FRANK K. MCKINNEY
fossiilien Ikä kiehtoo lähes kaikkia. Opiskelijat eivät vain halua tietää, kuinka vanha fossiili on, mutta he haluavat tietää, miten se ikä määritettiin. Fossiilien iän määrittämiseen käytetään joitakin hyvin suoraviivaisia periaatteita. Opiskelijoilla tulisi olla mahdollisuus ymmärtää periaatteet ja tausta niin, että iän määrityksiä, joita paleontologit ja geologit eivät näytä kuin mustaa magiaa.
ikämäärityksiä on kahdenlaisia., Geologit vuonna myöhässä 18th ja varhaisen 19th century tutkittu rock kerrokset ja fossiileja ne määrittää suhteellinen ikä. William Smith oli yksi tärkeimmistä tutkijat tämän ajan, joka auttoi kehittämään tieto peräkkäin eri fossiileja tutkimalla niiden jakelu läpi järjestyksessä sedimenttikivilajeja etelä-Englannissa. Se ei ollut, kunnes pitkälle 20-luvulla, että riittävästi tietoa oli kertynyt noin määrä radioaktiivisen hajoamisen, että ikä kiviä ja fossiileja useita vuosia, voidaan määrittää kautta radiometrinen ikä dating.,
tämä kivien ja fossiilien iän määrittämiseen liittyvä toiminta on tarkoitettu 8.tai 9. luokan oppilaille. On arvioitu, vaatia neljä tuntia luokan aika, mukaan lukien noin tunti yhteensä satunnaiset opetusta ja selitystä opettajalta ja kaksi tuntia ryhmän (tiimin) ja yksittäisiä toimintoja, opiskelijat, plus yksi tunti keskustelua opiskelijoiden keskuudessa työryhmissä.,
Tutki tästä linkistä lisää tietoa aiheista tässä oppitunti:
- Geologinen Aika
TARKOITUS JA TAVOITTEET
Tämä toiminta auttaa oppilaita ymmärtämään paremmin perusperiaatteet käyttää iän määrittämiseksi kiviä ja fossiileja. Tämä toiminta koostuu useista osista. Tämän toiminnan tavoitteet ovat:
1) saada opiskelijat määrittämään geologisesti monimutkaisen alueen suhteellinen ikä.
2) tutustuttaa opiskelijat radioaktiivisen hajoamisen puoliintumisajan käsitteeseen.,
3), Jotta opiskelijat näkevät, että yksilö toimii tilastollisia prosesseja ovat vähemmän ennustettavissa kuin keskimäärin monta kertaa (tai, joka toimii suhteellisen pieniä numeroita mukana ovat vähemmän luotettavia kuin toimii monta numeroa).
4) osoittamaan, miten radioaktiivisen hajoamisen nopeutta ja syntyvän hajoamistuotteen kertymistä käytetään kivien radiometrisessä ajoituksessa.
5) käyttää iänmääritykseen ja periaatteet määritetään suhteellinen ikä osoittaa, miten ikäisiä kiviä ja fossiileja voi olla kaventunut, vaikka ne eivät voi olla päivätty radiometrically.,
palaa alkuun
materiaalit vaaditaan kunkin ryhmän
1) lohkokaavio (Kuva 1).
2) iso kuppi tai muu kontti, jossa M & M: ää voidaan ravistaa.
3) 100 M & M
4) Kuvaaja (Kuva 2).
5) kello tai kello, joka pitää ajan sekunneissa. (Yksi kello tai Kello koko luokalle riittää.)
