Константи радіоактивного розпаду
Радіоізотопні геологічні дослідження 2005 року
Дослідження впливу неточності констант радіоактивного розпаду як фактора спотворення датувань при комплексуванні радіоізотопних систем
На основі:Розповідей С.В., Брандт С.Б., Брандт І.С., Іванов А.В., Яснигіна Т.А., Демонтерова Є.І., Ільясова А.М. Радіоізотопна геологія в задачах та прикладах. - Новосибірськ: Академічне вид-во "Гео", 2005. - 265 с. Іванов А.В. Систематична відмінність між U-Pb та 40 Ar/39 Ar датуваннями: причина та спосіб обліку // Геохімія, 2006, № 10, у пресі Іванов А.В., Кобичов В.В., Штейн Х.Дж. Обмеження на період напіврозпаду 187 Re за геохронологічними даними та зіставлення з даними лічильних експериментів // Матеріали III української конференції з ізотопної геохронології. Москва, 2006. Т. 2. С. 274-277.
Для розрахунку віку в K-Ar, Rb-Sr та U-Pb ізотопних системах використовуються константи радіоактивного розпаду 40 K – 5,543*10 -10 років -1 , 87 Rb – 1,42*10 -11 років -1 , 235 U – 9.8485*10 -10 років -1 та 238 U - 1,55125*10 -10 років -1 , прийняті підкомісією з геохронології Міжнародного союзу геологічних наук згідно з конвенцією 1976 [Steiger, J?ger // Earth Planet. SCI. Lett. 1977. V. 36. P. 359-362]. Для розрахунку віку в Re-Os ізотопній системі використовується константа розпаду 187 Re - 1,666 * 10 -11 років -1 отримана за результатами зіставлення Re-Os і Pb-Pb ізохрон за залізними і ангритових метеоритів, відповідно [Smoliar et al. // Science. 1996. V. 271. P. 1099-1102]. Для узгодженості датувань K-Ar, Rb-Sr, Re-Os та U-Pb ізотопних систем проведено роботи з уточнення констант розпаду 40 K, 87 Rb та 187 Re.
Виконано зіставлення 40 Ar/39 Ar та U-Pb датувань, отриманих заодним і тим же магматичним комплексам Землі та за ахондритовим метеоритом Акапулько (рис. 1). Для порівняння вибрано лише 40 Ar/39 Ar датування, отримані за мінералами з передбачуваною закритою К-Ar системою. Усі датування наведено щодо K-Ar віку 98,5 млн. років стандарту GA1550-біотит. Зі порівняння видно, що у всьому діапазоні геологічного віку 40 Ar/ 39 Ar датування систематично менше U-Pb датувань. Ця систематична відмінність не може бути пояснена ні похибкою визначення K-Ar віку стандарту GA1550-біотит, ні дифузійними втратами радіогенного аргону. Найімовірніше пояснення полягає в неточності повної константи радіоактивного розпаду 40 K, яка використовується для розрахунку віку згідно з конвенцією 1976 року. До найкращого узгодження 40 Ar/ 39 Ar і U-Pb датування наводить використання константи розпаду 40 K – 5,469*10 -10 років -1 .
| Мал. 1.Відносне відхилення 40 Ar/ 39 Ar датування від U-Pb датування залежно від віку датованого комплексу ( d t = [t Ar-Ar /t U-Pb -1]*100). Середнє для пермо-тріасових комплексів без урахування Ариджанської почти становить -0,9±0,1%. Відмінність Ариджанської почту від середнього, ймовірно, викликана неточністю корекції на звичайний свинець U-Pb датування по перовскіту. Всі 40 Ar/39 Ar датування розраховані щодо K-Ar віку 98,5 млн. років стандарту GA1550-біотит. Систематичне заниження 40 Ar/39 Ar датувань не може бути пов'язане ні з потенційними варіаціями K-Ar віку стандарту GA1550-біотит, ні з втратами радіогенного аргону, а викликано помилковістю повної константи 49 Ar/39 K. |
ДляRe-Os ізотопної системи проведено зіставлення Re-Os датування по молібденітах з U-Pb датуванням по цирконам. Мінерали для порівняння відібрані з одновікових геологічних об'єктів (наприклад, руди та рудогенеруючі інтрузії). Показано, що в діапазоні вікових груп від кайнозою до архею практично всі датування узгоджуються між собою в межах аналітичних помилок визначення віку (рис. 2). Це вказує на хорошу узгодженість констант розпаду 187 Re, 235 U і 238 U. У той же час, два лічильні експерименти, виконані із застосуванням високоточної методики мікрокалометричних вимірювань на металевому ренії [Galeazzi et al. // Phys. Rev. C. 2001. V. 63, 014302] і кристалі AgReO4 [Arnaboldi et al. // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91, 161802], дають неузгоджені значення. Вимірювання на кристалі AgReO4 – 1,605*10 -11 років -1 , зазначені з найменшою аналітичною помилкою, виявляються значно нижчими, ніж значення для розрахунку Re-Os віку в геохронології. Оскільки останнє значення було отримано за результатами зіставлення метеоритних ізохрон, додатково виконано узгодження констант розпаду 187 Re, 235 U і 238 U виходячи з сучасних уявлень про еволюцію ранньої сонячної системи. В результаті отримано максимально можливу нижню межу значення константи розпаду 187 Re – 1,637*10 -11 років -1 , при якому вік Re-Os ізохрони залізними метеоритами не перевищує Pb-Pb вік найдавніших утворень Сонячної системи – кальцій-алюмінієвих включень у метеориті Альєнде. Оцінка нижньої межі виконана з урахуванням випадкових та можливих систематичних невизначеностей у константах розпаду 235 U та 238 U на рівні статистичної значущості 95%. Можлива верхня межа значення константи розпаду 187 Re – 1,805*10 -11 років-1 отримано виходячи з припущення про максимальну тривалість кристалізації залізного ядра великих астероїдів у 300 млн. років. Будь-які експериментальні визначення констант розпаду 187 Re за межами виявленого діапазону значень означають їх помилковість, або помилковість прийнятих констант розпаду 235 U і 238 U.