Copy Of 3e.dating 4

1800 Baru ditemukan 30 unsur 1860 Spektroskopi :  Cs, Rb, Tl, In 1870 Sistem Periodik  Lantanida, Gas Mulia 1896 Radioaktivitas 1900 Unsur dlm sistem Periodik hampir lengkap

mempelajari waktu geologi  Dalam pembagian dilakukan dari skala waktu yang terbesar hingga skala waktu yang dianggap memadai ketelitiannya.  Dasar pembagian bertolak dari skala Kurun (Eon), Masa (Era), Jaman dan Kala.  Dasar pembagian menjadi Kurun didasarkan pada belum adanya kehidupan yang nyata. Kurun Kriptozoikum belum ada kehidupan dan Kurun Phanerozoikum sudah nyata adanya kehidupan.

 Pembagian Masa ini didasarkan atas perkembangan kehidupan yang sudah nyata.  Pada semua dasar batuan sedimen dijumpai batuan yang tidak ada fosilnya. Masa ini disebut Masa Azoikum. Diatas lapisan ini ada mengandung sisa-sisa bentuk kehidupan sangat sederhana yang disebut Masa Proterozoikum. Kedua Masa ini sangat sulit dibedakan, oleh sebab itu kadang-kadang digabung yang disebut Masa Arkeozoikum.

 Masa dengan jenis tumbuhan dan binatang (sudah punah) disebut Masa Paleozoikum.  Menyusul masa dengan bentuk tumbuhan dan binatang yang erat hubungannya dengan yang ada sekarang disebut Masa Mesozoikum.  Masa dengan sisa-sisa kehidupan yang menunjukkan suatu permulaan pembentukkan tumbuhan dan binatang yang sekarang disebut Masa Kenozoikum.

 Setiap Masa dibagi menjadi beberapa Jaman (Trias, Jura, Kapu dsb), pembagian ini didasarkan atas kumpulan kehidupan yang terkhususkan.  Setiap Jaman dibagi menjadi beberapa Kala (Paleosen, Eosen, Oligosen, Miosen, Pliosen dsb).

METODE PENENTUAN UMUR Dalam Ilmu Geologi ada 2 macam umur yaitu :  Umur Relatif/Umur Nisbi.  Umur Absolut Umur Relatif ditentukan dengan menggunakan satuan waktu geologi yang mempunyai tingkatan :

    

Eon (Kurun) Era (Masa) Jaman Kala Waktu

CARA MENENTUKAN UMUR RELATIF Didasarkan atas dijumpainya fosil dalam batuan (Fosil Indeks). Contohnya :

Turitella angulata bantamensis: Plistosen Bawah Stenochlaenidites papuanus : Plio – Plistosen Conus sondaenus

: Pliosen Atas

Austrotrillina howchini

: Miosen Bawah

Globorotalia menardii premenardii Bawah

:

Miosen

SYARAT PEMFOSILAN 1. Binatang/tumbuhan harus mempunyai bagian yang keras 2. Setelah mati segera terselimuti oleh sedimen yang membebaskannya dari bakteri pembusuk

FOSILISASI  Dalam batuan sedimen sering dijumpai sisa-sisa kehidupan masa lampau yang disebut fosil  Fosil adalah sisa-sisa kehidupan atau segala sesuatu yang menunjukkan kehidupan yang terkubur secara alamiah dan berumur lebih tua dari Holosen  Fosil dapat terdiri atas binatang,tumbuhan, jejak-jejak &

SYARAT FOSIL INDEKS  UMUR PENDEK  PENYEBARAN LATERAL YANG LUAS  HARUS MUDAH DIKENAL

UMUR GEOLOGI dinyatakan secara RELATIF berdasarkan keberadaan fossil, atau secara ABSOLUT berdasarkan perhitungan terhadap sistem peluruhan isotop radioaktif

ABSOLUTE DATING  Absolute Dating dilakukan dengan menghitung waktu peluruhan unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam batuan.  Harus dipilih batuan yang mengandung mineral-mineral tertentu yang terdiri atas unsurunsur yang diperlukan.

