Adult66

Isochron Dating

185

de Chris Stassen

[Ultima actualizare, 17 septembrie 1998]

Prezentare generala

Datare radiometrica generica
- Probleme potentiale pentru intalniri generice
Metodologia Iconcron
- De ce datele iSincron sunt colineare
- Note diverse
Evitarea problemelor generice de intalnire
- Produs initial fiica
- Contaminare – izotop parinte
- Contaminare – izotop fiica
- Exceptii pentru pierderea fiicei
Asadar, metodele isochron sunt incorecte?
- Incalcarea cerintei cogenetice
- Amestecarea a doua surse
- Hartia lui Zheng
- Hartia lui Gill
- Rezumatul problemelor de izochron
Unele intrebari vorbesc despre originii despre metodele isocron
- Cum se spune ce Sr este radiogenic?
- „Iisincronizarea” este o metoda? Un grafic?
- Cum sunt calculate jumatatile de viata?
- De ce raporturile spun o varsta?
- Ce se intampla daca exista omogenitate absoluta?
- Ce se face cu parcele non-colineare?
Citirea ulterioara
Referinte

Intalnire generica radiometrica

Cea mai simpla forma de calcul izotopic de varsta presupune inlocuirea a trei masuratori intr-o ecuatie de patru variabile si rezolvarea pentru a patra. Ecuatia este cea care descrie descompunerea radioactiva:

Variabilele din ecuatie sunt:

Pnow – cantitatea izotopului parinte care ramane acum. Aceasta se masoara direct.
Porig – Cantitatea izotopului parinte care a fost prezent initial. Aceasta se calculeaza din cantitatea actuala de izotop parinte plus cantitatea acumulata de izotop fiica.
timpul de injumatatire – Timpul de injumatatire al izotopului parinte. Sunt utilizate valori standard, bazate pe masuratori directe. (Constanta ritmului de descompunere este acoperita in FAQ-ul „Age of Earth”.)
varsta – Valoarea calculata din ecuatie si celelalte trei cantitati, este perioada de timp care a trecut.

Rezolvand ecuatia pentru „varsta” si incorporand calculul cantitatii originale de izotop parinte, obtinem:

Probleme potentiale pentru intalniri generice

Unele ipoteze au fost facute in discutia datei generice, de dragul de a mentine calculul simplu. Asemenea presupuneri nu vor fi intotdeauna exacte in lumea reala. Acestea includ:

Cantitatea de izotop fiica la momentul formarii esantionului este zero (sau cunoscuta independent si poate fi compensata).
Nici un izotop parinte sau fiotot fiica nu a intrat si nu a parasit esantionul de la momentul formarii.

Daca una dintre aceste ipoteze a fost incalcata, calculul simplu de mai sus da o varsta incorecta.

Retineti ca simpla existenta a acestor presupuneri nu face ca metodele de intalnire mai simple sa fie inutile. In multe cazuri, exista indicii independente (cum ar fi setarea geologica sau chimia specimenului) care pot sugera ca astfel de presupuneri sunt in intregime rezonabile. Cu toate acestea, metodele trebuie utilizate cu grija – si ar trebui sa fim precauti cu privire la investirea multa incredere in varsta rezultata … mai ales in absenta verificarilor incrucisate prin diferite metode sau daca sunt prezentate fara informatii suficiente pentru a judeca contextul in care s-a obtinut.

Metodele Isochron evita problemele care pot rezulta din ambele ipoteze de mai sus.

Metodologia Iconcron

Datarea Isochron necesita o a patra masuratoare, care este cantitatea unui izotop diferit al aceluiasi element cu produsul fiic al descompunerii radioactive. (In numele brevetului, in continuare, ma voi referi la izotopul parinte ca P , izotopul fiicei ca D si izotopul non-radiogenic al aceluiasi element ca fiica, ca Di ). In plus, este necesar ca aceste masuratori sa fie luate de la mai multe obiecte diferite, care toate s-au format simultan dintr-un grup comun de materiale. (Rocile care includ mai multe minerale diferite sunt excelente pentru acest lucru.)

Fiecare grup de masuratori este reprezentat ca punct de date pe un grafic. Axa X a graficului este raportul dintre P la Di . Axa Y a graficului este raportul dintre D la Di . De exemplu, un complot iocron Rb / Sr arata astfel:

P = 87Rb; D = 87Sr; Di = 86Sr.

Figura 1. Exemplu de diagrama izoic.

Ce inseamna?

Intentia parcelei este de a evalua o corelatie intre:

Nivelul P (valoarea X a punctelor de date) si
Orice imbogatire in D (valoarea Y a punctelor de date):

Figura 2. Intelesul axelor graficului.

Daca punctele de date de pe complot sunt colineare, iar linia are o panta pozitiva, aceasta arata o corelatie extrem de puternica intre:

Cantitatea de P din fiecare esantion si
Masura in care este imbogatita in D , in raport cu Di .

Aceasta este o consecinta necesara si asteptata, daca D suplimentar este un produs al descompunerii P in sistem inchis in timp. Nu se explica cu usurinta, in cazul general, in alt mod.

De ce datele iSincron sunt colineare

Punctele de date ar trebui sa inceapa pe o linie daca ar fi indeplinite anumite conditii initiale. Luati in considerare unele roci topite in care izotopii si elementele sunt distribuite intr-un mod rezonabil omogen. Compozitia sa ar fi reprezentata ca un singur punct pe graficul izoic:

Figura 3. Compozitia globala a topiturii.

Pe masura ce roca se raceste, mineralele se formeaza. Ei „aleg” atomii pentru includerea lor prin proprietatile lor chimice .

Deoarece D si Di sunt izotopi ai aceluiasi element, au proprietati chimice identice * . Mineralele pot include cantitati diferite ale acelui element, dar toate vor mosteni acelasi raport D / Di ca si materialul sursa. Rezulta o valoare Y identica pentru punctele de date reprezentand fiecare mineral (care corespunde valorii Y a materialului sursa).

