FRANK k. MCKINNEY

věk fosilií intrikuje téměř každého. Studenti nejen chtějí vědět, jak stará je fosilie, ale chtějí vědět, jak byl tento věk určen. Některé velmi jednoduché principy se používají k určení věku fosilií. Studenti by měli být schopni porozumět principům a mít to jako pozadí, aby věkové stanovení paleontologů a geologů nevypadalo jako černá magie.

existují dva typy věkových stanovení., Geologové na konci 18. a počátku 19. století studovali skalní vrstvy a fosílie v nich, aby určili relativní věk. William Smith byl jedním z nejdůležitějších vědců z této doby, kteří pomohli rozvíjet znalosti o posloupnosti různých fosilií studiem jejich distribuce prostřednictvím sekvence sedimentárních hornin v jižní Anglii. Teprve až do 20.století se nashromáždilo dostatek informací o rychlosti radioaktivního rozpadu, že věk hornin a fosilií v počtu let mohl být určen radiometrickým věkem chodit s někým.,

tato aktivita na určování stáří hornin a fosilií je určena pro studenty 8.nebo 9. ročníku. Odhaduje se, vyžadovat čtyři hodiny vyučování, včetně přibližně jednu hodinu celkem občasné pokyny a vysvětlení od učitele a dvě hodiny skupina (tým) a individuální aktivity studentů, plus jedna hodina diskuse mezi studenty v rámci pracovních skupin.,

Prozkoumat tento odkaz pro další informace ohledně témat, na něž se v této lekci:

  • Geologického Času.

ÚČEL A CÍLE

Tato aktivita pomůže studentům lépe pochopit základní principy použité k určení stáří hornin a fosilií. Tato činnost se skládá z několika částí. Cíle této činnosti jsou:
1) aby studenti určili relativní věk geologicky složité oblasti.
2) seznámit studenty s konceptem poločasu radioaktivního rozpadu.,
3), Aby studenti vidět, že jednotlivé běhy statistické procesy jsou méně předvídatelné než průměrná mnoha běží (nebo, že pracuje s relativně malým čísla jsou méně spolehlivé, než běží s mnoha čísel).
4) prokázat, jak se rychlost radioaktivního rozpadu a nahromadění výsledného produktu rozpadu používá v radiometrickém datování hornin.
5) Chcete-li použít radiometrické datování a zásady určování relativního věku, abyste ukázali, jak lze zúžit stáří hornin a fosilií, i když je nelze datovat radiometricky.,
návrat na vrchol

materiály potřebné pro každou skupinu

1) blokový diagram (Obrázek 1).
2) velký pohár nebo jiný kontejner, ve kterém M & m může být otřesen.
3) 100 M & m
4) grafový papír (Obrázek 2).
5) Hodinky nebo hodiny, které udržují čas na sekundy. (Jediné hodinky nebo hodiny pro celou třídu udělají.)
6) kus papíru označený čas a označující buď 2, 4, 6, 8 nebo 10 minut.,

7) 128 malých karet nebo knoflíky, které mohou být řezané z lepenky nebo čtvrtky, nejlépe s jinou barvou na opačných stranách, každý s označením „U-235“ vše v jedné barevné straně a „Pb-207“ na opačné straně, že má nějaké kontrastní barvě.,



zpět na začátek

1. ČÁST: URČOVÁNÍ RELATIVNÍHO STÁŘÍ HORNIN

Každý tým 3 až 5 studentů měli společně probrat, jak určit relativní stáří jednotlivých hornin jednotky v blokovém schématu (viz Obrázek 1). Poté, co se studenti rozhodli, jak zjistit relativní věk každé skalní jednotky, měli by je uvést pod blokem, od nejnovějších v horní části seznamu po nejstarší v dolní části.,

učitel by měl studentům říci, že geologové používají dva základní principy k určení posloupnosti věků hornin. Jsou to:
princip superpozice: mladší sedimentární horniny jsou uloženy na starších sedimentárních horninách.
princip průřezových vztahů: jakýkoli geologický rys je mladší než cokoli jiného, co se rozřízne.