Dating & Radioactive Decay

Waktu Paro (Half Life) adalah waktu yang diperlukan suatu isotop radioaktif untuk meluruh menjadi

Waktu Paro (Half Life) adalah waktu yang diperlukan suatu isotop radioaktif untuk meluruh menjadi setengahnya

Radioactive Isotopes Used for Absolute Dating Parent

Daughter

Half life (years)

235

U

207

Pb

4.50 x 109

238

U

206

Pb

0.71 x 109

40

K

40

Ar

1.25 x 109

87

Rb

87

Sr

47.0 x 109

14

C

14

N

5,730

Meteorite Ages Type

Number Method Age (Gyr))

Chondrites (CM, CV, H, L, LL, E) 13 Sm-Nd 4.21 +/- 0.76 Carbonaceous chondrites 4 Rb-Sr 4.37 +/- 0.34 Chondrites (undisturbed H, LL, E) 38 Rb-Sr 4.50 +/- 0.02 Chondrites (H, L, LL, E) 50 Rb-Sr 4.43 +/- 0.04 H Chondrites (undisturbed) 17 Rb-Sr 4.52 +/- 0.04 H Chondrites 15 Rb-Sr 4.59 +/- 0.06 L Chondrites (relatively undisturbed) 6 Rb-Sr 4.44 +/- 0.12 L Chondrites 5 Rb-Sr 4.38 +/- 0.12 LL Chondrites (undisturbed) 13 Rb-Sr 4.49 +/- 0.02 LL Chondrites 10 Rb-Sr 4.46 +/- 0.06 E Chondrites (undisturbed) 8 Rb-Sr 4.51 +/- 0.04 E Chondrites 8 Rb-Sr 4.44 +/- 0.13 Eucrites (polymict) 23 Rb-Sr 4.53 +/- 0.19 Eucrites 11 Rb-Sr 4.44 +/- 0.30 Eucrites 13 Lu-Hf 4.57 +/- 0.19 Diogenites 5 Rb-Sr 4.45 +/- 0.18 Iron (plus iron from St. Severin) 8 Re-Os 4.57 +/- 0.21 -----------------------------------------------------------------------After Dalrymple (1991, p. 291); duplicate studies on identical meteorite types

 KIMIA DASAR RALPH H. PETRUCI-SUMINAR  KIMIA DASAR 3 SYUKRI S PENERBIT ITB  DASAR-DASAR ILMU KIMIA RESPATI PENERBIT AKSARA BARU  KIMIA DASAR SUHARNO PIKIR

KIMIA INTI • KIMIA DARI UNSUR YANG DIDASARKAN PADA GEJALA DIMANA ELEKTRON MEMEGANG PERAN UTAMA • BAIK SIFAT FISIK MAUPUN KIMIA DAN BERHUBUNGAN DENGAN GAYA ANTAR MOLEKUL YANG DITURUNKAN DARI STRUKTUR ATOM, ION, MOLEKUL. • INTI ATOM : BERPERAN DIDALAM MENETAPKAN MASA ATOM DAN MOLEKUL DAN UNTUK MELENGKAPI PUSAT BERMUATAN POSITIF AGAR ELEKTRON BERADA PADA KEDUDUKAN YANG SEHARUSNYA. • KEANEKARAGAMAN GEJALA YANG LANGSUNG BERASAL DARI INTI ATOM DISEBUT KIMIA INTI

DASAR PEMIKIRAN • INTI → PROTON DAN NEUTRON • REAKSI KIMIA → TIDAK TERJADI PERUBAHAN DALAM INTI ATOM YANG BEREAKSI, TETAPI PERUBAHAN INTI DAPAT MEMPENGARUHI REAKSI KIMIA → PERLU DIPAHAMI INTI DAN PERUBAHANNYA → SIFAT DAN PERUBAHAN MENGHASILKAN SUATU UNSUR BARU DAN ENERGI BESAR

• PROTON DAN NEUTRON → NUKLEON (TANPA MEMBEDAKAN P & N) • INTI → JML NUKLEON

TERTENTU

→ NUKLIDA →

ATOM TANPA ELEKTRON PD KULITNYA

NUKLIDA • DAPAT DINYATAKAN DENGAN LAMBANG UNSUR YANG DILENGKAPI NOMER MASSA (JUMLAH NUKLEON), SEDANGKAN NOMER ATOM BOLEH DITULIS ATAU TIDAK 1H, 16 O, 23 Na, 235 U.

• JUMLAH PROTON SUATU NUKLIDA → Z , JUMLAH NEUTRON → N, JUMLAH NUKLEON →A • N=A-Z

ISOTOP, ISOBAR,ISOTON, ISOMER • DUA NUKLIDA YANG MEMPUNYAI NOMOR ATOM (Z) SAMA 

ISOTOP 1

H

1

1

2

H DAN

11

23

Na

11

24

Na

11

25

Na

• NUKLIDA YANG BERNOMOR MASA (A) SAMA  11

Na

23

11

23

Mg

• NUKLIDA YANG JUMLAH NEUTRON (N) SAMA 11

24

Na

11

25

ISOBAR

ISOTON

Mg

• NUKLIDA YANG SAMA A, Z DAN N-NYA TTP YG BERBEDA TINGKAT ENERGINYA  82

ISOMER

214

Pb*

82

214

Pb

KERADIOAKTIFAN • PERTAMA KALI DIUSULKAN OLEH MARIE CURIE • MENGGAMBARKAN PERUBAHAN INTI ATOM  EMISI RADIASI PENGION  MENGHASILKAN ION • BEBERAPA JENIS RADIASI PENGION : 1. SINAR ALFA (α ) 2. SINAR BETA (β ) 3. SINAR GAMMA (γ ) 4. ELECTRON CAPTURE (EC)

