Radiometriskā datēšana
Radiometriskā datēšana izmanto radioaktīvo sabrukšanu kā pulksteni. Tiek mērīti mātes un meitas izotopi, izmantota zināma sabrukšanas konstante vai pussabrukšanas periods un pārbaudīts, vai minerāls vai paraugs attiecīgajā laikā ir saglabājies pietiekami noslēgta sistēma.
Eksponenciālais pulkstenis
Nestabilu kodolu populācijai N = N₀e−λt, kur λ ir sabrukšanas konstante. Pussabrukšanas periods ir T1/2 = ln2/λ. Likums ir statistisks: tas nepasaka konkrēta kodola sabrukšanas brīdi, bet apraksta lielas populācijas izmaiņas. Pēc viena perioda paliek 1/2, pēc diviem — 1/4, pēc trim — 1/8. Konkrētam nuklīdam raksturīgā λ stabilitāte padara sabrukšanu par izmantojamu laika mēru.
Pagājušie pussabrukšanas periodi
Mainiet vērtību — rezultāts tiek atjaunināts uzreiz.
Mātes un meitas izotopi
Praksē bieži nepietiek izmērīt tikai atlikušo mātes izotopu. Meitas izotops varēja būt klāt jau minerāla veidošanās laikā, tādēļ izmanto izotopu attiecības, vairākas minerālu fāzes vai izohronu metodes. Vecums izriet no kvantitatīva mātes–meitas modeļa, nevis no vienkārša jautājuma „cik radioaktivitātes vēl palicis“.
Noslēgtas sistēmas prasība
Iegūtais vecums parasti datē brīdi, kad konkrētā izotopu sistēma noslēdzās. Vēlāka karsēšana, šķidrumi, difūzija vai pārkristalizācija var pievienot vai aizvadīt mātes vai meitas atomus un nobīdīt rezultātu. Tādēļ ģeologi salīdzina minerālus un sistēmas ar dažādām noslēgšanās temperatūrām un meklē savstarpēji saskanīgus pierādījumus.
Izotopu sistēma jāizvēlas atbilstoši laika mērogam
Pussabrukšanas periodam jāatbilst gaidāmajam vecumam. Ogleklis-14 ir noderīgs salīdzinoši jauniem, kādreiz dzīviem materiāliem, bet ne miljardiem gadu veciem iežiem. U–Pb un K–Ar/Ar–Ar sistēmas darbojas daudz garākos laika mērogos un ir piemērotas seniem minerāliem. Uzticama datēšana apvieno pareizu izotopu pulksteni, minerālu ķīmiju, precīzus mērījumus un ģeoloģisko kontekstu.
Atrisināti piemēri
1. Divdesmit pieci procenti
Ko nozīmē, ja palikuši 25% sākotnējā mātes izotopa?
Risinājums
25% = 1/4 = (1/2)², tātad pagājuši divi pussabrukšanas periodi.
2. Garš pussabrukšanas periods
Nuklīdam T₁/₂ = 1,25 miljardi gadu. Cik ilgi ir divi periodi?
Risinājums
Divi periodi ir 2,50 miljardi gadu.
3. Meitas izotopa zudums
Kas notiek, ja pēc noslēgšanās meitas produkts ir izkļuvis no minerāla?
Risinājums
Tiek pārkāpta noslēgtas sistēmas prasība. Mātes–meitas attiecība vairs neatspoguļo tikai sabrukšanu, tādēļ vecums var būt nobīdīts.