우라늄-토륨 연대 측정
Uranium–thorium dating토륨-230 연대측정법, 우라늄 계열 불균형 연대측정법 또는 우라늄 계열 연대측정법이라고도 불리는 우라늄-토륨 연대측정법은 1960년대에 확립된 방사성 연대측정법으로, 1970년대부터 스피레오템이나 [1][2]산호 같은 탄산칼슘 물질의 나이를 측정하기 위해 사용되어 왔다.루비듐-스트론튬 또는 우라늄-납 연대 측정과 같이 일반적으로 사용되는 다른 방사선 연대 측정 기법과 달리 우라늄-토륨 기법은 안정적인 최종 부재 붕괴 생성물의 축적을 측정하지 않는다.대신 시료 내 방사성 동위원소 토륨-230과 방사성 모체인 우라늄-234 사이의 영속적 평형이 회복된 정도를 기준으로 나이를 계산한다.
배경
토륨은 지표면 또는 지표면 근처에서 발견되는 조건에서는 자연수에 녹지 않기 때문에, 이 물에서 또는 이 물에서 자란 물질들은 보통 [citation needed]토륨을 포함하지 않습니다.이와는 대조적으로 우라늄은 모든 천연수에 어느 정도 용해되기 때문에 그러한 물에서 침전되거나 자라는 모든 물질에는 미량 우라늄도 포함되어 있으며, 일반적으로 중량 기준으로는 수억에서 수억 ppm 사이의 수준입니다.이러한 물질이 형성된 후 시간이 경과함에 따라 245,000년의 반감기를 가진 시료의 우라늄-234는 토륨-230으로 [3]분해된다.토륨-230은 그 자체가 [3]75,000년의 반감기를 가진 방사성 물질이기 때문에 (예를 들어 우라늄-납 시스템의 경우처럼) 무한히 축적되는 대신 방사성 모체인 우라늄-234와의 영속적 평형에 접근한다.영속적 평형에서 표본 내의 연간 토륨-230 붕괴 횟수는 생산된 토륨-230 횟수와 동일하며, 이는 동일한 표본의 연간 우라늄-234 붕괴 횟수와 동일하다.
역사
1908년 더블린 대학의 지질학 교수인 존 졸리는 대륙붕의 것보다 깊은 퇴적물에서 더 높은 라듐 함량을 발견했고, 유해 퇴적물이 바닷물에서 라듐을 긁어냈다고 의심했다.피곶과 우리 모두 1942년에 라듐 과잉이 토륨 과잉과 일치한다는 것을 발견했다.이 기술이 지상의 탄산에 적용되기까지 20년이 더 걸렸다.1980년대 후반에는 질량분석에 의해 이 방법이 개선되었다.빅토르 빅토로비치 체르딘체프의 우라늄-234에 관한 획기적인 책이 영어로 번역된 후, U-th 연대 측정이 서양 [4]: 7 지질학에서 광범위한 연구 주목을 받게 되었다.
방법들
U-시리즈 연대는 다양한 시간 범위에 걸쳐 다양한 재료에 적용할 수 있는 방법 집합입니다.각 방법은 날짜를 얻기 위해 측정된 동위원소(주로 딸과 부모)의 이름을 따 명명되었다.다음 표에 8가지 방법을 나타냅니다.
| 동위원소 비율 측정 | 분석 방법 | 시간 범위(ka) | 자재 |
|---|---|---|---|
| 230Th/234U | 알파 사양.; 매스 스펙. | 1–350 | 탄산염, 인산염, 유기물 |
| 231전원235 | 알파 사양. | 1–300 | 탄산염, 인산염 |
| 234U/238U | 알파 사양.; 매스 스펙. | 100–1,000 | 탄산염, 인산염 |
| 유트렌드 | 알파 사양. | 10–1,000(?) | 퇴적물 |
| 226라 | 알파 사양. | 0.5–10 | 탄산염 |
| 230목/232목 | 알파 사양. | 5–300 | 마린세디먼트 |
| 231휴/230일 | 알파 사양. | 5–300 | 마린세디먼트 |
| 4그/유 | 질량사양(가스) | 20–400(?) | 산호 |
U/238U 방법은 U 원자가 알파선을 방출하여 붕괴되면 원자 [5]반동에 의해 결정에서 딸 원자가 정상 위치에서 변위하기 때문에 U보다 U가 우선적으로 용해된다는 점에 기초한다.이것은 빠르게 U 원자가 되는 Th 원자를 생성한다.우라늄이 퇴적되면 U 대 U의 비율은 평형으로부터의 거리가 245,000년마다 2배씩 감소하는 영구 평형(두 개의 방사능이 동일한)으로 되돌아간다.