PEMISAHAN PARTIKEL α , β , γ

PARTIKEL ALFA (α ) • PARTIKEL ALFA  IDENTIK DENGAN INTI ATOM HELIUM4. • PRODUKSI PARTIKEL ALFA DIGAMBARKAN DALAM SUATU PERSAMAAN INTI (NUCLEAR EQUATION) • NOMOR MASSA DITULIS SEBAGAI INDEKS ATAS (SUPERSKRIP) • NOMOR ATOM SEBAGAI INDEKS BAWAH (SUBSKRIP) • PARTIKEL ALFA DIGAMBARKAN 24He ,

• JUMLAH NOMOR MASSANYA 238, NOMOR ATOMNYA 92

• HILANGNYA SATU PARTIKEL MENYEBABKAN : PENGURANGAN NOMOR ATOM DAN NOMOR MASSA SEBESAR 2 DAN 4

92

238

U → 90 234 Th +

2

4

He

SINAR BETA (β ) • PARTIKEL (β − ) IDENTIK ELEKTRON • PARTIKEL INI MEMPUNYAI MASSA YANG LEBIH RINGAN DARI PARTIKEL ALFA. • INTI 90 234Th , SEBAGAI HASIL REAKSINYA BERSIFAT TIDAK MANTAP • INTINYA MENGALAMI PELURUHAN DENGAN TEREMISINYA PARTIKEL β• HILANGNYA PARTIKEL INI DIGAMBARKAN SEBAGAI _10e DARI SUATU INTI • MENYEBABKAN NOMOR ATOMNYA BERTAMBAH SATU SEDANGKAN NOMOR MASSANYA TETAP 90

234Th

→

91

234

Pa + _10e

SINAR GAMMA(γ )

• PROSES PELURUHAN YANG MEMANCARKAN PARTIKEL α DAN β MENYEBABKAN INTI BERADA DALAM KEADAAN “ENERGETIK” • INTI KEHILANGAN ENERGI DALAM BENTUK RADIASI ELEKTRO MAGNETIK  SINAR GAMMA • INTI 92 243 U 77% MENGEMISI PARTIKEL α DGN ENERGI 4,18 MeV. 23% MENGHASILKAN PARTIKEL α YANG BERENERGI 4,13 MeV. • SISA INTI MEMPUNYAI KELEBIHAN ENERGI 0,05 MeV DALAM BENTUK SINAR GAMMA 92

234

U → 90 230 Th* +

230

Th* → 90 230 Th + γ

90

He (TIDAK STABIL & ENERGETIK)

4 2

PELURUHAN GAMMA

• TIDAK MENGURANGI MASSA DAN MUATAN INTI • HANYA MENGUBAH TINGKAT ENERGI INTI YANG TINGGI KE TINGKAT YANG RENDAH • ISOMER INTI YANG SATU KE ISOMER INTI YANG LAIN (TRANSISI ISOMER) • BIASANYA INTI YANG BERENERGI TINGGI TERBENTUK SAAT TERJADINYA PELURUHAN α DAN β, ATAU HASIL REAKSI INTI.

POSITRON (β+) • CIRI INTI YANG PERBANDINGAN JUMLAH N DAN JUMLAH P TERLALU BESAR DIBANDINGKAN KEADAAN STABIL. • BILA PERBANDINGAN TERSEBUT TERLALU KECIL UNTUK MENCAPAI KEMANTAPAN MAKA PELURUHAN RADIOAKTIF DAPAT TERJADI MELALUI EMISI  POSITRON.

