Радиометрийн аргаар олдворын насыг хэрхэн тодорхойлох вэ
Олдворын насыг тодорхойлох нь палеонтологи ба геологийн үндсэн тал юм. Олдворын насыг нарийн тогтоох чадваргүйгээр Дэлхий дээрх амьдралын хувьслын талаарх бидний дүр зураг бүрхэг хэвээр байх болно. Олдворын насыг тогтоох хамгийн найдвартай, өргөн хэрэглэгддэг аргуудын нэг бол радиометр юм. Радиометр нь материалын насыг тодорхойлохын тулд цацраг идэвхт задралын зарчмуудыг ашигладаг хэмжилтийн арга юм. Энэ нийтлэлд радиометр хэрхэн ажилладаг, олдворын насыг тодорхойлоход хэрхэн ашигладаг талаар дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.
Радиометрийн үндсэн зарчим
Радиометрийн ажил нь цацраг идэвхт изотопын задрал дээр суурилдаг. Изотопууд нь атомын цөмдөө өөр өөр тооны нейтронтой химийн элементүүдийн хувилбарууд юм. Цацраг идэвхт изотопууд нь тогтворгүй бөгөөд ижил буюу өөр элементүүдийн илүү тогтвортой изотопууд болж задардаг. Цацраг идэвхт изотоп бүр хагас задралын хугацаа гэж нэрлэгддэг тогтмол задралын хурдтай байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч-14 (C-14)-ийн хагас задралын хугацаа 5730 жил байна. Энэ нь 5730 жил тутамд дээжинд агуулагдах нүүрстөрөгч-14-ийн тал хувь нь азот-14 (N-14) болж задардаг гэсэн үг юм.
Цацраг идэвхт задралын процесс
Цацраг идэвхт задралын процессыг дөрвөн үндсэн аргаар хэмждэг.
1. Альфа задрал (α): Цөм нь альфа бөөмс (хоёр протон ба хоёр нейтрон) ялгаруулдаг.
2. Бета задрал (β): Цөм нь нейтроныг протон болгон хувиргаж (эсвэл эсрэгээр), электрон эсвэл позитрон, нейтрино ялгаруулдаг.
3. Гамма задрал (γ): Өдөөгдсөн төлөвт байгаа цөм нь тогтвортой төлөвт хүрэхийн тулд гамма туяа ялгаруулдаг.
4. Электроныг барьж авах: Цөм дэх протон нь электроныг барьж аваад нейтрон болгон хувиргадаг.
Түгээмэл хэрэглэгддэг радиометрийн аргууд
Чулуулаг болон олдворын насыг тодорхойлоход ашигладаг хэд хэдэн төрлийн радиометрийн техник байдаг. Хамгийн түгээмэл аргуудын заримыг нь энд оруулав.
1. Нүүрстөрөгч-14 (C-14):
– Хэрэглээ: Органик материалын (жишээ нь яс, нүүрс, махан залгаас) насыг ойролцоогоор 50.000 жил хүртэл тодорхойлоход ашигладаг.
– Зарчим: C-14 нь N-14 болж задардаг. Дээжийн насыг тооцоолоход дээж дэх C-14-ийн C-12 (тогтвортой нүүрстөрөгч)-ийн харьцааг ашигладаг.
2. Кали-Аргон (K-Ar):
– Хэрэглээ: 100.000-аас дээш жилийн настай ашигт малтмал болон галт уулын чулуулгийн насыг тодорхойлоход ашигладаг.
– Зарчим: Кали-40 (K-40) нь аргон-40 (Ar-40) болж задардаг. K-40 ба Ar-40-ийн харьцааг хэмжсэнээр чулуулгийн насыг тодорхойлж болно.
3. Уран-Хар тугалга (U-Pb):
– Хэрэглээ: Сая саяас тэрбум жилийн настай чулуулагт ашигладаг.
– Зарчим: Уран-238 (U-238) нь хар тугалга-206 (Pb-206) болж, Уран-235 (U-235) нь хар тугалга-207 (Pb-207) болж задардаг. Дээж дэх уран ба хар тугалганы харьцааг хэмжих нь чулуулгийн үүслийн насыг тодорхойлдог.
4. Рубиди-Стронций (Rb-Sr):
– Хэрэглээ: Маш эртний чулуулаг, эрдэс бодисыг дурдахад ашигладаг.
– Зарчим: Рубиди-87 (Rb-87) нь стронций-87 (Sr-87) болж задардаг. Rb-87-ийн Sr-87-тай харьцуулсан харьцааг хэмжих нь тэрбум тэрбум жилийн настай чулуулгийн насыг тодорхойлоход тусалдаг.
