1
5. DATOVÁNÍ A URČOVÁNÍ STÁŘÍ NEROSTŮ
A) Datování s využitím kosmogenních nuklidů
UHLÍKOVÁ METODA
14
C se tvoří v horních vrstvách atmosféry
14
N (n,p) 14
C
je založena na změně aktivity 14
C
datovat lze předměty cca do 40 000-50 000 let
atomy uhlíku vznikají ve vysoce excitovaném stavu a
rychle reagují na 14
CO2
14
CO2 se asimiluje v rostlinách, účastní se potravinového
řetězce, rozpouští se ve vodě
po určité době se ustaví v zemské kůže rovnováha mezi
tvorbou a rozpadem 14
C  jeho zastoupení v přírodě dáno
hlavně rovnováhou mezi 14
C a atmosféře a oceánech a je
konstantní:
koloběhu uhlíku se účastní především 14
CO2 z atmosféry,
které však může být ovlivněno např. sluneční aktivitou
(bylo to zjištěno proměřením aktivity letokruhů borovice
osinaté) ­ lze zpětně vystopovat léta zvýšené sluneční
aktivity ­ obsah 14
C pak lze korigovat
poměr radioaktivního uhlíku se udržuje po dobu života
organismu (koloběh uhlíku v přírodě)
v případě, že organismus odumře, řetězec koloběhu se
přeruší a radioaktivní uhlík pouze vymírá
proměřením aktivity archeologického vzorku obsahujícího
uhlík se dá stanovit s jistou přesností datum úmrtí
organismu
A(t) ­ současná měrná aktivita vzorku
A0 - rovnovážná měrná aktivita 14
C
t - stáří předmětu (tj. doba od smrti organismu)
starší vzorky mají nízkou aktivitu 14
C, která se nedá
spolehlivě stanovit
na 1 g uhlíku v živé hmotě připadá
15,3 rozpadu za minutu (rovnovážná měrná aktivita)
t
0 e.A)t(A -
=
2
Př.
Urychlovačová hmotnostní spektrometrie
tato metoda slouží k absolutnímu stanovení zbytkového 14
C
vzorek se bombarduje urychlenými ionty Cs+
Cs+
argon
14
C 14
C- 14
C3+
hm. spektrometr
ionizace
(podobná reakce s 14
N neprobíhá  snadná separace)
tato metoda umožňuje datovat vzorky až do 100 000 let(při
tomto stáří obsahuje vzorek cca 3.105
atomů 14
C)
Urychlovačová hmotnostní spektrometrie je použitelná pro
určování stáří i jiných kosmogenních nuklidů
stanovovaný
nuklid
výskyt urychlovaná
částice
poznámka
10
B mořské
sedimenty,
polární led
10
B16
O-
10
B3+
107
atomů
36
Cl, 129
I podzemní
vody
27
Al mořské
sedimenty
3
H uzavřené
vody
rovnovážné
koncentrace
jsou
ovlivněny
atomovými
výbuchy
3
40
K (T=1,27.1010
roků)
40
Ar
Jaderná chronologie ­ určování stáří nerostů
Pro hromadění stabilního nuklidu, který vzniká procesem
X(radioaktivní) Y (stabilní)
Lze odvodit vztah (Hála str. 59-60):
)1( -= t
XY eNN 
,
kde NY a NX jsou počty částic dceřiného a mateřského nuklidu v
době t, což je doba, která uplynula od krystalizace nerostu.
Předpokládá se totiž, že:
v době krystalizace nerostu je v něm obsažen pouze
dlouhodobý radioaktivní nuklid X
ten se rozpadá a stabilní produkt rozpady Y se v nerostu
pouze hromadí nepředpokládají se jeho ztráty do okolí (např.
difuzí
známe-li tedy obsah obou nuklidů v době stanovení stáří,
pak platí pro stáří nerostu vztah
)1(
1
+=
X
Y
N
N
t

Metoda draslík-argonová
obsah
40
K se zjistí z celkového obsahu draslíku a jeho zastoupení
v přírodní směsi (0,012 %)
4
40
Ar se stanoví po zahřátí vzorku v křemenné aparatuře na
2000 °C ­ uvolněný argon se stanoví hmotnostní
spektrometrií
stáří pozemských hornin je cca (2-3).109
let
stáří měsíčních hornin a kamenných meteoritů kolem
4,5,109
roků
Další metody jaderné chronologie:
metoda rubidium-stronciová
metoda rhenium-osmiová (pro molybdenity, které obsahují
malé množství rhenia)
metoda lutecium-hafniová
metoda samarium-neodymová
metoda uranová (využívá se samovolného štěpení)
87
Rb(T=4,7.1010
roků, obsah v přír. Rb je 27,85%) 87
Sr
187
Re(T=6.1010
roků, 62,93%) 187
Os
176
Lu(T=2,1.1010
roků, 2,6%) 176
Hf
147
Sm(T=1,1.1010
roků, 14,97%) 147
Nd
238
U(T=1.1016
roků, 99,3%) nuklidy Xe (hm. spektrometrie)
trosky opouštějí místo svého vzniku s celkovou energií cca 170 MeV
a při brzdění vyvolávají poruchy krystalové mříže, které se studují pod
mikroskopem a které jsou schopny vypovídat o stáří horniny
5