•

15

P→

30

30 14

Si + +10e

ELECTRON CAPTURE • PROSES INI BIASANYA TERJADI BERSAMA DENGAN EMISI POSITRON • PADA PROSES INI ELEKTRON PADA KULIT ELEKTRON BAGIAN DALAM (KULIT K DAN L) DISERAP OLEH INTI • DIDALAM INTI ELEKTRON DIGUNAKAN UNTUK MENGUBAH PROTON MENJADI NEUTRON • JATUHNYA ELEKTRON DARI TINGKAT KUANTUM YANG LEBIH TINGGI KETEMPAT LOWONG BEKAS ELEKTRON YANG TERTANGKAP MENGHASILKAN RADIASI X E.C

•

81

202

Tl →

80

202

Hg

(DIIKUTI RADIASI X)

MASS SPECTROMETER (MS / ICP-MS)

MASS SPECTROMETER (MS / ICP-MS) Isotop yang ditembakkan dari Ion-Source akan meluncur dan terpisah berdasarkan beratnya saat menikung di zona bermagnet, dan akan terkumpul di collector yang berbeda sesuai beratnya

• UNTUK MENJADI STABIL DIBUTUHKAN 1 PROTON UNTUK MENANGKAP ELEKTRON, SEHINGGA BUTUH NEUTRON UNTUK INTI DALAM MENJAGA KESTABILANNYA DALAM SUATU SISTEM. • KELEBIHAN NEUTRON DIWUJUDKAN DALAM BENTUK MEMANCARKAN ENERGI

ISOTOP / ISOTON / ISOBAR

POTASIUM (K) 39 19

K

40 19

93.258% No Massa (A) 39

K

41 19

0.002%

40

41

19

19

K

6.740%

(A = p + n) No Atom (Z)

19

39.098 proton elektron netron

19 19 20

19 19 21

19 19 22

K

K 19

POTASIUM (K) 39 K

40 K 41

19

19

93.258% • No Massa (A) 39 • (A = p + n)

• No Atom (Z) • proton • elektron • netron

19 19 19 20

K 19

0.002% 40

39.098

6.740% 41

K

19 19

19 19 21

19 19 19 22

MEKANISME PELURUHAN RADIOAKTIF

 BILA SUATU NUKLIDA TERLETAK DIATAS JALUR KEMANTAPAN → n/p TERLALU TINGGI  NEUTRON DIUBAH MENJADI PROTON → EMISI β-

 BILA TERLETAK DIBAWAH JALUR KEMANTAPAN n/p RENDAH  PROTON DIUBAH MENJADI NEUTRON→ EMISI β+ ATAU TERJADI PENANGKAPAN ELEKTRON (E.C)

KESTABILAN INTI • NUKLIDA YANG TIDAK STABIL → MELURUH (MEMANCARKAN PARTIKEL)→ MENCAPAI KESTABILAN • ENERGI TSB BERBEDA ANTAR NUKLIDA • “MENARIK” PUNCAK 4H, 12 C, 16 O, 20 Ne 24 Mg → MEMPUNYAI ENERGI IKAT RATA-RATA LEBIH BESAR DARI NUKLIDA DIDEKATNYA. • NUKLEON 4H (2p-12n), 12 C (12p-12n), 16 O (8p-8n), 20 Ne (10p12n), 24 Mg (12p-12n) → PROTON DAN NEUTRON GENAP • KESIMPULANNYA : KESTABILAN INTI DITENTUKAN OLEH GENAP ATAU GANJILNYA PROTON DAN NEUTRON

• proton ~ netron

 STABIL

• ODDO-HARKINS: • Z genap, N genap  STABIL • Z ganjil, N ganjil  TIDAK STABIL

• FAKTA INI DIDUKUNG BAHWA LEBIH SETENGAH JUMLAH NUKLIDA YANG STABIL → p & n GENAP. • MENUNJUKKAN DALAM INTI TERJADI PASANGAN (p-p), (n-n), SEDANGKAN (p-n) TIDAK TERJADI→ ANALOG DENGAN PASANGAN ELEKTRON DALAM ORBITAL ATOM

Genap Ganjil

A

N Genap Genap Genap Ganjil

Z Genap Ganjil Ganjil Genap

Jumlah 166 8 57 53 284

NUKLIDA YANG STABIL DARI NUKLIDA TETANGGANYA 1. 2. 3. 4. 5.

He (2p-2n) 16 O (8p-8n) 40 Ca (20p-20n) 88 Sr (38p-50n) 118 Sn (50p-68n) 4

6. 89 Y (39p-50n) 7. 138 Ba (56p-82n) 8. 140 Ce (58p-82n) 9. 208 Pb (82p-120n) 10. 209 Bi (83p-126n)

MENUNJUKKAN BAHWA INTI SANGAT STABIL BILA PROTON 2, 8, 20, 50, 82 NEUTRONNYA 2, 8, 20, 50, 82, 126 BILANGAN 2, 8, 20, 50,82, 126 → BILANGAN AJAIB

