论文重点介绍了广泛应用的放射性同位素测年技术的关键缺陷

立即释放

罗伯特·海斯 rbhayes@ncsu.edu 919.515.2321

哑光船员 matt_shipman@ncsu.edu. 919.515.6386

根据北卡罗来纳州立大学的新研究，您迄今为止从陨石到地质样本的放射性同位素约会技术的监督。根据北卡罗来纳州立大学的新研究，科学家们认为科学家可能大约高估了许多样本的年龄。

为了进行放射性同位素年代测定，科学家们评估了材料中的同位素浓度。一个原子中质子的数量决定了它是哪种元素，而中子的数量决定了它是哪种同位素。例如，锶-86有38个质子和48个中子，而锶-87有38个质子和49个中子。放射性元素，如铷-87(但不是锶-86或锶-87)，会随着时间的推移而衰变。通过评估岩石样本中所有这些同位素的浓度，科学家可以确定其原始的锶和铷组成。然后，通过评估铷和锶的同位素浓度，科学家可以反向计算，以确定岩石是何时形成的。

上述三种同位素可用于测定岩层和陨石的年代;这种方法通常最适用于火成岩。

但这并不完全直截了当。来自放射性同位素分析的数据趋于略微散布。因此，研究人员通过与Strontium-86的比率进行稳定的比例“正常化”数据 - 意味着它不会随着时间的推移腐烂。

将所有形式的锶和铷的同位素浓度分开通过锶-86的同位素浓度产生称为“等色”的东西。然后将等量插入模型中，它使用它将整体放射性同位素数据转换为清晰的线性函数。此功能能够告诉研究人员样本是多大的。或者它应该是。

但在这个过程中有一个问题被忽视了。

锶-86至铷和锶-87的比例仅被认为仅受铷-87的放射性衰减至锶-87的影响。目前的放射性同位素约会模型基于该想法。

但是这个模型并没有解释质量扩散的差异——不同的原子以不同的速率在物质中扩散的趋势。而锶-86的原子比锶-87或铷的原子更容易扩散，这仅仅是因为锶-86的原子更小。

“这是一个缓慢的过程，但在谈论地质时间尺度时，不一定是一个忽略的人，”核心核电工程副教授，核电工程副教授，核武器核武器副教授和描述工作的作者。

海斯说:“扩散的速度会根据样本的不同而有所不同，比如岩石的类型、裂缝的数量和表面面积等等。”“所以，没有一个简单的等式可以适用于所有情况。研究人员需要逐一评估样本，然后相应地应用相关物理。

“这是脖子上的痛苦，但它将使我们的估计变得明显更准确，”海耶斯说。“如果我们不考虑差分大众扩散，我们真的不知道实际上是如何准确的放射性同位素日期。值得注意的是，这里提出的问题不适用于碳约会，其不利用同位素比率。“

本文，“放射性同位素约会应用中的一些数学和地球物理考虑因素发表在杂志上核技术。该工作得到了核监管委员会在授予NRC-HQ-84-14-G-0059和橡树岭国家实验室的支持，通过协议编号ornl-675。

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编辑注：研究摘要如下。

放射性同位素定年应用中的一些数学和地球物理考虑

作者Robert B. Hayes，北卡罗莱纳州立大学

发表：1月24日，核技术

迪伊: 10.13182 / nt16 - 98

抽象的：在同位素年代测定中提出了一些质量方面的考虑，以识别和纠正迄今尚未确认的过高估计情况。这些问题在较小程度上包括线性最小二乘拟合结果的统计解释问题，但更重要的是等时系数比值中各组分的同位素效应。当从非常古老的样品中测量同位素比值时，考虑同位素效应(不同的质量扩散速率)，如果同位素扩散速率在整个样品中不相同，系数比值的分布依赖将导致偏差。同位素效应是指原子质量较小的同位素在介质中扩散的速度会比质量较大的同位素快，即使没有放射性衰变的贡献，也会导致浓度梯度。应用Rb/Sr定年进行了评价，表明当同位素比值用于线性化等时线时，会导致预期年龄过高。一种检验这种效应的建议方法被认为需要严格的统计分析。相关的最佳取样技术包括使用单颗粒蚀刻。研究还表明，完全消除同位素效应的唯一方法是在放射性同位素年代测定中完全不使用同位素比值，因为物理学不要求在地质年代测定中使用同位素比值。虽然没有这些比率，但数据本身就是有噪声的。