Уран-ториевое датирование

Ура́н-то́риевое дати́рование — один из методов радиоизотопного датирования, использующий радиоактивный ряд распада изотопа урана-238. В отличие от других методов, например, уран-свинцового метода, возраст определяется не по накоплению стабильного изотопа, а по отклонению соотношения концентраций двух радиоактивных изотопов, родительского и дочернего, от векового равновесия. Метод применяется для определеня возраста осадочных отложений, в основном содержащих карбонат кальция, таких как натёчные образования или кораллы, в диапазоне 50-500 тысяч лет.

Уран-238 — изотоп, составляющий более 99% распространённости урана в природе, однако также нестабильный, с периодом полураспада около 4.5 млрд. лет. Распад урана-238 идёт по длинной цепочке, так называемому ряду радия, который заканчивается стабильным изотопом свинца. Если уран-238 долгое время находится в покое, то постепенно порода насыщается продуктами распада, причём активность (число распадов в единицу времени) всех дочерних радиоактивных изотопов становится равна активности материнского изотопа, поскольку его период полураспада самый большой. Это называется вековым равновесием.

Уран на поверхности земли, под действием атмосферных осадков, окисляется к шестивалентному состоянию, и становится растворимым в воде^[1]. Для примера, содержание урана в морской воде составляет около 3 μг/литр^[2]. В то же время, торий практически нерастворим в воде. Таким образом, вновь образуемые породы, осаждаемые из воды, кристаллизованные из неё, в том числе в составе биоорганизмов, вначале содержат уран, но не содержат торий. Измеряя отношение активности двух изотопов в цепочке ²³⁴U (T_1/2 = 245 тыс.лет) и ²³⁰Th (T_1/2 = 75 тыс.лет), можно определить возраст формирования образца.

В 1908 году Джон Джоли заметил повышенное содержание радия в глубоких морских осадках, по сравнению с шельфовыми^[3]. В 1942 году Пигго и Урри определили, что повышенное содержание радия в осадках коррелирует с содержанием тория^[4]. В 1962 году Розхольт и Антал впервые применили радиоактивные ряды деления урана к датированию карбонатов на суше (натёчные образования и травертины), в том числе уран-ториевый метод^[5]. Однако, настоящую популярность метод приобрёл после перевода книги Виктора Чердынцева "Уран-234"^[6] на английский язык в 1971 году^[1][7]. Дальнейшее развитие уран-ториевого датирования связано с применением прецизионной масс-спектрометрии. Например, в 1987 метод использовался для датировки возраста кораллов возрастом до 500 тыс. лет^[8], что, в свою очередь, помогает уточнять хронологию климатических изменений.

• Радиоизотопное датирование
• Радиоуглеродное датирование