FRANK K. McKinney

a fosszíliák kora szinte mindenki számára érdekes. A diákok nem csak azt akarják tudni, hogy hány éves a fosszilis, de azt akarják tudni, hogyan határozták meg ezt az életkorot. Néhány nagyon egyszerű elvet használnak a kövületek korának meghatározására. A hallgatóknak meg kell érteniük az elveket, és ezt háttérként kell kezelniük, hogy a paleontológusok és geológusok kormeghatározása ne tűnjön fekete mágiának.

az életkor meghatározásának két típusa van., A geológusok a 18.század végén és a 19. század elején tanulmányozták a kőzetrétegeket és a bennük lévő kövületeket a relatív kor meghatározásához. William Smith volt az egyik legfontosabb tudós ebből az időből, aki segített a különböző fosszíliák egymás utáni ismereteinek fejlesztésében azáltal, hogy tanulmányozta azok eloszlását a dél-angliai üledékes kőzetek sorrendjén keresztül. Nem volt egészen a 20. században, hogy elegendő információ gyűlt össze az arány a radioaktív bomlás, hogy a kor kőzetek és kövületek évek száma lehet meghatározni radiometrikus kor társkereső.,

Ez a tevékenység a kőzetek és kövületek korának meghatározására 8. vagy 9. évfolyamos diákok számára készült. A becslések szerint négy óra órányi óraidőre van szükség, beleértve a tanár által végzett alkalmi oktatást és magyarázatot, valamint a diákok két órányi csoportját (csapatát) és egyéni tevékenységeit, valamint egy óra megbeszélést a munkacsoportokon belüli diákok között.,

fedezze fel ezt a linket a leckében szereplő témákkal kapcsolatos további információkért:

  • geológiai idő

cél és cél

ez a tevékenység segít a hallgatóknak abban, hogy jobban megértsék a sziklák és kövületek korának meghatározására használt alapelveket. Ez a tevékenység több részből áll. Ennek a tevékenységnek a célja:
1), hogy a hallgatók meghatározzák a geológiailag összetett terület relatív életkorát.
2) a diákok megismertetése a radioaktív bomlás felezési idejének fogalmával.,
3) ahhoz, hogy a hallgatók láthassák, hogy a statisztikai folyamatok egyéni futása kevésbé kiszámítható, mint a sok futás átlaga (vagy a viszonylag kis számú futások kevésbé megbízhatóak, mint a sok számmal rendelkező futások).
4) annak bemutatására, hogy a radioaktív bomlás sebességét és a keletkező bomlástermék felhalmozódását hogyan használják a kőzetek radiometrikus kormeghatározásában.
5) radiometrikus kormeghatározás és a relatív kor meghatározásának alapelvei annak bemutatására, hogy a kőzetek és fosszíliák korát hogyan lehet szűkíteni, még akkor is, ha azokat nem lehet radiometrikusan keltezni.,

vissza a tetejére

az egyes csoportokhoz szükséges anyagok

1) blokkdiagram (1.ábra).
2) nagy csésze vagy más tartály, amelyben M & M ‘ s lehet rázni.
3) 100 M &M
4) Gráfpapír (2.ábra).
5) óra vagy óra, amely másodpercekig tart. (Egyetlen óra vagy óra az egész osztály fog tenni.)
6) 2, 4, 6, 8 vagy 10 perces jelöléssel ellátott papírdarab.,
7) 128 kis kártya vagy gomb, amelyet kartonból vagy építési papírból lehet vágni, lehetőleg eltérő színű, ellentétes oldalakon, mindegyik “U-235” jelöléssel van ellátva, mindegyik egy színes oldalon, a másik oldalon pedig “Pb-207”, amelynek kontrasztos színe van.,



Vissza a lap tetejére

1. RÉSZ: MEGHATÁROZÓ RELATÍV KORA SZIKLÁK

Minden csapat 3 5 a diákok együtt megbeszéljük, hogyan állapítható meg, hogy a relatív kor minden rock egység a blokk diagram (1.Ábra). Miután a diákok úgy döntöttek, hogyan kell megállapítani az egyes kőzetek relatív életkorát, fel kell sorolniuk őket a blokk alatt, a legutóbbi a lista tetején a legrégebbi alján.,

a tanárnak meg kell mondania a hallgatóknak, hogy a geológusok két alapelvet használnak a sziklák korának meghatározására. Ezek a következők:
a szuperpozíció elve: a fiatalabb üledékes kőzetek az idősebb üledékes kőzetek tetején helyezkednek el.
A horizontális kapcsolatok elve: bármely geológiai tulajdonság fiatalabb, mint bármi más, amit átvág.

