การหาอายุจากการสัมผัสพื้นผิว
การหาอายุโดยอาศัยการสัมผัสกับพื้นผิวโลกเป็นชุดของ เทคนิค ทางธรณีวิทยาที่ใช้ในการประมาณระยะเวลาที่หินสัมผัสกับพื้นผิวโลกหรือใกล้พื้นผิวโลก การหาอายุโดยอาศัยการสัมผัสกับพื้นผิวโลกใช้ในการหาอายุของการเคลื่อนตัวของธารน้ำแข็งการถอยร่นของธารน้ำแข็ง ประวัติการกัดเซาะ การไหลของลาวา การชนของอุกกาบาต การถล่มของหิน หน้าผาที่เกิดจากรอยแตกการเกิดถ้ำ และเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาอื่นๆ วิธีนี้มีประโยชน์มากที่สุดสำหรับหินที่สัมผัสกับพื้นผิวโลกเป็นเวลาระหว่าง10³ถึง10⁶ปี[ 1 ]
การหาอายุด้วยรังสีคอสมิก
เทคนิคการหาอายุที่พบได้บ่อยที่สุดคือการหาอายุด้วยนิวไคลด์กัมมันตรังสีคอสมิก [ 1 ] โลกถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องด้วยรังสีคอสมิก ปฐมภูมิ ซึ่งเป็นอนุภาคประจุพลังงานสูง ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและอนุภาคอัลฟาอนุภาคเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับอะตอมในก๊าซในชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดอนุภาคทุติยภูมิจำนวนมาก ซึ่งอาจทำปฏิกิริยาและลดพลังงานของพวกมันในปฏิกิริยาต่างๆ ขณะที่พวกมันผ่านชั้นบรรยากาศ อนุภาคเหล่านี้รวมถึงแฮดรอนจำนวนเล็กน้อย รวมถึงนิวตรอน เมื่ออนุภาคเหล่านี้กระทบกับอะตอม มันสามารถแยกโปรตอนและ/หรือนิวตรอนออกจากอะตอมนั้นได้ ทำให้เกิดธาตุที่แตกต่างกันหรือไอโซโทป ที่แตกต่างกัน ของธาตุเดิม ในหินและวัสดุอื่นๆ ที่มีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน รังสีคอสมิกส่วนใหญ่จะถูกดูดซับภายในวัสดุที่สัมผัสเพียงเมตรแรกในปฏิกิริยาที่สร้างไอโซโทปใหม่ที่เรียกว่านิวไคลด์คอสมิกที่พื้นผิวโลกนิวไคลด์ เหล่านี้ส่วนใหญ่ เกิดจากการแตกตัว ของ นิวตรอน โดยใช้ไอโซโทปรังสีคอสมิก บางชนิด นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดอายุของพื้นผิวที่สัมผัสรังสีคอสมิกได้ ระยะเวลาที่วัสดุชิ้นหนึ่งถูกฝังอยู่ หรืออัตราการกัดเซาะของพื้นที่หรือลุ่มน้ำ[ 2 ]หลักการพื้นฐานคือ ไอโซโทปรังสีเหล่านี้ถูกผลิตขึ้นในอัตราที่ทราบ และสลายตัวในอัตราที่ทราบเช่นกัน[ 3 ]ดังนั้น โดยการวัดความเข้มข้นของไอโซโทปรังสีคอสมิกเหล่านี้ในตัวอย่างหิน และคำนึงถึงฟลักซ์ของรังสีคอสมิกและครึ่งชีวิตของไอโซโทปรังสี จะสามารถประมาณได้ว่าตัวอย่างนั้นสัมผัสกับรังสีคอสมิกมานานแค่ไหน ฟลักซ์สะสมของรังสีคอสมิก ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งอาจได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย รวมถึงระดับความสูง ละติจูดแม่เหล็กโลก ความเข้มของสนามแม่เหล็กโลก ที่เปลี่ยนแปลง ลมสุริยะ และการป้องกันของชั้นบรรยากาศเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศ ต้องประมาณอัตราการผลิตไอโซโทปรังสีเพื่อกำหนดอายุของตัวอย่างหิน โดยทั่วไป อัตราเหล่านี้จะถูกประเมินโดยวิธีเชิงประจักษ์ โดยการเปรียบเทียบความเข้มข้นของนิวไคลด์ที่เกิดขึ้นในตัวอย่างที่มีอายุซึ่งได้รับการกำหนดอายุด้วยวิธีอื่น เช่นการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสี การหาอายุด้วยเทอร์ โมลูมิเนสเซนส์หรือ การ หาอายุด้วยแสงกระตุ้น (Optically Stimulated Luminescence )
