Ratele de difuzie cu heliu suporta declinul nuclear accelerat

Cuvinte cheie : heliu, difuzie, radioizotopi, varsta, intalnire, descompunere nucleara, zircon, biotit, degradare accelerata

Aceasta lucrare a fost publicata initial in Proceedings of the 5th Conference International on Creationism , pp. 175–195 (2003) si este reprodusa aici cu permisiunea Creation Science Fellowship din Pittsburgh (www.csfpittsburgh.org).

Introducere

O fractiune semnificativa din elementele radioactive ale pamantului, in special uraniu si toriu, par a fi in roca granitica a scoartei continentale superioare. Uraniul si toriul tind sa fie localizate in granite in interiorul mineralelor speciale, cum ar fi zirconul (silicatul de zirconiu, ZrSiO4). Zirconul are o duritate ridicata, densitate ridicata si punct de topire ridicat, formand adesea cristale microscopice, incapatanate, prismatice, cu terminatii dipyramide (fig. 1), de obicei de culoare cenusie, galbui sau rosiatica. Atomii de uraniu si toriu din magma de racire inlocuiesc pana la 4% din atomii normali de zirconiu din structura de zapada a zirconului, deoarece cristalizeaza. Cristalele de zircon radioactiv devin adesea inglobate in cristale mai mari, cum ar fi mica, deoarece magma se raceste si se solidifica.

Ca nuclee de uraniu si toriu intr-o descompunere a zirconului, acestea produc heliu. De exemplu, uraniu-238 (238U) emite opt particule alfa, deoarece se descompune prin diferite elemente intermediare pana la plumb-206 (206Pb). Fiecare particula alfa este un nucleu de heliu-4 (4He), format din doi protoni si doi neutroni. Fiecare nucleu 4He expulzat exploziv se opreste in cele din urma, fie in interiorul zirconului, fie in materialul din jur. Acolo aduna rapid doi electroni si devine un atom de heliu neutru.

Heliul este un atom usor, cu miscare rapida, care nu formeaza legaturi chimice cu alti atomi. Poate difuza prin solide relativ rapid, ceea ce inseamna ca atomii de heliu se ratacesc prin spatiile dintre atomi intr-o grila de cristal si se raspandesc cat mai departe unul de celalalt. Din acelasi motiv, se poate scurge rapid prin gauri mici si fisuri, ceea ce il face ideal pentru detectarea scurgerilor in sistemele de vid de laborator. Ratele de difuzie si scurgeri sunt atat de mari incat credinciosii in miliarde de ani se asteptasera ca cea mai mare parte a heliului produs in timpul presupuselor 4.5 miliarde de ani din existenta pamantului sa fi iesit din scoarta si in atmosfera terestra cu mult timp in urma.

Dar heliul nu se afla in atmosfera pamantului! Cand nespecialistii aud asta, ei presupun, de obicei, ca (A) heliul s-a ridicat in varful atmosferei asa cum s-ar intampla intr-un balon si (B) cea mai mare parte a heliului s-a scurs apoi din partea de sus a atmosferei in spatiu. Cu toate acestea, presupunerea (A) este gresita, deoarece heliul neconfinat se raspandeste in toata atmosfera de sus in jos, ca orice alt gaz.

Dupa presupunerea (B), teoria cinetica simpla a gazelor spune ca pierderea atomilor neutri de heliu in spatiu ar fi mult prea mica pentru a tine cont de heliul care lipseste. In 1957, Melvin Cook, chimist creationist, a subliniat aceasta problema in prestigioasa revista Nature .1 In 1990, Larry Vardiman, un om de stiinta a creatiei atmosferice, a calculat ca chiar si dupa ce a contabilizat o scurgere atat de lenta in spatiu, atmosfera terestra are doar aproximativ 0,04% din heliu ar trebui sa aiba daca pamantul avea miliarde de ani.2

Pana in anii ’70, uniformistii (vezi sectiunea urmatoare) nu au avut un raspuns bun. Cu toate acestea, in ultimele decenii au incercat sa evolueze unul. Datele din satelit3,4 arata ca ionii (atomi incarcati electric) de heliu (si alte gaze) se deplaseaza inainte si inapoi de-a lungul liniilor magnetice ale pamantului peste o mare parte a atmosferei. Unii fizicieni cu plasma spatiala spun ca furtunile de particule din soare arunca ionii de heliu liberi de pe liniile de forta spre spatiu suficient de frecvent „pentru a echilibra decalarea [presupusa] de la scoarta terestra.” 5 Teoria este foarte complexa si nu expertul creationist in domeniu l-a revizuit inca pentru a vedea daca este bine intemeiat.

Scurgerile rapide de heliu in spatiu sunt esentiale pentru uniformitari, dar scurgerile lente nu sunt esentiale pentru creationisti. Daca scurgerea se dovedeste a fi lenta, aceasta ar consolida cazul nostru aici. Dar scurgerea rapida nu ar deteriora cazul nostru. Urmatoarea sectiune ofera dovezi pentru o explicatie mult mai simpla a heliului atmosferic lipsa: cea mai mare parte a heliului radiogenic (degradare nucleara generata) nu a intrat in atmosfera terestra. Este inca in scoarta pamantului si mantaua – o mare parte din ea inca in zirconuri. In aceasta lucrare sustinem ca heliul nu a avut suficient timp (mai putin de 14.000 de ani) pentru a scapa de zirconi, cu atat mai putin crusta.

Heliul este inca in zirconuri

In anii ’70, geoscientistii de la Laboratorul National Los Alamos au inceput sa gaseasca probe de miez la Fenton Hill, un potential sit geotermic de energie, chiar la vest de vulcanicul Valles Caldera din Muntii Jemez, in apropiere de Los Alamos, New Mexico (fig. 2). Acolo, in forajul GT-2, s-au prelevat roca subterana precambriana granitica, pe care o vom numi granodioritul Jemez. Are o varsta radioizotopica de aproximativ 1,5 miliarde de ani, masurata prin diferite metode care folosesc izotopii de uraniu, toriu si plumb in zirconii insisi.6 Adancimile esantioanelor variau de la aproape suprafata pana la 4,3 kilometri, cu temperaturi de la 20. De la 0 la 313 ° C. Echipa Los Alamos a trimis unele dintre aceste probe de baza la Laboratorul National Oak Ridge pentru analiza izotopica.

Majoritatea zirconilor erau in biotita, 7 fiind o mica neagra comuna in roca granitica. La Oak Ridge, Robert Gentry, fizician creationist, a zdrobit probele (fara a rupe granulele de zircon mult mai dure), a extras un reziduu de inalta densitate (deoarece zirconii au o densitate de 4,7 grame / cm3) si a izolat zirconii prin examinare microscopica , alegand cristale de aproximativ 50–75 µm lungime. Masele de zircon erau de obicei de ordinul microgramelor. Echipa Oak Ridge a incalzit apoi zirconii la 1000 ° C intr-un spectrometru de masa si a masurat cantitatea de heliu 4 eliberata. In 1982 au publicat datele in scrisorile de cercetare geofizica. 8 Tabelul 1 detaliaza rezultatele acestora.

Prima coloana prezinta esantioanele analizate. A doua si a treia coloana arata profunzimea si temperatura fiecarui esantion in situ . A patra coloana arata volumul (la temperatura si presiunea standard) de heliu eliberat in laborator per microgram de zircon.

A cincea coloana este raportul dintre cantitatea observata de heliu Q (numarul total de atomi de heliu din cristal) si cantitatea calculata Q 0 pe care zirconii ar fi acumulat-o si retinuta daca nu ar fi existat difuzie. Echipa Los Alamos a masurat cantitatea de plumb radiogen din zirconii de 2,9 km adancime in acelasi foraj si acelasi granodiorit, 9 si echipa Oak Ridge au confirmat aceste cifre cu ajutorul microprobotului lor ionic.10 Deoarece diferitele lanturi de descompunere genereaza in medie 7,7 atomi de heliu pe atom de plumb produs, Gentry si colegii sai au putut calcula Q 0 din cantitatea de plumb din zirconii. In acest sens, ei au compensat pierderea estimata de particule alfa emise de aproape de marginile zirconilor in materialul inconjurator.

