Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:51 • sest 21:06 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 09:47 • Sest 06:52 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 00:02 • Síðdegis: 12:48 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 06:36 • Síðdegis: 18:53 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hversu áreiðanlegar eru aldursgreiningar innan jarðfræðinnar?

Sigurður Steinþórsson

Í örstuttu máli er svarið við þessari spurningu það að svo fremi að sýnið sem greint er sé réttur fulltrúi þess atburðar sem aldursákvarða átti, að rétt sé staðið að öflun og úrvinnslu sýna, og að fullt tillit sé tekið til skekkjuvalda, eru þessar greiningar áreiðanlegar, en þó ævinlega innan vissra skekkjumarka.

Lengra og ítarlegra svar við spurningunni getur hins vegar verið eitthvað á þessa leið:

Í jarðfræði má segja að um þrenns konar aldursgreiningar sé að ræða, afstæðan aldur (jarðlagasyrpa B er eldri en syrpa A og svo framvegis), aldursgreiningar út frá steingervingum sem einkenna tiltekin tímabil jarðsögunnar, og loks raunaldursgreiningar með geislavirkum samsætum. Að auki má nefna aldursgreiningar, eins og hér eru mest notaðar sem byggjast á „leiðarlögum“ eins og eldfjallaösku sem dreifst hefur yfir stór svæði (til dæmis landnámslagið, sem nú telst vera frá árinu 871). Þá þarf raunaldur leiðarlaganna að vera þekktur, annað hvort út frá rituðum heimildum, inn- eða útvörpun (interpólasjón, extrapólasjón) frá öðrum þekktum öskulögum, eða einhvers konar aldursgreiningu lagsins, til dæmis C-14 aldursgreiningu eða legu í ískjarna úr jökli.

Spurningin vísar væntanlega til aldursgreininga með geislavirkum samsætum en áður hefur verið fjallað nokkuð um það efni í svari sama höfundar við spurningunni Er „kolefnisklukkan” alltaf áreiðanleg?

Hrörnun geislavirkra efna fylgir ákveðnum lögmálum eðlisfræðinnar þannig að segja má að þær klukkur gangi ævinlega rétt. Hins vegar er margs að gæta í þessu viðfangi – til dæmis mundi tiltekin aldursgreining á leirkeri sem búið var til í gær úr leir frá miðlífsöld gefa æði skakka mynd af aldri leirkersins sjálfs, en hugsanlega fara nær um réttan aldur leirsins. Því er fyrsta reglan sú að velja rétt sýni (eða sýni rétt) til aldursgreiningar, þannig að greiningin gefi örugglega aldur þess „atburðar“ sem greina á.

Til að svara spurningunni um áreiðanleika aldursgreininga fylgja hér þrjú dæmi:

Dæmi 1

Aldur jarðar er talinn vera um 4,55 milljarðar ára. Elsta berg á jörðinni greinist hins vegar um 3,9 milljarðar – sumt af þessu elsta bergi er myndbreytt set, sem þannig hefur orðið til úr eldra bergi, en aldursgreiningin sýnir aldur myndbreytingarinnar (klukkan „núllstillist“ þegar bergið hitnar). Í setinu eru hins vegar einstakar steindir, einkum zirkon sem er mjög stöðug steind, sem greinast allt að 4,2 milljarðar ára. Aldur jarðar er hins vegar greindur með svonefndri „isochron-aðferð“ þar sem hlutföll blý-samsæta eru mæld í loftsteinum og jarðarbergi, en jörðin er talin hafa myndast með samsöfnun eða „aðsópi“ geimryks og loftsteina af ýmsum stærðum og gerðum. Á grafi sem tengir hinar ýmsu samsætur blýs (207Pb/204Pb móti 206Pb/204Pb) myndast bein lína (isochron — jafnaldurslína) með hallatölu sem gefur aldurinn til kynna — 4,55 milljarðar ára með 1% skekkju. Beinar aldursgreiningar margra loftsteina (um 100) með ýmsum geislasamsætum gefa einnig sömu eða svipaða niðurstöðu.

Dæmi 2

Á Vetrarmóti norrænna jarðvísindamanna í Reykjavík í janúar 2002 skýrði norskur jarðfræðingur, Hans Amundsen að nafni, frá því að hann og samstarfsmenn hans hefðu aldursgreint einstaka zirkon-kristalla úr basalthrauni frá Öræfajökli (runnið eftir ísöld) og fengið mjög háan aldur. Þetta töldu þeir staðfesta þá hugmynd að undir Suð-Austurlandi sé meginlandsskorpa, framhald af Jan Mayenhryggnum. Þetta þóttu allmikil tíðindi sem vonlegt var því sú kenning að undir Íslandi sé forn meginlandsskorpa hafði verið „drepin“ með samsætugreiningum árið 1965. Síðar fréttist þó að umræddir zirkon-kristallar (sem hvort sem er eiga ekki heima í basalti) hefðu orðið eftir í sigtum rannsóknamannanna þegar þeir voru að skilja zirkon úr allt öðru bergi erlendu. Þetta undirstrikar aðra meginreglu allra rannsókna: að vanda vel úrvinnslu sýnishorna.