* Retineti ca cele de mai sus sunt oarecum simplificate. Exista diferente minore intre izotopii aceluiasi element si, in circumstante relativ rare, este posibil sa se obtina o anumita diferenta intre ele. Aceasta este cunoscuta sub numele de fractionarea izotopilor . Efectul este aproape intotdeauna o indepartare foarte mica de la distributia omogena a izotopilor – probabil suficient pentru a introduce o eroare de 0,002 semivizi intr-o varsta neizocronica. (Se poate intampla … dar este rar, iar efectul nu este suficient de mare pentru a tine cont de varste extrem de batrane pe formatiuni presupuse tinere.)

In schimb, P este un element diferit cu proprietati chimice diferite. Prin urmare, va fi distribuit in mod inegal in raport cu D & Di ca forma de minerale. Rezulta o serie de valori X pentru punctele de date reprezentand minerale individuale.

Deoarece punctele de date au aceeasi valoare Y si o gama de valori X, acestea se incadreaza initial pe o linie orizontala:

Figura 4. Migratia diferentiala a elementelor sub forma de minerale.

O linie orizontala reprezinta „varsta zero”. *

* Mai precis, o linie orizontala reprezinta o varsta care nu se distinge de la zero. In cele mai multe cazuri, orice varsta mai mica de aproximativ 10-3 P jumatate de viata va include zero in limita sa de incertitudine. (Intervalul de incertitudine variaza si poate fi la fel de mult ca un ordin de marime diferit de valoarea aproximativa de mai sus. Depinde de acuratetea masuratorilor si de adaptarea datelor la linie in fiecare caz in parte.) De exemplu, In cazul datarii iocronice Rb / Sr, orice varsta mai mica de cateva zeci de milioane de ani este de obicei nedistinsa de la zero. Aceasta cuprinde intreaga perioada de timp a Pamantului tanar de mii de ori.

Pe masura ce trece mai mult timp si apare o cantitate semnificativa de descompunere radioactiva, cantitatea de P scade cu o cantitate vizibila in fiecare esantion, in timp ce cantitatea de D creste cu aceeasi cantitate. Aceasta duce la o miscare a punctelor de date spre stanga (scazand P ) si in sus (crescand D ). Deoarece fiecare atom de P se descompune la un atom de D , punctul de date pentru fiecare proba se va deplasa de-a lungul unei cai cu o panta de -1.

Diminuarea se produce in mod proportional (adica atunci cand 20% din P dintr-un esantion a scazut, 20% din P din fiecare esantion va fi in descompunere). Drept urmare, punctele de date cu cele mai multe P (cele mai drepte pe grafic) deplaseaza cea mai mare distanta pe unitatea de timp. Punctele de date raman colineare odata cu trecerea timpului, dar panta liniei creste:

Figura 5. Miscarea punctelor de date pe masura ce are loc degradarea.

Panta liniei este raportul dintre D imbogatit si P ramas . Poate fi utilizat in locul „Dnow / Pnow” in ecuatia de descompunere.

Note diverse

Varsta „incertitudinea”

Cand se realizeaza o metoda de intalnire „simpla”, rezultatul este un singur numar. Nu exista o modalitate buna de a spune cat de aproape este probabil rezultatul calculat de varsta reala.

O caracteristica frumoasa suplimentara a varstei de izoic este faptul ca o „incertitudine” in varsta este calculata automat de la potrivirea datelor la o linie. O operatie statistica de rutina pe setul de date produce atat o panta a liniei celei mai potrivite (o varsta), cat si o variatie a pantei (o incertitudine in varsta). Cu cat se adapteaza mai bine datele la linie, cu atat este mai mica incertitudinea.

Pentru informatii suplimentare privind potrivirea liniilor la date (cunoscuta si sub numele de analiza de regresie ), a se vedea:

Gonick (1993, pp. 187-210), o excelenta introducere non-tehnica in analiza regresiei generice.
York (1969), o scurta privire de ansamblu tehnica a unei tehnici special concepute pentru evaluarea potrivirii izochice

Retineti ca metodele utilizate de geologii izotopi (asa cum este descris de York) sunt mult mai complicate decat cele descrise de Gonick. Acest lucru va fi discutat mai detaliat in sectiunea din hartia lui Gill de mai jos. Metoda „generica” descrisa de Gonick este mai usor de inteles, dar nu se ocupa de astfel de necesitati cum ar fi: (1) niveluri diferite de incertitudine in masuratorile X fata de Y; (2) calcularea unei incertitudini in panta si interceptarea Y din date; si (3) testarea daca „potrivirea” datelor pe linie este suficient de buna pentru a presupune ca izochicul produce o varsta valabila. Din pacate, trebuie sa va descurcati cu niste matematici puternice pentru a intelege procedurile utilizate pentru a se potrivi liniilor izochronice la date.

Comentarii generale despre „presupuneri de intalnire”

Toate metodele de datare radiometrica necesita, pentru a produce varste precise, anumite conditii initiale si lipsa contaminarii in timp. Proprietatea minunata a metodelor de izocron este: daca una dintre aceste cerinte este incalcata, este aproape sigur ca datele vor indica problema prin neprezentarea unei linii. (Acest subiect va fi discutat mai mult in detaliu mai jos.) In cazul in care metodele simple vor produce o varsta incorecta, metodele isocronice vor indica in general inadecvarea obiectului pentru intalnire.

Evitarea problemelor generice de intalnire

Acum, dupa ce s-a descris mecanica de trasare a unui izochron, vom discuta problemele potentiale ale metodei de „datare” simpla in ceea ce priveste metodele isocronice.

Produs initial fiica

Cantitatea de D initiala nu este necesara sau se presupune a fi zero. Cu cat este mai mare raportul initial D -to- Di , cu atat mai mult linia orizontala initiala se afla deasupra axei X. Dar varsta calculata nu este afectata.