ČÁST 2: RADIOMETRICKÉ STÁŘÍ-SEZNAMKA

že Některé prvky mají formy (tzv. izotopy) s nestabilní atomová jádra, která mají tendenci se změnit, nebo úpadek., Například u-235 je nestabilní izotopuranium, které má 92 protonů a 143 neutronů v nucl eus každého atomu. Prostřednictvím řady změn v jádru vydává několik částic, které končís 82 protony a 125 neutrony. Jedná se o stabilní stav a existujído více změn v atomovém jádru. Jádro s tímto počtem protonůse nazývá olovo (chemický symbol Pb). Protony (82) a neutrony (125) total207. Tato konkrétní forma (izotop) olova se nazývá Pb-207. U-235 je parentisotop Pb-207, což je dceřiný izotop.,

mnoho hornin obsahuje malé množství nestabilních izotopů a dceřiných izotopů, do kterých se rozpadají. Tam, kde lze přesně měřit množství izotopů rodičů a dcer, lze poměr použít k určení, jak stará je hornina, jak je znázorněno v následujících činnostech.

část 2a aktivita-v každém okamžiku existuje malá šance, že každé jádro U-235 se náhle rozpadne. Tato šance na rozpad je velmi malá, ale je vždy přítomna a nikdy se nezmění. Jinými slovy, jádra se “ nenosí „nebo se“unaví“., Pokud se jádro ještě nerozpadlo, vždy existuje stejná, malá šance, že se v blízké budoucnosti změní.

Atomová jádra jsou drženy pohromadě přitažlivost mezi velké jaderné částice (protony a neutrony), které je známé jako „silná jaderná síla“, která musí být vyšší než elektrostatické odpuzování mezi protony v jádře., Obecně platí, že s výjimkou jediného protonu, který tvoří jádro nejhojnější izotop vodíku, počet neutronů musí alespoň rovnat počtu protonů v atomovém jádře, protože elektrostatické odpuzování zakazuje hustší balení protonů. Ale pokud je příliš mnoho neutronů, jádro je potenciálně nestabilní a může být spuštěn rozpad. To se děje v každém okamžiku, kdy toho prchavého „slabá jaderná síla“ na někdy-současné elektrostatické odpuzování přesahuje vazebná energie vyžaduje, aby držely pohromadě jádro.,

Velmi pečlivé měření v laboratořích, vyrobený na VELMI VELKÉ množství U-235 atomy, ukázaly, že každý z atomů má šanci 50:50, z rozpadající se během asi 704,000,000 let. Jinými slovy, během 704 milionů let se polovina atomů U-235, které existovaly na začátku té doby, rozpadne na Pb-207. Toto je známé jako poločas u-235. Mnoho prvků má některé izotopy, které jsou nestabilní, v podstatě proto, že mají příliš mnoho neutronů, aby byly vyváženy počtem protonů v jádru. Každý z těchto nestabilních izotopů má svůj vlastní charakteristický poločas., Některé poločasy jsou dlouhé několik miliard let a jiné jsou krátké jako desetitisícina sekundy.
zpět na začátek

chutné způsob, jak pro studenty, aby pochopili, o půl života je dát každý tým 100 kusů „normální“ M & M cukroví. Na kus papíru notebooku by měl být každý kus umístěn s tištěným M směrem dolů. To představuje rodičovský izotop., Sladkosti by měly být nalije do nádoby dostatečně velký na to, aby se odrazit kolem volně, to by měla být důkladně protřepe, pak se nalije zpět na papír tak, že se rozkládá namísto toho, aby hromadu. Tato první doba třepání představuje jeden poločas, a všechny ty kousky cukroví, které mají vytištěné M směrem nahoru představují změnu dcera izotopů. Tým by měl vyzvednout a vyčlenit pouze ty kousky cukroví, které mají M směrem nahoru. Pak, počítat počet kousků cukroví vlevo S M směrem dolů., Jedná se o rodičovský izotop, který se během prvního poločasu života nezměnil.