Dæmi 3

Aldurssetning landnáms á Íslandi og sannfræði ritaðra heimilda þar að lútandi var mjög til umræðu fyrir fáeinum árum, en C-14 aldursgreiningar á koluðum viði í landnámsaldarrústum í Reykjavík og Vestmannaeyjum gáfu tilefni til þess að álykta að landnám hefði hafist hér á 7. eða 8. öld, 150-200 árum fyrr en hið viðtekna ártal 874. Um svipað leyti og landnám hófst féll hið fræga gjóskulag, landnámslagið, sem miklu púðri hefur verið eytt í að aldursgreina með C-14 aðferð – það er jurtaleifar undir, í og yfir laginu. Þessar aldursgreiningar voru í fyrstu mjög misvísandi þar til í ljós kom að leiðrétta þarf aldurskvarðann vegna þess að myndun geislakols (14C) í andrúmsloftinu er ofurlítið sveiflukennd, og ferillinn sem tengir geislun og aldur nánast flatur fyrir árabilið 770-880. Þegar leiðrétt hafði verið (með árhringum langlífra trjáa), fékkst raunaldur landnámslagsins (það er ártalið sem gjóskan féll) á bilinu 835-860 með 30-50 ára skekkju. Landnámsaskan barst víða og féll m.a. á Grænlandsjökul, og í GRIP-ískjarnanum svonefnda úr þeim jökli fundust nokkur korn úr henni. Með talningu árlaga í kjarnanum reyndist hún hafa fallið árið 871 (±2 ár).

En hvað þá með landnám 150-200 árum fyrir 874? Á Vorráðstefnu Jarðfræðafélags Íslands 2003 flutti Árný Sveinbjörnsdóttir erindi þar sem hún skýrði frá eftirfarandi:

Í samvinnu við Fornleifastofnun Íslands gerði hún, ásamt samstarfsmönnum í Árósum, sextán 14C aldursákvarðanir úr fornaldarbænum í Aðalstræti sem var grafinn upp árið 2001. Tekin voru pöruð sýni, annars vegar fræ eða korn og hins vegar viðarsýni, það er kolað birki. Niðurstöðurnar reyndust athyglisverðar: Fræin, sem ekki hafa neinn eiginaldur [þau falla sama árið og þau myndast], reyndust um 100 árum yngri en birkið, sem undirstrikar að birki og allur trjáviður getur haft töluverðan eiginaldur og er þess vegna ekki ákjósanleg sýnagerð fyrir nákvæmar 14C aldursákvarðanir.

Þá skýrði Árný frá öðrum skekkjuvaldi sem áhrif getur haft á 14C -aldursgreiningu og valdið því að sýnið mælist eldra en sá atburður sem því er ætlað að aldursgreina. Geislakolsaldur sjávar er um 400 ár vegna þess að sjórinn er ekki í jafnvægi við andrúmsloftið og dýr og plöntur í jafnvægi við sjó, eða sem hafa nærst á sjávarfangi, mælast eldri en þau í raun eru. Til að undirstrika mikilvægi þessarar leiðréttingar tók hún dæmi af kumli í Brimnesi við Dalvík sem í voru maður, hestur og hundur. Aldursgreiningarnar ættu því allar að endurspegla sama tíma. Niðurstaðan var hins vegar sú að leifar hestsins greindust 1080 ára, mannsins 1150 ára en hundsins 1292 ára (með 30-50 ára skekkju). Þennan aldursmun rakti Árný til fæðunnar: hesturinn nærðist eingöngu á landgróðri, maðurinn á blandaðri fæðu, en hundurinn sýnilega mestmegnis á fiski eða öðru sjávarfangi.

Annað dæmi af þessu tagi – misvísandi aldur viðarkola og kýrbeina úr hellinum Víðgelmi — er rakið í svari á Vísindavefnum við spurningunni: Er „kolefnisklukkan” alltaf áreiðanleg?

Að lokum má benda á svar sama höfundar við spurningunni Hver fann upp geislakolsaðferðina til að aldursgreina til dæmis risaeðlur og hvenær gerðist það?

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

15.6.2005

Spyrjandi

Sverrir Þorvaldsson

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hversu áreiðanlegar eru aldursgreiningar innan jarðfræðinnar?“ Vísindavefurinn, 15. júní 2005. Sótt 16. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=5062.

