سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشورپژوهشکده علوم زمین

درس ژئوکرونولوژیسرب-سن سنجی ایزوتوپی به روش اورانیوم

آقای دکتر جلیل قلمقاش: استاد محترم

نفیسه صالحی سیاوشانی: دانشجو1393اردیبهشت ماه

مقدمهمعادالت مربوطهنمودارهای ایزوکرون و سازگاریتوضیحات تکمیلیمثالی از ایرانجمع بندی

فهرست مطالب

توریوم

آکتنیدها

90

چهار ظرفیتی

نامحلول

اورانیوم

آکتنیدها

92

چهار ظرفیتی

متحرک در حالت اکسیدان

نام عنصر

جایگاه در جدول تناوبی

عدد اتمی

ظرفیت در حالت اکسیدان

شعاع یونی

تحرک

فراوانیها، نیمه عمرها، و ثابتهای تالشی ایزوتوپهای طبیعی اورانیم و توریم

فراوانی‌ها،‌نیمه‌عمرها‌و‌ثابت‌های‌تالشی‌

ایزوتوپ‌های‌طبیعی‌اورانیوم‌و‌توریوم

ن سرب ویژه است چراکه همزمان از دو ساعت ایزوتوپی مستقل برای س-روش اورانیوم.سنجی استفاده می کند

238 U

234 Th

235 U

231 Th

234 U

234 Pa231 Pa

230 Th227 Th

227Ac

223 Ra 226 Ra

223 Fr

219 Rn 222 Rn

219 At218 At215 At

218 Po215 Po214 Po210 Po 211 Po

215 Bi214 Bi210 Bi 211 Bi

214 Pb211 Pb210 Pb206 Pb 207 Pb

210 Tl206 Tl 207 Tl

2 06Hg

-decay-decay

رخداد واپاشی از طریق تعداد زیادی از محصوالت واپاشی

حدواسط

92U238 -> 82Pb206 + 82He4 + 6b- + Q

92U235 -> 82Pb207 + 72He4 + 4b- + Q

Th-Pb

decay chains

90Th232 -> 82Pb208 + 62He4 + 4b- + Q

معادالت واپاشی با توجه به برقراری شرط تعادل دیرپا

D*= N0 (1-e-lt )

206 206 238

204 204 204( 1)t

i

Pb Pb Ue

Pb Pb Pb

l

207 207 235

204 204 204( 1)t

i

Pb Pb Ue

Pb Pb Pb

l

208 208 232

204 204 204( 1)t

i

Pb Pb The

Pb Pb Pb

l

تمرکز اورانیوم، توریوم و سرب با رقیق سازی ایزوتوپی

ترکیب ایزوتوپی سرب با طیف سنج جرمی

:معادالت به دست آمده در صورتی مفید است که

بماندبستهکانی نسبت به والدها و نوزادان حدواسط ایزوتوپ های سربصحیح نسبت های اولیه ایزوتوپی اورانیومعادیترکیب تجزیه ایدقیقنتایج

روش اول

U-Th-Pb حل معادالت

x=(238U/1204Pb)mاگر

y=(206Pb/204Pb)mو

y=b+mx

b=(206Pb/204Pb)iعرض از مبدا

m=(eشیب t-1)

206 206 238

204 204 204( 1)t

i

Pb Pb Ue

Pb Pb Pb

l

207 207 235

204 204 204( 1)t

i

Pb Pb Ue

Pb Pb Pb

l

208 208 232

204 204 204( 1)t

i

Pb Pb The

Pb Pb Pb

l

After Smith and Farquhar (1989)

روش دوم

:سرب-اورانیومروشبهسنجیسنبرایمناسبکانی

باشدخوبینگهدارندهحدواسطنوزادانوسربتوریوم،اورانیوم،برای.باشدبرخوردارسنگدرایگستردهپراکندگیازدیگروتآپاتیاسفن،مونازیت،،(پیچبلند)اورانینیتسپسوترینمطلوبزیرکن

آذرینهایسنگهایکانی

بار کمشعاع یونی باال

Zircon ZrSiO4

D*= N0 (1-e-lt )

Concordia Plotمنحنی سازگاری

محور عمودی

محور افقی

روش سوم

Discordia Plotمنحنی ناسازگاری

Oldest terrestrial rocks > 4.6 billion years in Central Canada (The Acasta

Gneiss) and Central Australia

اورانیومیا کسب سربتاریخچه حادثه از دست دادن

زمان سپری شده از لحظه تبلور کانی:

دزمان سپری شده نسبت به رویدا:

D

PD = amount of daughter product

P = amount of parentمهم استD/Pبرای یک عنصر رادیواکتیو در سنگ نسبت

D

P

مثال

هاننمودار سازگاری برای کانی های متعلق به پنج قاره ج

تو ق

طقا

نف

ضعط

نقا

بامیزبانکانی هایمثالبرای)کمفراوانی(مونازیتوزیرکن

مشکلشیمیآنالیزطیفروشازاستفاده

مشکلجرمیسنجی

یرو میزان باالی عنصرر رادیواکتوالدیهمیزان پایین عنصر نوزاد اولایبر)باالبسته شدگیدماهای

(درجه900ازبیشترمثالرقیررق شرردگی ایزوترروپی دقررت

تحلیلررری بررراالیی مررری دهرررد (~0.02%)

از دست رفتن نوزاد رادیوژنیرقابل تشخیص است

سرب-روش سن سنجی اورانیوم

مقایسه روش های مختلف

Age of the Amitsoq-Gneiss in Western Greenland: Different methods give different results

– with different uncertainties (error bars). In general, isotopes with shorter half-lives can

be expected to yield smaller absolute errors (Source: Univ. Heidelberg).

:مثالی از ایرانپتروژنز و سال سنجی رادیومتری U-Pb، (شمال غرب شبستر)زیرکن در گرانیت هریس

استان آذربایجان شرقیمهران ادوای، جلیل قلمقاش: نویسندگان

جمع بندی

توجهیقابلمقادیردارایخودبلوریرشدطیدرمعموالزیرکنیجهنتدر.استکمآناولیهسربمیزانامامی باشدتوریوماورانیوم،.استمناسببسیارسرب-اورانیومسن سنجیبرایتمعادالصورتبهسرببهتوریومواورانیومایزوتوپ هایواپاشی

:می باشدزیر

ادرمنوکلئیدهایبینمناسبزمانمدتازبعدبستهسیستمهردر.شدخواهدبرقرارپایاتعادلحدواسطنوزاد هایوتوریومواورانیوم

یایزوتوپترکیباتدادننشانبرایناسازگاریوسازگارینمودارهاینسمی تواندروشاین.می روندکاربهدارتوریومواورانیومکانی های.نمایدتعیینراسنگ هادگرگونیوتبلور

کسبوزمین شناسیتاریخچه هایتفسیربراینمودارهااینکلیطوربه.سودمندندسیستم هاآشفتگیمورددراطالعاتی

جمع بندی