תרגול כיתה :4 תיארוך סלעים בשיטת U-Pb מטרת השיעור : .1 היכרות עם עקרונות השיטה והנחות היסוד . .2 גרף הקונקורדיה - דיסקורדיה . .3 פרמטר :R אחוז איבוד.
Download
Report
Transcript תרגול כיתה :4 תיארוך סלעים בשיטת U-Pb מטרת השיעור : .1 היכרות עם עקרונות השיטה והנחות היסוד . .2 גרף הקונקורדיה - דיסקורדיה . .3 פרמטר :R אחוז איבוד.
תרגול כיתה :4תיארוך סלעים בשיטת U-Pb
מטרת השיעור:
.1היכרות עם עקרונות השיטה והנחות היסוד.
.2גרף הקונקורדיה-דיסקורדיה.
.3פרמטר :Rאחוז איבוד העופרת.
מבוא לגיאוכימיה .תשע"ג 2013
סדרת דעיכת אורניום לעופרת ,תוך שחרור חלקיקי ביטא [אלקטרונים]
וחלקיקי אלפא [גרעיני הליום]:
U Pb 8 He 6
4
2
206
82
[חץ שמאלה למטה – דעיכת אלפא ,חץ שמאלה למעלה – דעיכת ביטא]
238
92
2
סדרות דעיכה בלתי-תלויות:
U Pb 8 He 6
U Pb 6 He 4
4
2
4
2
206
82
207
82
238
92
235
92
לכל סדרה יש את תוצרי הביניים היחודיים לה .התוצר הסופי של ראקציית השרשרת :עופרת
איזוטופ
נפיצות
[]%
99.2743
זמן מחצית
חיים []yr
4.468x109
קבוע דעיכה
[λ =]1/yr
1.55125x10-10
235U
0.72
0.7038x109
9.8485x10-10
238U
238
U
137.88
235
U
לעופרת Pbיש 4איזוטופים טבעיים:
.*208Pb,207Pb,206Pb,204Pb
מהם :רק 204Pbהוא איננו תוצר דעיכה רדיוגני ,ולכן נתייחס אליו
בתור ( referenceניצול עקרון העבודה של ספקטרומטר המסות).
בדומה למשוואות שפיתחנו בשיעור הקודם (תיארוך :)Rb-Sr
238
U 1t
)(e 1
204
Pb
235
U 2 t
)(e 1
204
Pb
Pb
204
Pb initial
206
Pb
204
Pb initial
207
Pb
204
Pb
206
Pb
204
Pb
207
*עופרת 208-היא תוצר דעיכה של תוריום232-
אך לא נשתמש בה במסגרת תרגיל זה.
ניתן לחלץ את הזמן t
206 Pb
204
בכל אחת מ2-
Pb
המשוואות השונותinitial :
1
238
U
204
Pb t
Pb
204
Pb t
206
1
ln
1
...
הגילאים יהיו קונקורדנטיים (בהסכמה=זהים אחד לשני),
במקרה שההנחות הבאות תקפות:
.1המינרל היה סגור לכניסה/יציאה של U,Pbבמהלך ההיסטוריה שלו.
.2אנחנו מציבים ערך 206Pb/204Pbהתחלתי נכון במשוואה.
.3קבועי הדעיכה λהשונים ידועים לנו במדויק.
.4התוצאות האנליטיות שלנו נכונות וחופשיות מתקלות סיסטמתיות.
) t( 206Pb
) t( 207Pb
מינרלים שעשירים ב:U-
ספן (טיטניט)
CaTiSiO5
אפטיט
)Ca5(PO4)3(OH,F,Cl
זירקון
ZrSiO4
אורניום מועשר בסלעים חמוצים (גרניט) ,פי ~10יותר מבסלעים בסיסיים (גברו,בזלת) ,אלא
שהריכוז בהם נמוך ( ppmבודדים) .האורניום מופיע בעיקר במינרלים לעיל (ישנם מינרלים
נוספים כמו uraninite, allanite, monazite :ועוד)..
את המשוואה שראינו קודם אפשר לפתח:
238
U 1t
)(e 1
204
Pb
Pb 206Pb
204
204
Pb Pb initial
206
Pb
204
Pb initial
206
העברת אגפים:
) (e 1t 1
את אגף שמאל במשוואה לעיל ,נסמל:
(הכוכבית * מציינת שמדובר בעופרת 206-רדיוגנית,
כלומר בעקבות תהליך הדעיכה של אורניום)238-
Pb
204
Pb
238
U
204
Pb
206
* Pb
238
U
נפתח את המשוואה של המערכת השניה באותו אופן ()207Pb*/235U
206
גרף קונקורדיה-דיסקורדיה:
=2.5+1
שאלות
.1היכן נמצא הזמן בגרף?
.2מדוע ראשית הצירים היא זמן גיבוש המינרל?
.3מה קורה כאשר המינרל מאבד את כל העופרת שבו?
.4מה קורה כאשר המינרל מאבד רק חלק מהעופרת
הרדיוגנית שבו?
e 2 t 1
e 1t 1
אוספים כמה פרקציות זירקונים מהסלע ומקבלים מהם את קו הדיסקורדיה
ממנו מסיקים 2גילאים:
– 0τהזמן שחלף מאז גיבוש הסלע.
– τהזמן שחלף מאז האירוע הנק' של המטמורפיזם.
שאלה :מדוע לא כל
הזירקונים נמצאים בנק'
אחת ?
פרמטר R
Dafter
Pafter
Da Pb
l
R
L Dbefore
Pa Db
Pbefore
) Parent(U ) Daughter( Pb
התנהגות המערכת כתוצאה מאיבוד
Pbאו תוספת/איבוד של :U
.1אם המערכת מאבדת חצי מכמות
העופרת הרדיוגנית ולא מאבדת
אורניום ,אז ,Da=Db/2ו.Pa=Pb
כלומר.R=1/2 :
.2אם המערכת מקבלת תוספת פי
2אורניום וללא שינוי בעופרת ,אז
Pa=2Pbו .Da=Dbכלומר .R=1/2
קיבלנו אותו מספר :לתוספת של
אורניום או איבוד עופרת יש
אותה השפעה על הגרף..
בפועל ,אנחנו מניחים לרוב שאין
תוספת של :Uלכן פרמטר R
(המוגדר כמרחק בין τל Qחלקי
המרחק בין τל τ -לאורך קו
הדיסקורדיה) מייצג לנו את אחוז
עיבוד העופרת של אותה דוגמה.
[ Qהיא נקודה של דוגמת זירקון
מסוימת].
קדימה ,לתרגיל הבית,
בהצלחה