Sigurður Steinþórsson. (2005, 15. júní). Hversu áreiðanlegar eru aldursgreiningar innan jarðfræðinnar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=5062

Sigurður Steinþórsson. „Hversu áreiðanlegar eru aldursgreiningar innan jarðfræðinnar?“ Vísindavefurinn. 15. jún. 2005. Vefsíða. 16. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=5062>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hversu áreiðanlegar eru aldursgreiningar innan jarðfræðinnar?
Í örstuttu máli er svarið við þessari spurningu það að svo fremi að sýnið sem greint er sé réttur fulltrúi þess atburðar sem aldursákvarða átti, að rétt sé staðið að öflun og úrvinnslu sýna, og að fullt tillit sé tekið til skekkjuvalda, eru þessar greiningar áreiðanlegar, en þó ævinlega innan vissra skekkjumarka.

Lengra og ítarlegra svar við spurningunni getur hins vegar verið eitthvað á þessa leið:

Í jarðfræði má segja að um þrenns konar aldursgreiningar sé að ræða, afstæðan aldur (jarðlagasyrpa B er eldri en syrpa A og svo framvegis), aldursgreiningar út frá steingervingum sem einkenna tiltekin tímabil jarðsögunnar, og loks raunaldursgreiningar með geislavirkum samsætum. Að auki má nefna aldursgreiningar, eins og hér eru mest notaðar sem byggjast á „leiðarlögum“ eins og eldfjallaösku sem dreifst hefur yfir stór svæði (til dæmis landnámslagið, sem nú telst vera frá árinu 871). Þá þarf raunaldur leiðarlaganna að vera þekktur, annað hvort út frá rituðum heimildum, inn- eða útvörpun (interpólasjón, extrapólasjón) frá öðrum þekktum öskulögum, eða einhvers konar aldursgreiningu lagsins, til dæmis C-14 aldursgreiningu eða legu í ískjarna úr jökli.

Spurningin vísar væntanlega til aldursgreininga með geislavirkum samsætum en áður hefur verið fjallað nokkuð um það efni í svari sama höfundar við spurningunni Er „kolefnisklukkan” alltaf áreiðanleg?

Hrörnun geislavirkra efna fylgir ákveðnum lögmálum eðlisfræðinnar þannig að segja má að þær klukkur gangi ævinlega rétt. Hins vegar er margs að gæta í þessu viðfangi – til dæmis mundi tiltekin aldursgreining á leirkeri sem búið var til í gær úr leir frá miðlífsöld gefa æði skakka mynd af aldri leirkersins sjálfs, en hugsanlega fara nær um réttan aldur leirsins. Því er fyrsta reglan sú að velja rétt sýni (eða sýni rétt) til aldursgreiningar, þannig að greiningin gefi örugglega aldur þess „atburðar“ sem greina á.

Til að svara spurningunni um áreiðanleika aldursgreininga fylgja hér þrjú dæmi:

Dæmi 1

Aldur jarðar er talinn vera um 4,55 milljarðar ára. Elsta berg á jörðinni greinist hins vegar um 3,9 milljarðar – sumt af þessu elsta bergi er myndbreytt set, sem þannig hefur orðið til úr eldra bergi, en aldursgreiningin sýnir aldur myndbreytingarinnar (klukkan „núllstillist“ þegar bergið hitnar). Í setinu eru hins vegar einstakar steindir, einkum zirkon sem er mjög stöðug steind, sem greinast allt að 4,2 milljarðar ára. Aldur jarðar er hins vegar greindur með svonefndri „isochron-aðferð“ þar sem hlutföll blý-samsæta eru mæld í loftsteinum og jarðarbergi, en jörðin er talin hafa myndast með samsöfnun eða „aðsópi“ geimryks og loftsteina af ýmsum stærðum og gerðum. Á grafi sem tengir hinar ýmsu samsætur blýs (207Pb/204Pb móti 206Pb/204Pb) myndast bein lína (isochron — jafnaldurslína) með hallatölu sem gefur aldurinn til kynna — 4,55 milljarðar ára með 1% skekkju. Beinar aldursgreiningar margra loftsteina (um 100) með ýmsum geislasamsætum gefa einnig sömu eða svipaða niðurstöðu.