učitel by měl mít každý tým zprávu, kolik kusů mateřský izotop zůstat, a první řádek rozklad stolu (viz Obrázek 2) by mělo být vyplněno a průměrný počet vypočítána. Stejný postup třepání, počítání „přeživších“ a vyplnění dalšího řádku na stole rozpadu by mělo být provedeno sedm nebo osmkrát. Pokaždé představuje poločas.

poté, co se shromáždí výsledky konečného „poločasu“ m& M, bonbóny již nejsou potřeba.,

Každý tým by měl plot na grafu (Obrázek 3) počet kusů cukroví zbývající po každé své „koktejly“ a připojit každý následující bod na grafu s lehkým line. Na stejném grafu by měl každý tým vykreslit průměrné hodnoty pro třídu jako celek a připojit je těžší čárou. A na stejném grafu by každá skupina měla vykreslit body, kde po každém „protřepání“ je počáteční číslo děleno přesně dvěma a spojit tyto body odlišně barevnou čarou. (Tento řádek začíná na 100; další bod je 100/ 2 nebo 50; další bod je 50/2 nebo 25; a tak dále.,)

po vykreslení grafů by měl učitel vést třídu k přemýšlení:
1) Proč každá skupina nedostala stejné výsledky?
2) který následuje matematicky vypočtenou čáru lépe? Jsou to výsledky jedné skupiny, nebo je to řádek založený na průměru třídy? Proč?
3) měli studenti snadnější čas hádat (předpovídat) výsledky, když bylo v šálku hodně kousků cukroví, nebo když jich bylo jen velmi málo? Proč?

U-235 se nachází ve většině vyvřelých hornin., Pokud není hornina zahřátá na velmi vysokou teplotu, zůstávají ve skále jak u-235, tak její dcera Pb-207. Geolog může porovnat podíl atomů U-235 s PB-207 vyrobeným z něj a určit věk horniny. Další část tohoto cvičení ukazuje, jak se to dělá.
Return to top

Part 2b Activity-každý tým obdrží 128 plochých kusů, přičemž u-235 je napsán na jedné straně a Pb-207 napsán na druhé straně. Každý tým dostane kus papíru označeného časem, na kterém je napsáno buď 2, 4, 6, 8 nebo 10 minut.,

tým by měl umístit každý označený kus tak, aby se zobrazoval“ U-235″. To představuje uran-235, který vydává řadu částic z jádra, když se rozkládá na olovo-207 (Pb-207). Když je každý tým připraven se 128 kusy, které ukazují „U-235″, měl by začít časovaný dvouminutový interval. Během této doby každý tým otočí polovinu kusů U-235, takže nyní ukazují Pb-207. To představuje jeden“ poločas “ u-235, což je čas, kdy se polovina jader změní z rodičovského U-235 na dceru Pb-207.

začíná nový dvouminutový interval., Během této doby by tým měl otočit polovinu U – 235, která zůstala po prvním časovém intervalu. Pokračujte v celkem 4 až 5 časovaných intervalech.

každý tým by však měl přestat převádět kusy v době vyznačené na svých časových dokumentech. To znamená, že každý tým by se měl zastavit podle svého časového papíru na konci prvního časovaného intervalu (2 minuty) nebo na konci druhého časovaného intervalu (4 minuty) a tak dále. Poté, co nastaly všechny časované intervaly, týmy by si měly vzájemně vyměňovat místa podle pokynů učitele., Úkolem každého týmu je nyní určit, kolik časovaných intervalů (tedy kolik poločasů) soubor kusů, na které se dívají, zažil.

poločas u – 235 je 704 milionů let. Jak tým, který otočil set kusů a druhý tým, který zkoumal soubor by měl určit, jak mnoho milionů let jsou zastoupeny podíl U-235 a Pb-207 představit, porovnat poznámky, a smlouvat o jakékoli rozdíly, které mají., (Jo, každý tým musí určit počet milióny let zastoupena nastavit, že oni sami se obrátil, PLUS počet milióny let zastoupena soubor, který další tým obrátil.)

