放射性年代测定方法及其应用的发展

早期尝试计算的年龄地球

从历史上看,前寒武纪岩石序列的细分,因此前寒武纪时间已经完成的基础上构造或岩性。只有轻微的迹象化石出现(主要是藻类叠层石的形式),没有量化这种松散构造的有效方法年表直到发现的存在放射性启用约会程序直接应用到岩石。

仍是一个量化的地质时间难以捉摸的物质对大多数人类对地球的年龄和其复杂的物理和生物的历史。尽管印度教教义接受地球,一个非常古老的起源中世纪的地球历史上的西方概念在很大程度上是基于字面的解释基督教的《旧约全书》引用。欧洲文艺复兴时期的圣经学者,后来认为父权是一个可行的方法,地球的年龄可以确定创立以来。许多尝试使用“生”的方法确定的古代事件计数时间向后通过每个记录人类generation-led地球的年龄估计几千年。一个这样的尝试是由大主教詹姆斯·阿瑟爱尔兰,他在1650年确定创建发生在10月22日晚,4004年公元前。通过他对圣经中的家谱的分析,地球甚至没有6000岁!

从赫顿的时间均变论的细化原则广泛应用于各种试图计算出地球的年龄。如前所述,基本原则是前提各种地球过去操作的过程一样今天这些流程操作。的必然的结果这是利率的各种古老的过程可以被认为是相同的一天。因此,它应该可以计算出地球的年龄的基础上积累的记录一些过程,发生在这个可测率建立以来。

许多独立的估计提出了地球的年龄,都使用不同的分析方法。一些这样的估计是基于假设有关的速度溶解盐或沉积物是由河流,提供给世界上的海洋,和允许积累随着时间的推移。这些化学和物理参数(或两者的结合)都不同程度的有缺陷的,因为一个不完整的理解过程。认为所有的盐的溶解海洋是浸出的产品从最初提出的英国天文学家和数学家吗哈雷1691年,爱尔兰重申的地质学家约翰•乔利在1899年。这是假定海洋是一个封闭的系统,海洋的盐度是一个不断变化和不断增长的条件。根据这些计算,乔利提出,地球已经合并,海洋已经创建在80年至9000万年前。随后认识到海洋不是封闭的,持续的亏损盐发生由于某些沉积环境这部小说严重限制的方法。

同样小说但同样有缺陷的假设是,如果一个累积测量的岩石滇池流域是编译和已知的沉积物积累被认为是,运行的时间可以计算。虽然代表一个合理的解决问题的方法,这个过程没有或没有考虑不同累积率与不同的环境或相关的事实在地层记录中有很多优惠。甚至在动物群序列观察证明,差距确实发生的记录。这些差距是多久?他们代表一段nondeposition或时间的吗沉积其次是时间的侵蚀吗?显然足够可变性在给定地层记录的存在,它甚至可能是几乎不可能来近似估计地球年龄的基于这种技术。然而,许多尝试使用这种方法。

威廉·汤姆森(后来开尔文勋爵)应用热力学原理的问题热流,这有影响预测一个冷却的年龄太阳和地球的冷却。从最初估计的1亿年发展的坚实的地壳在熔火之心在1862年提出,随后汤森向下修正了他估计的地球的年龄。使用相同的标准,他在1899年得出结论,认为地球是20到4000万岁。

汤姆森的计算是基于假设地球是惰性的物质,因此无法产生新的热量。他估计出现问题后自然产生的放射性的发现法国物理学家贝克勒尔在1896年和随后的识别由他的同事,玛丽和皮埃尔·居里,这化合物铀镭(发生在矿物)产生热量。由于这个以及其他的发现,特别是的欧内斯特·卢瑟福(见下文),很明显,天然放射性元素在地壳中矿物常见足以占所有观察到的热流。在很短的时间内另一家领先的英国物理学家,约翰·威廉·斯特拉特,得出的结论是,在地球内部的热量动态过程中,一个热量不断提供的铀等材料。实际上,地球是没有冷却。

一个绝对年龄框架地层时间尺度

在他的书中部位(1904),卢瑟福解释说,放射性物质自发衰变的结果不稳定元素到一个较轻的元素,这可能进一步腐烂,直到最后创建一个稳定的元素。放射性衰变的过程涉及到带正电粒子的排放(后来被公认为氦核)和带负电荷的(电子),在大多数情况下伽马射线(电磁辐射)的一种形式。这个解释,所谓的衰变理论,来提供地质时间的数值量化的基础。

1905年,斯特拉特成功地分析氦的内容radium-containing岩石和确定它的年龄是20亿年。这是第一个成功应用的地球放射技术的研究材料,它为一个更完整的地质分析的时间。尽管面对问题的氦损失,因此不太准确的结果,一个重大的科学突破已经完成。还在1905年,美国化学家伯特伦b Boltwood,使用更稳定铀铅系统,数值计算年龄43矿物质。他的结果,4亿到22亿年,是一个数量级高于其他的“量化”技术的利用热流或沉降率估算时间。

接受这些新时代却姗姗来迟。也许他们的救援,古生物学家现在足够的时间以适应动物区系的变化。然而,其他领域的研究者仍然坚持保守的几亿,但修改他们的假定沉降率下行为了腾出空间扩展时间概念。

在一个杰出的贡献解决争议的年龄,亚瑟霍姆斯,斯特拉特的一名学生,而相对(取得确定)地层年龄的标本在实验室所确定的数字时代。这1911年的分析提供了数字时代首次从几个古生代岩石地质时间以及前寒武纪。Carboniferous-aged材料确定为3.4亿年,Devonian-aged材料3.7亿年,奥陶系(或志留纪)材料4.3亿年和前寒武纪标本从1.025到16.4亿年。由于这项工作,相对地质时间尺度,花了近200年的发展,可能是数值量化。它不再只是叠加意义,现在也有绝对的时间意义。