ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΑ. Β) Τι ονομάζουμε μαζικό αριθμό ενός στοιχείου και με ποιο γράμμα συμβολίζεται;

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΑ. Β) Τι ονομάζουμε μαζικό αριθμό ενός στοιχείου και με ποιο γράμμα συμβολίζεται;"

Τιμοθέα Βασιλειάδης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΑ Α) Τι ονομάζουμε ατομικό αριθμό ενός στοιχείου και με ποιο γράμμα συμβολίζεται; Β) Τι ονομάζουμε μαζικό αριθμό ενός στοιχείου και με ποιο γράμμα συμβολίζεται; Γ) Πως συμβολίζεται το στοιχείο θόριο με ατομικό αριθμό 90 και μαζικό αριθμό 232; Α) Τι ονομάζουμε ισότοπα στοιχεία; Β) Πότε ένα νουκλίδιο ονομάζεται σταθερό, πότε ραδιενεργό και πότε ραδιογενές; Γ) Τι μπορεί να ισχύει από τα ακόλουθα; Ένα νουκλίδιο είναι: i) Ραδιενεργό και σταθερό, ii) Ραδιενεργό και ραδιογενές, iii) Ραδιογενές και σταθερό. Α) i) Τι είναι η ραδιενεργή διάσπαση β - ; ii) Ποιες είναι οι επιπτώσεις στον ατομικό και τον μαζικό αριθμό; iii) Το K-40 (ατομικός αριθμός 19, μαζικός αριθμός 40) διασπάται με διάσπαση β - προς ένα ισότοπο του ασβεστίου. Να υπολογίσετε τον ατομικό και το μαζικό αριθμό του θυγατρικού ισοτόπου και να το συμβολίσετε. Β) i) Τι είναι η ραδιενεργή διάσπαση α; ii) Ποιες είναι οι επιπτώσεις στον ατομικό και τον μαζικό αριθμό; iii) Το Sm (ατομικός αριθμός 62, μαζικός αριθμός 147) διασπάται με διάσπαση α προς ένα ισότοπο του νεοδυμίου. Να υπολογίσετε τον ατομικό και το μαζικό αριθμό του θυγατρικού ισοτόπου και να το συμβολίσετε. Α) Τι ονομάζεται ημιπερίοδος ζωής ενός ραδιενεργού ισοτόπου; Β) Ποια είναι η σχέση μεταξύ ημιπεριόδου ζωής Τ 1/2 και σταθεράς διάσπασης λ; Γ) Έχουμε 1000 πυρήνες ενός ραδιενεργού ισοτόπου. Πόσοι πυρήνες θα παραμείνουν μετά από δύο Τ 1/2. Τα φυσικά ισότοπα του ρουβιδίου είναι 85 Rb και 87 Rb. Α) Ποιο από αυτά είναι ραδιενεργό και σε τι διασπάται, και ποιο είναι σταθερό; Β) Να υπολογίστε το ατομικό βάρος του ρουβιδίου. Οι αναλογίες και οι ατομικές μάζες των ισοτόπων του ρουβιδίου είναι: 85 Rb (75%, 85) και 87 Rb (25%, 87). A) Με ποιο όργανο γίνονται συνήθως οι ισοτοπικές αναλύσεις και ποια είναι η αρχή λειτουργίας του οργάνου; B) Γιατί στις εξισώσεις στις διάφορες μεθόδους γεωχρονολόγησης χρησιμοποιούμε λόγους ισοτόπων και όχι απόλυτες συγκεντρώσεις; A) Να γραφεί η εξίσωση γεωχρονολόγησης Rb-Sr. B) Ποιο είναι το πλεονέκτημα αυτής της εξίσωσης, με βάση το οποίο υπολογίζουμε την ηλικία και τον αρχικό ισοτοπικό λόγο Sr ενός πετρώματος; Γ) Ποια είναι η προσεγγιστική μορφή αυτής της εξίσωσης και γιατί μπορεί να γραφεί προσεγγιστικά; Α) Ποια από τα ορυκτά ολιβίνης, πυρόξενος, βιοτίτης και μοσχοβίτης είναι κατάλληλα για γεωχρονολόγηση με τη μεθοδο Rb-Sr και γιατί; Β) Ποιο ορυκτό χρησιμοποιείται συνήθως στη μέθοδο U-Pb και γιατί; Γράψτε και άλλα κατάλληλα ορυκτά αν γνωρίζετε. Α) Σε ποιες περιόδους διαιρείται ο Παλαιοζωικός αιώνας; Πότε τοποθετείται περίπου η αρχή του (σε Ma); Β) Σε ποιες περιόδους διαιρείται ο Μεσοζωικός αιώνας; Πότε τοποθετείται περίπου η αρχή του (σε Ma); Γ) Σε ποιες περιόδους και υποπεριόδους (εποχές) διαιρείται ο Καινοζωικός αιώνας; Πότε τοποθετείται περίπου η αρχή του (σε Ma);

2 Α) Τι ονομάζουμε θερμοκρασία κλεισίματος (blocking temperature) ενός ορυκτού; Β) Αντιστοιχίστε τις ακόλουθες θερμοκρασίες κλεισίματος (για το αργό) 300 C, 350 C και 500 C στα ορυκτά κεροστίλβη, βιοτίτη και μοσχοβίτη. Α) Για ποιο λόγο το ισοτοπικό σύστημα K-Ar επηρεάζεται εύκολα από τη θερμοκρασία; Β) Γιατί στη μέθοδο K-Ar για ένα ορυκτό ή πέτρωμα χρησιμοποιούμε συχνά τον όρο ηλικία ψύξης αντί για ηλικία κρυστάλλωσης; Α) Περιγράψτε συνοπτικά τον κύκλο του C-14. Β) Ποια είναι η ημιπερίοδος ζωής του C-14; Γ) Σε ποιες περιπτώσεις είναι κατάλληλη μέθοδος του C-14; Για τη γεωχρονολόγηση ενός γρανίτη με τη μέθοδο K-Ar αναλύσαμε τα ορυκτά κεροστίλβη και βιοτίτη. Η κεροστίλβη έδωσε ηλικία 300 Ma και ο βιοτίτης ηλικία 200 Ma. A) Πως δικαιολογούνται οι διαφορετικές ηλικίες για τα δύο ορυκτά; Β) Ποιος είναι ο ρυθμός ψύξης του γρανίτη (σε C/Ma); ίνεται ότι οι θερμοκρασίες κλεισίματος των δύο ορυκτών είναι 500 C για την κεροστίλβη και 300 C για το βιοτίτη. ίνονται τα εξής χημικά στοιχεία: Ar, C, K, N, Pb, Rb, Sr, U. Α) Ονομάστε τα στοιχεία. Β) Σχηματίστε ζεύγη, ώστε να αποτελούν μεθόδους γεωχρονολόγησης. Α) Ποια είναι τα συνηθέστερα ορυκτά που χρησιμοποιούνται στη μέθοδο K-Ar; Β) Γιατί οι καλιούχοι άστριοι, μολονότι περιέχουν Κ, δεν χρησιμοποιούνται συχνά στη μέθοδο K-Ar; Γ) Ποια είναι η βασικότερη αδυναμία της μεθόδου K-Ar και που οφείλεται αυτή; Α) Τι ονομάζουμε ισόχρονη ευθεία στη μέθοδο Rb-Sr; Β) Πως προσδιορίζεται η ηλικία με τη βοήθεια της ισόχρονης ευθείας; Γ) Γιατί στη μέθοδο Rb-Sr είναι προτιμότερο να αναλύουμε δείγματα πετρωμάτων αντί για τα ορυκτά που περιέχονται σε αυτά; Α) Τι ονομάζουμε σειρά διάσπασης 238 U; Β) Ποιο είναι το τελικό σταθερό ισότοπο της σειράς; Γ) Πόσες διασπάσεις α και πόσες διασπάσεις β - περιλαμβάνει η σειρά;

3 ΑΣΚΗΣΗ 1 Για τη γεωχρονολόγηση ενός γρανίτη αναλύσαμε 5 δείγματα ολικού πετρώματος (GR-1 έως GR-5) με τη μέθοδο Rb-Sr. Στον πίνακα 1 δίνονται τα αποτελέσματα των ισοτοπικών αναλύσεων και η σταθερά διασπάσεως λ του Rb. A) Να προβάλετε τα αναλυτικά δεδομένα του πίνακα στο διάγραμμα του σχήματος 2 και να κατασκευάσετε την ισόχρονη ευθεία Rb-Sr του γρανίτη. (Υποδιαιρέσεις αξόνων: 87 Rb/ 86 Sr = 0,0-3,0 και 87 Sr/ 86 Sr = 0,710-0,730). Β) Με τη βοήθεια της ισόχρονης και της εξίσωσης γεωχρονολόγησης Rb-Sr, να υπολογίσετε την ηλικία του γρανίτη και τον αρχικό ισοτοπικό λόγο ( 87 Sr/ 86 Sr) ο. (Αν θέλετε χρησιμοποιήστε την προσεγγιστική μορφή της εξίσωσης. Η ηλικία να δοθεί σε Ma και σε στρογγυλό ακέραιο). Γ) Το σχήμα 1 δείχνει τη σχέση του γρανίτη με φλέβες που τον διακόπτουν. Η βιβλιογραφία αναφέρει ότι ο δολερίτης έχει ηλικία 300 Ma. Τι συμπέρασμα εξάγετε για την απόλυτη ηλικία του πηγματίτη; ) Με βάση τον αρχικό ισοτοπικό λόγο Sr τι συμπεραίνετε για την προέλευση του γρανιτικού μάγματος; Πίνακας 1 Σχήμα1 Πέτρωμα 87 Rb/ 86 Sr 87 Sr/ 86 Sr GR-1 0,9 0,717 GR-2 2,1 0,724 GR-3 1,6 0,721 GR-4 0,2 0,713 GR-5 2,6 0,727 λ = 1, έτη -1 Σχήμα2

ΑΣΚΗΣΗ 2 Για τη μελέτη ενός γνευσίου αναλύσαμε 3 κρυστάλλους ζιρκονίου (ΖR-1 έως ΖR-3) με τη μέθοδο U-Pb. Στον πίνακα 1 δίνονται τα αποτελέσματα των ισοτοπικών αναλύσεων.

4 ΑΣΚΗΣΗ 2 Για τη μελέτη ενός γνευσίου αναλύσαμε 3 κρυστάλλους ζιρκονίου (ΖR-1 έως ΖR-3) με τη μέθοδο U-Pb. Στον πίνακα 1 δίνονται τα αποτελέσματα των ισοτοπικών αναλύσεων. A) Να προβάλετε τα αναλυτικά δεδομένα του πίνακα 1 στο διάγραμμα του σχήματος 1. Β) Πως ονομάζεται η καμπύλη 1 (ελληνικά και αγγλικά); Γ) Πως ονομάζεται η καμπύλη που σχηματίζουν τα ζιρκόνια (ελληνικά και αγγλικά); ) Με βάση τα σημεία προβολής των αναλύσεων των ζιρκονίων θεωρείτε ότι οι ηλικίες τους είναι σύμφωνες ή ασύμφωνες; Ε) Εάν ισχύει το δεύτερο, τι μπορεί να προκάλεσε την ασυμφωνία; Ζ) Τι συμπεράσματα μπορείτε να εξάγετε για την ιστορία του γνευσίου; Πίνακας 1 Ζιρκόνιο 207 Pb/ 235 U 206 Pb/ 238 U ZR-1 2 0,12 ZR-2 6 0,24 ZR ,44 Σχήμα 1

5 ΑΣΚΗΣΗ 3. Στο σχήμα 1 απεικονίζεται ένα γρανιτικό σώμα, το οποίο διεισδύει σε γνευσίους ηλικίας 1200 Ma. Κατά την υπαίθρια έρευνα, συλλέξαμε από το γρανίτη το δείγμα G-1 και από τους γνευσίους τα δείγματα Μ-1 έως Μ-5, έτσι ώστε οι θέσεις των γνευσιακών δειγμάτων να απομακρύνονται από την επαφή. Στη συνέχεια, από τα δείγματα διαχωρίστηκαν τα ορυκτά κεροστίλβη και βιοτίτης, τα οποία αναλύθηκαν ισοτοπικά με τη μέθοδο Κ-Ar. Η ισοτοπική ανάλυση έδωσε για το γρανίτη ηλικία 100 Ma, ενώ για το γνεύσιο τα αναλυθέντα ορυκτά έδωσαν ηλικίες από Ma. Οι ηλικίες αυτές προβλήθηκαν στο διάγραμμα του σχήματος 2, σε σχέση με την απόστασή τους από την επαφή. Παρατηρώντας το διάγραμμα, εγείρονται τα ακόλουθα ερωτήματα: Α) Γιατί, καθώς απομακρυνόμαστε από την επαφή, μεταβάλλονται οι ηλικίες K-Ar της κεροστίλβης και του βιοτίτη; Συγκεκριμένα, τι δείχνουν οι ηλικίες για τα δείγματα Μ-1 έως Μ-5. Β) Ποια από τις δύο καμπύλες Α και Β αντιστοιχεί στο βιοτίτη και ποια στην κεροστίλβη, και γιατί υπάρχει αυτή η διαφορά στις ηλικίες μεταξύ κεροστίλβης και βιοτίτη;

6 ΑΣΚΗΣΗ 4 Από την υπαίθρια έρευνα σε μία περιοχή προέκυψε ο γεωλογικός χάρτης του σχήματος 1. Σε αυτόν φαίνεται ότι ο γρανίτης έρχεται σε επαφή με σχιστόλιθο, όπου σχηματίζεται μια κερατιτική ζώνη, και με ασβεστόλιθο, όπου σχηματίζεται μια ζώνη skarn. Επίσης, από γεωλογικά στοιχεία προκύπτει ότι ο σχιστόλιθος έχει Παλαιοζωική ηλικία. Για τη μελέτη των πετρωμάτων συλλέχθηκαν πέντε αντιπροσωπευτικά δείγματα από τον γρανίτη (G-1 έως G-5), ένα από τον σχιστόλιθο (S-1) και ένα από τον ασβεστόλιθο (L-1). Τα δείγματα αναλύθηκαν ισοτοπικά με τις μεθόδους Rb-Sr και K-Ar. είγμα Πίνακας 1 87 Rb/ 86 Sr 87 Sr/ 86 Sr Γρανίτης G-1 0,2 0,714 G-2 1,6 0,717 G-3 3,0 0,720 G-4 4,4 0,723 G-5 5,8 0,726 λ = 1, έτη -1 Ηλικία και προέλευση του γρανίτη Τα ισοτοπικά αποτελέσματα Rb-Sr των γρανιτικών πετρωμάτων δίνονται στον πίνακα 1. A) Να προβάλετε τα ισοτοπικά δεδομένα Rb-Sr στο διάγραμμα του σχήματος 2 και να χαράξετε την ισόχρονη ευθεία. Σημ. i) Με βάση τις τιμές του πίνακα 1, επιλέξτε τις κατάλληλες υποδιαιρέσεις στους άξονες. ii) Η ευθεία να χαραχτεί με το μάτι. B) Με τη βοήθεια της ισόχρονης και της προσεγγιστικής εξίσωσης γεωχρονολόγησης Rb-Sr, να υπολογίσετε την ηλικία του γρανίτη και τον αρχικό λόγο ( 87 Sr/ 86 Sr) ο. Σημ. i) Η ηλικία να δοθεί σε Ma και σε ακέραιο αριθμό χωρίς δεκαδικά. ii) Ο αρχικός λόγος να δοθεί με τρία δεκαδικά. Γ) Με βάση τον αρχικό ισοτοπικό λόγο Sr, τι συμπεραίνετε για την προέλευση του γρανιτικού μάγματος;

7 Ηλικία του ασβεστόλιθου Το διάγραμμα του σχήματος 3 δείχνει τη μεταβολή του ισοτοπικού λόγου 87 Sr/ 86 Sr του θαλάσσιου νερού σε ένα εύρος χρόνου 200 εκατομμυρίων ετών. Η ισοτοπική ανάλυση του ασβεστολιθικού δείγματος L-1 έδωσε λόγο 87 Sr/ 86 Sr = 0,7075. ) Με τη βοήθεια του σχήματος 3, και λαμβάνοντας υπόψη τις υπαίθριες παρατηρήσεις, να υπολογίσετε την ηλικία του ασβεστόλιθου. Σχέση του γρανίτη με τον σχιστόλιθο Όπως φαίνεται στον χάρτη του σχήματος 1, το σχιστολιθικό δείγμα S-1 βρίσκεται δίπλα στην επαφή με το γρανίτη. Η ισοτοπική ανάλυση K-Ar του βιοτίτη του S-1 έδωσε ηλικία 150 Ma. Ε) Λαμβάνοντας υπόψη τις υπαίθριες παρατηρήσεις και την ηλικία του γρανίτη, ποια εξήγηση δίνετε στο γεγονός ότι, ενώ ο σχιστόλιθος έχει Παλαιοζωική ηλικία, η ισοτοπική ηλικία του βιοτίτη του δείγματος S-1 είναι 150 Ma; ΑΣΚΗΣΗ 5 Κατά τη γεωχρονολόγηση με τη μέθοδο K-Ar ενός αμφιβολίτη από τη μάζα της Ροδόπης, η κεροστίλβη έδωσε ηλικία 45 Ma. Η χημική σύσταση της κεροστίλβης έδειξε ότι αυτή σχηματίστηκε σε ένα βάθος μέσα στο φλοιό που αντιστοιχεί σε πίεση 5 kilobars. εδομένου ότι η πίεση στο φλοιό μεταβάλλεται με το βάθος κατά 1 kilobar/3 km και λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία κλεισίματος της κεροστίλβης, να υπολογιστούν: Α) Ο ρυθμός ανόδου (ανύψωσης ή αποκάλυψης) της μάζας της Ροδόπης (σε mm/έτος). Β) Η γεωθερμική βαθμίδα στο φλοιό στην περιοχή της μάζας της Ροδόπης (σε ºC/km). ίνεται ότι οι θερμοκρασία κλεισίματος της κεροστίλβης είναι 500 C.

Σχετικά έγγραφα

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1. 23 α) Στο στοιχείο π.χ. 11Na τι συμβολίζουν οι αριθμοί 23 και 11 αντίστοιχα; β) Τι ονομάζουμε ισότοπα στοιχεία; 39 87 235 87 86 85 40 γ) Με τα ακόλουθα στοιχεία σχηματίστε ζεύγη