Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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.