6) paperinpala merkitty aika ja ilmaisee joko 2, 4, 6, 8 tai 10 minuuttia.,
7) 128 pieniä kortteja tai painikkeita, jotka voidaan leikata pahvista tai rakentamisen paperia, mieluiten eri väri vastakkaisilla puolilla, jokaisessa on merkintä ”U-235 -” kaikki yhdessä värillinen puolella ja ”Pb-207” vastakkaisella puolella, että on joitakin erottuva väri.,
takaisin alkuun
OSA 1: MÄÄRITETTÄESSÄ SUHTEELLINEN IKÄ KIVIÄ
Jokainen joukkue 3 5 opiskelijoiden tulisi keskustella yhdessä, miten määrittää suhteellinen ikä kunkin rock-yksikköä lohkokaavio (Kuva 1). Kun opiskelijat ovat päättäneet, miten määrittää suhteellinen ikä kunkin rock yksikkö, ne olisi lueteltava alle lohko, viimeisimmästä yläosassa listan vanhimpaan alareunassa.,
opettajan tulisi kertoa oppilaille, että on olemassa kaksi perusperiaatetta, joita geologit käyttävät kivien ikäjakauman määrittämiseksi. Ne ovat:
Superpositioperiaate: nuoremmat sedimenttikivet kerrostuvat vanhempien sedimenttikivien päälle.
monialaisten suhteiden periaate: mikä tahansa geologinen ominaisuus on nuorempi kuin mikään muu, jonka se leikkaa poikki.
OSA 2: RADIOMETRINEN IKÄ-DATING
Joitakin elementtejä ovat lomakkeet (kutsutaan isotooppeja), joilla on epävakaa atomiytimen, että havea taipumus muuttaa, tai rappeutuminen., Esimerkiksi U-235 on epävakaa isotooppi ofuranium, että on 92 protonia ja 143 neutronien nucl eus jokaisen atomin. Perimällä useita muutoksia sisällä ydin, se lähettää useita hiukkasia, päättyy ylösnousemuksen 82 protonia ja 125 neutroneja. Tämä on vakaa tila, ja atomiytimessä on enemmän muutoksia. Ydin, jonka protonien määrä on lyijy (kemiallinen tunnus Pb). Protonit (82) ja neutronit (125) yhteensä 207. Tätä tiettyä lyijyn muotoa (isotooppia) kutsutaan Pb-207: ksi. U-235 on PB-207: n parentisotooppi, joka on tyttären isotooppi.,
monissa kivissä on pieniä määriä epästabiileja isotooppeja ja tytär-isotooppeja, joihin ne hajoavat. Jos vanhemman ja tyttären isotooppien määrät voidaan mitata tarkasti, voidaan suhteella määrittää, kuinka vanha kivi on, kuten seuraavista toiminnoista ilmenee.
Osa 2a Toimintaa Milloin tahansa, siellä on pieni mahdollisuus, että jokainen ytimet U-235 yhtäkkiä reikiintymistä. Se mahdollisuus hajoamiseen on hyvin pieni, mutta se on aina läsnä eikä se koskaan muutu. Toisin sanoen ytimet eivät ”kulu” tai ”väsy”., Jos ydin ei ole vielä rapistunut, siellä on aina se sama, pieni mahdollisuus, että se muuttaa lähitulevaisuudessa.
