طريقة الروبيديوم – استرنشيوم لتقدير عمر الصخور

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثاني

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طريقة الروبيديوم – استرنشيوم الصخور علوم الأرض والجيولوجيا

تحول (Rb⁸⁷) إلى (Sr⁸⁷) بالنشاط الإشعاعي عن طريق انحلال بيتا  يزودنا بواحدة من أكثر الطرق المجدية، والتي يعتمد عليها لقياس الزمن الجيولوجي بالنظائر، خاصة بالنسبة للصخور القديمة.

ويمكن استعمال هذه الطريقة مع صخور حقب الحياة طالما احتوت على نسبة (Rb/ Sr) كافية كما هو الحال في اللبيدوليت. كما يمكن كذلك تحديد عمر البيوتيت العادي في جرانيت أحدث عمراً من حقب الحياة المتوسطة.

والطاقة الواهنة لجسيمات (B) المبتعثة من (Rb) لا تسبب إلا تلفاً إشعاعياً واهياً ولذلك نجد أطوار المعادن التي يمكن تحديد أعمارها بهذه الطريقة سليمة حتى في أقدم الصخور.

 

وقد أمكن استخدام طريقة (Rb – Sr) بنجاح مع معادن الموسكوفيت والبيوتيت في تنوع ضخم من الصخور النارية والمتحولة ومع كل معادن الميكا البوتاسية والرودوزيت والأمازونيت وكذلك برثيت صخور البجماتيت.

وهناك عديد من المعادن البوتاسية في صخور نارية ومتحولة يمكن كذلك استعمالها طالما أن نسبة الروبيديوم إلى الاسترنشيوم بها كافية لتحديد الأعمار المطلوبة.

 

وتضم هذه المعادن كلا من الأورثوكليز والساندين والليوسيت والفلوجوبيت. كما يبدو أن الجلوكونيت يمكن أن يفي بالحاجة في تحديد أعمار الصخور الرسوبية.

وقد وجد كذلك أن نسبة الربيديوم إلى الاسترونشيوم الشائع في بعض النيازك الحجرية عالية بما يكفي لتقدير أعمار شاملة لصخورها.

 

المعادلة رقم (2) تصوغ كيفية تحديد العمر بطريقة Rb – Sr بفرض أن عمر النصف 5 × 10 ¹⁰  سنة وأن هذه القيمة صحيحة مع احتمال نسبة خطأ لا تتعدى ± 6% معادلة (2):  + 1  T = 7.2 x 10⁴ In 

حيث T العمر النظائري مقدراً بملايين السنين و (Sr^87* , Rb⁸⁷⁺) عدد ذرات الروبيديوم المشع والاسترنشيوم المولد بالإشعاع على الترتيب. والعمر النظائري هو العمر الحقيقي للمعدن إذا لم يعاني من أي تحلل خلال تاريخه.

أما محتوى العينة من الروبيديوم والاسترونشيوم فيمكن تحديده بدقة لا تتعدى نسبة خطأ من 1 – 3 % عند استعمال طريقة محلول النظائر المخفف (isotope dilution) التي توصف بالرتابة ولكنها معقدة في نفس الوقت.

 

كما يجب أن يحدد التركيب النظائري للاسترنشيوم بتحليل منفصل. ويمكن بذلك الحصول على (Rb⁸⁷) بمعلومية التركيب النظائري للروبيديوم الطبيعي حيث أن Rb⁸⁵ = 72.15 % و Rb⁸⁷ = 27.85 %.

أما حساب المحتوى من Sr^87* المولد بالإشعاع فهي عملية أكثر تعقيداً ذلك أن كل المعدن الحاوية للروبيديوم تحوي أيضاً سترنشيوم شائعاً بكميات يمكن قياسها اندمجت في وقت تكون المعدن،

 

وبتحديد التركيب النظائري للاسترنشيوم في مياه المحيطات الحديثة (الحالية) وجد أنها Sr⁸⁸ = 82.5 %، Sr⁸⁷ = 7.02%، Sr⁸⁶ = 9.82 %.

وحيث أن الاسترنشيوم الشائع لم يحدث له تغيرات تذكر مع الوقت في بيئة تكون الصخر فيمكن استعمال كمية ما حدد من (Sr⁸⁶) في العينة المراد تحديد عمرها في تقدير جزء (Sr⁸⁷) الذي اندمج في المعدن أثناء تكونه.

وبذلك يكون الفاروق هو (Sr^87*) المولد بالإشعاع. أما ما يثار من سؤال عن التركيب النظائري للاشترنشيوم الشائع الذي اندمج مع المعادن الحاوية للروبيديوم في وقت تكونها فيمكن إجراء تحليل نظائري للاسترنشيوم في أطوار فقيرة في الروبيديوم غنية بالاسترنشيوم كمعدن البلاجيوكليز أو الأباتيت.

هذا وقد تبين أنه كلما زادت نسبة الروبيديوم إلى الاسترنشيوم الشائع في الصخر زادت نسبة الخطأ في تقدير الـ (Sr^87*) المولد بالإشعاع.

 

وعلى ذلك فإنه من أجل الحصول على أعمار بالنظائر بنسبة أخطاء في التحليل في حدود ± 5 % بفرض إمكانية قياس التركيب النظائري للاسترنشيوم بدقة تصل ± 0.5 %

فإنه يجب أن تكون نسبة الربيديوم إلى الاسترنشيوم الشائع على الأقل 10 وذلك في معادن ذات أعمار 000 000 1800 سنة وألا تقل هذه النسبة عن 100 في المعادن التي تبلغ أعمارها 000 000 180 سنة.

 

ويبدو أن نسبة (Sr^87* / Rb⁸⁷) تبقى غير متأثرة فيما عدا لو حدث إعادة تبلور.

أما في البيوتيت فهناك بعض الدلالات على إمكان حدوث تحلل درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن تشمل ظاهرة تبادل أيوني جذرية (base exchange phenomena) وعلى أي الأحوال، إذا ما اتفقت أعمار حددت بطريقة (Rb / Sr) لكل من فلسبار وميكا دلَّ ذلك بقوة على أنها أعمار حقيقية للحدث سواء كان نارياً أو آخر تحول.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]