• DIDALAM INTI TIDAK HANYA TERJADI PASANGAN NUKLEON TETAPI JUGA ADA TINGKAT-TINGKAT ENERGI→ elektron dalam atom • ATOM PALING STABIL ADALAH GAS MULIA, KARENA MEMPUNYAI JUMLAH ELEKTRON 2, 10, 18, 36, 54, DAN 86 • INTI YANG TIDAK STABIL→ CENDERUNG BERUBAH SEHINGGA NUKLEONNYAN SAMA DENGAN ATAU MENDEKATI BILANGAN AJAIB

METODE PENENTUAN UMUR ABSOLUT METODE URANIUM-TIMBAL. Uranium-238 dalam menuju kestabilannya akan berubah menjadi Timbal-206 atau Uranium-235 dengan masa paruh 4.510 juta tahun dan 713 juta tahun. Salah satu penggunaan metode ini untuk menentukan umur batuan breksi dari bulan dan ternyata diperoleh umur 4.600 sampai 4.700 juta tahun.

•

PANAH PANJANG MENUNJUK KEBAWAH ATAU KEKIRI MERUPAKAN EMISI PARTIKEL α. PANAH PENDEK MENDATAR MERUPAKAN EMISI β- . DERET PELURUHAN ALAMI LAINNYA BERMULA DARI ISOTOP THORIUM, AKTINIUM DAN NEPTUNIUM

•

PELURUHAN DIMULAI MEMBENTUK 82206Pb

•

NUKLIDA RADIOAKTIF ALAMI BERNOMOR ATOM TINGGI TERMASUK DALAM TIGA DERET KELURUHAN URANIUM, THORIUM DAN AKTINIUM

•

PENERAPANNYA BISA DIGUNAKAN UNTUK MENGETAHUI UMUR BATUAN JUGA UMUR BUMI

DARI

238 92

U

Peluruhan URANIUM & THORIUM

Peluruhan URANIUM & THORIUM

Peluruhan URANIUM & THORIUM

Peluruhan URANIUM & THORIUM

 METODE THORIUM-230. Apabila Uranium dapat dijumpai dalam jumlah yang cukup banyak di dasar laut, maka thorium akan dijumpai sebagai hasil evaporasi. Thorium-230 merupakan hasil pemecahan dari Uranium-238 akan meyebar di dasar laut. Waktu paruhnya 75.000 tahun. Dapat dipergunakan untuk menentukan umur batuan sedimen yang diendapkan dalam laut yang dalam yang berumur beberapa ratus ribu tahun.

Peluruhan URANIUM & THORIUM

U → Pb +8 he + 6 β + Q

238 92

U→

235 92

206 82

207 82

4 2

−

Pb + 7 He + 4β + Q 4 2

−

Th→ Pb + 6 He + 4 β + Q

232 90

208 82

4 2

−

Peluruhan 238 U, 235 ,U, 232 Th merupakan PELURUHAN BERANTAI (CHAINED DECAYS) karena meluruh berurutan membentuk isotopisotop antara sebelum menghasilkan produk final 206 Pb, 207 Pb dan 208

Peluruhan URANIUM & THORIUM

URANIUM (U)

238

U, 235 U, 234 U, 232 Th

PLUMBUM (Pb)

208

Pb, 207 Pb, 206 Pb, 204 Pb

peluruhan

U  235 U  232 Th 

238

Pb 207 Pb 208 Pb

206

 METODE POTASIUM-ARGON. Potasium 40 mempunyai sifat radioaktif yang dalam menuju kestabilannya akan berubah menjadi Argon-40 dengan masa paruh 1.300 juta tahun. Metode ini dapat dipakai pada hampir semua jenis batuan.

POTASSIUM – ARGON (Branching Decays)

K + e  Ar (electron capture)

40 19

0 -1

40 18

K  Ca + e (β K  Ca + 19 20 -1 40

40

t = 1/λ

0

– emmision)

ln(1 + Ar/ K) 40

40

Peluruhan 40 U secara bersamaan menghasilkan 40 Ar dan 40 Ca sehingga dikenal sebagai PELURUHAN BERCABANG (BRANCHING DECAYS). Penentuan umur melalui salah satu sistem (40 K-40 Ar atau 40 K-40 Ca) harus tetap memperhitungkan sistem lainnya, karena prosesnya bersamaan.

K-Ar

K-Ar

K-Ar 1600

Real Age

•

1400 •

K-Ar Dates (in Ma)

1200

HORNBLENDE

1000

•

800

BIOTITE

600 FELDSPAR

•

400 200

ELDORA ROCKS

•

0 0

10

100

1000 Distance from the contact in meters

PENGUKURAN UMUR ABSOLUT PADA ZONA INTRUSI DATA FELSPAR BERFLUKTUASI BAHKAN SAMPAI JARAK > 1000 m DATA UMUR BIOTIT MENGARAH MENDEKATI UMUR SEBENARNYA KETIKA BERADA PADA JARAK > 1000 m HORBLENDE SUDAH MENDEKATI UMUR SEBENARNYA PADA JARAK < 10 m KESIMPULAN YANG DAPAT DIAMBIL???

