巖石又臭又硬 為什么科學家能知道巖石的年齡
人是非常聰明的,人通過不斷的探索漸漸明白了很多的事。樹木估計大家都知道是怎么去計算他們年齡的吧。巖石在我們日常生活中隨處可見,可是你們知道,巖石該怎么去計算他們的年齡嗎?那有些巖石的年齡是怎么被揭示出來的呢?下面就小編來給大家解答一下疑惑吧。
地質學家在很長一段時間內,都只能確定不同巖石之間的相對新老關系,而無法精確得知它們的具體年齡‐‐當時采用的研究方法被稱為相對地質年代學。相對地質年代學主要依靠地層、巖石、古生物和古地磁等研究手段。依據地層層序、沉積構造等特征,辨別哪些巖層形成較早,哪些形成較晚;不同的地層中,保存的生物化石不一樣,根據生物的演化順序,可以辨別地層沉積的先后順序;同一時期全球的生物具有相似性,因此可以對比全球的地層;一些具有特殊巖石或礦產的巖層,可作為確定相對地質年代的標志,比如條帶狀磁鐵石英巖只形成于18億年前和距今8億~7億年之間;地球磁場改變的順序也可以用在測定相對地質年代上。
相對地質年代學無法得知巖石的精確年齡,因而有著不可忽視的局限性。而且,地層和生物化石的方法主要針對沉積巖,可另兩大類巖石‐‐火成巖和變質巖大多不是以地層形式產出,要確定它們的相對新老便顯得困難多了。一直到20世紀初,當相對地質年代學走到了這樣的瓶頸期時,物學的大突破為地質學帶來了新的曙光‐‐絕對地質年代學誕生了。
絕對地質年代學本質上就是放射性同位素年代學。同位素是指同一元素原子核內質子數相同而中子數不同的一類原子,它們在元素周期表中共同占據一個位置。有的同位素不穩定,能夠自發地放射出各種射線,被稱為放射性同位素。在射出各種射線的同時,這些同位素衰變成其他同位素,例如鉀衰變成氬。所有的放射性同位素都遵循一個定律:衰變前的放射性同位素轉變為新同位素的速率,只和原來的原子數目成正比;更直觀地說,某種放射性元素的原子核發生衰變,無論有多少原子,只要衰變到只剩一半數量,所需要的時間(半衰期)是不變的。
巖石和礦物中含有的化學元素中就存在著微量的放射性同位素,如果知道了樣品中某種放射性同位素及其衰變產生的新同位素的含量,根據它們的比例和已知的半衰期時間,就相當于看到了&ld;同位素時鐘&rd;顯示的時間,可藉此精確計算出巖石形成的年齡。原看似簡單,但是有一個基本前提要保證‐‐在漫長的地質歷史時期,巖石、礦物中的該同位素只通過衰變自然變化,而沒有任何丟失和加入。換句話說,地質學家必須在巖石中找到一個封閉性非常好的&ld;盒子&rd;,來確保里面的放射性同位素在漫長的歷史時期不受任何外界影響。經過多年的試驗研究,科學家找到了一些封閉性好的礦物,它們能夠很好地保存巖石中的放射性同位素信息,又大量存在于各個時期形成的巖漿巖和變質巖中,比如鋯石、獨居石、黑云母等。
目前,地學家測定巖石年齡經常使用的同位素衰變體系有鈾‐釷‐鉛、釤‐釹、銣‐鍶、鉀‐氬和碳-14等。不同的放射性同位素衰變的時間常數有長有短,比如鈾‐釷衰變體系的半衰期很長,適合用來測定有數億年歷史的古老巖石;碳-14的半衰期只有5000多年,就被用來測定比較年輕的巖石的年齡。因此,科學家可以選擇合適的礦物,利用合的同位素衰變體系給各式各樣的巖石測定年齡。