Echipa Oak Ridge a estimat ca incertitudinile in calculul Q 0 ar putea limita exactitatea raportului Q / Q 0 la ± 30%. A sasea coloana a tabelului arata erorile estimate in raporturi.

Probele 1 pana la 6 au provenit de la granodiorit, dar proba zero provine de la zirconii mai mari intr-un afara de suprafata al unei unitati de roca cu totul diferite. Pentru acea unitate de roca U / Th / Pb informatiile nu erau disponibile, ceea ce face ca o estimare a Q 0 sa nu fie posibila. Lipsa unui raport, nu putem folosi esantionul zero in calcule.

Probele 5 si 6 au avut aceeasi cantitate de heliu. Gentry si colegii sai au remarcat ca heliul a iesit din acele probe in explozii mai scurte decat celelalte probe, ceea ce indica o distributie diferita a heliului in acele zirconii. In sectiunea 6, vom arata ca cantitatea de heliu din esantionul 5 este aproximativ cea asteptata din tendinta probelor mai racoroase. Dar permitem ca eroarea sa sa fie considerabil mai mare decat esantioanele mai reci.

Conform comportamentului termic prezentat in urmatoarea sectiune, ne-am astepta ca, in mod normal, proba mai fierbinte 6 sa aiba mult mai putin heliu decat proba 5. Faptul ca continutul de heliu nu a scazut sugereaza ca s-a putut produce un efect suplimentar care a limitat fluxul de iesire de heliu din zircon. In sectiunea 6 va sugeram o explicatie probabila.

Consideratiile de mai sus sugereaza ca putem folosi probe 1 pana la 5 intr-o analiza teoretica cu difuzie obisnuita. Vom trata proba 6 ca un caz special.

Probele 1 pana la 3 au avut retentii de heliu de 58, 27 si 17%. Faptul ca aceste procente sunt mari confirma faptul ca o mare cantitate de descompunere nucleara s-a produs intr-adevar in zirconii. Alte dovezi sustin cu multa degradare nucleara care a avut loc in trecut.11 Subliniem acest punct, deoarece multi creationisti au presupus ca varstele radioizotopice „vechi” sunt doar un artefact al analizei, nu indica cu adevarat aparitia unor cantitati mari de descompunere nucleara. Dar, in functie de cantitatea masurata de plumb prezenta fizic in zirconi, a avut loc aproximativ 1,5 miliarde de ani – la ritmul de astazi – de descompunere nucleara. Sprijinind acest lucru, esantionul 1 pastreaza inca 58% din toate particulele alfa (heliu) care ar fi fost emise in timpul acestei degradari de uraniu si toriu pentru a conduce.

Tabelul 1. Retentii de heliu in zirconii de la Jemez Granodiorit. Adancime (m) Temperatura (° C) El (10–9 cm3 / µg) Q / Q 0 Eroare 0 0 20 82 – – 1 960 105 86 0,58 ± 0,17 2 2170 151 36 0,27 ± 0,08 3 2900 197 28 0,17 ± 0,05 4 3502 239 0,76 0,012 ± 0,004 5 3930 277 ~ 0,2 ~ 0,001 – 6 4310 313 ~ 0,2 ~ 0,001 –

Bineinteles, presupunerea uniformitara a ratelor de descompunere invariante, duce la concluzia obisnuita ca aceasta multa degradare a necesitat 1,5 miliarde de ani. Uniformitarismul este credinta predominanta a acestei epoci ca „toate lucrurile continua asa cum au fost de la inceput” (2 Petru 3: 4), negand posibilitatea oricarei interventii fizice ale lui Dumnezeu pe taramul natural. Uniformistii interpreteaza datele stiintifice pentru a-si sustine ideea despre evolutia cosmica si biologica in miliarde de ani de timp imaginat. Sustinem ca interpretarile lor reprezinta o denaturare a datelor de observatie din jurul nostru. Dupa cum prevedea Biblia (2 Petru 3: 5-6), uniformitarienii ignora de buna voie dovezile „elefantului din sufragerie” pentru o creatie recenta si o inundatie catastrofala la nivel mondial.

Revenind la datele cu heliu, observati ca nivelurile de retentie scad odata cu cresterea temperaturilor. Aceasta este in concordanta cu difuzarea obisnuita: o concentratie mare de heliu in zirconii difuzand spre exterior intr-o concentratie mult mai mica in mineralele din jur si difuzand mai repede in roca fierbinte. Dupa cum arata sectiunea urmatoare, ratele de difuzie cresc puternic odata cu temperatura.

In sectiunile ulterioare, vom arata ca aceste retentii mari sunt destul de consistente cu difuzarea care are loc de-a lungul a mii de ani, nu miliarde de ani.

Cum functioneaza difuzia

Daca cititorul nu este foarte familiarizat cu difuzarea si doreste sa stie mai multe, va recomandam o carte foarte clara, Migratia atomica in cristale , scrisa pentru experti. 12 Fig. 3, adaptata din acea carte, 13 ilustreaza modul in care un atom difuzeaza printr retea solida de cristal a altor atomi. Fig. 3 (a) prezinta un atom de heliu initial in pozitia A , inconjurat de o celula de atomi de zabrele. Atomii de zabrele resping atomul de heliu, avand tendinta de a-l limita la centrul celulei, unde repulsia se echilibreaza in toate directiile. Caldura mentine atomii zabrelei vibrand la diferitele sale frecvente rezonante. Atomii care vibreaza se potrivesc continuu in atomul de heliu, zguduind-o din toate partile. Cu cat temperatura este mai ridicata, cu atat mai puternica este agitatia.

Din cand in cand, atomii de zabrele vor bate atomul de heliu suficient de tare pentru a-l impinge in pozitia B „activata” , la mijlocul distantei dintre celule. Atomii de zapada trebuie sa ofere heliului suficienta energie cinetica pentru a depasi bariera de energie potentiala repulsiva dintre celule, pe care am aratat-o ​​in Fig. 3 (b). Aceasta cantitate necesara de energie cinetica, E , se numeste energie de activare. Daca atomii din zabrele au dat mai multa energie decat E la atomul de heliu, aceasta nu se va opri la pozitia B . In schimb, va continua pozitia C in centrul celulei adiacente. Atomul de heliu s-a mutat astfel de la o celula la alta.

Daca exista o concentratie initial mare de atomi de heliu intr-o parte a cristalului, aceste miscari aleatorii se vor raspandi in cele din urma – adica difuze – heliul mai uniform, desi cristalul si in afara acestuia. Sa definim C ( x , y , z , t ) ca concentratie, numarul de atomi de heliu pe unitatea de volum, la pozitia ( x , y , z ) la momentul t . Multe manuale arata ca atunci cand apare difuzia, viteza de schimbare a timpului C este proportionala cu „claritatea” marginilor distributiei de heliu, sau mai matematic, proportional cu Laplazia din C , ∇2C :

Unde

Ecuatia (1a), numita „ecuatia de difuzie” apare frecvent in multe ramuri ale fizicii, de exemplu pentru a descrie conducerea caldurii in solide. Specialistii in difuzarea atomilor prin materiale o numesc „A doua lege a difuziei Fick”. Factorul D , coeficientul de difuzie (sau „difuzivitatea”), are dimensiuni de cm2 (sau m2) pe secunda. (Cea mai mare parte a literaturii de difuzie foloseste inca centimetri si calorii in loc de metri si jouli). Foarte des se dovedeste ca la temperaturi ridicate, coeficientul de difuzie depinde exponential de temperatura absoluta T (grade kelvin peste zero absolut):

unde R este constanta universala a gazului, 1.986 calorii pe mol-kelvin (8.314 joules pe mole-kelvin). Constanta D 0 este independenta de temperatura. Energia de activare „intrinseca” E 0 este de obicei cuprinsa intre 10 si 100 kilocalorii pe alunita (aproximativ 40 si 400 kilojoule pe alunita). Sectiunea 10 discuta modul in care aceste cantitati sunt legate de conceptul de geostiinta a temperaturii de inchidere si arata de ce conceptul nu are relevanta pentru concluziile noastre.