METODE RUBIDIUM STRONTIUM Rubidium-87 mempunyai sifat radioaktif yang menuju kestabilannya menjadi Strontium-87 mempunyai waktu paruh 47.000 juta tahun. Metode ini banyak digunakan untuk menentukan umur batuan bulan. Menghasilkan umur 3.300 ± 80 juta tahun untuk batuan basalt.

RUBIDIUM – STRONTIUM Rb

87

37

Rb  Sr + e (β 38

-1

87

0

– emmision)

Peluruhan

87

RUBIDIUM (Rb)

87

Rb  Sr 87

Rb, 86 Rb, 85 Rb

STRONTIUM (Sr) 88 Sr, 87 Sr, 87 Sr, 86 Sr, 85 Sr, 84 Sr

Sr

diukur

=

Sr = 86 Sr = 87

Sr

+

non-radiogenic

Sr i + 86 Sr 87

Sr

hasil peluruhan Rb

Rb (eλ t – 1) 86 Sr

87

y = b + ax

87 86

Sr Sr y =

Sr 86 Sr 87

87

= (eλ t – 1)

Sr

87

+

Sr i

86

Sr

ax + b

y y

α Sr i b = 86 Sr

86

Rb

b + x a =

tan α = a = (eλ t – 1)  maka t (umur) dpt ditentukan

87

 ditentukan dari mineral tanpa-Rubidium, mis: APATIT atau Ca-PLAGIOKLAS

x

87 86

Rb

 METODE PROTACTINIUM. Perbandingan antara Thorium230/Protactinium-231 adalah cara lain penentuan umur absolut. Protactinium dihasilkan oleh Uranium-235. Protactinium-231 mudah sekali menguap di laut. Thorium dan Protactinium dihasilkan dari isotop Uranium yang berbeda tetapi keduanya akan bercampur di dasar laut. Waktu yang didapat dari metode ini adalah 150.000 tahun.



METODE CARBON-14.

Carbon-14 merupakan isotop radioaktif yang sangat jarang dan kebanyakan dijumpai di Atmosfer dan sisa kehidupan baik hewan maupun tumbuhan. Carbon yang berasal dari atmosfer akan diubah oleh kehidupan dalam bentuk CO2. Masa paruh unsur ini 5.730 tahun dengan ketelitian penentuan umur absolut ini kurang dari 40.000 tahun.

KARBON-14

14

C

14

N + netron 

14

C + hidrogen

(kosmis) Organisme hidup  siklus CO2 & O2 seimbang dgn atmosfer  (14 C/C)sampel sebanding (14 C/C)atmosfer Organisme mati  siklus terputus, (14 C)sampel meluruh,  rasio (14 C/C)sampel terhadap (14 C/C)atmosfer makin kecil seiring dengan waktu.

DIALAM TERJADI KESETIMBANGAN ANTARA C12 DAN C14 DENGAN PERBANDINGAN TERTENTU YANG MENUNJUKKAN SUATU KEAKTIFAN SEBESAR 15,3 HITUNGAN TIAP MENIT. BENDA YANG TELAH MATI (TERPUTUS DAUR KEHIDUPANNYA) MEMPUNYAI KADAR C14 YANG LEBIH KECIL DARIPADA YANG MASIH HIDUP

UMUR DIHITUNG MENGGUNAKAN PRINSIP KETERATURAN PELURUHAN :   Rasio semakin kecil, umur makin tua  Rasio mendekati 1, umur makin muda SYARAT PENGGUNAAN 14 C 1.

HARUS MEMPUNYAI KOMPONEN karbon organik

2.

MEMPUNYAI WAKTUPARUH PENDEK (t1/2 = 5730 thn)

sehingga umur yang diukur hanya sampai maks 20.00035.000 tahun 3.

