Датирование воздействия поверхности
Датирование обнажения поверхности — это совокупность геохронологических методов для оценки продолжительности времени, в течение которого горная порода находилась на поверхности Земли или вблизи нее. Датирование воздействия поверхности используется для датирования наступлений и отступлений ледников , истории эрозии, потоков лавы, ударов метеоритов, оползней, уступов разломов , развития пещер и других геологических событий. Это наиболее полезно для камней, которые подвергались воздействию от 10 3 и 10 6 годы. [1]
Датирование космогенных радионуклидов
[ редактировать ]Наиболее распространенным из этих методов датирования является датирование космогенных радионуклидов . [2] Земля постоянно бомбардируется первичными космическими лучами , заряженными частицами высоких энергий – в основном протонами и альфа-частицами . Эти частицы взаимодействуют с атомами атмосферных газов, создавая каскад вторичных частиц, которые, в свою очередь, могут взаимодействовать и уменьшать свою энергию во многих реакциях, проходя через атмосферу. В этот каскад входит небольшая доля адронов, включая нейтроны. Когда одна из этих частиц сталкивается с атомом, она может выбить один или несколько протонов и/или нейтронов из этого атома, производя другой элемент или другой изотоп исходного элемента. В горных породах и других материалах аналогичной плотности большая часть потока космических лучей поглощается в пределах первого метра обнаженного материала в ходе реакций, в результате которых образуются новые изотопы, называемые космогенными нуклидами . На поверхности Земли большая часть этих нуклидов образуется в результате нейтронного расщепления . Используя определенные космогенные радионуклиды , ученые могут определить, как долго та или иная поверхность подвергалась воздействию, как долго определенный кусок материала был похоронен или как быстро это место или водосборный бассейн разрушается. [3] Основной принцип заключается в том, что эти радионуклиды производятся с известной скоростью, а также распадаются с известной скоростью. [4] Соответственно, измеряя концентрацию этих космогенных нуклидов в образце горной породы и учитывая поток космических лучей и период полураспада нуклида, можно оценить, как долго образец подвергался воздействию космических лучей. На совокупный поток космических лучей в определенном месте могут влиять несколько факторов, включая высоту над уровнем моря, геомагнитную широту, различную интенсивность магнитного поля Земли , солнечные ветры и атмосферное экранирование из-за изменений давления воздуха. Чтобы датировать образец горной породы, необходимо оценить скорость образования нуклидов. Эти скорости обычно оцениваются эмпирически путем сравнения концентрации нуклидов, образующихся в образцах, возраст которых был датирован другими способами, такими как радиоуглеродное датирование , термолюминесценция или оптически стимулированная люминесценция .
Избыток относительно естественного содержания космогенных нуклидов в образце горной породы обычно измеряют с помощью ускорительной масс-спектрометрии . Подобные космогенные нуклиды образуются в результате цепочек реакций расщепления. Скорость производства конкретного нуклида является функцией геомагнитной широты, площади неба, которую можно увидеть из точки отбора пробы, высоты, глубины пробы и плотности материала, в котором проба заключена. Скорость распада определяется константами распада нуклидов. Эти уравнения можно объединить, чтобы получить общую концентрацию космогенных радионуклидов в образце в зависимости от возраста. Двумя наиболее часто измеряемыми космогенными нуклидами являются бериллий-10 и алюминий-26 . Эти нуклиды особенно полезны геологам, поскольку они образуются, когда космические лучи попадают на кислород-16 и кремний-28 соответственно. Родительские изотопы являются наиболее распространенными из этих элементов и часто встречаются в материале земной коры, тогда как радиоактивные дочерние ядра обычно не образуются в результате других процессов. Поскольку кислород-16 также широко распространен в атмосфере, вклад в концентрацию бериллия-10 от отложившегося, а не созданного материала на месте . следует учитывать [5] 10 Будь и 26 Al образуется при бомбардировке части кристалла кварца (SiO 2 ) продуктом расщепления: кислород кварца превращается в 10 Будь и кремний превратится в 26 Ал. Каждый из этих нуклидов производится с разной скоростью. Оба можно использовать индивидуально, чтобы определить, как долго материал находился на поверхности. Поскольку распадаются два радионуклида, соотношение концентраций этих двух нуклидов можно использовать без каких-либо других знаний для определения возраста, в котором образец был захоронен за пределами глубины добычи (обычно 2–10 метров).
