Radiometrische datering

Alle gewone materie bestaat uit combinaties van chemische elementen, elk met een eigen atoomnummer, dat het aantal protonen in de atoomkern aangeeft. Elementen bestaan in verschillende isotopen, waarbij elke isotoop van een element verschilt in het aantal neutronen in de atoomkern. Een bepaalde isotoop van een bepaald element wordt een nuclide genoemd. Sommige nucliden zijn van nature instabiel. Dat wil zeggen dat een atoom van een dergelijke nuclide op een bepaald moment spontaan zal veranderen in een andere nuclide door radioactief verval. Het verval kan gebeuren door emissie van deeltjes (meestal elektronen (bètaverval), positronen of alfadeeltjes) of door spontane kernsplijting en elektronenvangst.

De leeftijdsvergelijking

De wiskundige uitdrukking die radioactief verval relateert aan geologische tijd is:

D = D0 + N(eλt - 1)

waarbij

t is de leeftijd van de steekproef,

D is het aantal atomen van de dochterisotoop in het monster,

D0 is het aantal atomen van de dochterisotoop in de oorspronkelijke samenstelling,

N = het aantal atomen van de moederisotoop in het monster, en

λ de vervalconstante van de moederisotoop is, gelijk aan de inverse van de radioactieve halveringstijd van de moederisotoop maal de natuurlijke logaritme van 2.

Deze vergelijking maakt gebruik van informatie over de moeder- en dochterisotopen op het moment dat het materiaal stolde. Dit is bekend voor de meeste isotopische systemen. Het uitzetten van een isochron (rechtlijnige grafiek) wordt gebruikt om de ouderdomsvergelijking grafisch op te lossen. Het toont de leeftijd van het monster, en de oorspronkelijke samenstelling.

De methode werkt het best als noch de moedernuclide, noch het dochterprodukt na de vorming het materiaal binnenkomt of verlaat. Alles wat de relatieve hoeveelheden van de twee isotopen (oorspronkelijk en dochter) verandert, moet worden genoteerd en zo mogelijk worden vermeden. Verontreiniging van buitenaf, of het verlies van isotopen op enig moment na de oorspronkelijke vorming van het gesteente, zou het resultaat veranderen. Het is daarom van essentieel belang zoveel mogelijk informatie te hebben over het te dateren materiaal en te controleren op mogelijke tekenen van verandering.

De metingen moeten worden verricht op monsters uit verschillende delen van het gesteente. Dit helpt om de effecten van verhitting en samendrukking, die een gesteente in zijn lange geschiedenis kan ondergaan, tegen te gaan. Verschillende dateringsmethoden kunnen nodig zijn om de ouderdom van een monster te bevestigen. Bij een studie van de Amitsoq gneis uit West-Groenland werden bijvoorbeeld vijf verschillende radiometrische dateringsmethoden gebruikt om twaalf monsters te onderzoeken en werd overeenstemming bereikt over een leeftijd van 3.640my met een marge van 30 miljoen jaar.

• Leeftijd van de Aarde