Daca cristalul are defecte, cum ar fi posturile vacante din reteaua de cristal, impuritatile, luxatiile sau granitele granulelor, atunci ecuatia coeficientului de difuzie va avea un al doilea termen legat de defecte:

Parametrii de defect ( D 1 si E 1) sunt aproape intotdeauna mai mici decat parametrii intrinseci ( D 0 si E 0):

Tipic complot Arrhenius in Fig. 4 (a) arata modul in care coeficientul de difuzie D a ecuatiei (3) depinde de inversului temperaturii absolute, 1 / T . Deoarece graficul foloseste o scala logaritmica pentru D si o scara liniara pentru 1 / T , fiecare termen al ecuatiei (3) se manifesta ca o linie dreapta in regiunea de temperatura unde este dominanta. (Plotarea cu T in loc de 1 / T ar face ca liniile sa fie curbate in loc de drepte.) Partiile sunt proportionale cu energiile de activare E 0 si E 1. Interceptele cu axa verticala, unde 1 / T este zero, sunt parametrii D 0 si D1.

Linia intrinseca are o panta abrupta si o interceptare ridicata, in timp ce linia de defect are o panta superficiala si o interceptare scazuta. Incepand din partea dreapta a graficului, la temperaturi scazute, sa crestem temperatura, mutand spre stanga. Cand temperatura este suficient de ridicata, ajungem intr-o regiune, „genunchiul”, unde cei doi termeni de ecuatie (3) sunt aproximativ egali. La stanga acelei regiuni, la temperaturi ridicate, proprietatile intrinseci ale cristalului domina difuzia. In dreapta genunchiului, la temperaturi mai scazute, defectele domina. Deoarece defectele sunt foarte frecvente in cristalele naturale, acest caracter cu doua pante este tipic.14

Pentru un anumit tip de mineral, locatia genunchiului poate varia foarte mult. Depinde de valoarea lui D 1, care depinde de cantitatea de defecte din cristalul particular. Cu cat sunt mai multe defecte, cu atat mai mare este D1 . Daca crestem numarul defectelor, linia defectelor se misca in sus (pastrandu-si constanta panta) pe grafic, asa cum ilustreaza Fig. 4 (b).

In cazul zirconilor care contin radioizotopi, principala cauza a defectelor este deteriorarea radiatiilor, astfel incat zirconii extrem de radioactivi („metamict”) vor avea o valoare mare de D 1, ceea ce face ca linia de defect sa fie mai mare pe grafic decat pentru un nivel scazut. radioactivitate zircon.

Datele timpurii despre zirconiu erau ambigue

In 1970 Sh. A. Magomedov, cercetator in Dagestan (pe atunci o parte a Uniunii Sovietice) a publicat date de difuzie pentru plumb radiogenic si heliu in zirconii cu metamic (deteriorate prin radiatii) din Muntii Urali15. Acestea au fost singurele date de difuzie cu heliu-in-zircon am putut gasi in cursul unei ample cautari de literatura pe care am facut-o in 1999.

Magomedov era interesat in principal de difuzarea plumbului, asa ca nu a enumerat datele sale cu heliu explicit intr-un tabel. In schimb, le-a aratat intr-un grafic mic, impreuna cu date pentru difuzarea plumbului si conductivitatea electrica, σ. Eticheta lui pentru ordonata era ambigua: „ln ( D , σ)”. In literatura stiintifica „ln” fara alta nota inseamna, de obicei, logaritmul natural (baza e ). Logaritmul comun (baza 10) este de obicei prezentat ca „jurnal”. Daca presupunem ca Magomedov raporta lne D , coeficientii de difuzare rezultati ar fi foarte mari, asa cum arata triunghiurile si linia punctata din partea de sus a Fig. 5. Cartea RATE arata aceasta interpretare.16 O alta interpretare este aceea ca Magomedov raporta lne ( D / a 2), undea este raza efectiva a zirconilor sai, aproximativ 75 um. Dupa cum arata fig. 5 (cercuri si linie solida aproape de mijloc), aceasta ofera inca rate de difuzie destul de mari in intervalul de temperatura care ne intereseaza.

Pe baza acestor presupuse rate mari, am presupus in primul nostru model teoretic17 ca zirconii erau un impediment neglijabil la fluxul de heliu, in comparatie cu mineralele din jurul lor. Dar, in 2001, am primit o imprimare prealabila a unei hartii18 care enumera date noi de difuzie de heliu in zirconuri de la mai multe site-uri din Nevada. Fig. 5 prezinta unele dintre aceste date (proba Fish Canyon Tuff FCT-1) ca o linie de puncte solide. Aceste date au fost multe ordine de marime mai mici decat interpretarea noastra a graficului lui Magomedov. Datele ruse ar fi de acord cu datele din Nevada daca am reinterpreta eticheta lui Magomedov ca insemnand „log10 D ”, logaritmul comun al lui D. Fig. 5 arata ca interpretarea in partea de jos (patrate si linie solida groasa). Mica diferenta intre partile inalte „intrinseci” ale datelor din Rusia si Nevada este usor de atribuit diferentelor de compozitie site-to-site. Partea aproape orizontala a datelor rusesti este probabil o linie de „defect” din cauza multor daune ale radiatiilor (vezi sfarsitul sectiunii anterioare).

Noile date si noua noastra interpretare a datelor vechi implica faptul ca zirconul nu este un impediment neglijabil pentru difuzarea heliului. In aceasta lucrare ne-am schimbat modelul teoretic pentru a da socoteala acestui fapt. Dupa cum vom arata in sectiunile ulterioare, noua noastra interpretare a datelor din Rusia este in continuare de cinci ordine de marime prea mari pentru modelele uniformitare. Dar este destul de compatibil cu modelele creationiste si scarile de timp.

Date pentru minerale din Granemioritul Jemez

Masuratorile difuziei gazelor nobile intr-un anumit tip de mineral natural prezinta adesea diferente semnificative de la un loc la altul, cauzate de variatii ale compozitiei. Din acest motiv, este important sa obtineti date de difuzie de heliu pe zircon si biotita de la aceeasi unitate de roca (Jemez Granodiorit), care a fost sursa probelor de Gentry. In consecinta, in 2000, proiectul RATE a comandat astfel de studii experimentale.

Laboratorul National Los Alamos a fost suficient de amabil sa ne ofere mostre de baza de granodiorit din acelasi foraj, GT-2 si de la o adancime similara, de aproximativ 750 de metri. Laboratorul de geologie de la Institutul de Cercetari pentru Creatie a extras biotitul folosind lichide grele si separare magnetica. Folosind metode similare, Activation Laboratories, Ltd., din Ontario, Canada, a extras zirconii si a ales trei dintre ele pentru analiza izotopica. Apendicele A ofera acele rezultate, care au fost de acord destul de bine cu datele de plumb publicate de Laboratorul National Los Alamos pentru acelasi site.19 Am rezervat restul zirconilor, aproximativ 0,35 miligrame, pentru masuratori de difuzie.

Printr-o companie miniera mica, Zodiac Minerals and Manufacturing, am contractat cu Kenneth A. Farley de la Institutul de Tehnologie din California (Divizia de Stiinte Geologice si Planetare) pentru a masura coeficientii de difuzie a zirconului si biotitei de pe site-ul Jemez. Este un expert recunoscut in masuratori de difuzie a heliului in minerale, avand multe publicatii legate de acest domeniu. Dupa cum ne-am dorit, Zodiac nu a spus lui Farley ca sunt sub contract pentru noi, obiectivele proiectului sau site-urile probelor. L-am incurajat sa-si publice masuratorile si ne-am oferit sa ii trimitem informatiile despre sit geologic, daca va face acest lucru. Anexele B si C prezinta datele sale in detaliu.

