DSCN4064

424 METODY BAD Alt

rocin.}, którą wyznacza się na podstawie pomiaru koncentracji pierwiastków radioaktywnych metodami spektrometrii jądrowej.

Do datowania tą metodą, jak stwierdzono, najlepiej nadaje się kalcy t, cyrkon, apatyt, dolomit, halit, a także kości zwierzęce i muszle. Spośród różnych rodzajów defektów sieci krystalicznej najbardziej nadają się do datowania metodą ERP te, które dają wysokotemperaturowe „piki" w metodzie TL, czyli defekty najtrwalsze w geologicznej skali czasu. Natura defektów dających podobny efekt w kościach zwierzęcych nie jest jeszcze znana.

Zaletami tej metody w porównaniu z metodą TL jest to, że nie niszczy się próbki podczas pomiaru, a więc łatwo można go powtórzyć, mniejsza jest podatność na różne efekty powierzchniowe, proste jest przygotowanie próbki do pomiaru. Zasięg pomiaru zależy od koncentracji pierwiastków promieniotwórczych i wynosi od 500 lat w przypadku czystego kalcytu do 1 miliona dla stalagmitu.

Na rycinie 33.10 pokazane są wyniki datowania poszczególnych pierścieni przyrostowych nacieku z jaskini Akiyoski w Japonii. W laboratorium Instytutu Fizyki Politechniki Śląskiej metodą tą są datowane nacieki z jaskiń tatrzańskich.

Metoda śladów samorzutnego rozszczepienia jąder uranu (metoda „trakowa", fission irack — FT)! bardzo ciężkie Jądra głównego izotopu uranu ²³⁸ U ulegają nie tylko rozpadowi ot, ale także, choć bardzo ₍\rzadko, samorzutnemu rozszczepieniu, w wyniku którego dzielą się one ba 2 fragmenty elektrycznie naładowane i posiadające dużą energię (N.D. Naeser, C.W. Naeser w: W.C. .Mahaney, red. 1984, J. Burchart w: M.F. Pazdur, red. 1986a). Fragmenty te wywołują w nicprzewodnikach wzdłuż toru swego przelotu przesunięcia atomów z ich pierwotnych pozycji, a tym samym powstawanie defektów (śladów, „traków”), widocznych pod mikroskopem elektronowym. Defekty te można przez chemiczne trawienie utrwalić i powiększyć do rozmiarów widocznych pod mikroskopem optycznym.

Zagęszczenie śladów samorzutnego rozszczepienia jąder ²³⁸U zależy od ilości uranu w próbce, szybkości powstawania śladów, wyrażonej stałą rozpadu, oraz od czasu.

Podobne efekty (traki indukowane) można wywołać przez sztuczne rozszczepienie jąder ²³⁵U za pomocą wiązki termicznych neutronów w reaktorze atomowym. Zagęszczenie traków w tym przypadku zależeć będzie od zawartości ^23SU i dawki neutronów. Ze stosunku zagęszczenia traków indukowanych do dawki neutronów, przy uwzględnieniu stałego współczynnika charakterystycznego dla danego minerału, można określić koncentrację uranu w próbce.

Wićk próbki określić można ze wzoru:

. , zagęszczenie traków naturalnych x dawka neutronów Wiek *=-²-;-—-;-—----;-

zagęszczenie traków indukowanych

x wartości stale

Wartości stałe, to m.in. stały w całej materii ziemskiej stosunek izotopu ^ł38U/ⁿ⁵U i stała rozpadu przy samorzutnym rozszczepieniu jąder.

Do badań metodą trakową najbardziej nadaje się apatyt, cyrkon, tytanit,

szkliwa i popioły wulkaniczne, a także szkło i ceramika. Jednym ze sposobów datowania jest tzw. metoda zewnętrznego detektora. Badane minerały zatapia się w żywicy epoksydowej lub w teflonie, zeszlifowujc i poleruje powierzchnię ziarn, a następnie trawi chemicznie w celu zyskania obrazu zagęszczenia traków naturalnych. Odczynniki trawiące dobiera się odpowiednio do badanego minerału. Powierzchnię preparatu pokrywa się detektorem (folia plastikowa lub muskowit) i wraz ze wzorcowym szkiełkiem poddaje się naświetleniu w kolumnie termicznej reaktora. Rozszczepienie jąder ²³⁵U w minerale wywołane bombardowaniem neutronami jest źródłem fragmentów, które powoduj.} powstawanie Iraków w detektorze, co daje obraz rozmieszczenia uranu w próbce.

Jedni} z technik pomiarów jest zliczanie pod 2 mikroskopami traków naturalnych w minerale i traków indukowanych w detektorze w kilku ściśle odpowiadających sobie polach. Wykres ilustrujący zależność obu tych wartości w różnych polach daje linię prostą, której nachylenie zależy od wartości stałych, dawki neutronów i wieku, z tych też danych oblicza się wiek i jego przedział niepewności.

Do datowań nadają się minerały o odpowiednim zagęszczeniu śladów naturalnych. Zbyt duże zagęszczenie uniemożliwia dokładne ich policzenie, zbyt małe, daje niepewne dane. Wykorzystując dobrany odpowiednio materiał datować można próbki sprzed od kilkudziesięciu do ponad dwóch miliardów lat. Do badań czwartorzędu najlepiej nadają się apatyt i ziarna cyrkonu o przeciętnych zawartościach uranu.

Defekty w minerałach nie są trwałe, ulegają zabliźnianiu pod wpływem działającej przez jakiś czas podwyższonej temperatury, przy czym wysokość temperatury krytycznej jest różna dla różnych substancji.

Metoda trakowa ma duże zastosowanie w badaniach starych formacji geologicznych, w czwartorzędzie jest stosowana głównie do datowania szkliw i cyrkonów w tufach wulkanicznych, wykorzystywana jest więc w takich rejonach, jak Japonia, Afryka środkowa, zachodnia część Stanów Zjednoczonych, Wiochy.

W archeologii zastosowano metodę trakową także do określania wieku szkła, ceramiki, czy też. czasu wypalania w ognisku wyrobów z obsydianu. Wick materiałów górnopaleolitycznych w Japonii określono przez datowanie tufów rozdzielających warstwy kulturowe.

33.4. Metody chemiczne określania

wieku: analiza stopnia fosylizacji kości, AAR, analiza stopnia uwodnienia obsydianu

Metody oparte na określaniu stopnia fosylizacji kości kopalnych. Istnieje kilka metod określania wieku względnego kości kopalnych na podstawie stopnia ich