历史地质/其他等时线方法

在本文中，我将指出一些其他测年方法，这些方法的工作原理与Rb-Sr 方法相同。没有阅读过关于 Rb-Sr 方法的文章的读者会发现本文几乎完全无法理解，应该回去阅读它。

等时线方法概述

我在铷和锶的背景下介绍了等时线方法。但是，这两种元素有什么特别之处吗？没有。为了使等时线方法起作用，我们需要三个具有以下特性的同位素。

(1) 一个不稳定的同位素。如果它要用于测定岩石的年代，它应该具有相当长的半衰期，但不能太长，否则它几乎不会发生任何衰变。以十亿年为单位的数字是理想的。在 Rb-Sr 方法中，我们使用的是 ⁸⁷Rb。

(2) 稳定的子同位素 (1) 同位素。在 Rb-Sr 方法中，我们使用的是 ⁸⁷Sr。

(3) 一个与同位素 (2) 相同的元素的同位素，既不是不稳定的，也不是放射性的，因此在一个封闭的系统中，它的数量保持不变。在 Rb-Sr 方法中，我们使用的是 ⁸⁶Sr。

给定一组三个这样的同位素，我们可以应用与 ⁸⁷Rb、⁸⁷Sr 和 ⁸⁶Sr 完全相同的推理，并且它同样有效。

同位素

下表显示了一些可以像铷和锶一样用于测年的三同位素组；该表还显示了母体的半衰期及其衰变模式。数字 (1) (2) 和 (3) 与上面部分中的相同。

方法	(1)	半衰期	衰变模式	(2)	(3)
Rb-Sr	87Rb	48×109 年	负贝塔	87Sr	86Sr
Sm-Nd	147Sm	106×109 年	α衰变	143Nd	144Nd
Lu-Hf	176Lu	36×109 年	负贝塔	176Hf	177Hf
Re-Os	187Re	43×109 年	负贝塔	187Os	186Os
La-Ba	138La	105×109 年	电子俘获	138Ba	137Ba
La-Ce	138La	105×109 年	负贝塔	138Ce	142Ce
K-Ca	40K	1.2×109 年	负贝塔	40Ca	42Ca
U-Pb	238U	4.5×109 年	衰变链	206Pb	204Pb
U-Pb	235U	0.7×109 年	衰变链	207Pb	204Pb

注释

• 我说过同位素 (3) 应该稳定。¹⁸⁶Os 事实上并非稳定，但由于它的半衰期为两千万亿年，它可能和稳定的一样。

• 在 Lu-Hf 方法中，同样，¹⁴⁴Nd 是不稳定的，但它有比¹⁸⁶Os 更长的半衰期。

• 类似地，在 La-Ce 方法中，两个用于铈的同位素严格来说并非稳定，但它们的半衰期非常长，在所有实际目的中，它们可以被视为稳定的。

• 在使用 K-Ca 方法时，我们必须进行一些微小的数学调整，以考虑我们在 K-Ar 方法文章中提到的这样一个事实，即⁴⁰K 衰变为⁴⁰Ar 以及⁴⁰Ca。

• 类似地，¹³⁸La 可以通过两种方式衰变，衰变为¹³⁸Ce 或¹³⁸Ba。从表中可以看出，两者都容易受到等时线方法的影响。

• 我们在关于放射性衰变的文章中注意到了¹⁸⁷Re 半衰期的特殊性。由于我们只需要考虑它在岩石中的行为，而不是在物理实验室的复杂设备中，我们可以将其半衰期视为表中给出的 430 亿年。

• U-Pb 有两项条目，因为我们可以使用两种母体同位素，²³⁸U 和²³⁵U。每个衰变都通过一个复杂的衰变链衰变为（不同的）最终稳定的铅元素。

• 在实践中，U-Pb 衰变链通常通过等时线测年以外的方法利用，原因将在下一篇文章中解释。