Mer

14.1: Relativ datering - Geovetenskap

14.1: Relativ datering - Geovetenskap


Relativ dejting är processen att avgöra om en sten eller geologisk händelse är äldre eller yngre än en annan, utan att känna till deras specifika ålder - dvs hur många år sedan objektet bildades. Principerna för relativ tid är enkla, till och med uppenbara nu, men accepterades inte allmänt av forskare förrän den vetenskapliga revolutionen på 1600- och 1700-talen [3]. James Hutton (se kapitel 1) insåg att geologiska processer är långsamma och hans idéer om enhetlighet (dvs. "nutiden är nyckeln till det förflutna") gav en grund för att tolka jordens stenar med hjälp av vetenskapliga principer.

Relativ dejtingsprinciper

Stratigrafi är studien av skiktade sedimentära bergarter. Detta avsnitt diskuterar principer för relativ tid som används i all geologi, men är särskilt användbara i stratigrafi.

Princip för superposition: I en annars ostörd sekvens av sedimentära skikt eller berglager är skikten på botten de äldsta och skikten ovanför dem är yngre.

Principen för originalhorisontalitet: Lagrar av stenar som deponerats ovanifrån, såsom sediment och lavaflöden, läggs ursprungligen horisontellt. Undantaget från denna princip är vid bassängernas marginaler, där skikten kan lutas något nedåt i bassängen.

Principen för sidokontinuitet: Inuti deponeringsbassängen är skikten kontinuerliga i alla riktningar tills de tunnas ut vid kanten av det bassängen. Naturligtvis slutar alla skikt så småningom, antingen genom att träffa en geografisk barriär, såsom en ås, eller när deponeringsprocessen sträcker sig för långt från dess källa, antingen en sedimentkälla eller en vulkan. Skikt som skärs av en kanjon förblir senare kontinuerliga på vardera sidan om kanjonen.

Principen för tvärgående förhållanden: Deformationshändelser som veck, fel och magartade intrång som skär över stenar är yngre än stenarna de skär över.

Principen för jaginneslutningar: När en bergformation innehåller bitar eller inneslutningar av en annan sten, är den inkluderade klippan äldre än värdstenen.

Princip of Fossil Succession: Evolution har producerat en följd av unika fossiler som korrelerar med enheterna i den geologiska tidsskalan. Sammanställningar av fossiler i skikt är unika för tiden de levde och kan användas för att korrelera stenar av samma ålder över en bred geografisk fördelning. Sammanställningar av fossiler avser grupper med flera unika fossiler som förekommer tillsammans.

Grand Canyon Exempel

Grand Canyon i Arizona illustrerar de stratigrafiska principerna. Bilden visar lager av berg ovanpå varandra i ordning, från det äldsta längst ner till det yngsta längst upp, baserat på principen om superposition. Det dominerande vita skiktet strax under ravinen är Coconino Sandstone. Detta skikt är i sidled kontinuerligt, även om den mellanliggande kanjonen separerar sina utsprång. Bergskikten uppvisar principen om lateral kontinuitet, eftersom de finns på båda sidor av Grand Canyon som har huggits av Colorado River.

Diagrammet som kallas "Grand Canyon's Three Sets of Rocks" visar ett tvärsnitt av klipporna utsatta på Grand Canyon-väggarna och illustrerar principen om tvärgående förhållanden, superposition och original horisontalitet. I de lägsta delarna av Grand Canyon finns de äldsta sedimentära formationerna, med magiga och metamorfa stenar längst ner. Principen för tvärgående förhållanden visar sekvensen för dessa händelser. Den metamorfa schisten (# 16) är den äldsta bergformationen och det tvärgående granitintrånget (# 17) är yngre. Som framgår av figuren är de andra skikten på Grand Canyon-väggarna numrerade i omvänd ordning med nummer 15 som den äldsta och nummer 1 den yngsta [4]. Detta illustrerar principen om superposition. Grand Canyon-regionen ligger i Colorado Plateau, som kännetecknas av horisontella eller nästan horisontella skikt, som följer principen om originalhorisontalitet. Dessa berglager har knappt störts från sin ursprungliga avsättning, förutom genom en bred regional höjning.

Bilden av Grand Canyon här visar skikt som ursprungligen deponerades i ett plant lager ovanpå äldre magma och metamorfa "källare", enligt den ursprungliga horisontalitetsprincipen. Eftersom bildandet av källarstenar och deponering av de överliggande skikten inte är kontinuerligt utan bryts av händelser av metamorfism, intrång och erosion, kallas kontakten mellan skikten och den äldre källaren en bristande överensstämmelse. En bristande överensstämmelse representerar en period under vilken deponering inte inträffade eller erosion tog bort sten som hade deponerats, så det finns inga stenar som representerar händelser från jordens historia under den tiden på den platsen. Ojämnheter visas i tvärsnitt och stratigrafiska kolumner som vågiga linjer mellan formationer. Avvikelser diskuteras i nästa avsnitt.