Олдворын насыг тодорхойлоход хэрэглэх нь
Нэгдүгээрт, олдворууд нь ихэвчлэн эрдэсжилтэд орсон организмын үлдэгдэл бөгөөд ихэвчлэн анхны органик бодисыг зайлуулдаг гэдгийг ойлгох нь чухал юм. Тиймээс олдвор өөрөө радиометрийн аргаар шууд шинжилдэг объект биш, харин эргэн тойрон дахь чулуулаг эсвэл тунамал матриц юм.
Олдворын насыг тодорхойлох алхамууд:
1. Чулуулгийн давхаргыг тодорхойлох:
Олдвор олдсон газрыг олоод, чулуулаг эсвэл тунадасны давхаргын төрлийг тодорхойлох түүний эргэн тойронд. Энэ нь тохирох радиометрийн аргыг сонгоход тусалдаг.
2. Дээж авах:
Дээж авах чулуулаг эсвэл тунадас чулуужсан үлдэгдлийн ойролцоо. Бохирдлоос зайлсхийхийн тулд дээжийг арчилгаа сайтай газраас авсан эсэхийг шалгаарай.
3. Лабораторийн бэлтгэл:
Лабораторид радиометрийн шинжилгээнд зориулж дээж бэлтгэнэ. Үүнд чулуулагнаас тодорхой эрдэс бодисыг ялгаж салгах шаардлагатай байж болно.
4. Радиоизотопын хэмжилт:
Тодорхой тоног төхөөрөмж (масс спектрометр гэх мэт) ашиглан дээжин дэх изотопын харьцааг хэмжинэ. Энэ үр дүнг тодорхой изотопын хагас задралын хугацаанд үндэслэн тооцоолно.
5. Насны тооцоолол:
Изотопын задралын хурд болон хагас задралын хугацаанд үндэслэсэн математикийн томъёог ашиглан дээжийн харьцангуй насыг тооцоол.
6. Тохируулга ба баталгаажуулалт:
Олж авсан үр дүнгүүд нь ихэвчлэн бусад өгөгдөлтэй (жишээлбэл, бусад олдвор эсвэл он сар өдөртэй чулуулгийн өгөгдөл) тохируулга хийхийг шаарддаг. Үр дүнг одоо байгаа геологийн тайлбаруудтай харьцуулж баталгаажуулалтыг хийдэг.
Радиометрийн давуу болон сул талууд
Кеунтунган:
1. Нарийвчлал: Энэ арга нь маш өргөн хүрээний хугацаанд үнэн зөв, найдвартай үр дүнг өгдөг.
2. Үл эвдэх: Энэ процесс нь дээжийг гэмтээдэггүй тул цаашид шинжлэх эсвэл дахин ашиглах боломжийг олгодог.
3. Хуучин чулуулагт төгс тохирно: Радиометр нь бусад техникүүдийн чадавхаас давсан хуучин чулуулгийн формацийн насыг тодорхойлоход маш их хэрэгтэй байдаг.
Кетербатасан:
1. Органик материал: Бүх аргууд нь органик материалд тохиромжтой биш. Жишээлбэл, C-14-ийг зөвхөн 50.000 жилийн настай гэж тооцох бөгөөд энэ нь геологийн хувьд харьцангуй богино хугацаа юм.
2. Бохирдол: Бохирдол нь шинжилгээний үр дүнд нөлөөлж болзошгүй тул дээж цуглуулах, боловсруулах хатуу журмыг баримтлах шаардлагатай.
3. Изотопын тогтвортой байдлын таамаглал: Энэ арга нь изотопын задралын хурд цаг хугацааны явцад тогтмол байдаг гэж үздэг бөгөөд шинжлэх ухааны нотолгоонд суурилсан боловч үүнийг тайлбарт харгалзан үзэх шаардлагатай.
Дүгнэлт
Радиометр нь геологи, палеонтологийн салбарт чулуужсан олдвор болон чулуулгийн насыг тодорхойлоход үнэлж баршгүй хэрэгсэл юм. Цацраг идэвхт задралын үндсэн зарчмууд болон янз бүрийн изотопуудыг хэрхэн ашигладаг болохыг ойлгосноор эрдэмтэд Дэлхийн түүхийн нарийн он дарааллыг бий болгож чадна. Хязгаарлагдмал байдлаас үл хамааран радиометрийн аргуудын найдвартай байдал, нарийвчлал нь үүнийг геологийн он цагийн алтан стандарт арга болгодог. Амьдралын хувьслын түүхийг нээж илрүүлэх эсвэл манай гаригийн үүсэл, хувирлыг ойлгох эсэхээс үл хамааран радиометр нь өнгөрсөн үеийг тайлахад гол үүрэг гүйцэтгэсээр байна.
