Ladatació urani-plom (U-Pb) és un dels sistemes més antics[1] i refinats dedatació radiomètrica. Es pot usar per datar roques que es van formar i cristal·litzar[2] des de fa 1 milió d'anys fins a 4,5 mil milions d'anys amb precisions dins del rang de percentatge de 0,1-1.[3]
El mètode de datació urani-plom es basa en duescadenes de desintegració, la sèrie d'urani de238U a206Pb, amb untemps de vida mitjana de 4,47 mil milions d'anys i lasèrie de l'actini d'235U a207Pb, amb un temps de vida mitjana de 704 milions d'anys.
Aquestes rutes de desintegració de l'urani aplom es donen per mitjà de desintegracióalfa (ibeta), on238U amb elsnúclids filles pateixen un total de vuit desintegracions alfa i sis de beta, mentre que235U amb els núclids filles tan sols experimenten set desintegracions alfa i quatre de beta.[4]
L'existència de dues rutes "paral·leles" de desintegració d'urani-plom han portat al desenvolupament de múltiples tècniques de datació per al sistema U-Pb. El terme datació d'U-Pb normalment implica l'ús acoblat de les dues rutes de desintegració en el "diagrama de concòrdia" (veure a baix).
No obstant això, l'ús d'una sola desintegració (usualment238U a206Pb) porta al mètode de datació isócrona U-Pb, anàleg al mètode de datació rubidi-estronci.
Finalment, també es poden determinar les edats mitjançant sistema U-Pb per anàlisi dels quocients de l'isòtop Pb. Això s'anomena mètode de datació plom-plom.Clair Cameron Patterson, un geoquímic americà pioner en l'estudi de mètodes radiomètrics de datació urani-plom, és famós per haver-lo usat per obtenir una de les primeres estimacions més precises de l'edat de la Terra.
La datació urani-plom es realitza normalment en el mineral dezircó (ZrSiO₄), tot i que també es poden usar altres minerals com ara lamonazita,titanita ibaddeleyita.
El mineralzircó contéàtoms d'urani itori en la sevaestructura cristal·lina, però rebutja fortament els àtoms deplom. Per tant, es pot assumir que tot el contingut de plom en el zircó és radiogènic.
Les tècniques de datació d'urani-plom també han estat aplicades a altres minerals com lacalcita/aragonita i altresminerals carbonats. La datació amb aquests tipus de minerals sol tenir una precisió menor que ambminerals metamòrfics iignis. No obstant això, són més comuns en el registre geològic.
Durant eldecaïment alfa, el cristall de zircó pateix danys a causa de la radiació. Aquests danys es concentren en els seus núclids pare (U i Th), de manera que s'expulsa elnúclid filla (Pb) de la seva posició original en l'estructura cristal·lina de zircó.
A les zones on la concentració del núclid pare és elevada, els danys a l'estructura cristal·lina són considerables i s'acabaran interconnectant les diferents zones afectades per radiación.[4] Petites esquerdes i les petjades de fissió del cristall s'estendran encara més el dany per radiació en la xarxa cristal·lina.
Aquestes petjades de fissió actuen, inevitablement, com conductes profunds dins el cristall. Així, proporcionen una via que afavoreix la lixiviació d'isòtops de plom del cristall de zircó.[5]
Quan no hi ha pèrdua o guany de plom pel que fa als voltants del sistema, l'edat del zircó es pot calcular mitjançant la llei de desintegració exponencial.
On:
Així, l'equació anterior és igual a:
Que es pot arreglar i donar:
I simplificat: