Lutecium-hafniové datování

Lutecium-hafniové datování je radiometrická metoda používaná zejména v geochronologii pro určování stáří geologických vzorků. Použití v geologii umožňuje velmi dlouhý poločas přeměny izotopu lutecia ¹⁷⁶Lu, který činí zhruba 37 miliard let.^[1]

Izotop lutecia ¹⁷⁶Lu se přeměňuje dvěma způsoby: radioaktivní přeměnou typu ${\displaystyle \beta ^{-}}$na ¹⁷⁶Hf nebo záchytem elektronu na ytterbium ¹⁷⁶Yb. Zpravidla je možno zanedbat rozpad na Yb, protože tento mechanismus je méně pravděpodobný a pomocí něj se přemění jen několik procent atomů ¹⁷⁶Lu.^[1]

Pro tento systém izotopů nabývá izochronní rovnice následujícího tvaru.

${\displaystyle \left({\frac {^{176}{\rm {Hf}}}{^{177}{\rm {Hf}}}}\right)_{\rm {d}}=\left({\frac {^{176}{\rm {Hf}}}{^{177}{\rm {Hf}}}}\right)_{0}+\left({\frac {^{176}{\rm {Lu}}}{^{177}{\rm {Hf}}}}\right)_{\rm {d}}\left(e^{\lambda t}-1\right)}$

Zde se relativní zastoupení jednotlivých izotopů standardně vztahuje k izotopu ¹⁷⁷Hf.^{[pozn. 1]} Dolní index 0 označuje původní hodnotu v době vzniku látky a dolní index d zase "dnešní" množství (v době měření).

Kvůli vysoké ionizační energii hafnia je použití standardní hmotnostní spektrometrie s termální ionizací (s anglickou zkratkou TIMS) značně obtížné. Obvykle je proto na analýzu zastoupení izotopů použita metoda MC-ICPMS, která TIMS a její varianty v tomto typu datování nahradila.^[1]

Hafnium je chemicky velmi podobné zirkoniu (Zr) a obvykle se vyskytují společně. Právě z kamenů bohatých na Zr (které obsahují také množství Hf) je možno určit hodnotu ${\displaystyle \left({\frac {^{176}{\rm {Hf}}}{^{177}{\rm {Hf}}}}\right)_{0}}$ se srovnatelnou přesností jako u meteoritů.

Hf nahrazuje Zr v mřížce krystalů tak dobře, že je jen velmi málo náchylné k migraci a jeho množství se v krystalu časem nemění. Jakákoliv metamorfóza krystalu, která by mohla vést ke změně v množství Hf lze odhalit pomocí U-Pb datování.

Vysoký podíl Lu/Hf v granátech umožňuje pomocí Lu-Hf metody v těchto minerálech datovat metamorfické události (podobně jako u Sm-Nd datování). Pokud se v hornině vedle granátů vyskytuje i jisté množství zirkonu, může to výrazně ovlivnit spočtený věk dle Lu/Hf metody, protože zirkon může obsahovat drtivou většinu celkového množství Hf v hornině. Je proto vhodné porovnávat výsledky Lu-Hf metody se Sm-Nd metodou.^[2]

• DICKIN, Alan. Radiogenic Isotope Geology. 2. vyd. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. 492 s. Dostupné online. ISBN 0-521-82316-1. S. 232–251. (anglicky) 

• Lutecium
• Hafnium
• Izotopy lutecia
• Izotopy hafnia
• Izochronní rovnice

• Obrázky, zvuky či videa k tématu lutecium-hafniové datování na Wikimedia Commons
• analýza u české geologické služby - [1]

Zdroj