Avvikelser

Det finns tre typer av avvikelser, avvikelser, avvikelser och vinkelöverensstämmelse. En överensstämmelse inträffar när sedimentär berg deponeras ovanpå vulkaniska och metamorfa bergarter, vilket är fallet med kontakten mellan strata och källarstenar i botten av Grand Canyon.

Skikten i Grand Canyon representerar alternerande marina överträdelser och regressioner där havsnivån steg och föll över miljoner år. När havsnivån var hög bildades marina skikt. När havsnivån föll utsattes landet för erosion vilket skapade en överensstämmelse. I Grand Canyon-tvärsnittet visas denna erosion som tunga vågiga linjer mellan de olika numrerade skikten. Detta är en typ av överensstämmelse som kallas a missförstånd, där antingen icke-deponering eller erosion ägde rum. Med andra ord, berglager som kunde ha varit närvarande, är frånvarande. Tiden som kunde ha representerats av sådana lager representeras istället av missförhållandet. Missförhållanden är avvikelser som uppstår mellan parallella lager av skikt som antingen indikerar en period utan avsättning eller erosion.

De fenerozoiska skikten i större delen av Grand Canyon är horisontella. Men nära de nedre horisontella skikten överlagrar lutade skikt. Detta är känt som Great Unconformity och är ett exempel på en vinkelöverensstämmelse. De nedre skikten lutades av tektoniska processer som stör deras ursprungliga horisontalitet och orsakade att skikten tappades. Senare deponerades horisontella skikt ovanpå de lutade skikten och skapade en vinkelöverensstämmelse.

Här är tre grafiska illustrationer av de tre typerna av överensstämmelse.

Missförstånd, var är ett avbrott eller stratigrafisk frånvaro mellan skikt i en annars parallell sekvens av skikt.

Nonkonformism, där sedimentära skikt deponeras på kristallina (magmatiska eller metamorfa) bergarter.

Vinkelöverensstämmelse, där sedimentära skikt deponeras på en terräng utvecklad på sedimentära skikt som har deformerats genom lutning, vikning och / eller fel. så att de inte längre är horisontella.

Tillämpa relativa datingprinciper

I blockdiagrammet kan sekvensen av geologiska händelser bestämmas med hjälp av de relativa dateringsprinciperna och kända egenskaper för magmatisk, sedimentär, metamorf berg (se kapitel 4, kapitel 5 och kapitel 6). Sekvensen börjar med den vikta metamorfa gneisen på botten. Därefter skärs gneisen och förskjuts av felet märkt A. Både gneisen och felet A skärs av den magmatiska granitinträngningen som kallas batholith B; dess oregelbundna kontur antyder att det är ett magtigt granitintrång som placeras som magma i gneisen. Eftersom batholith B skär både gnejs och fel A, är batholith B yngre än de andra två bergformationerna. Därefter eroderades gnejs, fel A och batholith B och bildade en avvikelse som visas med den vågiga linjen. Denna bristande överensstämmelse var faktiskt en gammal landskapsyta på vilken sedimentär berg C därefter deponerades, kanske av en marin överträdelse. Därefter skär igneös basaltdike D igenom alla bergarter förutom sedimentärt berg E. Detta visar att det finns en ojämnhet mellan sedimentära bergarter C och E. Toppen av vall D är i nivå med toppen av lager C, vilket fastställer att erosion plattade landskapet före avsättning av skikt E, vilket skapar en missförstånd mellan stenar D och E. Fel F skär över alla de äldre stenarna B, C och E, vilket ger en felskarpa, som är den låga åsen på den övre vänstra sidan av diagram. De sista händelserna som påverkar detta område är aktuella erosionsprocesser som arbetar på markytan, avrundar kanten på felskarpen och producerar det moderna landskapet högst upp i diagrammet.

Referenser

3. Whewell, W. De induktiva vetenskapernas historia: från tidigaste till nuvarande tid. (J.W. Parker, 1837).

4. Elston, D. P., Billingsley, G. H. & Young, R. A. Geologi i Grand Canyon, norra Arizona (med Colorado River Guides): Lees Ferry till Pierce Ferry, Arizona. 115(Amer Geophysical Union, 1989).