2. rész: radiometrikus kor-Ismerkedés

egyes elemeknek olyan formái vannak (izotópoknak nevezik), amelyek instabil atommagokkal rendelkeznek, amelyek változási vagy bomlási tendenciát mutatnak., Az U-235 például egy instabil izotóp, amelynek 92 protonja és 143 neutronja van az egyes atomok nukl-EU-jában. A sejtmagon belüli változások sorozata révén több részecskét bocsát ki, melyek 82 protonnal és 125 neutronnal végződnek. Ez egy stabil állapot, és nincsnincs több változás az atommagban. Az ilyen számú proton magjaaz úgynevezett ólom (kémiai szimbólum Pb). A protonok (82)és a neutronok (125) összesen 207. Az ólom ezen formáját (izotópját) Pb-207-nek nevezik. Az U-235 A Pb-207 parentizotópja, amely a lány izotópja.,

sok kőzet kis mennyiségű instabil izotópot és a lány izotópokat tartalmaz, amelyekbe bomlanak. Ahol a szülő és lánya izotópok mennyisége pontosan mérhető, az arány felhasználható annak meghatározására, hogy hány éves a kőzet, amint azt az alábbi tevékenységek mutatják.

2a. rész aktivitás – bármikor kis esély van arra, hogy az U-235 minden magja hirtelen bomlik. Ez a bomlás esélye nagyon kicsi, de mindig jelen van, és soha nem változik. Más szavakkal, a magok nem “elhasználódnak”vagy ” fáradnak”., Ha a mag még nem romlott el, mindig ugyanaz a kis esély van arra, hogy a közeljövőben megváltozik.

az atommagokat a nagy nukleáris részecskék (protonok és neutronok) közötti vonzódás tartja össze, amelyet “erős nukleáris erőnek” neveznek, amelynek meg kell haladnia a magon belüli protonok közötti elektrosztatikus repulziót., Általában, kivéve az egyetlen protont, amely a hidrogén leggyakoribb izotópjának magját képezi, a neutronok számának legalább meg kell egyeznie az atommagban lévő protonok számával, mivel az elektrosztatikus repulzió tiltja a protonok sűrűbb csomagolását. De ha túl sok neutron van, a mag potenciálisan instabil, és bomlás léphet fel. Ez bármikor megtörténik, amikor a röpke “gyenge nukleáris erő” hozzáadása az állandóan jelenlévő elektrosztatikus repulzióhoz meghaladja a mag összetartásához szükséges kötési energiát.,

nagyon gondos mérések laboratóriumokban, nagyon nagy számú U-235 atomon készültek, kimutatták, hogy mindegyik atomnak 50:50 esélye van arra, hogy körülbelül 704 000 000 év alatt lebomlik. Más szóval, 704 millió év alatt az U-235 atomok fele, amelyek az akkori elején léteztek, PB-207-re bomlik. Ez az U-235 felezési ideje. Sok elemnek vannak olyan izotópjai, amelyek instabilak, lényegében azért, mert túl sok neutronjuk van ahhoz, hogy egyensúlyba kerüljenek a magban lévő protonok számával. Mindegyik instabil izotópnak saját jellegzetes felezési ideje van., Néhány felezési idő több milliárd év, mások pedig olyan rövidek,mint egy tízezred másodperc.
visszatérés a tetejére

egy ízletes módja annak, hogy a diákok megértsék a felezési időt, hogy minden csapatnak 100 darab” normál”m & m cukorkát adjanak. Egy darab notebook papírra minden darabot úgy kell elhelyezni, hogy a nyomtatott M lefelé nézzen. Ez a szülő izotópot jelenti., A cukorkát egy olyan tartályba kell önteni, amely elég nagy ahhoz, hogy szabadon ugrálhasson, alaposan meg kell rázni, majd vissza kell önteni a papírra úgy, hogy egy halom helyett szétterüljön. Az első rázkódás egy felezési időt jelent, és azok a cukorkák, amelyek a nyomtatott M-vel felfelé néznek, a lány izotópjának változását jelentik. A csapat vegye fel, majd tegye félre csak azokat a darabokat a cukorka, hogy az M felfelé. Ezután számolja meg a cukorka darabjait, amelyek az M-vel lefelé néznek., Ezek a szülő izotópok, amelyek nem változtak az első felezési idő alatt.

