Jökull - 01.12.1975, Blaðsíða 31

Á G R I P
ÝMIS VANDAMÁL í SAMBANDI VIÐ
ALDURSÁKVÖRÐUN JARÐLAGA
MED GEISLAVIRKUM EFNUM
Trausti Einarsson,
Verkfrœði- og raunvisindacleild,
og Raunvisindastofnun Háskólans
Um síðustu aldamót kom í ljós, að efni eins
og úran (U, úraníum) eru geislavirk, sem þýðir
jafnframt, að þau breytast úr einu geislavirka
efninu í annaö, uns komið er að blýi, sem er
stöðugt efni. Þessar efnabreytingar stafa af því,
að ýmist er jákvætt eða neikvætt rafhlöðnum
ögnum skotið út úr atómkjarna slíkra efna.
Slíkar breytingar eru óháðar hinum náttúrlegu
ytri skilyrðum, sem koma fyrir á jörðinni, og
eru auk þess reglubundnar. Blýmagnið, sem
framleiðist þannig úr gefnu úranmagni í berg-
sýni, ætti því að vera nákvæmur og öruggur
mælikvarði á aldur bergsins.
En málið reyndist miklu flóknara, en menn
gat grunað í fyrstu. Þannig eru í öllu úrani tvö
afbrigði (samsætur), 238U 0g 235U, þar sem talan
framan við bókstafinn táknar atómþunga hvors
afbrigðis. Miðað er þá við, að atómþungi venju-
legs súrefnis, 1(iO, sé 16. Þunginn hvílir í kjarn-
anum, en að ytri gerð eru atómafbrigðin alveg
eins. Þau skipa því sama sætið í því frumefna-
kerfi sem byggt er á efnafræðilegum eiginleik-
um, og er nafnið samsæta (ísótóp á erlendum
málum) dregið af því. Samsætur geta alla jafna
ekki skilist að við umbreytingar í náttúrunni,
en með sérstöku tæki (massagreini) er aðgrein-
ing þeirra auðveld. Aðeins léttustu samsæturn-
ar eins og vetni, tvívetni og þrívetni, greinast
að við uppgufun vatns, rakamyndun og fryst-
ingu. Og súrefnisgerðirnar luO og lsO greinast
að við kalkmyndun sumra sjávardýra; aðgrein-
ingin fer eftir hitastigi sjávarins, sem dýrin
lifa í, svo að hlutfallsmagn samsætanna í „skelj-
unum", þótt fornar séu, má nota sem hita-
mæli.
Af blýi (Pb) eru til samsætur með atómþunga
204, 206, 207, 208, 210, 211, 212 og 214. Aðeins
fjórar þær fyrsttöldu eru stöðugar, og aðeins
2., 3. og 4. samsætan er hver um sig lokaefni í
geislavirkri röð. 238U breytist að hálfu á 4510
milljón árum í lokaefnið 200Pb, 23öu helming-
ast á 713 milljón árum í lokaefnið 207p|j Þórí-
um, 232Th, helmingast á 13.900 milljón árum
í 208Pb.
Þar eð úran-samsæturnar voru í fastákveðnu
hlutfallsmagni á jörðinni á hverjum tíma, ætti
hvert bergsýni að gefa sama aldurinn, hvor
úran-röðin sem notuð væri. Þetta bregst jtó æði-
oft, og má rekja það til taps á blýi, t. d. við
upplausn í grunnvatni. En þegar blýtap er or-
sökin, og er mismikið í ýmsum sýnum úr sama
bergi, hlýtur Jró hlutfallsmagn 206- og 207-sam-
sætanna að haldast óbreytt og er niðurstaðan
einmitt oft sú. Þetta hlýtur þá að vera upphaf-
lega hlutfallið, og nægir sú upplýsing til þess
að ákveða aklur bergsins, Jtegar blýeyðingin
hófst. Þegar blýhlutfallið í sýnunum er mjög
jafnt, bendir Jrað til þess, að eyðingartíminn sé
aðeins lítill hluti af Jreim aldurstíma. Breyti-
legt blýhlutfall getur þýtt eyðingu á ýmsum
tímum, eða ef til vill tap innri efna úr geisla-
virkni-röðunum og vandast Jtá málið.
Þessi aðferð verður ekki rakin nánar hér, enda
er hún aðeins skýrð hér sem inngangur og sem
jákvætt dæmi um möguleika aldursgreininga,
því að í aðalgreininni er einkum fjallað um
vandkvæði við aðrar aðferðir aldursgreininga
og möguleika á endurbótum.
f 1. kafla er fjallað um það, að streymandi
grunnvatn geti þvegið bæði argon (Ar) og
strontíum (Sr) úr krystöllum bergs (krystalla-
tegundunum hornblendi, múskóvíti, bíótíti og
kalí-feldspati) og þannig valdið of lágum aldri
eftir aðferðunum 87Rb/ 87Sr (rúbidíum breytist
í strontíum) og 40K/ 40Ar (kalíum breytist 1
argon). Á 1. mynd er sýnt vaxandi tap á Ar og
Sr, eftir Jtvx sem nær kemur fornu innskoti,
sem upphaflega var í bráðnu ástandi. Þessi
mynd hefur verið túlkuð þannig, að hitinn í
berginu út frá innskotinu hafi valdið tapinu.
Þessari skýringu er hafnað í greininni á Jxeirri
forsendu, að Ar, sem er efnafræðilega óvirk
lofttegund, tapast hratt út úr þeim krystöllum,
cem um er að ræða, þegar hitinn fer upp fyrir
300 °C, eins og tilraunir hafa greinilega sýnt.
Hins vegar er Sr málmur og þarf miklu hærri
hita til að tapast úr krystöllunum. Myndin sýnir
hins vegar, að Ar og Sr tapast úr múskóvíti í
svo til sömu íjarlægð frá innskotinu, þ. e. við
svipað hitastig, og sama á við um tap þessara
efna úr bíótíti. Sú skýring er gefin á efnatap-
inu, að það hafi orsakast af Jreirri grunnvatns-
JÖKULL 25. ÁR 29