طريقة “التأريخ بالكربون المشع” لتحديد أعمار الأزمنة الجيولوجية المختلفة

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثاني

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طريقة التأريخ بالكربون المشع الأزمنة الجيولوجية علوم الأرض والجيولوجيا

استخدمت ظاهرة التحلل الإشعاعي في تحديد عمر الأرض لأول مرة عام 1905، وذلك من قبل العالم البريطاني راذر فورد (Ratherford). 

كما أمكن تحديد العمر المطلق للأزمنة الجيولوجية المختلفة بنفس الطريقة. وكانت عناصر الهيليوم واليورانيوم من أوائل العناصر المستخدمة في هذا المجال.

وقد استخدم الكربون (14) C¹⁴ لأول مرة عام 1951، وكان لاختيار الكربون على وجه التحديد أسباب قوية، من أهمها أنه عنصر شائع في الهواء والماء والكائنات الحية.

 

وتجدر الإشارة إلى أن فترة نصف العمر للكربون (14) تبلغ 5730 سنة بزيادة أو نقصان 40 سنة، وهو نظير مشع يتغير إلى نيتروجين نتيجة صدور جسيمات بيتا من نواته.

 وتقوم النباتات بامتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية البناء الضوئي والناتج من تأكسد الكربون (14) في الهواء الجوي.

وعلى ذلك فإنه يمكن قياس نسبته في النباتات وتحديد أعمارها، كما يمكن تتبع نسبة الكربون (14) في أنسجة الحيوانات خاصة الأنواع الهيكلية منها والتي كانت تتغذى من قبل على هذه النباتات المحتوية على الكربون (14).

 

وتعتبر طريقة تحديد العمر بالكربون (14) من أدق الطرق المستخدمة في عمليات تحديد العمر، حيث أن نسبة الخطأ لا تتعدى 10%.

وقد أمكن بواسطة هذه الطريقة حل الكثير من المشاكل، من أهمها معرفة المتغيرات المناخية التي حدثت في الرباعي، وكذلك تحديد أعمار بعض الثلاجات القارية من خلال استخدام الكربون المشع الموجود في الأشجار المدفونة فيها.

إن الطريقة المستخدمة في تقدير الأعمار تعتمد أساساً على حتمية الموجودات الطبيعية من نظير الكربون المشع ذلك الوزن الذري (14).

 

ولذلك فهي تطبق على جذوع الأشجار والنباتات والفحم والأصداف البحرية والنهرية والبلانكتونات والمياه الجوفية المحتوية على مواد كربونية، ومياه المحيطات المحتوية كذلك على مواد كربونية وجميع أنواع الرواسب الكربونية الموجودة على اليابسة.

ويستفاد من طريقة التأريخ بالكربون المشع في مجال علم الآثار، حيث يمكن تحديد أعمار الآثار المحتوية على عنصـر الكربون

ويمكن كذلك بهذه الطريقة معرفة الظروف المناخية التي كانت سائدة في الماضي وفهم طبيعة التيارات المحيطية واتجاه حركة المياه الجوفية، كما يمكن إعطاء كثير من المعلومات عن الأحداث الجيولوجية والمتطورات في المملكة النباتية والحيوانية في البيئات المختلفة.

 

التحلل الإشعاعي للكربون (14):

يعتبر الكربون (14) أحد ثلاثة نظائر طبيعية لعنصر الكربون، حيث أن النظيرين الآخرين هما الكربون (12) والكربون (13) والأخيران هما من النوع المستقر.

والمعروف أن ذرة الكربون (14) تبقى 8000 سنة قبل انبثاق جزئيات بيتا منها، أي تحول أحد النيوترونات إلى بروتون معطياً ذرة نيتروجين بنفس الخواص الكيميائية.

 

قياس الكربون المشع:

إن تركيز الكربون المشع في أي مادة تحتويه يكون صغيراً جداً مما يجعل تعيين هذا التركيز الضئيل بطريقة مباشرة مستحيلاً. 

فقد وحد أن كل (¹²10) ذرة كربون في الخشب تحتوي على ذرة الكربون (14) واحدة فقط مما يوضح مدى حساسية تعيين مثل هذا التركيز للكربون (14) في الخشب بالطرق المعتادة، وحتمية تعيين الكربون (14) في الخشب بالمقياس الطيفي الكتلي.

وعادة يمكن معرفة وجود الكربون (14) من إشعاعاته حيث تنطلق جزيئات بيتا أثناء عملية التحول النووي والتي يتم رصدها بعداد جيجر.

 

وقد تبين رياضياً أن عدد جزيئات بيتا المنبعثة من عينة كربون في وقت محدد تتناسب طردياً مع عدد ذرات الكربون المشع الموجودة، ولذلك فإن عملية تحديد العمر تتم بواسطة مقارنة الكربون المشع في عينة ما غير معلومة العمر بعينة معاصرة متزامنة من خلال القانون التالي :

حيث t= العمر، Ao = الكربون المشع للعينة المعاصرة، A = الكربون المشع للعينة المطلوب تحديد عمرها.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]