물질적 균형은 알 수 없는 상수 A에 대해 활동 배분에 대해 다음과 같은 식을 제공한다(Th가 0에서 시작된다고 가정).
A에 대한 첫 번째 방정식 t는 미지의 나이로 풀 수 있습니다.
이것을 두 번째 방정식에 대입하면 t에 대해 풀어야 할 방정식을 얻을 수 있다.
안타깝게도 연령 t에 대한 폐쇄형 표현은 없지만 방정식 해결 알고리즘을 사용하여 쉽게 찾을 수 있습니다.
데이트 제한
우라늄-토륨 연대 측정에는 토륨-230의 반감기, 표본의 토륨-230/우라늄-234 비율을 측정할 수 있는 정밀도 및 토륨-230과 우라늄-234의 반감기를 알 수 있는 정확도로 정의된 50만 년 이상의 상한 연령이 있다.나이를 계산하기 위해 이 기술을 사용하여 부모 동위원소 우라늄-238에 대한 우라늄-234의 비율도 [citation needed]측정해야 한다.
정확
석순, 트라버틴, 라쿠스트린 림스톤에 있는 침전 탄산칼슘에 적용하면 U-Th 연대 측정이 가장 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.뼈와 껍질은 신뢰성이 떨어집니다.질량분석법은 ±1%의 정밀도를 달성할 수 있다.기존 알파 카운터의 정밀도는 ±5%입니다.질량 분석에서는 더 작은 [6]샘플도 사용합니다.
「 」를 참조해 주세요.
참조
- ^ Davis, Owen (Spring 2005). "Uranium-Thorium Dating". Biogeography ECOLOGY 438/538. Department of Geosciences, University of Arizona. Retrieved 24 October 2015.
- ^ Costa, Kassandra M.; Hayes, Christopher T.; Anderson, Robert F.; Pavia, Frank J.; Bausch, Alexandra; Deng, Feifei; Dutay, Jean-Claude; Geibert, Walter; Heinze, Christoph; Henderson, Gideon; Hillaire‐Marcel, Claude (2020). "230Th Normalization: New Insights on an Essential Tool for Quantifying Sedimentary Fluxes in the Modern and Quaternary Ocean". Paleoceanography and Paleoclimatology. 35 (2): e2019PA003820. Bibcode:2020EGUGA..22.2186C. doi:10.1029/2019PA003820. ISSN 2572-4525.
- ^ a b Aitken, M.J. (25 February 2014). Science-Based Dating in Archaeology. Routledge. p. 124. ISBN 978-1-317-87149-1.
- ^ a b Schwarcz, Henry P. (January 1989). "Uranium series dating of Quaternary deposits". Quaternary International. 1: 7–17. Bibcode:1989QuInt...1....7S. doi:10.1016/1040-6182(89)90005-0. (설명 필요)
- ^ M. B. Anderson; et al. (Dec 8, 2010). "Precise determination of the open ocean 234U/238U composition". Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 11 (12). doi:10.1029/2010GC003318.
- ^ Schwarcz, Henry P. (2005). "Uranium series dating in paleoanthropology". Evolutionary Anthropology: Issues, News, and Reviews. 1 (2): 56–62. doi:10.1002/evan.1360010207. S2CID 83851086.
외부 링크
- Shakhashiri, Bassam Z. "Uranium". Chemical of the Week on scifun.org. University of Wisconsin-Madison Chemistry Department. Archived from the original on 14 February 2015. Retrieved 24 October 2015.
