粒子變成-234,半衰期為24天,之后經過β衰變變成-234,半衰期為6.7小時,再進行β衰變成為鈾-234,其半衰期為二十四萬五千年。鈾-234的下一個衰變產物是釷-230,半衰期為七萬五千年,這一衰變鏈在鈾釷測年法中也有應用。

在地質過程中,鈾的衰變鏈可能被斷開,導致母體與子體的平衡狀態被破壞,子體之間被分開,出現子體同位素的過剩或不足。鈾系法正是以母體與其子體處于不平衡和子體的過剩或不足為前提,來測定年輕地質樣品的年齡。鈾系法比較兩種放射性不穩定同位素,因此在計算上較為復雜。

鈾系法包括過剩子體衰減法和不足子體累積法兩大類。過剩子體衰減法包括:不平衡鈾法(234U-238U),測定碳酸根和水體的地質年齡;α-釷法(230Th-232Th)或α-鏷法(230Th-231Pa),測定海泥和錳結核的沉積速率;鉛-210法,測定冰川、積雪、湖泊、港灣等沉積物年齡;不平衡釷法(228Th-232Th)和釷-234法,適用于淺水沉積物年齡的測定。不足子體累積法包括:α-鈾法(230Th-234U)、鏷-鈾法(231Pa-235U)、α-鏷法(230Th-231Pa)和鐳-鈾法(226Ra-238U)。它們均可測定海相和陸相碳酸根、磷塊巖、洞穴堆積、骨化石、牙齒等的地質年齡。而且對考古學方面的鑒定也具有重要意義。

理論上,鈾系法可針對距今一萬年到二百萬年之間的樣品定年,這樣可以補充鈾釷測年法(最多到45萬年前)及鈾鉛測年法(最多可到太陽系的年齡,但若近于二百萬年,可能會有問題)之間的定年需求。在實務上,鈾系法需要知道在樣品形成時,兩種同位素的比例,一般也只用于樣品年代超過45萬年的情況。若針對這類的樣品(多半是海相碳酸鹽)且符合上述條件,鈾系法是比較有效的測年法。

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