Fig. 6 (a) si 6 (b) sunt diagramele Arrhenius ale celor mai relevante date pentru zircon si respectiv biotit. Datele de zircon sunt de la Jemez Granodiorit din New Mexico, Fish Canyon Tuff din Nevada si Muntii Ural din Rusia (reinterpretat datele Magomedov). Primele doua studii sunt destinate, in esenta, cristalelor de aceeasi dimensiune (lungime medie ~ 60 um, a ≅ 30 um, sectiunea 6). Studiul rus a fost pentru cristale ~ 150 µm lungime. Datele biotitei provin din granodioritul Jemez. Aceste date si date similare pe care le-am obtinut (a se vedea apendicele B) pentru biotita de la Beartooth Gneiss din Wyoming, sunt singurele date pentru acel mineral pe care il cunoastem. Pentru comparatie cu datele biotitei, am inclus, de asemenea, date publicate pentru muscovite, un mic diferit.20

Observati ca toate seturile de date de zircon sunt destul de bine intre ele la temperaturi ridicate. La 390ºC (abscisa = 1,5), datele rusesti au un genunchi, care se desprinde spre dreapta intr-o panta mai orizontala pentru temperaturi mai scazute. Aceasta implica un numar mare de defecte (a se vedea sectiunea 4), in concordanta cu daunele ridicate ale radiatiilor Magomedov. Datele din Nevada si New Mexico coboara pana la 300ºC (abscisa = 1,745) fara genunchi puternic, ceea ce implica faptul ca datele se afla in partea intrinseca a curbei. O potrivire cu cel putin patrate de ecuatie (2) la datele de zircon din New Mexico (Jemez Granodiorite) ofera urmatorii parametri de difuzie:

Cu toate acestea, se pare ca exista o usoara scadere a pantei in datele sub 450ºC. Mai tarziu, vom avea nevoie de o potrivire la temperaturi sub acest nivel. Parametrii cei mai potriviti de la 440ºC pana la 300ºC sunt:

Deoarece zirconii din New Mexico sunt radioactivi, trebuie sa aiba unele defecte si sa aiba un genunchi la o temperatura mai mica decat 300ºC. Am solicitat recent ca Farley sa obtina date suplimentare de la 100ºC la 300ºC. Dar din februarie 2003, nu avem date fiabile pentru acea gama.

Datele de moscovit si biotit sunt in concordanta intre ele. In intervalul de temperatura scazut de interes, biotitul din New Mexico are un coeficient de difuziune ceva mai mare decat zirconii. Asta inseamna ca biotitul, desi nu era neglijabil, nu a impiedicat fluxul de heliu la fel de mult ca la zirconiu.

Un nou model de creatie

Avem nevoie de un cadru teoretic in care sa putem interpreta datele de difuzie din sectiunea anterioara. Dupa cum am mentionat la sfarsitul sectiunii 4, in primul nostru model de creatie am presupus in mod gresit ca zirconii au fost un impediment neglijabil pentru difuzarea heliului. In aceasta sectiune construim un nou model de creatie.

Ca si mai inainte, modelul de creare incepe cu o scurta explozie de descompunere nucleara accelerata care genereaza o concentratie mare C 0 de heliu uniform pe intregul zircon (cum ar fi distributia atomilor U si Th), dar nu si in biotitul din jur. Dupa aceea heliul difuzeaza din zircon in biotitul pentru un timp t . La fel ca in modelul nostru anterior, am ales t = 6.000 de ani. Timpul este suficient de scurt incat cantitatea suplimentara de heliu generata de descompunerea nucleara normala sa fie mica comparativ cu cantitatea initiala. Presupunem ca temperaturile au fost constante la valorile de astazi. Vom arata in sectiunea 7 ca aceasta presupunere este generoasa pentru uniformitari.

Deoarece coeficientii de difuzie a biotitei nu sunt prea diferiti de coeficientii de zircon, ar trebui sa avem un model care sa contina doua materiale. Difuzia in zircon este izotropa, cu heliu care curge esential in aceeasi viteza in toate cele trei directii. Difuzia in biotit nu este izotropa, deoarece majoritatea heliului curge bidimensional de-a lungul planurilor de clivaj ale mica. Insa contabilizarea anisotropiei in biotit ar fi destul de dificila, asa ca lasam aceasta rafinare pentru urmatoarea generatie de analisti. Pentru a mentine matematica tractabila, vom presupune simetrie sferica, cu o sfera de zircon cu raza efectiva a in interiorul unei cochilii sferice de material cu raza exterioara b , asa cum arata figura 7. Atunci concentratia C va depinde doar de timp si de distantar din centru.

Sa luam in considerare valorile pe care ar trebui sa le atribuim lui a si b . Zirconii lui Magomedov aveau o lungime intre 100 si 200 um, 21 pentru o lungime medie de aproximativ 150 um. El a atribuit cristalelor o raza efectiva de jumatate din lungimea medie, sau 75 um. Gentry a selectat zirconii intre aproximativ 50 um si 75 um, pentru o medie pe care o vom rotunji la 60 um. Jumatate din aceasta ne ofera o raza eficienta pentru analiza noastra a zirconilor Jemez:

Biotita din granodioritul Jemez are forma unor fulgi cu o grosime de aproximativ 0,2 mm si diametru de aproximativ 2 mm. Deoarece planurile de clivaj sunt pe directia lunga, iar difuzia este in principal de-a lungul planurilor, diametrul este dimensiunea relevanta pentru difuzie. Aceasta ne ofera o raza exterioara de:

Deoarece b este de peste 32 de ori mai mare decat a , volumul de biotita asemanator discului (nu sferic) in care intra heliul este mai mult de 1.000 (~ 32 patrati) ori de volumul zirconului. Aceasta consideratie afecteaza conditiile de granita pe care le alegem pentru r = b si modul in care am putea interpreta proba 6 (vezi sectiunea 2), dupa cum urmeaza.

Sa presupunem ca heliul nu ar putea scapa deloc de biotit. Atunci odata cu difuzarea, C ar scadea in zircon si ar creste in biotit, pana cand concentratia a fost aceeasi in toate cele doua materiale. Dupa aceea C va ramane in esenta constanta, la aproximativ 0,001 C 0. Fractia Q / Q 0 care ramane in zircon ar fi de aproximativ 0,001, ceea ce Gentry a observat in esantionul 6.

Asadar, o posibila explicatie pentru proba 6 este aceea ca difuzarea in materialele inconjuratoare (feldspat, cuart) si scurgerea (de-a lungul granitelor granulelor) a fost suficient de lenta (in timpul relativ scurt t ) pentru a face ca fluxul de heliu sa fie neglijat din biotita. Pentru esantionul respectiv, coeficientul de temperatura si difuzie au fost suficient de mari pentru ca heliul sa se raspandeasca uniform atat prin zircon si biotita in timpul respectiv.

Masuratorile noastre (vezi apendicele B) au aratat ca concentratia de heliu din biotitul Jemez la o adancime de 750 m a fost mica, doar aproximativ 0,32 × 10–9 cm3 (la STP) pe microgram. Tinand cont de diferenta de densitate a biotitului si a zirconului (3,2 g / cm3 si 4,7 g / cm3), aceasta corespunde aproape exact aceleiasi cantitati de heliu pe unitatea de volum ca si proba continuta. Acest lucru sugereaza ca zirconul si biotitul au fost aproape de echilibru in proba 6, sustinand astfel ipoteza noastra.

