Geokronomeetria

Geokronomeetria on geokronoloogia haru, mis tegeleb geoloogilise aja mõõtmisega absoluutsetes ajaühikutes.

Absoluutse vanuse (terminisse tuleb suhtuda ettevaatusega, sest rangelt võttes ei ole ka isotoopmeetoditega saadud vanustes midagi absoluutset) määramine põhineb isotoopmeetoditel. Geokronomeetriliste meetodite abil on mitmesugused suhtelise vanuse määramise meetodid nagu dendrokronoloogia, varvokronoloogia, teatud fossiilide esinemine jne viidud vastavusse reaalse ajaskaalaga.

Metoodika

Radioaktiivsed isotoobid lagunevad kindla vastavale isotoobile iseloomuliku kiirusega nn tütarisotoopideks. Selliseid ema- ning tütarisotoopide paare on mitmeid. Neil kõigil on oma eelised ning puudused, mistõttu kasutatakse erinevail juhtudel erinevaid meetodeid. Tuntud isotoopmeetoditeks on näiteks kaaliumi-argooni meetod, samaariumi-neodüümi meetod, rubiidiumi-strontsiumi meetod, tooriumi-plii meetod jne. Tihti ei anna isotoopmeetodid mitte ainult vanust, vaid võimaldavad uurida ka näiteks maakoore arengut, tardkivimite petrogeneesi jne.

Kui pika poolestusajaga radioaktiivne isotoop (N) laguneb suletud süsteemis radiogeenseks stabiilseks isotoobiks (D*), siis peab vastavate radiogeensete isotoopide kogus olema võrdne lagunenud radioaktiivsete isotoopide kogusega. D* = N₀ – N, kus N₀ on radioaktiivse isotoobi kogus alghetkel.

Vastavalt radioaktiivse lagunemise seadusele on N = N₀e^–λt, mistõttu saame esimese valemi kirjutada järgnevalt: D* = N₀ – N₀e^–λt, millest tuleneb, et D* = N₀(1 – e^–λt). Probleem on aga selles, et N₀ ei ole mõõdetav suurus, mistõttu ei sobi see valem dateerimiseks. Probleemist saab üle kui teha järgnev asendus: N₀ = Ne^–λt, sellest tuleneb, et D* = Ne^–λt – N = N(e^–λt – 1). See võrrand sisaldab kahte mõõdetavat suurust D* ja N, mistõttu saab tema abil arvutada t ehk aja, kui me teame λ väärtust ehk vastava isotoobi radioaktiivse lagunemise konstanti, mis sõltub tema poolestusajast. Dateeritava objekti tütarelementide kogus tema moodustumishetkel ei pruugi olla null. Seetõttu tuleb valemit täiustada ehk kirjutada ta ümber järgnevalt:D = D₀ + D*, kus D₀ on tütarisotoopide arv ajahetkel null. Pikemalt väljakirjutatuna näeb absoluutse vanuse määramiseks kasutatav valem välja selline: D = D₀ + N(e^–λt – 1).

Kui analüüsida mitmeid kivimeid või mineraale, mis tekkisid ühes kohas samadel tingimustel, siis moodustavad diagrammile kantud D ja N väärtused sirge, mida nimetatakse isokrooniks. Isokrooni tõus on (e^–λt – 1) ning lõikumine y-teljega on D₀.

Eeldused dateerimiseks

Selleks, et ülalkirjeldatud metoodika oleks edukalt rakendatav, peavad olema täidetud mitmed olulised eeldused.

• 1. Dateeritav kivim või mineraal pole oma tekkest alates saanud juurde ega kaotanud ei tütar- ega emaisotoope ehk nende kogus on muutunud ainult radioaktiivse lagunemise tõttu. Seega peab süsteem olema suletud. Tegelikult absoluutselt suletud geoloogilisi süsteeme praktiliselt ei esine, mis teeb dateerimise keeruliseks ning vigade esinemise väga tõenäoliseks.
• 2. Isotoobi radioaktiivse lagunemise konstant peab olema ajas muutumatu suurus ning see ei tohi muutuda ka kõrgenenud rõhu, temperatuuri vms toimel.
• 3. Usaldatavate tulemuste saamiseks tuleb kasutada korrektset D₀ väärtust.
• 4. Mõõdetud D ja N väärtused on võimalikult korrektsed ehk vabad mitmesugustest laboratoorsetest analüütilistest vigadest.