历史地质学/铀钍、铀镤和镭铅测年

在本文中，我们将讨论三种可用于测定海洋和湖泊沉积物的类似方法：铀-钍、铀-镤 和 镭-铅 方法。

同位素

本文讨论的方法都需要两种同位素：一种是母同位素，它是可溶的（或其常见化合物是可溶的），以及一种是不可溶的放射性子同位素。

下表列出了三种这样的系统，以及半衰期，因为这是关键数字。

母同位素会溶解在海洋或湖泊中，但当衰变发生时，不可溶的子同位素会以沉积物的形式沉淀出来，并成为海洋或湖泊沉积物上层的组成部分。它随后会被进一步的沉积物掩埋，并且由于它是放射性的，它会发生衰变。

现在，如果沉积物中完全没有母同位素，那么计算就会非常简单：当我们向下挖掘沉积物，直到子同位素的丰度仅为地表丰度的一半时，我们就会向下挖掘了一个半衰期的时间；总的来说，我们可以写成

t = h × log₂(N/N_s)

其中

这将是一个简单的例子：然而，沉积物中不一定完全没有母同位素。可能会有，但这并不是问题，因为我们可以测量沉积物上层中母同位素的数量，并在计算中考虑这一点。关键是，子同位素的数量将超过沉积物中母体衰变所能解释的数量。

本文中描述的所有方法，其有用性都受到半衰期的限制。这对于²¹⁰Pb 来说尤其如此；由于它的半衰期只有 22 年，这使得它在大多数地质目的中毫无用处。然而，它可以用来衡量海洋沉积物的沉积速率，作为使用沉积物陷阱的替代方法。

这种方法比沉积物陷阱有几个优点。首先，它更快：获得沉积物岩心样本不需要花费很长时间，而沉积物陷阱则必须放置至少一年才能产生有用的结果。

其次，使用镭铅使我们能够测量在一个世纪左右时间内发生的沉积量并对其进行平均，从而减少小规模波动对我们获得的数字的影响。

我们可以利用²³⁴U 是可溶的而²³⁰Th 是不可溶的事实来进行替代使用。

首先，这意味着²³⁴铀会被整合到海洋生物（如珊瑚）的结构中。其次，这意味着²³⁴铀会被整合到洞穴堆积物中，而²³⁰钍不会，就像在铀铅测年法中讨论的那样，这与关于铀铅和相关方法的文章相似。

然而，铀-铅和铀-钍之间存在差异：²³⁰钍是放射性的。虽然这对于它在测定海洋沉积物年代中的使用至关重要，但它在测定有机遗骸或洞穴堆积物年代时实际上是一个不便，因为它意味着²³⁰钍不仅会通过衰变产生，还会通过衰变而被破坏。

因此，样本中²³⁰Th的含量将趋向于长期平衡：钍的生成速率与衰变速率相等时的状态。这一事实，加上测量²³⁰Th含量是否达到长期平衡的99.9%、99.99%或99.999%的实际困难，限制了该方法的有效范围，约为50万年。

由于这种方法可以应用于有机材料，因此可以与放射性碳测年法进行关联，两种方法得出的日期可以证明是一致的。