Daca unul dintre esantioane nu contine P (ar complota in cazul in care linia iocronica intercepteaza axa Y), atunci cantitatea ei de D nu s-ar schimba in timp – deoarece nu ar avea atomi parinti care sa produca atomi fiici. Fie ca exista un punct de date pe axa Y sau nu, interceptarea Y a liniei nu se schimba asa cum o face panta liniei isocronice (asa cum se arata in figura 5). Prin urmare, Y intercepta a liniei izocronei da raportul global initial de D la Di .

Pentru fiecare esantion, ar fi posibil sa se masoare cantitatea de Di si (folosind raportul identificat de interceptarea Y a complotului izochic) sa se calculeze cantitatea de D care a fost prezenta cand s-a format esantionul. Acea cantitate de D ar putea fi scazuta din fiecare esantion si ar fi posibil sa se deduca o varsta simpla (prin ecuatia introdusa in prima sectiune a acestui document) pentru fiecare esantion. Fiecare astfel de varsta ar corespunde rezultatului dat de izochinc.

Contaminare – izotop parinte

Castigul sau pierderea P modifica valorile X ale punctelor de date:

Figura 6. Castigul sau pierderea P .

Pentru a face cifrele usor de citit (si de trasat rapid), exemplele din aceasta lucrare includ cateva puncte de date. In timp ce izochronii sunt realizati cu putine puncte de date, cele mai bune includ o cantitate mai mare de date. Daca linia isochrona are o panta distincta de zero si un numar destul de mare de puncte de date, rezultatul aproape inevitabil al contaminarii (esecul sistemului ramane inchis) va fi ca distrugerea datelor pe o linie va fi distrusa .

De exemplu, ia in considerare un eveniment care elimina P . Punctele de date vor tinde sa se deplaseze pe distante variate, deoarece diferitele minerale vor avea o rezistenta diferita la pierderea de P , precum si diferite niveluri de Di :

Figura 7. Pierderea P in toate probele

Rezultatul final este ca datele sunt aproape sigure ca nu vor ramane colineare:

Figura 8. Pierderea de P distruge potrivirea unei linii.

Chiar si in exemplul nostru simplu, din patru puncte de date, ironic, o schimbare la doua dintre probe …

Figura 9. Migratia parintelui in doua puncte de date.

… ar necesita modificari exacte ale celor doua probe ramase pentru ca datele sa ramana colineare:

Figura 10. Pierderea specifica de P necesara pentru a produce o diagrama colinara diferita. Cele doua probe trebuie sa se modifice fiecare cu cantitatea indicata – nu mai mult si nici mai putin – daca datele trebuie sa ramana colineare.

Nota: In cazul special in care linia izochinca are o panta zero (care indica varsta zero), atunci castigul sau pierderea P pot muta punctele de date, dar toate vor cadea tot pe aceeasi linie orizontala. Cu alte cuvinte, castigul sau pierderea aleatorie de P nu afecteaza un iacron de varsta zero. Acesta este un punct important. Daca Pamantul ar fi la fel de tanar pe cat creeaza tinerii crestini, atunci „contaminarea” pe care ei sugereaza sa invalideze metodele de intalnire nu ar avea niciun efect notabil asupra rezultatelor.

Contaminare – izotop fiica

In cazul datarii iocronice Rb / Sr, cea mai frecventa forma de migratie a izotopilor este o pierdere preferentiala a fiicei radiogene (87Sr). Faure (1986, p. 123) noteaza:

Mai mult, atomii fiici produsi prin descompunere intr-un mineral sunt izotopi ai diferitelor elemente si au sarcini si raze ionice diferite in comparatie cu parintii lor. Energia eliberata in timpul degradarii poate produce dislocari sau chiar distruge zacamantul de cristal local, facand astfel mai usoara scaparea fiicelor radiogene.

[…]

Comportamentul observat al mineralelor poate fi in general tratat ca si cum ar fi fost cauzat doar de migrarea 87Sr radiogenic printre mineralele constitutive ale unei roci.

Aceasta va schimba pozitia verticala a punctelor de date:

Figura 11. Castigul sau pierderea D .

Ca si in cazul castigului sau pierderii de P , in cazul general este foarte putin probabil ca rezultatul sa fie un izoincron cu punctele de date colineare:

Figura 12. Castigul / pierderea lui D distruge potrivirea unui iacron.

Exceptii pentru pierderea fiicei

Exista doua exceptii, in care este posibil ca migrarea D sa rezulte intr-un izocron cu puncte de date in mod rezonabil colineare:

Daca D-ul este complet omogenizat, atunci varsta izoicului este resetata la zero. Cand se va intampla acest lucru, orice incercare de intalnire ulterioara va genera varsta acelui eveniment metamorfic mai degraba decat timpul initial de cristalizare:

Figura 13. Omogenizarea completa a fiicei radiogene reseteaza varsta izoicului la zero.
Daca D este partial omogenizat intr-un mod rezonabil regulat, varsta izoicului poate fi partial resetata si esantioanele vor date candva intre perioada initiala de cristalizare si timpul metamorfismului. Aceasta este o intamplare foarte rara, dar sunt cunoscute exemple:

Figura 14. Omogenizarea partiala a fiicei radiogene (in unele cazuri exceptionale) determina un ironic sincron aparent valabil de varsta redusa.

Aceste exceptii ar trebui sa fie putin confortabile pentru tinerii de pamant, deoarece (1) sunt neobisnuite ( extrem de putin frecvente in cazul resetarii partiale); si (2) rezultatul in ambele cazuri este o varsta izochinca care este prea tanara pentru a reprezenta timpul formarii. Young-Earthers insista neaparat ca toate varstele izochice antice sunt intr-adevar mult prea vechi .

Asadar, metodele isochron sunt incorecte?

