Nestabilní (radiogenní) izotopy

Prezentace na téma: "Nestabilní (radiogenní) izotopy"— Transkript prezentace:

1 Nestabilní (radiogenní) izotopy

2 Vazebná energie jádra proton: 1,007593 daltonů = 1,6726231×10–27 kg
neutron: 1, daltonů elektron: 0, daltonů = 9, ×10–31 kg hmotnostní úbytek  = W – M W – součet hmotností částic M – hmotnost částic 4He = 2mp + 2mn + 2me = 4, daltonů m(4He) = 4, daltonů  = 0, daltonů (tj. 28,28 MeV – vazebná energie) E = m c2

3 Vazebná energie jádra - graf

4 Rozpad nestabilního a vybuzeného jádra
dN/dt = –  N – záření: NX*  NX + ; h = Ee – E –rozpad: Bi  20881Tl + ; 42 –rozpad: 40K  40Ca + e–; – záchyt elektronu: 40K + e–  40Ar; + 40K  40Ar + e+; spontánní rozpad: 238U  3 jádra (A 30–64) + x n fission track datování

5 Rychlost rozpadu dN/dt = –  N  dN/N =  –  dt ln N/N0 = –  t
N = N0 e–t Poločas rozpadu t1/2 = ln 2 /  D = P0 – P (daughter, parent) D = P et – P = P (et – 1) D = D0 + P (et – 1) 87Rb = 87Sr + e– 87Sr = 87Sr0 + 87Rb (et – 1) 87Sr/86Sr = 87Sr0/86Sr + 87Rb/86Sr (et – 1)

6 Nyquist et al. (1990) – meteorit Bholghati – stáří Sluneční soustavy
Geochronologie D = D0 + P (et – 1) rovnice přímky y = a + b x b = et – 1 t = 1/ ln (b + 1) b = D/P Nyquist et al. (1990) – meteorit Bholghati – stáří Sluneční soustavy 87Sr/86Sr = 0, , Rb/86Sr (et – 1) = 0,0662  = 1,42×10–11 rok–1 t = 1/1,42×10–11 ln 1,0662 t = 4,51×109 let = 4,51 miliardy let

7 Izochrony

8 Užitečné systémy rodič dceřinný produkt rozpad  (×1012 rok–1)
t1/2 (×10–9let) poměr 40K 40Ar, 40Ca +, – 554,3 1,28 40Ar/36Ar 87Rb 87Sr – 14,2 48 87Sr/86Sr 138La 138Ce 2,67 259 138Ce/142Ce, 138Ce/136Ce 147Sm 143Nd  6,54 106 143Nd/144Nd 176Lu 176Hf 19,4 36 176Hf/177Hf 187Re 187Os 16,4 42,3 187Os/186Os, 187Os/188Os 232Th 208Pb, 4He 49,48 14 208Pb/204Pb, 3He/4He 235U 207Pb, 4He 984,9 0,707 207Pb/204Pb, 3He/4He 238U 206Pb, 4He 155,1 4,47 206Pb/204Pb, 3He/4He

9 87Rb–87Sr kůra je nabohacována na Rb frakcionací, výrazné změny ve světlých horninách, malé v tmavých BABI (best initial basaltic achondrite)

10 147Sm–143Nd opačné chování než 87Rb–87Sr poměr vůči chondritu
Nd = [ (143Nd/144Nd) – (143Nd/144Nd)chon ]/ (143Nd/144Nd)chon×104

11 Kombinace různých izotopů

12 176Lu–176Hf

13 U–Th–Pb 207Pb/204Pb = (207Pb/204Pb)0 + 235U/204Pb (e235t – 1)
 = 232Th/238U 238U/235U = 137,88 207Pb/204Pb = (207Pb/204Pb)0 + /137,88 (e235t – 1) 206Pb/204Pb = (206Pb/204Pb)0 +  (e238t – 1) (207Pb/204Pb)/(206Pb/204Pb) = = 1/137,88 × (e235t – 1)/(e238t – 1)

14 U–Th–Pb

15 Kinetika aktivita dNi / dt – počet rozpadů za minutu
dNi / dt = – i Ni stacionární stav 0 = PNP – DND obecně dND / dt = PNP – DND Pro rozpadovou řadu 238U 238U  234Th+  (1) 234Th  234Pa+ – (2) 234Pa  234U+ – (3) 234U  230Th+  (4) (2) a (3) rychlé 238U  230Th 226Ra Aktivita U se po miliardy let prakticky nemění, aktivita všech meziproduktů bez ohledu na výchozí stav zhruba po milionu let dosáhne stejné hodnoty jako 238U

16 Kinetika – určování dynamiky
Určování dynamiky růstu Mn nodulí pro sedimenty (230Th izolováno do sedimentu) 230Th = 230Ths + 230Thu s - supported by U, u - unsupported 230Th = 238U + (230Th0 – 238U) e–230 t 230Th / 232Th = (230Th/232Th)0 e–230 t + (238U/232Th) (1–e–230 t) růst Mn nodulí t = z/s z – hloubka s – rychlost růstu y = a ek/s + b ek/s podle Huh a Ku (1984), lokalizace MANOP (230Th/232Th)0 = 84,25 (238U/232Th) = 0,22 s = 5,73 × 10–5 mm/rok S = 57,3 mm/mil. let

17 3He/4He 14C kosmogenní původ, až let, atmosféra konst. 14C/12C, po izolaci od atmosféry 14C/12C = (14C/12C)0 e–14 t 14 = 0,1209×10–3 (t1/2 = 5730)