La temperaturi mai scazute, pentru retentii de heliu mai mari de 0,001, C in biotit ar fi mai mic decat C in zircon. In acest caz, limita de la r = b nu ar afecta in mod semnificativ iesirea de heliu din zircon. Vom presupune ca acest lucru a fost aproximativ valabil si pentru esantionul 5, dar nu si pentru esantionul 6. Pentru a simplifica analiza noastra pentru esantioanele 1 pana la 5, vom presupune conditia limita obisnuita, ca concentratia C ( r ) sa scada la zero la raza r = b :

Pentru conditiile initiale, presupunem ca concentratia este o constanta, C 0, in interiorul zirconului si zero in afara acestuia:

La

si

Dupa timpul zero, trebuie sa existe, de asemenea, continuitatea atat a fluxului de C cat si al heliului la r = a. Avem nevoie de o solutie la ecuatia de difuzie (1), in forma sa radiala, pentru conditiile de limita de mai sus. In 1945, RP Bell a publicat o astfel de solutie pentru problema corespunzatoare in fluxul de caldura.22 Solutia sa, matematic complexa, permite coeficienti de difuzie diferiti in cele doua regiuni. Vom simplifica considerabil solutia facand coeficientii de difuzie la fel in ambele regiuni. Deoarece coeficientul de difuzie al biotitului este ceva mai mare decat cel al zirconului la temperaturile de interes, solutia noastra va avea iesiri de heliu usor mai lente (nu mai mult de 30% mai lent) si, in consecinta, ori mai lungi decat situatia reala. Dar, deoarece uniformitarienii trebuie sa creasca timpul oricum, ei nu ar trebui sa se opuna acestei aproximari.

Cu simplificarea de mai sus, ecuatia lui Bell se reduce la una data de Carslaw si Jaeger.23 Dupa efectuarea modificarilor simple necesare pentru a trece de la fluxul de caldura la difuzia atomica, 24 si contabilizarea diferentelor de notatie (semnificatiile notelor de la a si b ), obtinem urmatoarea solutie:

unde D este coeficientul de difuzie al zirconului. In continuare, trebuie sa determinam fractia Q / Q 0 de heliu retinuta in zircon dupa difuzarea timpului t . Mai intai, retineti ca Q ( t ) si Q 0 sunt integralele de volum ale lui C ( r , t ) si C 0 in zircon:

Ecuatia de integrare a volumului (10), asa cum este necesar de ecuatia (11a) si divizarea de ecuatia (11b), da fractia de heliu retinuta in zircon dupa trecerea timpului t :

unde definim functia S n astfel:

Pentru a rezolva ecuatia (12), sa o rescriem in termenii unei noi variabile, x si a unei noi functii F ( x ) dupa cum urmeaza:

Unde

si

Acum putem folosi software precum Mathematica 25 pentru a gasi radacinile ecuatiei (14a), adica pentru a gasi valorile x pentru care F ( x ) ne va oferi valori particulare ale fractiei de retentie Q / Q 0. Cand aceasta din urma si b / a sunt mari, seria din ecuatia (14b) nu converg rapid. Pentru valoarea noastra de b / a , 33,3, a fost necesar sa iesim la N = 300 pentru a obtine o precizie buna. Tabelul 2 prezinta valorile rezultate ale lui x si valorile lui Dnecesare pentru a obtine acele valori din ecuatia (14c) folosind un timp de 6.000 de ani, t = 1.892 × 1011 secunde. Erorile estimate in D rezulta din erorile raportate in Q / Q 0.

In rezumat, a cincea coloana arata coeficientii de difuzie a zirconului care ar fi necesare pentru ca zirconii Jemez sa pastreze fractiile observate de heliu (a treia coloana) timp de 6.000 de ani la temperaturile enumerate in a doua coloana.

Tabelul 2. Noul model de creatie.   T (ºC) Q / Q 0 x D (cm2 / sec) Eroare (%) 1 105 0,58 ± 0,17 5,9973 × 10–4 3,2103 × 10–18 +122 –67 2 151 0,27 ± 0,08 2,4612 × 10–3 1,3175 × 10–17 +49 –30 3 197 0,17 ± 0,05 4,0982 × 10–3 2,1937 × 10–17 +39 –24 4 239 0,012 ± 0,004 3,3250 × 10–2 1,7798 × 10–16 +33 –18 5 277 ~ 0,001 1.8190 × 10–1 9.7368 × 10–16 – –

Acest nou model se dovedeste a fi uimitor de aproape de modelul nostru de creatie anterioara – in 0,5% pentru esantionul 1 si 0,05% pentru ceilalti – in ciuda diferitelor presupuneri si ecuatii. Acest lucru sugereaza puternic ca exista o echivalenta fizica de baza (dar nu evidenta) intre cele doua modele si ca micile diferente se datoreaza doar erorii numerice a calculelor. Astfel, predictiile noastre publicate anterior26 despre coeficientii de difuzie sunt valide, dar ar trebui reinterpretate pentru a se aplica zirconului, nu biotitului.

Vom compara datele nu numai cu acest nou model, ci si cu un model uniformitar, pe care il descriem in sectiunea urmatoare.

Modelul uniformitar

In cartea RATE, 27 am prezentat un model simplu adecvat viziunii uniformitare, cu miliarde de ani, a istoriei unitatii rock:

. . . degradare radioactiva constanta cu ritm redus, productie de He si difuzie He de 1,5 miliarde de ani la temperaturile actuale din formatie.

Presupunerea noastra de temperaturi constante este generoasa pentru uniformitari. Doi geoscientisti de la Laboratorul National Los Alamos au construit un model teoretic al istoriei termice a forajului special (GT-2) de care ne preocupam.28 Au inceput sa presupuna „un gradient geotermic de fundal vertical de 25ºC / km.” Asta inseamna conditii initiale cu temperaturi absolute cu 16% pana la 31% mai mici decat in ​​prezent pentru probele 1 pana la 6, punandu-le in intervalul de difuzare a „defectului” cu panta mica. Modelul lor are apoi un episod de vulcanism Pliocen-Pleistocen care a inceput sa creasca temperatura acum cateva megayears. S-ar atinge cu aproximativ 0,6 mii in urma, la temperaturi de aproximativ 50 pana la 120ºC peste valorile actuale, in functie de adancime. Dupa varf, temperaturile vor scadea constant pana acum 0,1 Myr, si apoi niveluri la valorile actuale.

Studiile ulterioare29,30 adauga un impuls de caldura mai recent si au temperaturi trecute mai ridicate, cu 110ºC pana la 190ºC mai mult decat nivelurile de astazi cu doar 24.000 de ani in urma si mai mari inainte de aceasta. gama de difuzie.

Efectul unor astfel de impulsuri de caldura ar fi grozav. Timp de cateva milioane de ani, coeficientii de difuzie ar fi fost cu aproximativ doua-trei ordine de marime mai mari decat valorile actuale. In anii precedenti de 1,5 miliarde de ani, presupus la temperaturi mai scazute decat in ​​prezent, ratele de difuzie ar fi fost pe linia „defect” (fig. 4a) si, prin urmare, nu mult sub nivelul de astazi. Astfel, timpul indelungat la temperaturi mai scazute nu ar compensa pierderile mari in timpul catorva milioane de ani la temperaturi mai ridicate. Acest lucru face ca asumarea noastra de temperaturi constante la valorile de astazi sa fie destul de favorabila scenariului uniformitar.

Dupa cum vom vedea, scala de timp uniformitara lunga necesita ca coeficientii de difuzie a zirconului sa fie de aproximativ un milion de ori mai lent decat coeficientii masurati de biotit. Aceasta inseamna ca biotitul nu ar fi o piedica semnificativa a fluxului de heliu din modelul uniformitar, iar rezultatele nu ar fi mult diferite decat cele pentru un zircon gol. Pentru producerea continua de heliu, concentratia C in zircon ar atinge nivelul de stare constanta relativ repede (vezi sectiunea 10) si va ramane la acel nivel pentru cea mai mare parte a presupuselor 1,5 miliarde de ani. Din nou presupunem un zircon sferic cu raza a. Carslaw si Jaeger32 ofera solutia corespunzatoare pentru fluxul de caldura. Convertirea la notatia pentru difuzia atomica ne arata cum este concentratia C in stare constanta in zircon depinde de raza r de la centru:

Tabelul 3. Model uniform.   T (ºC) Q / Q 0 D (cm2 / sec) Eroare (%) 1 105 0,58 ± 0,17 2,1871 × 10–23 ± 30 2 151 0,27 ± 0,08 4.6981 × 10–23 ± 30 3 197 0,17 ± 0,05 7,4618 × 10 –23 ± 30 4 239 0,012 ± 0,004 1,0571 × 10–21 ± 30 5 277 ~ 0,001 1,2685 × 10–20 –

Aici Q 0 este cantitatea totala de heliu care ar fi produsa in timpul t . Adica Q 0 / t este rata de productie a heliului. Ca si inainte, D este coeficientul de difuzie al zirconului, iar a este raza efectiva. Folosind ecuatia (11a) pentru a integra ecuatia (15) si a imparti la Q 0 ne ofera fractia de heliu Q / Q 0 in zircon in stare de echilibru:

Tabelul 3 ne ofera coeficientii de difuzie de zircon necesari pentru a da retentiile observate pentru a = 30 µm si t = 1,5 miliarde de ani = 4,73 × 1016 secunde.