a tanárnak minden csapatnál be kell jelentenie, hogy hány darab szülő izotóp marad, és ki kell töltenie a bomlási táblázat első sorát (2.ábra), és ki kell számítani az átlagos számot. Ugyanezt az eljárást kell rázni, számolni a “túlélőket”, majd kitölteni a következő sort a bomlási asztalon hét vagy nyolc alkalommal. Minden alkalommal egy felezési időt jelent.

az M& m végső”felezési idejének”eredményei után a cukorkákra már nincs szükség.,

minden csapatnak grafikonon kell ábrázolnia (3. ábra) az egyes “rázások” után megmaradt cukorkák számát, és a grafikon minden egyes egymást követő pontját egy könnyű vonallal kell összekötni. Ugyanazon a grafikonon minden csapatnak meg kell jelölnie az osztály egészének átlagértékeit, és ezt egy nehezebb vonallal kell összekötnie. PEDIG ugyanazt a grafikont, minden csoport telek pontok, ahol, miután minden “rázza” a kezdő szám osztva pontosan két, majd csatlakoztassa ezeket a pontokat a különböző színű vonal. (Ez a sor 100-nál kezdődik; a következő pont 100/ 2 vagy 50; a következő pont 50/2 vagy 25; stb.,)

A grafikonok ábrázolása után a tanárnak gondolkodnia kell az osztályról:
1) Miért nem mindegyik csoport ugyanazt az eredményt kapta?
2) amely követi a matematikailag számított vonal jobb? Ez az egyetlen csoport eredménye, vagy ez a vonal az osztály átlagán alapul? Miért?
3) a diákoknak könnyebb volt kitalálni (megjósolni) az eredményeket, amikor sok cukorka volt a csészében, vagy amikor nagyon kevés volt? Miért?

U-235 A legtöbb magmás kőzetben megtalálható., Hacsak a sziklát nagyon magas hőmérsékletre nem melegítik, mind az U-235, mind a lánya, a Pb-207 a sziklában marad. Egy geológus összehasonlíthatja az U-235 atomok arányát az abból előállított Pb-207-gyel, és meghatározhatja a kőzet korát. A gyakorlat következő része megmutatja, hogyan történik ez.
vissza a tetejére

2b rész tevékenység — minden csapat kap 128 lapos darab, U-235 írva az egyik oldalon, Pb-207 írva a másik oldalon. Minden csapat kap egy darab papírt jelölt idő, amelyen meg van írva vagy 2, 4, 6, 8, vagy 10 perc.,

a csapatnak minden megjelölt darabot úgy kell elhelyeznie, hogy az” U-235 ” megjelenjen. Ez urán-235-et jelent, amely egy sor részecskét bocsát ki a magból, amikor az ólom-207-re bomlik (Pb-207). Amikor minden csapat készen áll a 128 darabra, amelyek mindegyike “U-235”-et mutat, egy időzített két perces intervallumnak kell kezdődnie. Ez idő alatt minden csapat megfordítja az U-235 darabok felét, így most PB-207-et mutatnak. Ez az U-235 egyik “felezési idejét” jelenti, amely az idő, amikor a magok fele az U-235 szülőről a PB-207 lányára változik.

egy új kétperces intervallum kezdődik., Ez idő alatt a csapatnak át kell fordítania az U-235 felét, amely az első időintervallum után maradt. Folytassa összesen 4-5 időzített időközönként.

azonban minden csapatnak abba kell hagynia a darabok átfordítását az IDŐPAPÍROKON megjelölt időpontban. Vagyis minden csapatnak meg kell állnia az IDŐPAPÍR szerint az első időzített intervallum végén (2 perc), vagy a második időzített intervallum végén (4 perc) stb. Miután az összes időzített intervallum megtörtént, a csapatoknak helyet kell cserélniük egymással a tanár utasításai szerint., A feladat most minden csapat számára annak meghatározása,hogy hány időzített intervallumot (azaz hány felezési időt) tapasztaltak meg az általuk vizsgált darabok.

az U-235 felezési ideje 704 millió év. Mind a darabkészletet átfordító csapatnak, mind a második csapatnak, amely megvizsgálta a készletet, meg kell határoznia, hogy hány millió évet képvisel az U-235 és a Pb-207 jelenléte, összehasonlíthatja a jegyzeteket, és megalkudhat az esetleges különbségekről., (Igaz, minden csapatnak meg kell határoznia azt a több millió évet, amelyet a készlet képvisel, amelyet maguk is átadtak, valamint azt a több millió évet, amelyet az a készlet képvisel, amelyet egy másik csapat megfordított.)