In lumea reala, nimic nu este perfect. Exista cateva rezultate ale ironic care sunt evident incorecte. In unele cazuri, semnificatia comploturilor izochron este putin contra-intuitiva. Si sunt cunoscute procese care pot genera o varsta incorecta a izochirului. Aceasta lasa spatiul pentru a arunca datarea iscrona ca fiind complet nesigura? Nu chiar…

Marea majoritate a rezultatelor datarii iacronice sunt in concordanta cu varsta si istoria curenta a Pamantului. Daca rezultatele ar fi, in esenta, numere aleatorii, aceasta nu ar fi distribuirea asteptata a rezultatelor. Vezi, de exemplu, tabelele de varste ale izochirilor meteoritilor din Intrebarile frecvente „The Age of Earth”.
Varstele „contra-intuitive” – de exemplu, rezultate care indica un eveniment mai devreme decat momentul cristalizarii obiectului esantionat – sunt de obicei produse prin selectarea necorespunzatoare a probelor si pot fi evitate in majoritatea cazurilor. Pentru un exemplu, consultati Critica mea pentru proiectul de intalnire Grand Canyon ICR.
Procesele care ar putea produce varste incorecte de izocron necesita circumstante speciale si nu sunt aplicabile in mod universal pe o gama larga de tipuri de roci si minerale pe care a fost efectuata cu succes datarea ironic (de catre mai multi izotopi radioactivi).

In continuare vom examina in detaliu cateva exemple specifice.

Incalcarea cerintei cogenetice

Una dintre cerintele pentru datarea iacronica este ca probele sa fie cogenetice , ceea ce inseamna ca toate s-au format aproximativ in acelasi timp dintr-un grup comun de materiale in care elementele relevante si izotopii au fost distribuiti in mod rezonabil omogen. (Asa cum este descris in figura 4, astfel se face ca datele sunt colineare.)

De obicei, este usor de stabilit daca aceasta cerinta este sau nu indeplinita. Cecul nu este doar complot izocronei in sine (care poate , in cele mai multe cazuri , indica o astfel de problema de esec a datelor sa cada pe o linie), dar , in plus , locatia fizica si relatiile geologice ale probelor selectate pentru intalniri.

Daca aceasta cerinta este incalcata, este uneori posibil sa se obtina un complot izoic cu puncte de date in mod rezonabil colineare. Totusi, semnificatia varstei calculate nu va fi ultima data de cristalizare a fiecarei probe. In schimb, poate fi momentul initial in care esantioanele au fost separate de o comuna comuna de materie sau varsta materialului respectiv. Varsta rezultata este semnificativa , dar nu are semnificatia pe care o puteti astepta pentru rezultatul datarii (adica, momentul cristalizarii esantionului datat in sine).

Luati in considerare un corp vechi de roca (asa cum se dovedeste prin buna sa potrivire a unui izoic cu panta distincta, nula) cu minerale care se topeste la diferite temperaturi. In acest exemplu, mineralele cu cel mai mic punct de topire avand cele mai mici raporturi P -to- Di si D -to- Di :

Figura 15. O roca veche, minerale adnotate cu temperaturi de topire

Stanca se incalzeste lent si, in diferite momente, portiunile topite sunt mutate la suprafata intr-o serie de fluxuri de lava. Primele fluxuri vor avea o compozitie izotopica apropiata de cea a mineralelor cu cele mai mici puncte de topire; ultimele fluxuri vor avea o compozitie izotopica apropiata de cea a mineralelor cu cele mai mari puncte de topire.

Fluxurile de lava individuale nu sunt cogenetice. Ei nu s-au separat aproximativ in acelasi timp de un bazin izotopic omogen de materie.

Din simplitate, vom presupune ca trei fluxuri de lava fiecare cu o compozitie care sa corespunda punctelor de date din figura anterioara:

Figura 16. Compozitia izotopica a diferitelor fluxuri de lava

Este probabil sa fi avut loc cel putin o cantitate mica de diferentiere chimica in fiecare topire si, ca urmare, mineralele fiecarui flux de lava individual vor avea un izochinc mult mai tanar (varsta reala a fiecarui flux):

Figura 17. Izochronii minerali (rosii) ai diferitelor fluxuri dau cateva varste tinere diferite.

Punctele de date pentru compozitia totala a fiecarui debit se incadreaza pe o linie izoic reprezentand timpul de cristalizare initial al materialului sursa, care este mult mai mare decat varsta oricaruia dintre fluxuri. Acest tip de varsta mostenita este bine inteles, discutat in detaliu in literatura de specialitate si de obicei evitat cu usurinta prin selectia corecta a probelor.

De mentionat, de asemenea, ca diferentierea chimica in momentul celei mai recente topiri (care rezulta in punctele de date rotunde din figura 17) determina o imprastiere semnificativa pe complotul izoic, daca se face o alta masura decat roca intreaga:

Figura 18. Punctele de date ale esantioanelor minerale individuale prezinta o imprastiere din cauza diferentierii chimice in ultima perioada de topire.

Amestecarea a doua surse

De asemenea, este posibil sa se obtina un izochron cu date colineare, a caror varsta nu are nicio importanta. Singura cale comuna in mod rezonabil este prin amestecarea materialelor.

Luati in considerare doua surse de material complet independente, A si B , fiecare cu o compozitie izotopica diferita:

Material sursa P

(ppm) D

(ppm) Di

(ppm) P

—

Di D

—

Di A 18 37 39 0,462 0,949 B 10 17 11 0,909 1,545 Tabelul 1. Compozitia a doua surse

Fiecare ar putea fi reprezentat ca un punct de date pe o diagrama isocrona:

Figura 19. Pozitia materialului sursa pe o diagrama iocronica.

Daca aceste surse ar fi amestecate intr-o singura roca, in asa fel incat diferitele probe ale rocii s-au incheiat cu proportii diferite de A si B , fara diferentiere chimica, rezultatul final ar fi asa:

Sursa probei P

(ppm) D

(ppm) Di

(ppm) P

—

Di D

—

Di A 18 37 39 0,462 0,949 ¾ A + ¼ B 16 32 32 0,500 1.000 ½ A + ½ B 14 27 25 0,519 1.080 ¼ A + ¾ B 12 22 18 0.667 1.222 B 10 17 11 0.909 1.545 Tabelul 2. Probele unui amestec, cu portiuni diferite de A si B in fiecare.