atomiytimet pysyvät yhdessä vetovoima välillä suuri ydinvoiman hiukkaset (protonit ja neutronit), joka tunnetaan nimellä ”vahva ydinvoima voima”, joka täytyy ylittää, sähköstaattinen vastenmielisyys välillä protonit sisällä ydin., Yleensä, lukuun ottamatta yhden proton, joka muodostaa ytimen yleisin isotooppi vedyn määrä neutroneja on vähintään sama määrä protonien atomin ydin, koska sähköstaattinen vastenmielisyys kielletään tiheämpi pakkaus protonien. Mutta jos neutroneja on liikaa, ydin on mahdollisesti epävakaa ja hajoaminen voi laueta. Tämä tapahtuu milloin tahansa, kun lisäksi ohikiitävä ”heikko ydinvoima voima” alati läsnä sähköstaattinen vastenmielisyys ylittää sitovan energiaa tarvitaan pitämään ydintä koossa.,
Erittäin varovainen mittaukset laboratorioissa, tehty ERITTÄIN SUURI määrä U-235-atomeja, ovat osoittaneet, että kutakin atomia on 50:50 mahdollisuus lahoavaa aikana noin 704,000,000 vuotta. Toisin sanoen 704 miljoonan vuoden aikana puolet tuon ajan alussa olleista U-235-atomeista hajoaa Pb-207: ksi. Tämä tunnetaan U-235: n puoliintumisaikana. Monilla alkuaineilla on joitakin isotooppeja, jotka ovat epästabiileja lähinnä siksi, että niillä on liian monta neutronia, jotta niitä voitaisiin tasapainottaa tumassa olevien protonien määrällä. Jokaisella näistä epävakaista isotoopeista on oma tyypillinen puoliintumisaika., Osa puoliintumisajoista on useiden miljardien vuosien mittaisia ja osa jopa kymmenen tuhannesosasekunnin mittaisia. takaisin alkuun
maukas tapa opiskelija ymmärtää noin puoli elämässä on antaa jokainen joukkue 100 kappaletta ”tavallinen” M & M karkkia. Pala muistikirjan paperia, jokainen pala on sijoitettava painettu M alaspäin. Tämä edustaa kantaisotooppia., Karkkia olisi kaadetaan astiaan tarpeeksi suuri heille pomppia ympäri vapaasti, se on ravistettava huolellisesti, sitten kaadetaan takaisin paperille niin, että se on levinnyt ulos sen sijaan, että kasa. Tämä on ensimmäinen kerta, kun ravistamalla on yksi puoli elämää, ja kaikki ne, karkkia, että on painettu M ylöspäin edustaa muutosta tytär isotooppi. Joukkueen pitäisi poimia ja varata vain ne karkkipalat, joissa M on ylöspäin. Sitten, laskea määrä karkkipaloja jäljellä M alaspäin., Nämä ovat isotooppia, joka ei muuttunut ensimmäisen puoliintumisajan aikana.
opettajan tulisi olla jokainen joukkue ilmoittaa kuinka monta kappaletta vanhemman isotooppi edelleen, ja ensimmäinen rivi rappeutuminen taulukko (Kuva 2) täytetään ja keskimäärin laskettuna. Sama ravistelu, ”eloonjääneiden” laskeminen ja seuraavan rivin täyttäminen rappiopöydällä tulisi tehdä vielä seitsemän tai kahdeksan kertaa. Joka kerta edustaa puoliintumisaikaa.
Kun tulokset lopullinen ”puoli elämää” M& M kerätään, karkkeja, joita ei enää tarvita.,
Kumpikin joukkue olisi tontti, kuvaajan (Kuva 3) määrä karkkia jäljellä sen jälkeen, kun kunkin niiden ”tärisee” ja liittää kunkin peräkkäisen pisteen kuvaajan kanssa, light viiva. Samassa kuvaajassa jokaisen joukkueen tulisi piirtää koko luokan keskiarvot ja yhdistää se raskaammalla viivalla. JA sama kuvaaja, jokaisen ryhmän tulisi tontti pistettä, jossa jokaisen ”ravistaa” alkaa numero on jaettuna tasan kaksi ja yhdistää näitä pisteitä eri värillinen viiva. (Tämä rivi alkaa 100; seuraava piste on 100 / 2, tai 50; seuraava piste on 50/2, tai 25; ja niin edelleen.,)
Kun kuvaajia piirretään, opettajan tulisi ohjata luokan luulemaan, että kyse:
1) Miksei jokainen ryhmä saa samat tulokset?
2) mikä seuraa matemaattisesti laskettua linjaa paremmin? Onko se yhden ryhmän tulos vai onko se luokan keskiarvon mukainen linja? Miksi?
3) Ei opiskelijoiden on helpompi arvailla, (ennustaa) tuloksia, kun siellä oli paljon karkkia cup, tai kun siellä oli hyvin vähän? Miksi?
