תיארוך אורניום-עופרת

תיארוך אורניום–עופרת (U–Pb) הוא אחת משיטות התיארוך הוותיקות והמדויקות ביותר של תיארוך רדיומטרי. בשיטה זו ניתן לתארך סלעים, שגילם בין מיליון שנה ל-4.5 מיליארד שנים בשיעור דיוק שיוצר טעות עד טווח של 1% עד 0.1%.

שיטת תיארוך זו מבוצעת בדרך כלל על המינרל זירקון (ZrSiO₄), אולם ניתן לעשות בו שימוש גם על מינרלים אחרים. זירקון קולט אטומי אורניום לתוך המבנה הגבישי שלו כמחליפים לזירקוניום, אבל דוחה בעוצמה עופרת. לזירקון יש טמפרטורת חסימה (הטמפרטורה שמתחתיה אינם חופשיים לעזוב את המינרל, כך שהשעון הרדיומטרי מתחיל לפעול) גבוהה מאוד, עמידות בפני שבירה מכנית ואדישות כימית גבוהה. זירקון יוצר מספר רב של שכבות גבישיות במהלך אירועים מטאמורפיים, כאשר כל אחד מהם יכול להוות עדות לגיל איזוטופי של האירוע. ניתן להשיג אנליזה מקומית של המיקרו-קרן באמצעות שיטות הלייזר ICP-MS אוSIMS.

המינרל משלב אטומים של אורניום ותוריום לתוך המבנה הגבישי שלו, אבל דוחה בתוקף עופרת. לכן סביר שכל תכולת העופרת של הזירקון היא רדיוגנית, כלומר היא מיוצרת אך ורק על ידי תהליך של דעיכה רדיואקטיבית לאחר היווצרות המינרל. לכן היחס הנוכחי בין עופרת לאורניום במינרל יכול לשמש כדי לקבוע את גילו של המינרל.

אחד מיתרונותיה המשמעותיים של שיטת תיארוך זו היא שכל דגימה מספקת שני שעונים, אחד המבוסס על התפרקות אורניום 235 לעופרת-207 עם זמן מחצית חיים של 700 מיליוני שנים בקירוב, ואחד המבוסס על התפרקות אורניום-238 לעופרת-206 עם זמן מחצית חיים של 4.5 מיליארדי שנים בקירוב, דבר המספק בדיקת הצלבה מובנית שמאפשרת לקבוע בדייקנות את גיל הדגימה גם אם חלק מהעופרת אבד. השיטה מסתמכת על שתי תגובות שרשרת נפרדות של דעיכה רדיואקטיבית: מאיזוטופ של אורניום ²³⁸U לאיזוטופ של עופרת עם זמן מחצית חיים של 4.47 מיליארד שנים, וכן תהליך דעיכה רדיואקטיבית שנקרא "סדרת האקטיניום" או "מפל הפלוטוניום" – דעיכה מ-²³⁵U ל-207Pb, עם זמן מחצית חיים של 710 מיליון שנים.