科學家是怎麼知道岩石年齡的？看完秒懂…

作者：黃晶、朱貝

1828年9月6日，著名的俄國化學家布特列洛夫誕生了。他曾提出化學上重要的概念——同位素的假設。那麼，同位素能幹些什麼呢？

今天，我們就來說一下為什麼科學家能知道岩石的年齡。

平凡的岩石充斥著我們日常的視野，這些岩石的年齡是怎麼被揭示出來的呢？

地質學家在很長一段時間內，都只能確定不同岩石之間的相對新老關係，而無法精確得知它們的具體年齡，當時採用的研究方法被稱為「相對地質年代學」。

在野外工作的地質學家

相對地質年代學主要依靠地層、岩石、古生物和古地磁等研究手段。

依據地層層序、沉積構造等特徵，辨別哪些岩層形成較早，哪些形成較晚。

不同的地層中，保存的生物化石不一樣，根據生物的演化順序，可以辨別地層沉積的先後順序。

同一時期全球的生物具有相似性，因此可以對比全球的地層。

一些具有特殊岩石或礦產的岩層，可作為確定相對地質年代的標誌。

比如，條帶狀磁鐵石英岩只形成於18億年前和距今8億～7億年之間，地球磁場改變的順序也可以用在測定相對地質年代上。

相對地質年代學無法得知岩石的精確年齡，有著不可忽視的局限性。而且，地層和生物化石的方法主要針對沉積岩。

然而，另外兩大類岩石——火成岩和變質岩大多不是以地層形式產出，要確定它們的相對新老便顯得困難多了。

有的同位素不穩定，能夠自發地放射出各種射線，被稱為放射性同位素。在射出各種射線的同時，這些同位素衰變成其他同位素，例如鉀衰變成氬。

所有的放射性同位素都遵循一個定律：衰變前的放射性同位素轉變為新同位素的速率，只和原來的原子數目成正比。

黑雲母

目前，地質學家測定岩石年齡經常使用的同位素衰變體系有鈾—釷—鉛、釤—釹、銣—鍶、鉀—氬和碳-14等。

不同的放射性同位素衰變的時間常數有長有短。

比如鈾—釷衰變體系的半衰期很長，適合用來測定有數億年歷史的古老岩石；碳-14的半衰期只有5000多年，就被用來測定比較年輕的岩石的年齡。

因此，科學家可以選擇合適的礦物，利用合理的同位素衰變體系給各式各樣的岩石測定年齡。

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