Atunci cand sunt reprezentate pe o diagrama isocrona, punctele de date mixte sunt colineare cu A si B :

Figura 20. Schema izocronica a doua surse mixte

Amestecarea ar parea a fi o problema pernicioasa. Deoarece A si B pot fi complet fara legatura intre ele, compozitiile lor individuale ar putea complota intr-o gama destul de larga de locatii pe grafic. Linia A B ar putea avea orice panta.

Acest fapt ne permite, de asemenea, sa facem o estimare aproximativa a procentului de izochroni care dau parcele colineare datorita amestecarii. Izochromele „semnificative” (sau „valabile”) trebuie sa aiba o panta zero sau pozitiva; Izochronii „de amestec” pot avea orice panta. Daca izochronii de panta negativa (care trebuie sa fie linii de amestecare) au fost rezonabil frecvente, atunci am putea suspecta ca amestecarea ar fi o explicatie pentru o fractiune semnificativa a tuturor izochronilor „vechi” aparent valabili. Nu este insa cazul.

In plus, exista un test relativ simplu care poate detecta amestecarea in majoritatea cazurilor. Testul este o diagrama cu aceeasi axa Y ca a complotului izoic, dar o axa X a reciprocului elementului fiic total ( D + Di ).

Pentru datele de proba utilizate mai sus, valorile reprezentate ar fi:

Sursa probei P

(ppm) D

(ppm) Di

(ppm) 1

——

(D + Di)

(ppm-1) D

—

Di A 18 37 39 0,0132 0,949 ¾ A + ¼ B 16 32 32 0,0156 1.000 ½ A + ½ B 14 27 25 0,0192 1,080 ¼ A + ¾ B 12 22 18 0,0250 1,222 B 10 17 11 0,0357 1,545 Tabelul 3. Date pentru graficul de amestecare

Parcela de amestec rezultata arata astfel:

Figura 21. Diagrama pentru detectarea amestecarii.

Daca punctele de date rezultate sunt colineare, atunci izochronul este probabil rezultatul amestecarii si probabil nu are o semnificatie reala pentru varsta.

De fapt, datele de amestecare pot cadea pe o curba ceva mai complicata. Faure (1986, Ecuatiile de la 9.5 la 9.10 la p. 142) contine o derivare precisa. Exista presupuneri de simplificare, care sunt adevarate in majoritatea cazurilor si dau o linie pe graficul de amestecare.

Cu toate acestea, atunci cand datele de complot de amestecare nu se incadreaza pe o linie:

Figura 22. Parcela de amestecare, detectand nicio amestecare.

… atunci izochronul nu este probabil rezultatul amestecarii, iar varsta calculata este foarte probabil semnificativa.

Hartia lui Zheng

In ultima perioada, se pare ca unii creationisti s-au prins de Zheng (1989) si fac referire la aceasta lucrare ca si cum ar fi respins datarea izoic si au facut loc pentru un tanar Pamant. Lucrarea este o discutie despre problemele potentiale ale datarii iacronice Rb / Sr, cu exemple de cazuri in care se stie ca aceste probleme au aparut.

Cu toate acestea, lucrarea nu este extrem de utila pentru cauza tanarului Pamant. Zheng discuta patru moduri in care poate rezulta un ironiccron incorect:

Cristalizare fractionata prelungita
Necesita o perioada de racire lenta de ordinul a zece milioane de ani, ceea ce nu este posibil pe un Pamant tanar. De asemenea, efectul este foarte usor: in singurul exemplu pe care Zheng il produce (prima intrare in tabelul II la p. 14), varsta „incorecta” (437 ± 10 Ma) nu este foarte diferita de varsta reala (415 ± 10 Ma) Ma).
Mostenit (de exemplu, prin topire partiala)
Discutat anterior; necesita circumstante speciale si induce aproape intotdeauna o cantitate corecta de imprastiere in complotul izoic. Necesita material sursa antica (epoca „mostenita” se potriveste cu varsta sursei), care nu este disponibil pe un Pamant tanar.
Amestecarea izochron
Discutat anterior; in majoritatea cazurilor detectate prin testul de complot.
Iacron aparent prin metamorfism
Discutat anterior; necesita circumstante speciale si are ca rezultat o varsta intre timpul initial de cristalizare si evenimentul metamorfic care reseteaza partial izocronul. Necesita material sursa straveche, care nu este disponibil pe un Pamant tanar.

In timp ce fiecare dintre aceste procese poate fi invocat pentru a explica cateva rezultate confuzive sau conflictuale de date, nu se poate astepta ca unul dintre toate (sau chiar cele mai multe) rezultate de datare iocronice care sunt incompatibile cu un Pamant tanar.

Rezumatul problemelor de izochron

Exista procese cunoscute care pot duce la varste incorecte de izochron si sunt cunoscute exemple in domeniu. Daca s-ar presupune ca un izochron adecvat implica un rezultat fiabil, ar fi corect de aproximativ noua ori din zece. Cu toate acestea, precizia poate fi imbunatatita in continuare cu …

Teste suplimentare pe aceleasi date implicate in complotul izoic (cum ar fi cel pentru amestecare).
Verificari incrucisate intre diferiti izotopi cu proprietati chimice diferite.
Atentie la mediul geologic din care au fost obtinute probele.

Dupa cum spunea Brent Dalrymple:

Majoritatea [varstelor inexacte] sunt surprinse de garantii adecvate, cum ar fi standardele si repetitiile, dar unele nu sunt recunoscute pana la mult timp dupa publicarea datelor. Pe scurt, metodele de datare radiometrica dau rezultate fiabile de cele mai multe ori, dar nu intotdeauna.

[…]

Cu suficiente verificari incrucisate, grija si experienta, nu ne pacalim cu adevarat foarte des si atunci cand facem acest lucru, nu este de obicei mult timp.

