relatívny vek hornín - umb

VEK HORNÍN

Vek hornín

- Celkový vek horniny je tzv. absolútny vek

- Relatívny vek hornín

Vývoj názorov na vek Zeme:

1. Vek Zeme podľa biblickej časomiery je asi

6000 rokov

2. V 19. storočí. - odhad rýchlosti chladnutia

Zeme ako pôvodne žeravej gule (lord Kelvin)

- 100 000 000 rokov.

3. Odhad rýchlosti pribúdania soli v morskej vode

(J. Joly) - 150 000 000 rokov.

Vek hornín

Vývoj názorov na vek Zeme:

4. Odhad rýchlosti hromadenia sedimentov na

Zemi od prekambria dodnes (celkový odhad 16-20

km) - 500 000 000 rokov, neskôr upresnené na 1

miliardu.

5. Objav prirodzenej rádioaktivity - prvé odhady

veku Zeme blízke skutočnosti. Pierre Curie v r.

1902 upozornil na možnosť využiť rádioaktívny

rozpad prvkov na meranie geologického času.

Dnes - najstaršie namerané dáta sú 4.4 miliardy

rokov. Celkový odhad veku Zeme sa pohybuje v

rozmedzí 4.5 až 5 miliárd rokov

Relatívny vek hornín

Pri určovaní relatívneho veku sedimentárnych

hornín sa vychádza z pravidla superpozície.

Výnimku tvorí prevrátený vrstevný sled.

Kritériá na rozlíšenie

prevráteného a

normálneho

vrstevného sledu

hieroglyfy

gradačnézvrstvenie

geopetálna výplň

orientácia schránok

šikmé zvrstvenie

klasty zpodložia

poduškovélávy

Relatívny vek hornín

Pri naklonených vrstvách je potrebné si ich

premietnuť do pôvodnej vodorovnej polohy.

Relatívny vek hornín

Reliéf terénu nemá vplyv na superpozíciu.

Relatívny vek hornín

Superpozícia súborov ležiacich nad uhlovou

diskordanciou je zrejmá aj z geologickej mapy.

Relatívny vek hornín

Neptunické

dajky sú jednou

z výnimiek z

pravidla

superpozície.

Relatívny vek hornínĎaľšou z výnimiek z pravidla superpozície sú riečne terasy. Terasa č. 1 je najstaršia a č. 3 najmladšia.

1

2

3

Relatívny vek hornín

Aj vek vulkanických hornín vyplýva z pravidla superpozície. Pri dajkách a iných priečne uložených telesách platí pravidlo prerážania: Hornina, ktorá preráža určitý horninový komplex je mladšia, ako komplex, ktorý preráža. Hornina často obsahuje enklávy z prerážaného komplexu. Prerážaný komplex býva horninou často kontaktne metamorfovaný.

Relatívny vek hornín

Relatívny vek hornín

Relatívny vek hornín

Relatívny vek hornín

Rádiometrické metódy = chemické metódy. Vek sa

vypočítava z koncentrácie materských a

dcérskych prvkov alebo izotopov.

Uránovo-olovená a tóriovo-olovená metóda

Využíva rozpadové rady 238U -> 206Pb, 235U -> 207Pb, 232Th -> 208Pb. Využíva sa hlavne u minerálov s

obsahom uránu a tória, ako napr. zirkón a monazit.

Veľký polčas rozpadu 238U (4.5 miliardy rokov)

umožňuje datovať aj staré prekambrické horniny.

Výsledky možno kontrolovať pomocou diagramov

konkordancie a diskordancie (os X=238U/206Pb, os

Y=235U -> 207Pb). Možno určiť stratu olova difúziou.

Problém - relikty starších jadier zirkónov s

odlišným vekom.

Rádiometrické metódy datovania

Rádiometrické metódy datovania

238

U

206

Pb

235

U

207

Pb

232

Th

208

Pb

Uránovo-olovenámetóda 1

Uránovo-olovenámetóda 2

Tóriovo-olovená

metóda

½ =

4.5

mld

. ro

kov

Použitie: zirkóny, monazitymožnosť datovať aj prekambrickékomplexy

Použitie: detto

Použitie: detto, málo používanámetóda (časté anomálne výsledky)

Rádiometrické metódy datovania

Metóda pomeru izotopov olova

Využíva kratší polčas rozpadu izotopu 235U oproti 238U.

Izotopové zloženie olova sa počas histórie Zeme

vyvíjalo. Využitie - hlavne pri datovaní minerálov olova,

napr. galenitu. Pomocou izotopov olova možno

odhadnúť aj celkový vek Zeme na základe pomeru

nerádiogénneho izotopu 204Pb oproti rádiogénnym

izotopom 235U a 238U. Krivka tohto pomeru pretína

nulovú priamku na hodnote 4.6 až 4.8 miliardy rokov

(vek železných meteoritov je 4.5 miliardy rokov).

238U

206Pb +

235U

207Pb + 204Pb

Rádiometrické metódy datovania

Metóda stôp štiepenia (fission tracks).

Časť uránu sa štiepi na fragmenty, ktoré

zanechávajú v už vytvorenom mineráli stopy

(fission tracks). Porovnaním hustoty stôp v

mineráli a celkovej hustoty stôp po ožiarení

minerálu sa vyráta vek vzniku minerálu. Využíva

sa najmä pri apatite a zirkóne. Problém - pri

apatite sa stopy stierajú už pri teplote okolo 100 oC. Stanovuje sa tak vek výzdvihu magmatického

telesa a nie jeho vzniku.