Acelasi rationament din esantionul 6 se aplica pentru acest model ca si pentru modelul de creatie, cu exceptia faptului ca este mai putin probabil ca heliul sa poata ramane complet sigilat in biotita timp de peste un miliard de ani. Pentru celelalte probe, acest model este exact acelasi cu modelul nostru de „evolutie” publicat anterior.33

Compararea datelor si a modelelor

Fig. 8 prezinta datele zirconului de la Jemez Granodiorit, impreuna cu cele doua modele. Datele de zircon sunt pe deplin in concordanta cu modelul de creatie. Aceste date noi sunt, de asemenea, destul de consistente cu toate datele de zircon publicate, asa cum arata Fig. 6 (a). Din aceasta scriere (februarie 2003) nu avem date fiabile despre zirconii Jemez sub 300ºC. Dar observati ca datele au aceeasi panta ca punctele modelului de creare pentru esantioanele 3, 4 si 5, iar datele aproape ating punctul 5. Aceasta ne permite sa utilizam ecuatia (14c) pentru a estima aproximativ valorile pentru timpul t pentru acei trei puncte:

Folosind a / b = 0.03, valorile D / a 2 extrapolate din parametrii experimentali cei mai potriviti ai ecuatiei 5b, iar valorile x si erorile din tabelul 2 ne ofera urmatoarele perioade pentru difuzarea:

Erorile de mai sus nu includ erorile statistice in extrapolarea adaptarii datelor coeficientului de difuzie a zirconului pana la temperaturile mai mici necesare. Datele actuale pentru temperaturi sub 300ºC ar elimina eroarea de extrapolare.

Tabelul 4. Timpul difuziei. x D / b 2 (sec – 1) Timp t (ani) Eroare (ani) 3 4.0982 × 10–3 1.2672 × 10–15 10389 +4050 –2490 4 3.3250 × 10–2 1.6738 × 10–14 6392 +2110 – 1150 5 1.8190 × 10–1 1.2311 × 10–13 4747 – –

Intre timp, putem spune ca datele din tabelul 4, luand in considerare estimarile de eroare, indica o varsta cuprinsa intre 4.000 si 14.000 de ani. Aceasta este departe de varsta uniformitara de 1,5 miliarde de ani!

Se pare ca datele de pastrare necesita ca punctele 1 si 2 ale modelului de creare sa fie pe o linie „defect”, similar cu datele ruse pentru zirconii deteriorati prin radiatii. Asemanarea ne ofera motive intemeiate sa speram ca datele cu zircon la temperatura scazuta, atunci cand intra, se vor apropia si de acele puncte de model.

Tabelul 5. Limite mai mici de miliarde de ani fata de retentiile observate.

Esantion T (° C) D / a 2 observat (sec – 1) Extrapolat din date Retentii de heliu Q / Q 0 Dupa 1,5 miliarde de ani Observat 3 197 1.4080 × 10–12 1.0007 × 10–6 0.170 4 239 1.8597 × 10–11 7.5764 × 10–8 0.012 5 277 1.3679 × 10–10 1.0368 × 10–8 0.001

Datele nu ofera nicio speranta pentru modelul uniformitar. Este putin probabil ca datele zirconului sa continue in jos pe linia intrinseca pentru inca cinci ordine de marime. Este cert (pentru ca toate zirconii naturali au defecte) ca la o temperatura mai scazuta va exista un genunchi, in care datele se vor desparti orizontal spre dreapta intr-o linie de defectiune cu adancime. Dar chiar daca nu ar fi asa, linia intrinseca ar trece cu mult peste modelul uniformitar.

De asemenea, putem folosi aceste date observate pentru a estima ce retentii de heliu ar fi trebuit sa gaseasca Gentry daca zirconii aveau intr-adevar 1,5 miliarde de ani. Daca nici un heliu nu ar putea scapa din biotita in timpul respectiv, toate probele ar fi avut retentii de aproximativ 0,001, cu mult mai putin decat esantioanele 1 pana la 4 [a se vedea sectiunea 6 intre ecuatiile (7) si (8)]. Cu toate acestea, stim ca heliul poate difuza prin materialele din jur, cuart si feldspat. Presupunand ca acestea sunt obstacole neglijabile, putem folosi datele extrapolate in ecuatia (16) pentru a obtine limite mai mici la retentiile. Tabelul 5 prezinta rezultatele:

In rezumat, ratele de difuzie observate sunt atat de mari incat daca zirconii ar fi existat timp de 1,5 miliarde de ani la temperaturile observate, probele 1 pana la 5 ar fi pastrat heliu mult mai putin decat observam. Asta implica cu tarie ca nu au existat de aproape mult timp.

Inchiderea unor lacune

Un raspuns la aceste date de la uniformitarieni ar putea fi acesta: afirma ca temperaturile in Granodioritul de Jemez inainte de vulcanismul Pliocen-Pleistocen au fost suficient de scazute pentru a face coeficientii de difuzie suficient de mici pentru a retine heliul. Am discutat aceasta posibilitate in sectiunea 7, dar aici evidentiem cat de scazute sunt astfel de temperaturi.

Pana cand nu avem date fiabile la temperaturi scazute pentru zirconii Jemez Granodiorit, trebuie sa argumentam indirect din celelalte date pe care le avem. Singurele date publicizate la temperaturi scazute din zircon, datele rusesti de Magomedov, 34 arata o linie defecta (fig. 6a). Linia este destul de ridicata, probabil pentru ca acele zirconii au avut multe defecte din cauza daunelor ridicate de radiatii raportate de Magomedov. Dar panta liniei de defect este similara cu panta punctelor 1, 2 si 3, atat in ​​crearea, cat si in modelele uniformitare ale datelor de pastrare (fig. 8). Deoarece datele cu zirconiu de temperatura inalta Jemez sunt in acord cu modelul de creare, exista motive intemeiate sa presupunem ca datele la temperaturi scazute se vor conforma si acelui model. In acest caz, parametrii liniei de defect zircon ar fi:

Deoarece E1 este mic, panta liniei de defect este mica. Aceste numere ar insemna ca pentru a obtine coeficientii de difuzie suficient de scazute pentru a raspunde nevoilor uniformitare, sa spunem, de ordinul a 10–23 cm2 / sec, temperatura pre-Pliocen din granodiorit ar fi trebuit sa fie aproximativ –190 ° C, aproape de asta de azot lichid. Niciun fel de uniformitate nu stim ca ar pleda un pamant care a fost criogenic de miliarde de ani! Desigur, aceste valori sunt doar estimari preliminare si, probabil, linia de defect reala a zirconilor Jemez ar necesita o racire mai putin severa. Dar demonstreaza modul in care zirconii ar avea nevoie de temperaturi nerealiste pentru a retine cantitati mari de heliu pentru eoni uniformi ai timpului.

