Алексей! Ловите гранату...


Автор сообщения: Покровский
Дата и время сообщения: 28 July 2006 at 18:11:05:

В ответ на сообщение: Колкостей есть у меня

Ладно. После прочтения статьи в "Геохимии" прошли уже сутки. В течение которых мне удалось вполне нормально обдумать ситуацию. И можно уже не обмениваться выпадами, а просто изложить свое видение ситуации.

1. Для нас существенно, что все-таки в кристалле помимо учитываемого методами "плато" и изохрон аргона существует РЕАЛЬНО УНАСЛЕДОВАННЫЙ из расплавленного состояния аргон-40. Назовем его магматическим. Поскольку он участвовал в кристаллизации, то он и распределен в кристаллах по ловушкам со всеми возможными энергиями активации диффузии. От самых малых до самых больших. Т.е. тех, из которых аргон извлекается практически при плавлении - при исчезновении кристаллической матрицы, препятствующей подвижности захваченных ею атомов аргона.

2. При возникновении аргона-40 в результате распада К-40 атом не сдвигается с места. И потому радиогенный аргон-40 также распределен по всему спектру энергий активации ловушек. Радиогенный и магматический аргон тем самым неотличимы.

3. Контраминирующий аргон, содержащий атмосферный аргон-36 и атмосферный аргон-40 - в основном располагается в ловушках с более низкими значениями энергии активации диффузии - вплоть до совершенно слабо связанных с кристаллом состояний на его поверхности,на границах зерен, на границах трещин и пор.

4. Нуклеогенный аргон-39 возникает в результате нейтронной реакции К-39(n,p)Ar-39. Этот аргон особый. Он НИКОГДА не располагается в том месте, где располагался породивший его атом калия. Почему? Да потому, что в реакции выделяется протон. Он уносит какую-то энергию. В 39 раз меньшую энергию уносит ядро отдачи. И этой энергии отдачи достаточно для того, чтобы порожденный реакцией аргон выбрался из любой сколь угодно глубокой потенциальной ямы в кристалле. И продолжил движение.

5. Внутреннее облучение кристалла аргоновыми ядрами отдачи - принципиально неотличимо от внешней бомбардировки кристалла ускоренными ионами аргона. А вот что нам про них известно?
При бомбардировке ионами аргона с разными энергиями(1 МэВ, 40-50 кэВ) Хмелевская и сотрудники обнаруживали эффекты модификации кристаллической решетки ГЦК-сплавов.[Хмелевская В.С. и др.//Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационных повреждений.1985. Вып.4(37), с. 22-25]. Эффект в последующие два десятилетия многократно подтверждался на различных сплавах и при различных энергиях ионов аргона.
Образование множественных дефектов, связанных с перестройкой и развитием дислокационных структур при облучении ионами аргона с энергиями 1-3 кэВ технически использовалось в работе [Покровский С.Г., Бурменко Ю.Н., Кульбацкий Е.Б.//Тез. докл.IV Межгос. семинара "Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий МНТ-IV". Обнинск. ИАТЭ,1997,с.154-155].

Эффект модификации сам по себе не столь важен для наших рассуждений. Важно другое. Эффект этот проявляется на расстояниях от поверхности, на порядок-два превышающем проекционную длину пробега ионов аргона. В прочих радиационных исследованиях, в которых никаких модификаций не было, - сложно было сказать, насколько далеко простирается зона реакции кристаллической решетки на радиационное повреждение. Оказывается - далеко. Ион проходит сотню ангстрем, а расшевеливает кристаллическую решетку на микронных расстояниях.

Т.е. уже в нашем случае аргон-аргоновых измерений возраста во время процедуры нейтронного облучения ядра отдачи Ar-39 расшевеливают всю кристаллическую структуру так, что находящиеся в достаточно подвижных энергетических состояниях атомы магматического, радиогенного и контраминирующего аргона расшевеливаются, протрясаются - и перераспределяются по ловушкам с различными средними энергиями активации диффузии - просто в соответсвии со статистическим весом этих ловушек. По ним же в основном распределяется и новоявленный аргон-39. Не то, чтобы он со своей изначально высокой энергией не мог бы залезть в глубокие ловушки. Но... умный в гору не пойдет, умный гору обойдет. Просто он достаточно быстро термализуется и в процессе дальнейшего облучения начинает подчиняться тем же законам перераспределения атомов по ловушкам, что и весь остальной аргон.

Разумеется, перераспределить можно не все. Если атомы калия-40 занимали очень большое количество позиций с определенными энергиями активации диффузии образовашегося из них радиогенного аргона, то этого аргона оказывается тоже много - и в тех же позициях. И "растрясаются" они не полностью. В этом случае при ступенчатом нагреве над "плато" возникают "горбы" с увеличенным возрастом. Во всех остальных зонах удалось создать постоянство отношений изотопов. А в этих - не удалось. Мало трясли.

6. Таким образом, линейность изохрон и соответствующее ей наличие "плато" - искусственное образование, связанное с перераспределением атомов аргона всех сортов под действием встряски атомов кристалла ядрами отдачи реакции К-39(n,p)Ar-39. Атомы всех сортов при этом распределяются по всем энергетически досягаемым ловушкам - в соответствии со статистическим весом этих ловушек. И тем самым обеспечивается великолепное равенство отношений Ar39/Ar40, Ar36/Ar40 и аналогичные по другим изотопам аргона. А чего? Каждый тип аргона отдал в соответствующую группу ловушек определенную статвесом этих ловушек долю. С чего им быть разными?

7. Но при этом анализируется, конечно же не весь аргон. А только тот, который оказался в группе ловушек, претерпевших утряску. Всевозможные выступы - игнорируются. Раз они не поддались перетряхиванию, то в них сохранился избыточный по сравнению с со средним по плато аргон-40. Как это влияет на датировку?
Поскольку аргон-39 не шибко способен занять глубокие ловушки с высокой энергией активации, то он в избыточных количествах перераспределяется по ловушкам со средними энергиями активации. И условно "омолаживает" их. Т.е. по сравнению со средним по кристаллу отношением Ar39/Ar40, если бы его вычислили, используя весь аргон, в ловушках "плато" аргона-39 больше. Но почему "условно" омолаживает?
Да потому, что в глубоких и не полностью "протряхнутых" ловушках существует не только радиогенный, но и магматический аргон. Которые принципиально неотличимы. Но в зависимости от отношения радиогенного и магматического аргона вычисления по анализу аргона из "плато" может как омолаживать результат, так и удревлять. причем в области сверхмолодых пород очевидно, что радиогенного аргона очень мало. На плато при перераспределениях попадает в основном аргон магматический. Дата получается моложе, чем по прямому калий-аргоновому методу, но значительно старше реального возраста.

9. Широчайшие возможности подгонки под ответ предоставляет реактор. В зависимости от подбираемого при юстировке метода флюенса нейтронов можно получить большее и меньшее "перетряхивание" аргона в кристалле ядрами отдачи. Можно большее или меньшее количество магматического и радиогенного аргона выгнать из ловушек со средними энергиями активации диффузии и отправить в низкоэнергетические - на границы зерен, на поверхность. Тем самым попросту удалить из кристалла при предварительном низкотемпературном ваккумном отжиге. И в процессе юстировки метода - добиться ровно того количества остаточного магматического аргона, которое укажет на нужную дату.


2378. И снова Помпеи, и снова Ar/Ar - Alexei 13:52 21.07.06 (387)
К списку тем на странице