(1992, p. 1)

Hartia lui Gill

Recent, Gill (1996) a publicat in literatura tehnica creationista, sustinand ca toate varstele de isoch Rb-Sr pot fi explicate ca corelatii „false” fara sens. Rezumatul scrie:

Un raspuns matematic este prezentat pentru aparitia frecventa a falsului de izochroni “fictiosi” Rb-Sr. Motivul acestor neconcordante este ca o simpla procedura de regresie liniara este invalida din punct de vedere matematic daca doua sau mai multe variabile independente influenteaza o singura variabila dependenta. In multe seturi de date pentru procedura „isochron”, exista doua variabile independente implicate. In primul rand, exista relatia radioactiva dorita intre cantitatea de parinte de rubidiu si fiica de strontiu. In al doilea rand, deoarece concentratia atomica de strontiu in probe este o variabila, atunci continutul izotopic de Sr-87 al atomului [sic] este, de asemenea, o variabila. Intr-o astfel de situatie, regresia „Isochron” este invalida din punct de vedere matematic, astfel incat atat panta sa, cat si interceptarea sunt eronate.

Recomand partilor interesate sa obtina si sa citeasca aceasta lucrare. Vad patru probleme majore in ceea ce priveste revendicarile creationiste – suficiente pentru a invalida hartia creationistului, mai degraba decat (asa cum doreste Gill) procedura de intalnire Rb-Sr.

1. Matematica versus chimie:

Comportamentul datelor isochron este limitat in doua moduri – atat prin ceea ce este matematic posibil pe complot, cat si prin ceea ce este posibil din punct de vedere fizic, avand in vedere chimia elementelor relevante. Tratamentul teoretic al lui Gill se concentreaza numai pe comportamentul matematic, ignorand chimia care sta la baza. Prin urmare, risca sa ajunga la concluzii false prin asumarea unor comportamente posibile din punct de vedere matematic – dar improbabile sau imposibil din punct de vedere chimic.

Hartia lui Gill face acest tip de presupuneri proaste: ca concentratiile de 86Sr si 87Sr sunt in esenta independente:

Nu exista o astfel de relatie simpla atunci cand divizorul [86Sr] este o variabila.

[…]

Dupa ce diviziunea pe o variabila este facuta pentru intrarea in regresie, eroarea este imprevizibila si irevocabila.

Acesta este elementul argumentului lui Gill. Daca aceasta presupunere nu este exacta, atunci argumentul lui Gill se destrama. Asa cum am discutat anterior in aceasta intrebare frecventa, omogenizarea izotopica are loc in roca topita (si chiar la temperaturi scurte de topire in multe cazuri) unde elementele relevante migreaza liber. Odata omogenizarea, cantitatile de 86Sr si 87Sr nu mai sunt independente si nu pot fi realizate in acest sens.

2. Procentul varstelor problematice cu Rb-Sr:

Gill sugereaza ca un procent mare de varste iocronice Rb-Sr sunt incorecte chiar si din punct de vedere al stiintei mainstream:

Literatura geologica este plina de referinte la varste iocronice Rb-Sr, care sunt discutabile si chiar imposibile. Woodmorappe (1979, pp. 125-129) citeaza aproximativ 65 de referinte la problema. Fause (1977, pp. 97-105) isi dedica capitolul sapte pentru posibile cauze ale izochronilor „fictivi”. Zheng (1989, p. 15-16) citeaza si 42 de referinte.

Afirmatiile lui Gill sunt false. Izochronii falsi datorita amestecarii pot fi oarecum obisnuiti (intamplator, acesta este subiectul real al capitolului sapte al lui Faure). Totusi, acestea pot fi detectate cu usurinta (asa cum s-a discutat in sectiunea de amestecare a acestei intrebari frecvente). Dintre restul, insa, majoritatea coplesitoare sunt bine aliniate cu rezultatele care ar fi de asteptat, avand in vedere varsta si istoria mainstream.

Au fost efectuate un numar foarte mare de izochroni Rb / Sr. Nu ne poate impresiona numarul de presupuse date proaste in zecile mici; ele reprezinta o fractiune minuscula din rezultatele raportate si (atat in lucrarile creationiste, cat si in cele non-creationiste despre problemele potentiale ale metodei) reprezinta doar valorile „anomale” colectate dintr-un corp de date mult mai mare. Unele dintre lucrari includ cazuri evidente de amestecare, precum si cazuri in care setul de date este prea mic sau prea incadrat pentru a fi luat in serios.

Pentru a efectua o evaluare rezonabila a procentului de varste iocronice Rb-Sr care sunt „incomode” pentru stiinta curenta, am numara cele care: (1) nu reusesc testul pentru amestecare, (2) includ mai mult de patru date punctele si (3) arata o corelatie excelenta (sa zicem, din datele date se calculeaza o incertitudine de varsta mai mica de 0.1Ga) Ar fi imposibil sa se incerce un astfel de exercitiu pe toate varstele de izoci Rb-Sr care au fost raportate vreodata. Cu toate acestea, este destul de posibil sa examinam in intregime literatura de specialitate a unor sub-seturi de date.

Brent Dalrymple (1991, capitolele 5 si 6) raporteaza un numar mare de varste de iocron Rb-Sr pentru meteoriti si roci de Luna. Acestia sunt candidati destul de buni pentru un astfel de sondaj, deoarece: (1) tind sa aiba istorii simple din punct de vedere geologic si, prin urmare, interpretarea rezultatelor este mai simpla; (2) nu exista date mari din aceste obiecte care sa fie datate (acest lucru face o analiza a datelor mai usoara si, de asemenea, elimina afirmatia creationistului comun ca ar putea exista un numar mult mai mare de rezultate „incomode” care nu sunt publicate) .

3. Exemplul lui Gill este ilustrat:

O mare parte din lucrarea lui Gill discuta despre un singur exemplu, care este continut. El traduce patru puncte colineare in asa fel incat cei doi din stanga sunt aglomerati la 3/4 din drum spre origine, iar cei mai drepti doi sunt aglomerati la 1/2 din drum spre origine.