3.rész: az U-235:PB-207 atomok aránya a pegmatitban 1:1, a gránitban pedig 1:3. Ugyanazzal az érveléssel arányok, mint a fenti 2b. rész, a diákok meg tudják határozni, hogy hány éves a pegmatit és a gránit., A kőzetek nevei mellett a pegmatit és a gránit korát is meg kell írniuk a blokkdiagram alatti listában (1.ábra).

a felezési idő logaritmikus skálának nevezett skálán történő ábrázolásával az M & MTM aktivitás görbe vonala kiegyenesíthető, amint az A 4.ábrán látható. Ez hasznosabbá teszi a görbét, mert könnyebb pontosan ábrázolni. Ez különösen hasznos a szülői izotópnak a lánya izotóphoz viszonyított arányaiban, amelyek kevesebb, mint egy felezési időt képviselnek., A blokkdiagramhoz (1.ábra), ha egy geokémiai laboratórium megállapítja, hogy az iszapkőben lévő vulkáni hamu aránya U-235:Pb-207 47:3 (az eredeti U-235 94% – A marad), ez azt jelenti, hogy a hamu 70 millió éves (lásd a 4. ábrát). Ha a bazalt aránya 7:3 (az eredeti U-235 70% – A marad), akkor a bazalt 350 millió éves (ismét lásd a 4.ábrát). A diákok a pala, az iszapkő és a bazalt mellett a vulkáni hamu korát írják a blokkdiagram alatti listára.,
vissza a tetejére

kérdések a beszélgetéshez

1) a rendelkezésre álló radiometrikus korok alapján meg tudja határozni az akritarchákkal és baktériumokkal rendelkező kőegység lehetséges életkorát? Mi az? Miért nem tudod pontosan megmondani, hogy mi a szikla kora?
2) meg tudja határozni a trilobitokkal rendelkező sziklaegység lehetséges életkorát? Mi az? Miért nem tudod pontosan megmondani, hogy mi a szikla kora?
3) milyen korú a szikla, amely tartalmazza a Triceratops fosszíliák?, Miért lehet pontosabb ennek a sziklának a koráról, mint a trilobitákkal és az akritarchákat és baktériumokat tartalmazó szikláról?

megjegyzés a tanároknak: a keresztirányú kapcsolatok alapján megállapítást nyert, hogy a pegmatit fiatalabb, mint a pala, és hogy a pala fiatalabb, mint a gránit. Ezért az akritarchát és baktériumokat tartalmazó pala 704 millió év és 1408 millió év között van, mivel a pegmatit 704 millió éves, a gránit pedig 1408 millió éves., Maga a pala nem lehet radiometrikusan keltezett, így csak a gránit és a pegmatit korszakai közé sorolható.

a trilobittal ellátott mészkő átfedi a kvarc homokkőt, amely keresztezi a pegmatitot, a bazalt pedig átvágja a mészkőt. Ezért a trilobitáknak és az azokat tartalmazó szikláknak 704 millió évnél fiatalabbnak kell lenniük (a pegmatit kora) és 350 millió évnél idősebbnek (a bazalt kora). Maga a mészkő nem lehet radiometrikusan keltezett, így csak a gránit és a pegmatit korszakai között lehet zárójelbe tenni.,

a Triceratops dinoszaurusz fosszíliák körülbelül 70 millió évesek, mivel pala – és iszapkőben találhatók, amelyek 70 millió éves radiometrikus keltezésű vulkáni hamut tartalmaznak. A vulkáni hamu alatt talált Triceratopok valamivel idősebbek lehetnek, mint 70 millió év, és a fentiek valamivel fiatalabbak, mint 70 millió év., A Triceratops kora jobban meghatározható, mint az akritarcháké és a baktériumoké, valamint a trilobitáké, mivel a Triceratopsot tartalmazó kőegység maga is radiometrikusan keltezhető,míg a többi kövületé nem.