Dæmi 2

Á Vetrarmóti norrænna jarðvísindamanna í Reykjavík í janúar 2002 skýrði norskur jarðfræðingur, Hans Amundsen að nafni, frá því að hann og samstarfsmenn hans hefðu aldursgreint einstaka zirkon-kristalla úr basalthrauni frá Öræfajökli (runnið eftir ísöld) og fengið mjög háan aldur. Þetta töldu þeir staðfesta þá hugmynd að undir Suð-Austurlandi sé meginlandsskorpa, framhald af Jan Mayenhryggnum. Þetta þóttu allmikil tíðindi sem vonlegt var því sú kenning að undir Íslandi sé forn meginlandsskorpa hafði verið „drepin“ með samsætugreiningum árið 1965. Síðar fréttist þó að umræddir zirkon-kristallar (sem hvort sem er eiga ekki heima í basalti) hefðu orðið eftir í sigtum rannsóknamannanna þegar þeir voru að skilja zirkon úr allt öðru bergi erlendu. Þetta undirstrikar aðra meginreglu allra rannsókna: að vanda vel úrvinnslu sýnishorna.

Dæmi 3

Aldurssetning landnáms á Íslandi og sannfræði ritaðra heimilda þar að lútandi var mjög til umræðu fyrir fáeinum árum, en C-14 aldursgreiningar á koluðum viði í landnámsaldarrústum í Reykjavík og Vestmannaeyjum gáfu tilefni til þess að álykta að landnám hefði hafist hér á 7. eða 8. öld, 150-200 árum fyrr en hið viðtekna ártal 874. Um svipað leyti og landnám hófst féll hið fræga gjóskulag, landnámslagið, sem miklu púðri hefur verið eytt í að aldursgreina með C-14 aðferð – það er jurtaleifar undir, í og yfir laginu. Þessar aldursgreiningar voru í fyrstu mjög misvísandi þar til í ljós kom að leiðrétta þarf aldurskvarðann vegna þess að myndun geislakols (14C) í andrúmsloftinu er ofurlítið sveiflukennd, og ferillinn sem tengir geislun og aldur nánast flatur fyrir árabilið 770-880. Þegar leiðrétt hafði verið (með árhringum langlífra trjáa), fékkst raunaldur landnámslagsins (það er ártalið sem gjóskan féll) á bilinu 835-860 með 30-50 ára skekkju. Landnámsaskan barst víða og féll m.a. á Grænlandsjökul, og í GRIP-ískjarnanum svonefnda úr þeim jökli fundust nokkur korn úr henni. Með talningu árlaga í kjarnanum reyndist hún hafa fallið árið 871 (±2 ár).

En hvað þá með landnám 150-200 árum fyrir 874? Á Vorráðstefnu Jarðfræðafélags Íslands 2003 flutti Árný Sveinbjörnsdóttir erindi þar sem hún skýrði frá eftirfarandi:

Í samvinnu við Fornleifastofnun Íslands gerði hún, ásamt samstarfsmönnum í Árósum, sextán 14C aldursákvarðanir úr fornaldarbænum í Aðalstræti sem var grafinn upp árið 2001. Tekin voru pöruð sýni, annars vegar fræ eða korn og hins vegar viðarsýni, það er kolað birki. Niðurstöðurnar reyndust athyglisverðar: Fræin, sem ekki hafa neinn eiginaldur [þau falla sama árið og þau myndast], reyndust um 100 árum yngri en birkið, sem undirstrikar að birki og allur trjáviður getur haft töluverðan eiginaldur og er þess vegna ekki ákjósanleg sýnagerð fyrir nákvæmar 14C aldursákvarðanir.

Þá skýrði Árný frá öðrum skekkjuvaldi sem áhrif getur haft á 14C -aldursgreiningu og valdið því að sýnið mælist eldra en sá atburður sem því er ætlað að aldursgreina. Geislakolsaldur sjávar er um 400 ár vegna þess að sjórinn er ekki í jafnvægi við andrúmsloftið og dýr og plöntur í jafnvægi við sjó, eða sem hafa nærst á sjávarfangi, mælast eldri en þau í raun eru. Til að undirstrika mikilvægi þessarar leiðréttingar tók hún dæmi af kumli í Brimnesi við Dalvík sem í voru maður, hestur og hundur. Aldursgreiningarnar ættu því allar að endurspegla sama tíma. Niðurstaðan var hins vegar sú að leifar hestsins greindust 1080 ára, mannsins 1150 ára en hundsins 1292 ára (með 30-50 ára skekkju). Þennan aldursmun rakti Árný til fæðunnar: hesturinn nærðist eingöngu á landgróðri, maðurinn á blandaðri fæðu, en hundurinn sýnilega mestmegnis á fiski eða öðru sjávarfangi.

Annað dæmi af þessu tagi – misvísandi aldur viðarkola og kýrbeina úr hellinum Víðgelmi — er rakið í svari á Vísindavefnum við spurningunni: Er „kolefnisklukkan” alltaf áreiðanleg?

Að lokum má benda á svar sama höfundar við spurningunni Hver fann upp geislakolsaðferðina til að aldursgreina til dæmis risaeðlur og hvenær gerðist það? ...