Så fungerar Carbon-14 Dating

Du har antagligen sett eller läst nyheter om fascinerande gamla artefakter. Vid en arkeologisk grävning grävs en bit träverktyg och arkeologen finner att den är 5000 år gammal. En barnmamma finns högt i Anderna och arkeologen säger att barnet bodde för mer än 2000 år sedan. Hur vet forskare hur gammalt ett föremål eller mänskliga rester är? Vilka metoder använder de och hur fungerar dessa metoder? I den här artikeln kommer vi att undersöka de metoder som forskare använder radioaktivitet för att bestämma föremålens ålder, särskilt dating-dating.

Kol-14-datering är ett sätt att bestämma åldern på vissa arkeologiska artefakter av biologiskt ursprung upp till cirka 50 000 år gamla. Den används vid datering av saker som ben, tyg, trä och växtfibrer som skapades i det relativt senaste förflutna av mänskliga aktiviteter.

Kosmiska strålar komma in i jordens atmosfär i stort antal varje dag. Till exempel drabbas varje person av ungefär en halv miljon kosmiska strålar varje timme. Det är inte ovanligt att en kosmisk stråle kolliderar med en atom i atmosfären, vilket skapar en sekundär kosmisk stråle i form av en energisk neutron, och att dessa energiska neutroner kolliderar med kväveatomer. När neutronen kolliderar blir en kväve-14 (sju protoner, sju neutroner) atom till en kol-14-atom (sex protoner, åtta neutroner) och en väteatom (en proton, noll neutroner). Kol-14 är radioaktivt med en halveringstid på cirka 5700 år.

För mer information om kosmiska strålar och halveringstid, liksom processen för radioaktivt förfall, se Hur kärnstrålning fungerar.

Kol-14 i levande saker

Kol-14-atomerna som kosmiska strålar skapar kombinerar med syre för att bilda koldioxid, vilka växter absorberar naturligt och införlivas i växtfibrer genom fotosyntes. Djur och människor äter växter och tar också in kol-14. Förhållandet mellan normalt kol (kol-12) och kol-14 i luften och i alla levande saker vid varje given tidpunkt är nästan konstant. Kanske är en i en biljon kolatomer kol-14. Kol-14-atomerna förfaller alltid, men de ersätts av nya kol-14-atomer i konstant hastighet. För närvarande har din kropp en viss andel kol-14-atomer i sig, och alla levande växter och djur har samma procentandel.

Så snart en levande organism dör slutar den ta upp nytt kol. Förhållandet mellan kol-12 och kol-14 vid dödsögonblicket är detsamma som alla andra levande saker, men kol-14 förfaller och ersätts inte. Kol-14 förfaller med halveringstiden på 5700 år, medan mängden kol-12 förblir konstant i provet. Genom att titta på förhållandet mellan kol-12 och kol-14 i provet och jämföra det med förhållandet i en levande organism är det möjligt att bestämma åldern på en tidigare levande sak ganska exakt.

En formel för att beräkna hur gammalt ett prov är genom kol-14-datering är:

T = [ln (Nf / No) / (-0.693)] x tl / 2

t = [ln (Nf/ No) / (-0,693)] x t1/2

där ln är den naturliga logaritmen, Nf/ No är procenten av kol-14 i provet jämfört med mängden i levande vävnad och t1/2 är halveringstiden för kol-14 (5700 år).

Så om du hade en fossil som hade 10 procent kol-14 jämfört med ett levande prov, skulle det fossila vara:

t = [ln (0,10) / (-0,693)] x 5700 år

t = [(-2,303) / (-0,693)] x 5700 år

T = 18 940 år gammal

Eftersom halveringstiden för kol-14 är 5700 år är det bara tillförlitligt för datering av föremål upp till cirka 60 000 år gamla. Principen om kol-14-datering gäller dock även för andra isotoper. Kalium-40 är ett annat radioaktivt element som finns naturligt i din kropp och har en halveringstid på 1,3 miljarder år. Andra användbara radioisotoper för radioaktiv datering inkluderar Uran -235 (halveringstid = 704 miljoner år), Uran -238 (halveringstid = 4,5 miljarder år), Thorium-232 (halveringstid = 14 miljarder år) och Rubidium-87 ( halveringstid = 49 miljarder år).

Användningen av olika radioisotoper möjliggör datering av biologiska och geologiska prover med hög noggrannhet. Men radioisotopdating kanske inte fungerar så bra i framtiden. Allt som dör efter 1940-talet, när kärnbomber, kärnreaktorer och kärnkraftsförsök utomhus började förändra saker, kommer att bli svårare att exakt hittills.


Titta på videon: Приёмка BSUIR-21. День четвёртый