Rezultatul este, in esenta, doua „grupuri” de date (punctul unei perechi sunt mutat mai strans prin traducerea lui Gill). Deoarece orice doua lucruri vor fi colineare, cele doua grupuri sunt colineare. Din moment ce punctele de date din fiecare grup sunt destul de aproape unele de altele, nu exista prea multe dispersii in privinta liniei. Cu toate acestea, daca Gill ar fi ales sa imparta primul si ultimul punct cu patru (in loc de primii doi) sau sa aleaga patru divizori diferiti, potrivirea unei linii schimbate ar fi mult mai rea decat potrivirea initiala.

4. Gill ignora tehnicile de evaluare a izochronului utilizate efectiv:

Regresiile liniare simple ale lui Gill nu sunt exact tehnica utilizata pentru evaluarea potrivirii izochice. Exista mijloace destul de complexe de evaluare a potrivirii in raport cu erorile de masurare preconizate; chiar si atunci cand („cu ochiul”) datele par a fi destul de colineare, aceasta nu inseamna ca procedura va indica un probabil valid ironic.

Este dificil sa evaluezi propriul exemplu al lui Gill ca si cum ar fi realist, deoarece valorile sale nu sunt masuratori reale ale izotopilor si sunt doar trase din aer subtire. In timp ce o corelatie de 0,993 poate parea impresionanta, mai multe exemple de diagrame isocone extrase din literatura tehnica s-au adaptat mult mai bine (0,997 la 0,998).

Unii vorbesc.Intrebari despre origini

Urmatoarele sunt intrebari interesante care au fost puse in talk.origines despre datarea ironic. Numele „chestionarilor” nu au fost incluse, deoarece nu a fost obtinuta permisiunea de a-si folosi numele.

Cum spuneti diferenta dintre 87Sr radiogenic si non-radiogenic?
Pentru metoda isob Rb / Sr, raportul de 87Sr la 86Sr in momentul formarii nu este necesar ca o intrare la ecuatie. In schimb, este dat de interceptarea in Y a liniei izochron. Este un produs secundar al calculului varstei … cu conditia ca datele sa fie colineare.
Ce este datarea ironic? o metoda, o ecuatie, un grafic …?
Un “izochron” este un set de puncte de date dintr-un complot care se incadreaza pe o linie reprezentand o singura varsta (“izochron” provine de la: “isos” egal + timp “cronos”). Termenul „eroare de sincronizare” a fost creat pentru un set de date care nu sunt colineare. Linia cea mai potrivita in sine este, de asemenea, uneori numita “izochron”. Graficul pe care apar aceste puncte de date este uneori numit „diagrama iocronica” sau „complot izoic”.

O metoda de intalnire care foloseste un astfel de complot pentru a determina varsta este numita „metoda de datare iocronica”. Cand este mentionata „datarea iacronica” in aceasta intrebare frecventa, intentia este de a acoperi metodologia care este comuna tuturor „metodelor de datare iocronica”.

Metodologia Isochron se aplica cu urmatorii izotopi:

P D Di timp de injumatatire (* 109 ani) 87Rb 87Sr 86Sr 48,8 40K * 40Ar 36Ar 1.25 147Sm 143Nd 144Nd 106 176Lu 176Hf 177Hf 35.9 187Re 187Os 186Os 43 232Th * 208Pb 204Pb 14 238U * 206Pb 204Pb 4,47 * Cele mai multe datare cu acesti izotopi nu este efectuata prin intermediul metodologiei exacte de izocron descrise aici.

Tabelul 4. Izotopii folositi pentru datarea izoic
Cum se determina timpul de injumatatire a unui element? Pentru ceva care dureaza 60 de miliarde de ani pana la o degradare partiala, cum este determinata o masura exacta a ratei de descompunere in cateva ore?
Evaluarile timpului de injumatatire nu necesita doar „cateva ore”. Davis si colab. (1977) a masurat rata de descompunere de 87Rb (48,9 ± 0,4 miliarde de ani), numarand acumularea de 87Sr pe o perioada de nouasprezece ani.

Incertitudinea statistica intr-o evaluare a ratei de descompunere este o functie a numarului de decaderi numarate. „Cateva ore” (in ordinea a 10-15 zile de injumatatire a unui izotop cu o durata lunga de viata) este un interval de timp relativ scurt, dar acest lucru este mai mult decat compensat de faptul ca chiar si o miligrama din orice izotop radioactiv relevant contine la cel putin 1018 atomi.

Chiar si intr-un mic esantion de izotop de lunga durata, va exista un flux constant de degradari. Daca dimensiunea esantionului poate fi masurata cu exactitate si numarul de decaderi poate fi calculat cu exactitate, atunci timpul de injumatatire poate fi calculat cu exactitate. Aceasta este baza „experimentelor de numarare directa” din care sunt calculate jumatatile de viata.
Linia ne spune ca, indiferent de dimensiunea probei pe care o luam, avem intotdeauna acelasi raport intre parinte si fiica.
[…]

Asadar, sa spunem ca, atunci cand s-au format rocile, au fost prezente anumite cantitati atat de parinte, cat si de fiica. Dar in procesul de formare, totul a fost distribuit uniform. Ati obtine linia ta dreapta ironic, dar inca nu stii varsta esantionului.

Afirmatia ar fi corecta daca complotul izoic ar fi cantitatea de parinte ( P ) fata de cantitatea de fiica ( D ). Dar graficul este in schimb P / Di vs D / Di . Avand in vedere ca Di va varia in functie de diferite minerale, datele izoarului se pot complota pe o linie cand P vs D nu ar fi.

Este usor de inteles modul in care diferite minerale dintr-o roca ar putea obtine diferite raporturi P / Di. P si Di au proprietati chimice diferite. P se va potrivi mai bine in unele minerale decat Di (si invers). Acest lucru explica de ce punctele de date nu se incadreaza in aceeasi valoare X.

