Кіріспе
Радиометриялық даталау түрі – Уран-қорғасынмен даталау, немесе қысқартылған U–Pb даталау, радиометриялық даталау схемаларының ең көне және ең жетілдірілгенінің бірі болып табылады. Ол шамамен 1 миллион жылдан 4,5 миллиард жыл бұрын пайда болған және кристалдасқан тау жыныстарын 0,1–1% дәлдікпен анықтауға қолданылады. Әдетте, бұл әдіс цирконға қолданылады. Бұл минерал өз кристалдық құрылымына уран және торий атомдарын қосады, бірақ қорғасынды қалыптасқанда қабылдамайды. Сондықтан, жаңадан пайда болған циркон кристалдарында қорғасын болмайды, демек минералда табылған кез келген қорғасын радиогендік болып табылады. Уранның қорғасынға ыдырау жылдамдығы белгілі болғандықтан, минерал үлгісіндегі қорғасын мен уранның қазіргі арақатынасын оның жасын сенімді анықтау үшін пайдалануға болады. Бұл әдіс екі жеке ыдырау тізбегіне негізделген: уран тізбегі – 238U-дан 206Pb-ға дейін (жартылай ыдырау мерзімі 4,47 миллиард жыл) және актиний тізбегі – 235U-дан 207Pb-ға дейін (жартылай ыдырау мерзімі 710 миллион жыл).
Uranium–lead dating, abbreviated U–Pb dating, is one of the oldest and most refined of the radiometric dating schemes. It can be used to date rocks that formed and crystallised from about 1 million years to over 4.5 billion years ago with routine precisions in the 0.1–1 percent range. The method is usually applied to zircon. This mineral incorporates uranium and thorium atoms into its crystal structure, but strongly rejects lead when forming. As a result, newly formed zircon crystals will contain no lead, meaning that any lead found in the mineral is radiogenic. Since the exact rate at which uranium decays into lead is known, the current ratio of lead to uranium in a sample of the mineral can be used to reliably determine its age. The method relies on two separate decay chains, the uranium series from 238U to 206Pb, with a half life of 4.47 billion years and the actinium series from 235U to 207Pb, with a half life of 710 million years.
Кесу жолдары
Уран альфа және бета ыдырауларының тізбегі арқылы қорғасынға ыдырайды, онда 238U және оның қыздары нуклидтері барлығы сегіз альфа және алты бета ыдырауына ұшырайды, ал 235U және оның қыздары жеті альфа және төрт бета ыдырауына ұшырайды. Екі "параллель" уран-қорғасын ыдырау жолының (238U - 206Pb және 235U - 207Pb) болуы жалпы U–Pb жүйесінде бірнеше қолданылатын жас анықтау әдістеріне мүмкіндік береді. U–Pb жас анықтау термині көбінесе "конкордия диаграммасында" екі ыдырау схемасын бірге қолдануды білдіреді (төменде қараңыз). Дегенмен, бір ыдырау схемасын қолдану (әдетте 238U-дан 206Pb-ға дейін) рубидий-стронций жас анықтау әдісіне ұқсас U–Pb изохрондық жас анықтау әдісіне әкеледі. Соңында, жасты U–Pb жүйесінен тек Pb изотоптарының қатынасын талдау арқылы да анықтауға болады. Бұл әдіс қорғасын-қорғасын жас анықтау деп аталады. Уран-қорғасын радиометриялық жас анықтау әдістерін зерттеуді бастаған американдық геохимик Клэр Камерон Паттерсон осы әдіс арқылы Жердің жасын алғашқы бағалауларының бірін алды.
Минералогия
Зиркон (ZrSiO4) ең көп қолданылса да, моназит (моназит геохронологиясын қараңыз), титанит және бадделейит сияқты басқа минералдар да қолданылуы мүмкін. Уран мен торий кірігіштері бар циркон сияқты кристалдарды алу мүмкін болмаған жағдайда, уран-қорғасынмен жас анықтау әдістері кальцит / арагонит және басқа карбонат минералдары сияқты басқа минералдарға да қолданылған. Мұндай минералдардың нәтижелері әдетте жас анықтау үшін дәстүрлі түрде қолданылатын магмалық және метаморфты минералдарға қарағанда төмен дәлдік береді, бірақ геологиялық тіркемелерде олар жиірек кездеседі.
Механизм
Альфа-тазалану кезеңдерінде циркон кристалы әрбір альфа-тазаланумен байланысты сәулеленуден зақымданады. Бұл зақымдану негізінен аталық изотоптың (U және Th) айналасында жинақталады, нәтижесінде қыздық изотоп (Pb) циркон торындағы бастапқы орнынан шығарылады. Аталық изотоптың жоғары концентрацияланған аймақтарында кристалл торына келтірілген зақымдар кеңейе түседі және көбінесе радиациялық зақымдалған аймақтардың желісін қалыптастыру үшін бірігіп кетеді.