porno zoofilia http://fnmbdem.net/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/
porno aztec http://fabrikadanal.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/
dexter porno http://macy.in/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/
filme porno cu cumnate http://nepaliputi.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/amatori
porno cu mature grase http://2nop.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/anal
full porno movies http://tradindia.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/asiatice
www filme porno gratis http://padex.ir/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/beeg
playboy porno http://hta.info/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/blonde
filme porno cu mame si fii lor http://wxvideos.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/brazzers
porno copii http://ww31.otwz.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/brunete
muiste porno http://koooa.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/chaturbate
big ass porno http://iyfrh.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/copila-minora-are-orgasm-in-timp-ce-primeste-limbi-in-pizda
free video porno brazers http://www.e-answer.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/pustoaica-e-dezvirginata-in-cur-de-un-barbat-dotat
compilatii porno http://midspin.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/bruneta-bronzata-se-masturbeaza-la-piscina
porno scarbos http://succeedinscience.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/adolescenta-mica-de-18-ani-e-fututa-de-iubit
alfa porno http://batchmyinkjets.net/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/doua-grase-cu-funduri-mari-se-fut-pe-o-canapea
filme porno cu mame batrane onlain http://lobro.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/lesbiene-se-satisfac-cu-un-vibrator-in-pizdele-frumoase
dana rogoz porno http://m406.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/nimfomana-e-satisfacuta-de-doi-barbati-care-o-fut
porno cu filipineze http://insidemoney.net/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/blonda-mica-e-pusa-pe-burta-si-fututa-salbatic-pe-la-spate
porno cu matuse http://mercardolivre.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/mamica-superba-fututa-in-pasarica-de-un-negru

O a doua linie de aparare uniformitara poate fi aceea de a pretinde ca concentratia de heliu 4 in biotita sau in roca inconjuratoare este in prezent aproximativ aceeasi ca in cazul zirconilor. (Un astfel de scenariu ar fi foarte neobisnuit, deoarece sursa principala de 4He este radioactivitatea din seria U sau Th in zirconii sau alte cateva minerale precum titanitul sau apatitul, dar nu biotitul.) Scenariul ar insemna ca in esenta nu exista difuzie in sau in afara au loc zirconii. Cu toate acestea, masuratorile noastre (apendicele B) arata ca, cu exceptia probelor eventual 5 si 6, concentratia de heliu in biotita [sectiunea 6, dintre ecuatiile (7) si (8)] este mult mai mica decat in ​​zirconii. Difuziunea curge intotdeauna de la concentratii mai mari la mai mici. Astfel, heliul trebuie sa fie difuz din zirconii si in biotitul din jur. In plus,

O a treia aparare uniformitara ar putea fi faptul ca echipa Oak Ridge a facut intr-un fel o greseala uriasa, ca cantitatile reale de heliu erau cu adevarat multe ordine de marime mai mici decat au raportat. Dar dupa cum raporteaza apendicele C, experimentatorul nostru Kenneth Farley, nestiind cat ar trebui sa gaseasca si sa ajunga pana la doar 500 ° C, a obtinut un randament partial (nu exhaustiv) de 540 nanomoli de heliu pe gram de zircon sau in unitatile de Gentry, 11 × 10–9 cm3 / µg. Acesta este in acelasi ordin de marime ca rezultatele lui Gentry din tabelul 2, care raporteaza cantitatea totala (exhaustiva) eliberata dupa incalzire la 1000 ° C pana cand nu va mai aparea nici un heliu. Astfel experimentele noastre sustin datele lui Gentry.

„Temperatura de inchidere” nu ii ajuta pe uniformitari

Unii uniformitari incearca sa foloseasca conceptul de geoscienta a temperaturii de inchidere pentru a sustine ca zirconii sub aceasta temperatura sunt sisteme inchise permanent, pierzand niciun fel de heliu semnificativ prin difuzie. Nu reusesc sa inteleaga ca, chiar si sub aceasta temperatura, zirconii se pot redeschide si pot pierde cantitati mari de heliu. Aici explicam temperatura inchiderii si redeschiderea si aratam ca, in scenariul uniformitar, zirconii Jemez Granodiorit s-ar redeschide devreme in istoria lor.

Luati in considerare o racire cu zircon fierbinte in granit nou format. Daca rata de racire este constanta, atunci articolul seminal al lui Martin Dodson35 privind temperatura de inchidere arata ca coeficientul de difuzie D (al heliului care iese din zircon) scade exponential cu o constanta de timp τ data de:

unde T este temperatura absoluta, dT / dt este rata de racire, R este constanta de gaz, iar E 0 este energia de activare in regiunea „intrinseca” (sectiunea 3).

In scenariul uniformitar, degradarea nucleara produce heliu intr-un ritm aproape constant. La inceput, cand zirconul este foarte fierbinte, heliul se difuzeaza in afara cristalului la fel de repede pe cat il produce degradarea nucleara. Dar pe masura ce zirconul se raceste, acesta va ajunge in cele din urma la o temperatura sub care rata pierderii devine mai mica decat rata de productie. Acest punct este in esenta ceea ce a insemnat Dodson prin temperatura de „inchidere”. El a aratat ca , pentru o viteza de racire constanta temperatura de inchidere T c este

unde A este o constanta fara dimensiuni (55 pentru o sfera), D 0 este interceptarea „intrinseca” din Fig. 4 (a), a este raza efectiva a cristalului si τ este constanta de timp de difuzie data de ecuatia (19 ). Deoarece τ depinde de viteza de racire, prin urmare , afecteaza T c oarecum, geoscientists implica o viteza de racire conventionala atunci cand specificati o temperatura de inchidere. In apendicele C, Kenneth Farley presupune o rata de racire de 10ºC pe milion de ani si constata ca temperatura de inchidere a zirconilor Jemez Granodiorit este de 128ºC.

Aceasta temperatura este sub temperatura gaurilor de foraj a esantioanelor 2 – 5 (tabelul 1). Majoritatea probelor noastre au fost peste temperatura de inchidere, deci ar fi fost intotdeauna sisteme deschise, pierzand heliu. Cu toate acestea, chiar daca ar fi atins temperatura de inchidere, analiza de mai jos arata ca nu ar fi ramas inchise mult timp.

Dupa ce zirconul se raceste sub temperatura de inchidere, heliul incepe sa se acumuleze in el, asa cum arata Fig. 9. Mai tarziu, pe masura ce temperatura se reduce la cea a rocii inconjuratoare, coeficientul de difuzie D devine constant. (In cazul schimbarii temperaturilor pe termen lung este mai greu de analizat, dar va mai fi un timp de redeschidere.) Pe masura ce cantitatea de heliu din zircon creste, legile de difuzare ale Fick (sectiunea 3) spun ca rata de pierdere este de asemenea creste. In cele din urma, chiar cu mult sub temperatura de inchidere, rata pierderilor se apropie de rata de productie, eveniment pe care il numim „redeschiderea” zirconului. Apoi, cantitatea de heliu din zircon se va nivela la o valoare constanta, pe care am numit-o Qin ecuatie (16). Dupa aceea, zirconul va pierde din nou heliu la fel de repede pe cat il produce degradarea nucleara.

Sa estimam intervalul de inchidere, durata de timp t ci resturile de zircon inchise inainte de re-deschidere. Dupa cum am remarcat chiar sub ecuatia 15, rata de productie a heliului este Q 0 / t , unde t este varsta uniformitara a zirconului, 1,5 miliarde de ani. Presupunand o crestere liniara ca prima aproximare, rata de productie inmultita cu t ci este aproximativ egala cu valoarea starii de echilibru a Q , care este partea dreapta a ecuatiei noastre (16) inmultita cu Q 0:

Rezolvarea pentru t ci ne ofera intervalul de inchidere aproximativ:

Daca intervalul de inchidere ar fi fost lung comparativ cu varsta zirconului, atunci zirconul ar fi intr-adevar un sistem inchis. Dar acesta ar fi cazul in viziunea uniformitara a zirconurilor Jemez? Utilizarea razei efective a zirconilor, 30 µm si valorile masurate ale lui D (fig. 8) in ecuatia (22) ne ofera valori t ci intre cateva zeci de ani si cateva mii de ani, in functie de temperatura probei. in foraj. Aceste vremuri sunt foarte mici in comparatie cu varsta uniformitara de 1,5 miliarde de ani.

Asadar, chiar daca zirconii s-ar fi racit rapid si ar fi atins temperatura de inchidere devreme in istoria lor, ratele noastre de difuzie masurate spun ca s-ar fi redeschis la scurt timp dupa aceea. In timpul majoritatii presupuselor eoni, zirconii ar fi fost un sistem deschis. Acestia ar pierde la fel de mult heliu ca producerea descompunerii nucleare. Astfel, temperatura de inchidere nu ajuta uniformitarienii in acest caz, deoarece intervalul de inchidere este scurt.

