Datació radiomètrica

La datació radiomètrica utilitza la desintegració estadística i previsible dels nuclis inestables com un rellotge. L’equació és senzilla; determinar quin esdeveniment data realment el rellotge és la part més delicada. L’edat només és fiable si el sistema isotòpic, el material i la seva història són adequats.

El rellotge exponencial

Per a una població de nuclis pare, N(t)=N₀e−λt i T½ = ln 2 / λ. Si es pot establir o inferir la quantitat inicial de pare, la fracció que queda permet obtenir el temps transcorregut.

La desintegració individual és aleatòria, però una població gran segueix una llei estadística molt precisa. Això és el que converteix la desintegració radioactiva en un rellotge mesurable.

Explorador de semivides

quantitat de paretempsT½2T½
La desintegració individual és aleatòria, però una població gran segueix una llei estadística molt precisa. Això és el que converteix la desintegració radioactiva en un rellotge mesurable.

Quin esdeveniment posa el rellotge a zero?

Un mineral no registra necessàriament l’edat de la roca, de la Terra o de l’element químic. Sovint el rellotge comença quan el mineral cristal·litza o quan el sistema es refreda prou perquè els isòtops deixin de difondre. Un episodi tèrmic posterior pot reiniciar parcialment alguns sistemes.

Per això una “edat” és una interpretació física i geològica d’una relació isotòpica. Cal saber què es va tancar, quan es va tancar i si després s’ha mantingut tancat.

sistema tancatalteració / pèrdua
Si el pare o la filla entren o surten del material, la relació isotòpica deixa de descriure només desintegració. Alteració, fusió parcial, difusió, fluids o contaminació poden desplaçar el resultat. Una bona datació comprova aquestes hipòtesis amb minerals, isòtops o mètodes independents.

Relacions pare-filla i condicions inicials

Mesurar només la quantitat actual del pare no basta si N₀ és desconegut. Molts mètodes utilitzen simultàniament isòtops pare i filla, isòtops estables de referència o construccions com les isòcrones per separar l’edat de la composició inicial.

L’elecció del sistema isotòpic també ha d’encaixar amb l’escala temporal. Una semivida massa curta deixa massa poc pare després de moltes semivides; una de massa llarga produeix canvis molt petits en mostres joves.

Sistema tancat, contaminació i incertesa

Si el pare o la filla entren o surten del material, la relació isotòpica deixa de descriure només desintegració. Alteració, fusió parcial, difusió, fluids o contaminació poden desplaçar el resultat. Una bona datació comprova aquestes hipòtesis amb minerals, isòtops o mètodes independents.

Les edats s’han d’expressar amb incertesa. Aquesta inclou l’error de mesura, les constants de desintegració i, sobretot, la validesa del model que connecta la relació isotòpica amb l’esdeveniment datat.

Exemples resolts

1. Fracció després de tres semivides

Solució

Després de 3 semivides queda (1/2)³ = 1/8 = 12,5% de la població pare inicial.

2. Convertir semivides en edat

Solució

Si T½ = 1,25 mil milions d’anys i queda 1/4 del pare, han passat dues semivides: 2,50 mil milions d’anys en el model ideal.

3. Detectar una hipòtesi trencada

Solució

Si un mineral va perdre part de l’isòtop filla durant un escalfament, aplicar sense correcció l’equació de sistema tancat pot donar una edat enganyosa. Primer cal comprovar si el sistema isotòpic va romandre tancat.