BEBERAPA PENELITIAN MENUNJUKKAN KISARAN BATAS UMUR 100 – 70.000 Tahun

KELEMAHAN PENGUKURAN 14 C De VRIES Effect Akibat peningkatan aktivitas kosmis  netron meningkat,  produk 14 C juga meningkat,  (14 C/C)atm juga meningkat. AKIBATNYA  (14 C/C)sampel dibandingkan dgn (14 C/C)atm yang semakin besar  Rasio akan semakin kecil,

 Memberikan umur lebih tua dari seharusnya

SUESS Effect Penyebabnya adalah pembakaran sumberdaya fossil besar2an

 sdm fossil berumur tua {(14 C/C)sampel <<},  pelepasan {(14 C/C)sampel <<} ke atmosfer,  Rasio (114 C/C)atmosfer secara menurun.. (14 C/C)sampel dibandingkan dgn (14 C/C)atm yang semakin kecil,  Rasio akan semakin besar,  Memberikan umur lebih muda dari seharusnya

JEJAK BELAH (Fission Tracks) • TERJADI AKIBAT PEMBELAHAN ATOM • PEMBELAHAN 238 U YANG BERAT AKAN MENGHASILKAN SUATU JEJAK GORESAN • 238U MEMBELAH SECARA SPONTAN DENGAN ENERGI + 200 MeV  AKAN MENGGORES MEDIA MEMBENTUK JEJAK SEBESAR + 10 MIKRON • SEMAKIN BANYAK GORESAN SEMAKIN BANYAK 238 U YANG MENGALAMI FISI  UMUR SEMAKIN TUA

CARA PENGUKURAN • JUMLAH KONSENTRASI JEJAK • BERARTI = JUMLAH 238U • TERJADI PADA MINERAL YANG MENGANDUNG URANIUM • SIRKON, APATIT, SFENE, MUSKOVIT, EPIDOT, GELAS

BOMBARDEMENT NEUTRON LAMBAT PADA 235 URANIUM  MEMBENTUK JEJAK

JEJAK BELAH =

BOMBARDEMENT NEUTRON LAMBAT PADA MINERAL

= MENYEBABKAN FISI PADA 235

URANIUM MEMBENTUK JEJAK

= BERDASARKAN PERBANDINGAN 235 U : 238 U = 1 : 137,88  KONSENTRASI 238 URANIUM DPT DITENTUKAN

ETCHING (Mengetsa) untuk menghilangkan jejak belah

D = P (eλ t – 1) =

238

U (eλ t – 1)

(

F = ((λλ ) 238 U.k. (eλ t – 1) ) f ) α F = tracks/cm2 per waktu tertentu ; k =konstanta untuk penghitungan jejak λ f = Konstanta peluruhan/pembelahan ; λ = Konstanta peluruhan (sinarα )

ANNEALING  PROSES PENGHAPUSAN JEJAK KARENA PEMANASAN PADA MINERAL SETIAP MINERAL PUNYA KEMAMPUAN MENAHAN HILANGNYA JEJAKBELAH KARENA PEMANASAN YANG BERBEDA-BEDA  PALEO-HEATING (SEJARAH PEMANASAN BATUAN)

Annealing vs Waktu

ANNEALING TEMPERATURE MINERAL • • • • • • • • • •

QUARTZ DIOPSIDE ALBITE EPIDOTE ZIRCON GARNET POLLUCITE HORNBLENDE MUSCOVITE SPENE

TEMP 1050 885 775 715 700 685 670 630 680 620

MINERAL WHITLOCKITE PIGEONITE OLIVINE HYPERSTENE PHLOGOPITE ENSTANTIT APATITE CALCITE TEKTITE GLASS

TEMP 584 525 509 475 450 450 340 320 500 300

URANIUM (U)

238

U, 235 U, 234 U, 232 Th

PLUMBUM (Pb)

208

Pb, 207 Pb, 206 Pb, 204 Pb

peluruhan

238

U 

206

Pb

235

U 

207

Pb

232

Th 

208

Pb

JENIS PELURUHAN Li Li 3

8

Be 4 

40 19

8

0

e

+ -1

(β )

Beta (β ) emmision

K + e  0 -1

40 18

Ar

Electron capture (EC)

U  U

234 92

(α

Th + 2He

230 90

Alpha (α ) emmision

4

Waktu Paro (Half Life) adalah waktu yang diperlukan suatu isotop radioaktif untuk meluruh menjadi setengahnya

Perubahan jumlah isotop (N) tiap satuan waktu = jumlah isotop semula dikalikan dgn konstanta peluruhan (λ )

dN/dt = - λ N dN/N = - λ dt ln (N/N ) = - λ (t-t ) –λ t N/N = e 0

0

0

N=N e 0

-λ t

konstanta peluruhan (λ ) dinyatakan sebagai jumlah (%) atom yang meluruh tiap detik

N=N e bila t = t½  N = ½N -λ t½ ½N = N e λ t½ 2N = N e λ t½ 2=e ln2 = λ t½ 0

-λ t

0

0

0

0

0

t½ = ln2 / λ konstanta peluruhan (λ ) dinyatakan sebagai jumlah (%) atom yang meluruh tiap detik

