طريقة اليورانيوم – رصاص لتقدير عمر الصخور

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثاني

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طريقة اليورانيوم – رصاص الصخور علوم الأرض والجيولوجيا

طريقة اليورانيوم – رصاص هي أقدم طرق تحديد الأعمار بالنشاط الإشعاعي، ولكنها أكثرها رشاقة وروعة وقد بنيت على انحلال كل من اليورانيوم والثوريوم إلى رصاص.

ويستعمل في هذه الطريقة أثنان أو ثلاثة نظائر مشعة من (Th²³², U²³⁵, U²³⁸) إلى ثلاثة نظائر بارزة للرصاص.

وتحتوي معادن اليورانيوم أو الثوريوم على كميات من العنصرين تكفي لإجراء التحاليل أما معدن البتشيلند (Pitchblende) فلا يحوي إلا كميات واهية من الثوريوم تقل عن 1%.

 

وينحل كل من اليورانيوم (U²³⁵, U²³⁸) والثوريوم ((Th²³² عبر متتالية نظائر متوسطة من 8 – 12 حتى يتولد نظائر الرصاص الثابتة (Pb²⁰⁸, Pb²⁰⁷, Pb²⁰⁶) على الترتيب انظر شكل (2).

ويلاحظ أن كل أعمار النصف للأعضاء المتوسطة المولدة وغير الثابتة في المتتالية كلها أقصـر بكثير من آبائها النتوج وبذلك يمكن اعتبار مقياس الزمن لمتتالية اليورانيوم – رصاص نظام انحلال بسيط لوالد نتوج من (U²³⁸) ووليد ثابت من الرصاص Pb²⁰⁶)) بفرض عدم حدوث تغيرات كيماوية.

ووجود نظيرين لليورانيوم مختلفين في أعمار النصف، وفي متتالية النظائر المتوسطة بصفاتها النووية المميزة يكفل مراجعة متبادلة لمدى دقة الأعمار المحددة.

 

وأي تغيرات كيماوية في النظام سوف تؤثر في نسب اليورانيوم إلى الرصاص بطريقة ستؤدي إلى اختلاف في الأعمار المحسوبة.

ويمكن استعمال هذا الاختلاف في تقييم طبيعة وتوقيت ومدى هذه التغيرات إذا ما توافرت معلومات كافية. أما إذا ما توافقت النسب دل ذلك بقوة على أن الأعمار المحسوبة حقيقية.

تتضمن طريقة حساب العمر تحليل العينة لتحديد كل اليورانيوم والثوريوم والرصاص بطريقة محلول النظائر المخفف بالإضافة إلى تحديد تركيب نظير الرصاص.

 

وهناك نظير واحد مميز للثوريوم (Th²³²) واثنان لليورانيوم (U²³⁵, U²³⁸) توجد كلها بنسب ثابتة ولذلك يمكن حساب كمياتها مباشرة من التحليل الكيماوي.

وللرصاص مشاكل معقدة نظراً لاندماج رصاص شائع ذي أصل غير مشع في كل معادن اليورانيوم والثوريوم في وقت نشأتها. ويحتوي الرصاص الصخري على (Pb²⁰⁸, Pb²⁰⁷, Pb²⁰⁶, Pb²⁰⁴).

وقد وجدت كل هذه النظائر في رصاص الأرض البدائي وأضيف إليها (Pb²⁰⁸, Pb²⁰⁷, Pb²⁰⁶) عبر التاريخ الطويل للأرض نتيجة للانحلال الاشعاعي كل من (Th²³², U²³⁵, U²³⁸) في القشرة والوشاح.

وبذلك تصبح النسب (Pb²⁰⁸, / Pb²⁰⁴, Pb²⁰⁷ / Pb²⁰⁴, Pb²⁰⁶ / Pb²⁰⁴) دالة للزمن.

 

ولأن هذه النسب قد ازدادت ببطء لذلك فإن قيمة متوسط هذه النسب في قشـرة أرضية يُكافئ عمرها تقريباً زمن تكون المعدن تكفي لاستعمالها لعمل التصحيحات الناتجة عن اندماج الرصاص الصخري.

وإذا كان هناك ضرورة فإنه يمكن إجراء تصحيح أكثر دقة عن طريق تحليل نظائري للرصاص في معدن خال من اليورانيوم معاصر في النشأة لمعدن اليورانيوم المراد تحديد عمره.

وبمعرفة نسب نظائر الرصاص في العينة الخالية من اليورانيوم والعينة الأصلية الملوثة بالرصاص الشائع يمكن تحديد قيمة نظائر الرصاص المولدة بالإشعاع Pb²⁰⁸, Pb²⁰⁷, Pb²⁰⁶) ) في العينة الأصلية. ويمكن حساب الأعمار باستعمال معادلة مماثلة للمعادلة رقم (2).

 

وفي بعض الحالات، كما يتضح من جدول (4) تتفق نتائج تحديد الأعمار بنظائر اليورانيوم في نسبة الخطأ الناجمة عن التجارب والتحاليل.

ويبدو أن ذلك يصح فقط بالنسبة للأعمار المقاسة لبلورات معدن اليورانينيت التي لم تتحلل والمستخرجة من صخور بجماتيت توجد في مناطق لم تلحقها تأثيرات حرارية متأخرة.

ولكن نسبة الخطأ تختلف في معظم الأحيان. ويرجع ذلك لفقد انتخابي في الرصاص وربما كان للفقد في أحد أعضاء متتالية الانحلال دور بارز في هذا الخطأ.

 

وعلى أي الأحوال، فإنه بفحص معادن مختلفة وعينات مختلفة من نفس المعدن يمكن إعادة فهم التاريخ الجيوكيماوي للمعدن ومن ثم يعاد حساب عمره.

وعلى الرغم من أن طريقة اليورانيوم – رصاص استعملت أصلاً لتحديد عمر بلورات صخور البجماتيت وعروق البتشبلند إلا أنه يبدو أن  أهم استخداماتها حالياً مع بلورات الزيركون الإضافية في الصخور النارية والمتحولة.

 

وقد جرت محاولات لاستخدام هذه الطريقة مع الطين الصفحي الأسود إلا أنه نظراً لاحتوائه على نسب عالية من الرصاص الشائع وسهولة تحللة كيماوياً جعلت من الصعوبة بمكان الحصول على تقديرات دقيقة.

هذا وقد استعملت التغيرات في متوسط تركيب نظائر الرصاص في القشـرة الأرضية في الحصول على أعمار تقريبية للرواسب المعدنية. ووجد كذلك أن طريقة اليورانيوم – رصاص يمكن تطبيقها في تحديد عمر النيازك.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]