U-235 löytyy useimmista igneous Rocksista., Ellei kalliota lämmitetä kovin korkeaksi, sekä U-235 että sen tytär Pb-207 pysyvät Kalliossa. Geologi voi vertailla osuus U-235 atomien Pb-207 on valmistettu siitä ja iän määrittämiseksi rock. Harjoituksen seuraava osa osoittaa, miten tämä tehdään. takaisin alkuun
Osa 2b: n Toimintaa Jokainen joukkue saa 128 tasainen kappaletta, U-235 kirjoitettu toisella puolella ja Pb-207 kirjoitettu toisella puolella. Jokaiselle joukkueelle annetaan paperinen merkitty aika, johon on kirjoitettu joko 2, 4, 6, 8 tai 10 minuuttia.,
joukkueen tulee sijoittaa jokainen merkitty kappale niin, että ”U-235” näkyy. Tämä edustaa uraani-235: tä, joka emittoi joukon hiukkasia tumasta, kun se hajoaa Lyijy-207: ksi (Pb-207). Kun jokainen joukkue on valmis 128 kappaletta kaikki näyttää ”U-235”, ajoitettu kahden minuutin välein pitäisi alkaa. Tuona aikana jokainen joukkue kääntää yli puolet U-235 kappaletta niin, että ne nyt näyttää Pb-207. Tämä on yksi ”half-life”, U-235, joka on aika puoliaika ytimet muuttaa vanhemman U-235 tytär Pb-207.
uusi kahden minuutin väli alkaa., Tänä aikana joukkueen pitäisi kääntää yli puolet U-235: stä, joka jäi Ensimmäisen aika-ajon jälkeen. Jatka yhteensä 4-5 ajastetun välein.
jokaisen joukkueen tulisi kuitenkin lopettaa palasten kääntäminen ajanpapereihinsa merkittynä ajankohtana. Että on, jokainen joukkue pitäisi lopettaa niiden AIKA kirjan lopussa ensimmäinen ajoitettu välein (2 minuuttia), tai lopussa toisen ajoitettu välein (4 minuuttia), ja niin edelleen. Kun kaikki ajoitetut välit ovat sattuneet, joukkueiden tulisi vaihtaa paikkoja keskenään opettajan ohjeiden mukaan., Jokaisen joukkueen tehtävänä on nyt selvittää, kuinka monta ajastettua intervallia (eli kuinka monta puoliintumisaikaa) heidän katselemansa palaset ovat kokeneet.
U-235: n puoliintumisaika on 704 miljoonaa vuotta. Sekä joukkue, joka luovutettiin joukko kappaletta ja toinen joukkue, joka tutki asettaa pitäisi määrittää, kuinka monta miljoonaa vuotta edustaa osuus U-235: n ja Pb-207 läsnä, vertaile muistiinpanoja, ja tinkiä mistään eroja, jotka he saivat., (Oikea, jokainen joukkue on määrittää useita miljoonia vuosia edustaa asetettu, että he itse kääntyi ympäri, SEKÄ useita miljoonia vuosia edustaa asetettu, että toinen joukkue luovutti.)
OSA 3: ASETTAA PÄIVÄMÄÄRÄT, KIVIÄ JA FOSSIILEJA
lohkon kaavio (Kuva 1) alussa tämän harjoituksen, suhde U-235:Pb-207 atomien pegmatiitti on 1:1, ja niiden suhde graniitti on 1:3. Käyttämällä samaa perustelua mittasuhteista kuin osassa 2B edellä, opiskelijat voivat määrittää, kuinka vanha pegmatiitti ja graniitti ovat., Niiden tulisi kirjoittaa pegmatiitin ja graniitin iät kivien nimien viereen lohkokaavion alla olevaan luetteloon (Kuva 1).