N0 = jumlah atom saat t = 0

N = N0 e N = jumlah atom saat ini bila N = P dan N0 = (P+D) P = Parent -λ t P = (P+D) e = Isotop asal -λ t D = Daughter P/(P+D) = e = Isotop hasil peluruhan λ t (P+D)/P = e 1 + D/P = eλ t D = P (eλ t – 1) ln(1 + D/P) = λ t -λ t

t = 1/λ

ln(1 + D/P)

konstanta peluruhan (λ ) dinyatakan sebagai jumlah (%) atom yang meluruh tiap detik

t1/2 = ln2/λ D = P (e

λ t

– 1)

t = 1/λ ln(1 + D/P) t = Umur (109 tahun) D = daughter ; P = Parent t½ = Waktu Paro (half life) λ = Konstanta peluruhan

DECAY OF 238 206 235 207 U – Pb U – Pb

Kehadiran Radon (gas) dengan waktu-paro panjang, beresiko lolosnya Radon dari sistem peluruhan 238 U-206 Pb dan 235 U-207 Pb, sehingga penghitungan umur absolut beresiko menghasilkan umur relatif lebih muda dari seharusnya.

Diagram concordia U – Pb 238

U – 206 Pb 207

235

Pb

U–

Diagram concordia U – Pb

238

U – 206 Pb ; 235 Uλ –t 207 Pb D = P (e – 1) t = 1/λ ln(1 + D/P)

Diagram concordia U – Pb

Diagram concordia U – Pb

LEAD – LEAD (Pb – Pb)

D = P (e

λ t

– 1)

t = 1/λ ln(1 + D/P) t = Umur (109 tahun) D = daughter ; P = Parent λ = Konstanta peluruhan

METODE Pb-Pb (Lead – Lead)  207 Pb

238

U

206

Pb

& 235

Pb = 238 U (eλ t – 1) 204 Pb = 204 Pb

206

1

207

Pb = 204 Pb =

235

Pb = 207 Pb =

238

206

U (eλ t – 1) 204 Pb U (eλ t – 1) 235 U (eλ t – 1)

Pb, 207 Pb = diukur dg ICP-MS ; λ 1, λ 2 = diketahui 206

2

1

2

235

U : 238 U ~ 1 : 140  t (umur) = dapat dihitung

U

DERET PELURUHAN DAN WAKTU-PARO

DERET PELURUHAN DAN WAKTUPARO RADIOACTIVE PARENT

STABLE DAUGHTER

HALF LIFE

Potassium-40

Argon-40

1.25 billion yrs

Rubidium-87

Strontium-87

48.8 billion yrs

Thorium-232

Lead-208

14 billion years

Uranium-235

Lead-207

704 million years

Uranium-238

Lead-206

4.47 billion years

Carbon-14

Nitrogen-14

5730 years

D = P (e

λ t

– 1)

t = 1/λ ln(1 + D/P) t = Umur (109 tahun) D = daughter ; P = Parent λ = Konstanta peluruhan

Ar-Ar

Ar-Ar

Ar-Ar

Average concentration s of U, Th and Pb in igneous, sedimentary and metamorphic rocks

Peluruhan

147

Sm 

143

Nd

SAMARIUM (Sm)

149

Sm, 148 Sm, 147 Sm, 146 Sm

NEODIMIUM (Nd)

145

Nd, 144 Nd, 143 Nd, 142 Nd

Nd = 143 Nd i + 147 Sm (eλ t – 1) 144 144 Nd = 144 Nd Nd 143

Nilai inkompatibilitas Sm & Nd dlm magma lebih kecil daripada yang lain (U, Pb, Rb, Sr, K, Ar) sehingga keberadaannya dlm magma lebih banyak

 mempermudah dating pada batuan basaltik

JEJAK BELAH (FISSION TRACKS)

pembelahan 238 U yang berat, dan menghasilkan jejak goresan

Annealing vs Waktu

RINGKASAN BEBERAPA METODA PENENTUAN UMUR ABSOLUT

RINGKASAN BEBERAPA METODA PENENTUAN UMUR ABSOLUT

RADIOMETRIC DATING • WHOLE ROCK (pada batuan secara keseluruhan) • SEPARATED MINERALS (pada mineral yang berbeda) • on SEDIMENTARY or on METAMORPHIC ROCKS

Parent

Type of Material

>10 million years

Igneous & sometimes metamorphic rocks and minerals

U

Pb

U

207

Pb

707 my

Th

208

Pb

14 by

40

Ar Ca

1.28 by

>10,000 years

Sr

48 by

>10 million years

Nd

106 by

N

5,730 y

40

147

1/2

Useful Range

4.47 by

235

87

τ

206

238

232

Daughter

K

Rb Sm

14

C

40

87

143

14

100 - 70,000 years

Organic Material