Concluzie

Experimentele proiectului RATE comandat in 2000 au confirmat clar previziunile numerice ale modelului nostru de creatie (actualizate usor in sectiunea 6), pe care le-am publicat anterior.36 Alte date experimentale publicate incepand cu anul 2000 sunt de acord cu datele noastre. De asemenea, datele resping clar modelul uniformitar. Datele si analiza noastra arata ca peste un miliard de ani de degradare nucleara s-au produs recent, intre 4.000 si 14.000 de ani in urma. Aceasta sustine cu tarie ipoteza noastra despre episoadele recente de degradare nucleara foarte accelerata.

Aceste date de difuzie nu sunt suficient de precise pentru a dezvalui detalii despre episoadele de accelerare. Erau unul, doi sau trei? Au fost in timpul Saptamanii Creatiei timpurii, dupa toamna sau in timpul Potopului? Au fost doar 500 – 600 de milioane de ani de accelerare in cursul anului Potopului, restul de acceleratie a avut loc inainte de asta? Nu putem spune din aceasta analiza. Cu toate acestea, faptul ca aceste zirconii provin dintr-o unitate de roca precambriana arunca o lumina asupra diferitelor modele creationiste despre momentul in care s-au format straturile de sub Cambrian. Putem spune ca „ceasul de difuzie” necesita o mare cantitate de descompunere nucleara sa fi avut loc in urma cu mii de ani, dupa ce zirconii au devenit solizi. In orice moment din istoria biblica au aparut rocile precambriene, aceste date sugereaza ca „1.

Rezultatul nostru cel mai important este acesta: difuzia cu heliu ridica indoieli asupra interpretarilor uniformitare de lunga varsta ale datelor nucleare si sustine cu tarie lumea tanara a Scripturii.

Recunoasteri

Multe persoane si institutii au contribuit la colectarea si interpretarea acestor date. In special, am dori sa le multumim lui Robert Gentry, Bill Hoesch, Yakov Kapusta, Roger Lenard, Majdah al-Quhtani si Phil Legate. De asemenea, dorim sa multumim sustinatorilor proiectului RATE pentru contributiile si rugaciunile lor generoase.

Apendicele A: Analiza izotopica a zirconilor Jemez

Aici vom rezuma un raport al Dr. Yakov Kapusta (Activation Laboratories, Ltd., in Ontario, Canada) pe o analiza izotopica pe care a facut-o pe trei zirconi din proba nucleu GT-2480 de la Los Alamos National Laboratories GT-2480 de la forajul GT-2 din Jemez Granodiorit la o adancime de 750 m.

Dr. Kapusta a separat zirconii de proba nucleului folosind lichide grele si separare magnetica. A ales trei cristale din concentrat pentru analiza. Tabelul A1 prezinta rezultatele si notele sale.

Corectia fractionarii in masa de 0,15% / amu ± 0,04% / amu (unitate de masa atomica) a fost aplicata analizelor Daly cu un singur colector si 0,12% / amu ± 0,04% pentru analizele dinamice Faraday-Daly. Gol total procedural mai mic de 0,6 pg pentru Pb si mai putin de 0,1 pg pentru U. Compozitie izotopica goala: 206Pb / 204Pb = 19,10 ± 0,1, 207Pb / 204Pb = 15,71 ± 0,1, 208Pb / 204Pb = 38,65 ± 0,1. Calculele de varsta se bazeaza pe constantele de descompunere ale Steiger si Jager.37 Corectiile Common-Pb au fost calculate utilizand modelul Stacey si Kramers38 si varsta interpretata a esantionului. Interceptia superioara a graficului de concordie a datelor 206Pb / 238U si 207Pb / 238U a fost de 1439,3 Ma ± 1,8 Ma. (Data publicata de radioizotopul Los Alamos pentru zirconii de la o adancime diferita, 2900 m, a fost de 1500 ± 20 Ma39)

Apendicele B: Rata de difuzie in biotit

Mai jos sunt doua rapoarte ale lui Kenneth Farley (cu comentariile noastre intre paranteze) cu privire la masuratorile sale de difuzie de heliu in biotita din doua locatii. Din cate stim, acestea sunt singurele date de difuzie cu heliu-in-biotita care au fost raportate. Primul esantion, BT-1B, a fost de la Beartooth Gneiss, langa Parcul National Yellowstone. Al doilea esantion, GT-2, a fost de la Jemez Granodiorit, foraj GT-2, de la o adancime de 750 m. Laboratorul de geologie de la Institutul pentru Cercetari in Creatie a extras biotitul pentru ambele probe de roca prin zdrobire, separare magnetica si separare a densitatii cu lichide grele. Farley a cernut ambele probe pentru a obtine fulgi intre 75 si 100 microni in diametru. Luand jumatate din diametrul mediu pentru a obtine o raza eficienta de 44 microni, am reprezentat coeficientii de difuzie rezultati pentru proba GT-2 din Fig. 6 (b).

Tabelul A1. Analiza plumbului de uraniu a trei zirconi # Masa (pg) (a) Concentratii Rapoarte U (ppm) Pb (ppm) Pb (c) (pg) (b) 206Pb / 204Pb (c) 208Pb / 206Pb (d) 206Pb / 238U (e) Eroare (2σ%) z1 0,8 612 106,1 13,6 241,2 0,633 0,102828 .50 z2 1,0 218 59,6 1,4 2365,1 0,253 0,236433 .23 z3 1,7 324 62,7 1,7 3503,6 0,218 0,172059 .11 # Ratios Ages 207Pb / 235U (e) Error (2) %). 0.09044 .07 1023.4 1163.6 1434.9 0.828

Note:

1. Greutarile esantionului sunt estimate utilizand un monitor video si sunt cunoscute cu 40%.
2. Total comun-Pb in analize
3. Raportul masurat este corectat doar pentru varf si fractionare.
4. Pb radiogenic.
5. Corect pentru fractionare, spike, blank si initial Pb comun.

Rezultatele difuziei He pe biotita Zodiacului, BT-1B

(Beartooth Gneiss) 18 octombrie 2000

Kenneth A. Farley

Experiment:

Aproximativ 10 mg de biotita BT-1B, sitata a fi intre 75 si 100 um, a fost supusa incalzirii in trepte. Pasii au variat la temperatura de la 50ºC la 500ºC in trepte de 50ºC, cu o incertitudine estimata pe T de <3ºC. Duratele au fost cuprinse intre 6 si 60 de minute, cu durate mai lungi la temperaturi mai scazute; incertitudinea la timp este <1% pentru toate etapele. Dupa cele zece etape, biotitul partial degazat a fost fuzionat pentru a stabili cantitatea totala de He in proba. El a fost masurat prin spectrometrie de masa cu dilutie izotopa cu patrurupole, cu o precizie estimata de 2%. Coeficientii de difuzie au fost calculati utilizand ecuatiile Fechtig si Kalbitzer41 asumand geometria sferica.

Date – Tabelul B1:

(Intr-un act aditional la acest raport, Farley ne-a spus ca cantitatea totala de heliu eliberat a fost de aproximativ 0,13 × 10–9 cm3 (la STP) pe microgram de biotita.]

Interpretare:

El difuzeaza din acest biotit defineste un profil Arrhenius remarcabil de liniar, complet in concordanta cu difuzarea volumului activat termic din acest mineral. Primele doua puncte de date se afla usor sub matrice; aceasta este o caracteristica comuna a Eliberarii in timpul incalzirii in trepte a mineralelor si a fost atribuita „efectelor de margine” asupra profilului de concentratie He.42,43 Ignorand aceste doua puncte de date, energia de activare si difuzivitatea la infinitul T pe baza acestor date sunt 25,7 kcal / mol, respectiv 752. La o viteza de racire de 10ºC / Myr, acesti parametri corespund unei temperaturi de inchidere de 39ºC.

(Dupa aceasta, Farley a adaugat o sectiune „Recomandari” in care a discutat despre posibilitatea descompunerii