piirtämällä puoliintumisaika on eräänlainen mittakaavassa, joka tunnetaan logaritminen mittakaavassa, kaareva viiva kuin että M – & MTM toimintaa voidaan suoristaa, kuten voitte nähdä kaavion Kuvassa 4. Tämä tekee käyrästä käyttökelpoisemman, koska se on helpompi piirtää tarkemmin. Tämä on erityisen hyödyllistä vanhemman isotoopin ja tyttären isotoopin suhteille, jotka edustavat alle puoliintumisaikaa., Lohkon kaavio (Kuva 1), jos geokemialliset laboratorio määrittää, että vulkaanista tuhkaa, joka on siltstone on suhde U-235:Pb-207 47:3 (94% alkuperäisestä U-235 on edelleen), tämä tarkoittaa sitä, että tuhka on 70 miljoonaa vuotta vanha (katso Kuva 4). Jos suhde basaltti on 7:3 (70% alkuperäisestä U-235 on edelleen), sitten basaltti on 350 miljoonaa vuotta vanha (uudelleen, ks. Kuva 4). Opiskelijoiden tulisi kirjoittaa tuliperäisen tuhkan Ikä liuskekiven, siltikiven ja basaltin vieressä lohkokaavion alla olevaan luetteloon., takaisin alkuun
KYSYMYKSIÄ KESKUSTELUN pohjaksi
1), joka Perustuu käytettävissä radiometriset iät, voit määrittää mahdolliset ikä rock-yksikkö, joka on acritarchs ja bakteerit? Mitä nyt? Mikset voi sanoa, mikä on kiven Ikä?
2) osaatko määrittää trilobiitteja sisältävän kallioyksikön mahdollisen iän? Mitä nyt? Mikset voi sanoa, mikä on kiven Ikä?
3) Mikä on Triceratopsin fossiileja sisältävän kiven Ikä?, Miksi tämän kiven iästä voi olla tarkempi kuin trilobiittien ja akritarkkeja ja bakteereita sisältävän kiven iästä?
Huomautus opettajille: Perustuu monialaiset suhteet, todettiin, että pegmatiitti on nuorempi kuin slate ja slate on nuorempi kuin graniitti. Siksi, liuskekivi, joka sisältää acritarch ja bakteerien välillä on 704 miljoonaa vuotta ja 1408 miljoonaa vuotta vanha, koska pegmatiitti on 704 miljoonaa vuotta vanha ja graniitti on 1408 miljoonaa vuotta vanha., Itse liuskekiveä ei voida radiometrisesti ajoittaa, joten se voidaan murtautua vain graniitin ja pegmatiitin aikakausien väliin.
trilobiten-laakeri kalkkikivi overlies kvartsi-hiekkakivestä, joka menee ristiin pegmatite, ja basaltti leikkaa läpi kalkkikivi. Siksi, että trilobiitit ja rock, joka sisältää ne täytyy olla nuorempi kuin 704 miljoonaa vuotta (ikä pegmatite) ja yli 350 miljoonaa vuotta (ikä basaltti). Kalkkikivi ei voi itse olla radiometrically päivätty, joten voi vain olla haarukoitua vuotiaita graniitti ja pegmatiitti.,
Triceratops dinosaur fossiilit ovat noin 70 miljoonaa vuotta vanha, koska ne eivät löydy liuske-ja siltstone, joka sisältää vulkaanisen tuhkan radiometrically päivätty 70 miljoonaa vuotta. Kaikki tulivuoren tuhkan alta löydetyt Triceratopit voivat olla hieman yli 70 miljoonaa vuotta vanhoja,ja kaikki edellä mainitut saattavat olla hieman alle 70 miljoonaa vuotta., Ikä Triceratops voidaan määrittää tarkemmin kuin acritarchs ja bakteereja, ja että trilobiitit, koska rock-yksikkö, joka sisältää Triceratops voi itse olla radiometrically päivätty, kun taas muut fossiileja ei.