U U U

Rádiometrické metódy datovania

Káliovo-argónová metóda

Využíva sa reakcia 40K -> 40Ar. Pri analýze sa

meria argón uvoľnený zahrievaním vo vákuu

(modifikácia metódy - Ar/Ar metóda). Dá sa

využiť pri datovaní minerálov obsahujúcich

draslík (napr. K-živce, sľudy, ale aj glaukonit).

Polčas rozpadu 40K je 11.9 miliardy rokov.

4 0

K

4 0

A r ½ =

11.9

mld

. ro

ko

v

Nevýhoda - citlivosť minerálov na nahriatie - difúzia

argónu do okolia - "omladenie" vzorky pri nových

metamorfných udalostiach. Analyzovať možno celú

horninu, ale v súčasnosti sa viac analyzujú jednotlivé

minerály s rôznou blokovacou teplotou a to pri

postupnom krokovom zahrievaní vzorky.

Rádiometrické metódy datovania

Rubídium-stronciová metóda

Využíva reakciu 87Rb -> 87Sr. Rb čiastočne

zastupuje K v mineráloch. Meria sa pomer izotopov 87Sr/86Sr (izotop 86Sr je nerádiogénny). Polčas

rozpadu 87Rb je 47 miliárd rokov, čo je vhodné na

datovanie aj veľmi starých komplexov.

Nevýhoda - aj pomer 87Sr/86Sr sa v čase vyvíjal a

časť 87Sr mohlo byť v mineráli aj pri jeho vzniku. Je

nutné merať viac rôznych minerálov v hornine a

skonštruovať izochrónu v grafe kde X=87Rb/87Sr a

Y=87Sr/86Sr. Sklon priamky je proporcionálny veku

horniny. Zisťuje sa 1. modelový vek (predpokladaný

model vývoja izotopového systému) a 2.

izochrónový vek - najbližší geologickej situácii

(štatistická analýza údajov).

Rádiometrické metódy datovania

Rubídium-stronciová metóda

½=

47

mld

.ro

ko

v87

Rb

87

Sr

Rádiometrické metódy datovania

Metóda rádiouhlíka

Využíva reakciu 14N -> 14C za prispenia kozmického

žiarenia (bombardovanie neutrónmi). Metóda je

vhodná na datovanie organických zvyškov

obsahujúcich uhlík. Polčas rozpadu14C je 5730

rokov; dá sa datovať len holocénny materiál do 50

000 rokov (hlavne archeologické nálezy).

14

N

14

C ½=

57

30

rok

ov

Rádiouhlíkové laboratórium

Pensylvánskej univerzity.

Rádiouhlíkové laboratórium rádiouhlíkové laboratórium na

Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave

Rádiometrické metódy datovania

Tríciová metóda

Využíva reakciu neutrónov s dusíkom na 3H. Jeho

polčas rozpadu je 12.3 roka. Dá sa využiť na

datovanie veku vôd v izolovaných rezervoároch do

100 rokov. Od 1952 pokusy s vodíkovou bombou

zapríčinili zvýšenie 3H v atmosfére.

3

H

1

H ½=

12.3

rok

ov

Metódy určovania veku pomocou ročných vrstvičiek.

Dendrochronológia - určovanie veku zvyškov

dreva pomocou letokruhov. Možno použiť len pre

holocén (v archeológii) a nie v tropickom pásme.

Ďaľšie obmedzenia vyplývajú z ekologických

faktorov a fyzológie danej dreviny. Robia sa regionálne dendrochronologické škály.

Varvová stratigrafia - prúžkované sedimenty v

predpolí ľadovcov - odrážajú sezónne zmeny v

sedimentácii: svetlejšia vrstvička - silt - indikuje

silnejší tok pri topení ľadovca v lete, tmavšia

vrstvička - íl s humusom - indikuje stagnantné vodné prostredie v zime.

Iné laminované sedimenty, ako travertíny alebo

laminované dolomity nie sú využívané na

datovanie.

Iné spôsoby datovania hornín

Paleomagnetické datovanie

Využíva opakované magnetické "prepólovanie"

Zemského telesa. Horniny majú remanentnú

magnetizáciu (získanú počas ich vzniku)

orientovanú kladne alebo záporne. V horninovom

zázname možno vidieť striedanie sa normálne a

inverzne polarizovaných hornín. Ide o doplnkovú

ale veľmi významnú metódu k biostratigrafii a

iným metódam datovania.

Iné spôsoby datovania hornín

Zmeny izotopového zloženia niektorých prvkov v morskej vode

Síra - kolísanie pomeru 34S/32S v morskej vode

(ľahší izotop sa viac koncentruje napr. v

baktériách a pod.)

C - kolísanie pomeru 13C/12C spôsobené rôznym

rozvojom fauny a flóry v danom období (ľahší

izotop sa viac koncentruje v živých organizmoch,

pri vymieraní je zaznamenaný jeho prebytok v morskej vode)

O - kolísanie pomeru 18O/17O - ovplyvnené hlavne teplotou a klímou v danom období

Sr - kolísanie pomeru 87Sr/86Sr.