Cu toate acestea, este mai putin usor sa intelegem cum diferite minerale dintr-o roca ar putea ajunge la diferite raporturi D / Di. Ce complot izocronei poate descoperi, in cazul in care rezultatul este o alegere buna pentru o linie cu panta pozitiva, este ca exista o corelatie extrem de puternica intre (1) imbogatirea in D , si (2) nivelul de P . Deoarece D este produs din P prin descompunere radioactiva, corelatia sugereaza puternic atat (1) varsta esantionului, cat si (2) ca a fost relativ libera de contaminare de la formare.
Daca o zona este amestecata omogen, atunci veti obtine intotdeauna acelasi raport din tot ceea ce intelegeti. Si toate vor fi in egala masura legate intre ele.
[…]

In cateva mii de ani, decaderea este nesemnificativa, astfel incat linia iosincrona ar reprezenta doar o amestecare uniforma in timpul formarii.

Situatia descrisa nu ar duce la o varsta. Daca nu a existat o separare chimica a P vs ( D si Di ) la momentul formarii, atunci toate datele trase vor cadea pe un singur punct al diagramei iacronice. (Acest punct ar fi initial compozitia materialului sursa, ca in figura 3.) Nici o linie care nu se potriveste nu poate fi derivata dintr-un singur punct si, prin urmare, nu va rezulta nici o varsta.
Dar cand oamenii de stiinta obtin date pentru ceva care pare contaminat, ce fac cu asta? Daca datele nu se conformeaza metodei iacronice si se incadreaza pe o linie, ele sunt interpretate drept contaminare, presupun, asa cum spune si intrebarea dvs. FAQ. De ce sa pastrezi probele proaste?
Pare ca sugerezi ca geologii ar putea continua sa incerce comploturi izorone pe un singur articol pana cand vor primi unul in care punctele de date se aliniaza, ceea ce probabil nu este reprezentativ pentru varsta „reala” si doar ca acesta este publicat. (Este cam la un pas distanta fata de unele „teoretizari ale conspiratiei” destul de grele.) Iata cateva motive pentru care ma indoiesc ca acest lucru este realizat
- Este recunoscut ca fiind necinstit. Daca un geolog ar fi complotat 30 de puncte de date, si apoi a ingropa cele zece care s-au indepartat mai mult de linia isocrona cu cele mai putin patrate, urmatoarea persoana care va incerca sa reproduca experimentul va descoperi frauda. Acelasi lucru ar fi valabil si pentru cineva care a ingropat dovezi despre multe parcele proaste in favoarea unuia bun.
  Punctele de date periferice au fost semnalate in mod regulat, aproape intotdeauna reprezentate pe diagrama isocronica … dar ocazional nu sunt incluse in calculul celei mai bune linii. (Cu toate acestea, acest lucru este intotdeauna clar in lucrare; excluderea unui procent mic de valori superioare este o practica statistica standard rezonabil pentru imbunatatirea exactitatii calculelor.)
- Efectuarea mai multor comploturi de tip iacron in cautarea unuia „bun” ar fi extrem de scump. O singura varsta de izochron necesita un numar destul de mare de masuratori care implica echipamente destul de costisitoare. Conform literaturii de strangere de fonduri ale ICR de acum cativa ani, au cheltuit zeci de mii de dolari pentru „Grand Canyon Dating Project” – si au avut o varsta de isohb Rb-Sr (si unele masuratori ale altor izotopi) pentru a arata asta. (Desi asta este un pic extrem, nu este o procedura ieftina.)
- Testele ulterioare ar avea probabil acelasi rezultat ca si primul si ar exista o probabilitate foarte mica de a obtine o parcela semnificativ mai buna. Majoritatea oamenilor de stiinta si-ar indrepta atentia in alta parte (poate selecta o metoda de intalnire diferita sau cautati mostre mai putin perturbate ale aceleiasi formatii), in loc sa incerce din nou acelasi lucru.
- Rezultatele negative sunt publicate regulat. Chiar si atunci cand graficul nu da varsta in mod direct, este adesea posibil sa se stabileasca multe informatii utile despre istoricul esantionului din date. De exemplu, vezi Faure (1986, p. 126).
- In cele din urma, si cel mai important … daca s-ar intampla ca varstele izoarului sa fie in mod esential aleatoare, cifre fictive, atunci nu ne-am astepta la vreun acord intre diferite metode, rezultate publicate de diferiti cercetatori etc. de izotopi ai meteoritului in The Talk.origins Age of the Earth FAQ. Mai multi investigatori diferiti folosind mai multe metode de intalnire diferite produc in mod constant rezultate concordante.
  Acest lucru este usor de explicat (intr-adevar, necesar) daca aceste metode dau varste precise. Cum se explica daca „varstele” sunt in esenta numere aleatorii? Sa presupunem ca primul cercetator publica o varsta de X ani. Credeti ca urmatoarea persoana care va studia aceeasi formatiune va continua sa repete metoda iacronica pana sa obtina date izochron care ambele deseneaza ca linie si sunt de acord cu lucrarea cercetatorului initial? Nu este problema lui daca varsta publicata initial este incorecta.

Lectura ulterioara

O excelenta introducere semi-tehnica a metodelor de datare a izotopilor (cu accent pe datarea izocopa si izotop Pb) este disponibila in Dalrymple (1991). Recomand cu drag acest text. Este accesibil celor care nu au studiat acest domeniu si chiar a primit o recenzie rezonabila in literatura de creatie. Metodele Icronice sunt introduse intr-o sectiune intitulata „Diagnostic de varsta” (pp. 102-124).

Pentru cei carora nu le deranjeaza sa te duci printr-un manual la nivel de colegiu privind datarea izotopilor, recomand, de asemenea, cu mare incredere, Faure (1986). Este textul standard , pe intregul camp, si include un numar mare de trimiteri la literatura primara. Si, la fel ca si cartea lui Dalrymple, a primit, de asemenea, recenzii rezonabile pozitive in literatura creationista. Metodele Icronice sunt introduse pentru prima data in Capitolul 6 (in special pp. 72-74). Un tratament mai detaliat este dat in capitolul 8, iar capitolul 9 este un tratament extins la amestecare.

Referinte

Dalrymple, G. Brent, 1991. Epoca pamantului . California: Stanford University Press, ISBN 0-8047-1569-6.