ปริมาณนิวไคลด์คอสมิกที่เกินกว่าปริมาณตามธรรมชาติในตัวอย่างหินมักวัดโดยใช้เครื่องสเปกโทรเมตรีมวลแบบเร่งอนุภาค นิวไคลด์คอสมิกเหล่านี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการแตกตัวเป็นลูกโซ่ อัตราการผลิตของนิวไคลด์เฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับละติจูดแม่เหล็กโลก ปริมาณท้องฟ้าที่มองเห็นได้จากจุดที่เก็บตัวอย่าง ระดับความสูง ความลึกของตัวอย่าง และความหนาแน่นของวัสดุที่ฝังตัวอย่างอยู่ อัตราการสลายตัวกำหนดโดยค่าคงที่การสลายตัวของนิวไคลด์ สมการเหล่านี้สามารถรวมกันเพื่อให้ได้ความเข้มข้นรวมของนิวไคลด์คอสมิกในตัวอย่างเป็นฟังก์ชันของอายุ นิวไคลด์คอสมิกที่วัดบ่อยที่สุดสองชนิดคือเบริลเลียม-10และอะลูมิเนียม-26นิวไคลด์เหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับนักธรณีวิทยาเพราะเกิดขึ้นเมื่อรังสีคอสมิกกระทบกับออกซิเจน-16และซิลิคอน-28ตามลำดับ ไอโซโทปหลักเป็น ธาตุ ที่มีปริมาณ มากที่สุด ในบรรดาธาตุเหล่านี้ และพบได้ทั่วไปในวัสดุเปลือกโลก ในขณะที่นิวเคลียสลูกสาวกัมมันตรังสีมักไม่ได้เกิดขึ้นจากกระบวนการอื่น เนื่องจากออกซิเจน-16 ก็พบได้ทั่วไปในชั้นบรรยากาศ จึงต้องคำนึงถึง การมีส่วนร่วมของความเข้มข้นของเบริลเลียม-10 จากวัสดุที่สะสมมากกว่าที่เกิดขึ้น ในแหล่งกำเนิด[ 4 ] 10 Be และ26 Al เกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งของ ผลึก ควอตซ์ (SiO ) ถูกกระแทกด้วยผลิตภัณฑ์จากการแตกตัว: ออกซิเจนของควอตซ์จะเปลี่ยนเป็น10 Be และซิลิคอนจะเปลี่ยนเป็น26 Al นิวไคลด์แต่ละชนิดเหล่านี้ถูกผลิตในอัตราที่แตกต่างกัน ทั้งสองชนิดสามารถใช้แยกกันเพื่อกำหนดอายุของวัสดุที่สัมผัสกับพื้นผิวได้ เนื่องจากมีนิวไคลด์กัมมันตรังสีสองชนิดที่สลายตัว อัตราส่วนของความเข้มข้นของนิวไคลด์ทั้งสองนี้จึงสามารถใช้ได้โดยไม่ต้องมีความรู้เพิ่มเติมใดๆ เพื่อกำหนดอายุที่ตัวอย่างถูกฝังลึกเกินกว่าระดับความลึกของการผลิต (โดยทั่วไป 2–10 เมตร)
นิวไคลด์ คลอรีน-36ยังใช้ในการวัดอายุของหินบนพื้นผิว ไอโซโทปนี้อาจเกิดจากการแตกตัวของแคลเซียมหรือโพแทสเซียม จาก รังสีคอสมิก[ 5 ]
ดูเพิ่มเติม
- ตัวชี้วัดสภาพภูมิอากาศ
- ไลเคนโนเมตรีคือ การวัดระยะเวลาการสัมผัสโดยอาศัยการเจริญเติบโตของไลเคน
หมายเหตุ
- อรรถ เป็นขแชเฟอร์ ยอร์ก ม.; โคดิเลียน, อเล็กซานดรู ต.; วิลเลนบริง, เจน เค.; ลู่ เจิ้งเทียน; ไคสลิง, เบนจามิน; Fülöp, Réka-H.; วาล, เปโดร (10-03-2022) “เทคนิคนิวไคลด์คอสโมเจนิก ” วิธีการทบทวนธรรมชาติ ไพรเมอร์2 (1): 1– 22. ดอย : 10.1038/ s43586-022-00096-9 ISSN 2662-8449 . S2CID 247396585 .
- ^ Vanacker, V.; von Blanckenburg, F.; Govers, G.; Campforts, B.; Molina, A.; Kubik, PW (2015-01-01). "การตอบสนองของแม่น้ำชั่วคราว บันทึกโดยความชันของร่องน้ำและความโค้งเว้า"ธรณีสัณฐานวิทยา 228 : 234– 243. Bibcode : 2015Geomo.228..234V . doi : 10.1016 /j.geomorph.2014.09.013 .
- ^ Dunai, Tibor J. (2010). Cosmogenic Nuclides: Principles, Concepts and Applications in the Earth Surface Sciences . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-87380-2.
- ^ Nishiizumi, K.; Kohl, CP; Arnold, JR; Dorn, R.; Klein, I.; Fink, D.; Middleton, R.; Lal, D. (1993). "บทบาทของนิวไคลด์คอสมิก10 Be และ26 Al ในแหล่งกำเนิดในการศึกษาปรากฏการณ์ทางธรณีสัณฐานวิทยาที่หลากหลาย" กระบวนการพื้นผิวโลกและธรณีสัณฐานวิทยา18 (5): 407. Bibcode : 1993ESPL...18..407N . doi : 10.1002/esp.3290180504 .
- ^ Stone, J; Allan, G; Fifield, L; Cresswell, R (1996). "คลอรีน-36 จากรังสีคอสมิกจากการแตกตัวของแคลเซียม" Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (4): 679. Bibcode : 1996GeCoA..60..679S . doi : 10.1016/0016-7037(95)00429-7 .
ลิงก์ภายนอก
- ระบบออนไลน์สำหรับการคำนวณอายุที่ได้รับรังสี
- ห้องปฏิบัติการไอโซโทปคอสมิก มหาวิทยาลัยวอชิงตัน
- การหาอายุจากการสัมผัสพื้นผิว
- การหาอายุโดยวิธีคอสมิกของก้อนหินขนาดใหญ่ที่เคลื่อนตัวไปมาบริเวณ เชิงเขา (บันทึกเมื่อ 2011-06-07 ที่Wayback Machine)
- การกำหนดอายุของดินถล่ม
- ห้องปฏิบัติการไอโซโทปคอสมิก
- เทคนิคใหม่สำหรับการหาอายุโดยการสัมผัสพื้นผิว