Нуклиды хлора-36 также измеряются для определения возраста поверхностных пород. космическими лучами Этот изотоп может быть получен в результате расщепления кальция или калия . [6]
См. также
[ редактировать ]- Климатический прокси
- Лихенометрия , измерение времени воздействия на основе роста лишайника.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Шефер, Йорг М.; Кодилян, Александру Т.; Уилленбринг, Джейн К.; Лу, Чжэн-Тянь; Кейслинг, Бенджамин; Фюлеп, Река-Х.; Вал, Педро (10 марта 2022 г.). «Космогенные нуклидные методы» . Учебники по методам Nature Reviews . 2 (1): 1–22. дои : 10.1038/s43586-022-00096-9 . ISSN 2662-8449 . S2CID 247396585 .
- ^ Шефер, Йорг М.; Кодилян, Александру Т.; Уилленбринг, Джейн К.; Лу, Чжэн-Тянь; Кейслинг, Бенджамин; Фюлеп, Река-Х.; Вал, Педро (10 марта 2022 г.). «Космогенные нуклидные методы» . Учебники по методам Nature Reviews . 2 (1): 1–22. дои : 10.1038/s43586-022-00096-9 . ISSN 2662-8449 . S2CID 247396585 .
- ^ Ванакер, В.; фон Бланкенбург, Ф.; Говерс, Г.; Кэмпфортс, Б.; Молина, А.; Кубик, PW (01 января 2015 г.). «Переходная реакция реки, отражающаяся крутизной русла и его вогнутостью» . Геоморфология . 228 : 234–243. Бибкод : 2015Геомо.228..234В . дои : 10.1016/j.geomorph.2014.09.013 .
- ^ Дунай, Тибор Дж. (2010). Космогенные нуклиды: принципы, концепции и применение в науках о поверхности Земли . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-87380-2 .
- ^ Нишиидзуми, К.; Коль, КП; Арнольд-младший; Дорн, Р.; Кляйн, И.; Финк, Д.; Миддлтон, Р.; Лал, Д. (1993). «Роль in situ космогенных нуклидов 10 Будь и 26 Аль в изучении разнообразных геоморфических процессов». Earth Surface Processes and Landforms . 18 (5): 407. Bibcode : 1993ESPL...18..407N . doi : 10.1002/esp.3290180504 .
- ^ Стоун, Дж; Аллан, Дж; Файфилд, Л; Крессвелл, Р. (1996). «Космогенный хлор-36 от откола кальция». Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (4): 679. Бибкод : 1996GeCoA..60..679S . дои : 10.1016/0016-7037(95)00429-7 .
Ссылки
[ редактировать ]- Геоморфология и космогенные изотопы in situ. Серлинг Т.Э. и Крейг Х. Ежегодный обзор наук о Земле и планетах, 22, 273–317, 1994.
- Земные космогенные нуклиды in situ: теория и применение. Госс, Дж. К. и Филлипс, FM Quaternary Science Reviews, 20, 1475–1560, 2001. [1]
- Полное и легко доступное средство расчета возраста воздействия на поверхность или скорости эрозии на основе измерений 10Be и 26Al. Балко, Грег; Стоун, Джон Одж Лифтон, Натаниэль А.; Дунаик, Тибор Дж.; Четвертичная геохронология, том 3, выпуск 3, август 2008 г., страницы 174–195. [2]
- Геологическая калибровка темпов расщепления в проекте CRONUS-Earth. Борчерс, Брайан; Марреро, Шаста; Балко, Грег; Кофе, Марк; Геринг, Брент; Лифтон, Натаниэль; Нисиидзуми, Кунихико; Филлипс, Фред; Шефер, Йорг; Стоун, Джон. Четвертичная геохронология, том 31, февраль 2016 г., страницы 188–198.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Онлайн-система для расчета возраста облучения
- Лаборатория космогенных изотопов Вашингтонского университета
- Датирование воздействия поверхности [ постоянная мертвая ссылка ]
- Космогенное датирование беспорядочного поезда в предгорьях. Архивировано 7 июня 2011 г. в Wayback Machine.
- Знакомства с камнепадами
- Лаборатория космогенных изотопов
- Новые методы датирования поверхности