ČÁST 3: UVEDENÍ DATA, HORNIN A ZKAMENĚLIN

na blokové schéma (Obr. 1) na začátku tohoto cvičení, poměr U-235:Pb-207 atomů v pegmatite je 1:1, a jejich poměr v žulové je 1:3. Použití stejné úvahy o proporcích jako v části 2B výše, studenti mohou určit, jak starý pegmatit a žula jsou., Měli by psát věky pegmatitu a žuly vedle názvů hornin v seznamu pod blokovým diagramem (Obrázek 1).

vynesením poločas na typ stupnice, známý jako logaritmické měřítko, zakřivené linie, jako že pro M & MTM aktivita může být narovnal, jak můžete vidět v grafu na Obrázku 4. To činí křivku užitečnější, protože je snazší ji přesněji vykreslit. To je zvláště užitečné pro poměry rodičovského izotopu k dceřinému izotopu, který představuje méně než jeden poločas., Na blokové schéma (Obr. 1), pokud geochemické laboratoři zjistí, že vulkanický popel, který je v prachovce má poměr U-235:Pb-207 47:3 (94% z původní U-235 zůstává), to znamená, že popel je 70 milionů let (viz Obrázek 4). Pokud je poměr v čediči 7:3 (70% původního U-235 zůstává), pak je čedič Starý 350 milionů let (opět viz obrázek 4). Studenti by měli psát věku sopečný popel vedle břidlice, prachovce a čedič na seznamu níže blokové schéma.,
zpět na začátek

OTÁZKY PRO DISKUSI

1) na Základě dostupných radiometrických věkových kategorií, lze určit možné stáří horniny jednotka, která má acritarchs a bakterie? Co je to? Proč nemůžete přesně říct, jaký je věk skály?
2) můžete určit možný věk skalní jednotky, která má trilobity? Co je to? Proč nemůžete přesně říct, jaký je věk skály?
3) Jaký je věk skály, která obsahuje fosílie Triceratops?, Proč můžete být přesnější o věku této skály, než jste mohli o věku skály, která má trilobity a skálu, která obsahuje akritarchy a bakterie?

Poznámka pro učitele: na Základě průřezových vztahy, bylo zjištěno, že pegmatite je mladší než břidlice a břidlice je mladší než žula. Břidlice, která obsahuje akritarch a bakterie, je tedy mezi 704 miliony let a 1408 miliony let stará, protože pegmatit je starý 704 milionů let a žula je stará 1408 milionů let., Břidlice sama o sobě nemůže být radiometricky datována, takže může být v závorkách pouze mezi věky žuly a pegmatitu.

vápenec nesoucí Trilobit překrývá křemenný pískovec, který zkřížil pegmatit a čedič prořízne vápenec. Proto trilobity a hornina, která je obsahuje, musí být mladší než 704 milionů let (věk pegmatitu) a starší než 350 milionů let (věk čediče). Samotný vápenec nemůže být radiometricky datován, takže může být bracketed pouze mezi věky žuly a pegmatitu.,

Triceratops dinosaur fosílie jsou přibližně 70 milionů let, protože se nacházejí v břidlice a prachovce, které obsahují vulkanický popel radiometrically ze dne na 70 milionů let. Jakýkoli Triceratops nalezený pod sopečným popelem může být o něco starší než 70 milionů let a jakýkoli výše uvedený může být o něco mladší než 70 milionů let., Věk Triceratops může být stanovena úžeji, než acritarchs a bakterie, a to trilobitů, protože rock jednotku, která obsahuje Triceratops může být sám o sobě radiometrically ze dne, vzhledem k tomu, že z jiných zkamenělin nemohl.