12-50: декабря 2013
Изохрон-Ц (1991)
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Изохрон-Ц |
Паспорт, DjVu
AKAI VS-R150EDG
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
AKAI VS-R150EDG |
LG FLATRON L1918S-BNQ.
ARURQPLG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
LG L1918S |
Service Manual
Следующие Предыдущие Главная страница
Подписаться на: Сообщения (Atom)
Упражнение 13 Анализ транспортных сетей
Архив с данными и файл отчёта
13.
1 ВведениеЦель задания — научиться решать простые задачи сетевого анализа в ГИС
Необходимая теоретическая подготовка: Понятие о сетевой модели данных, граф дорожной сети. Сетевой анализ и его основные задачи: поиск кратчайшего маршрута, определение границ зон обслуживания и ближайшего пункта обслуживания, размещение-распределение. Матрица источник-назначение.
Необходимая практическая подготовка: Знание основных компонент интерфейса QGIS (менеджер источников данных, таблица слоёв, фрейм карты, менеджер макетов). Выделение объектов на карте. Пространственные и атрибутивные запросы.
Исходные данные: наборы пространственных данных о дорожной сети, созданные на основе выгрузки с OpenStreetMap на территорию г. Рязань.
Результат: Маршрут между двумя точками назначения. Схема изохрон относительно выбранных стартовых точек. Матрица источник-назначение для складов и точек продажи. Схема зонирования территории по принадлежности к складам.
13.1.1 Контрольный лист
- Добавить на карту слой дорожной сети, слой зданий и сооружений
- Выбрать из слоя дорожной сети объекты, подходящие для создания графа дорожной сети
- Построить маршрут между двумя точками
- Выполнить анализ дорожной сети для расчёта изохрон
- Рассчитать матрицу источник-назначение, определить ближайшие источники для каждого назначения
- Очертить зоны обслуживания
13.1.2 Аннотация
Задание посвящено знакомству с сетевым анализом. Задачи, предлагаемые в задании, связаны с определением оптимальных маршрутов, построением зон обслуживания, определением ближайших сервисных точек, размещением сервисных точек. Данные задачи активно используются в логистике — оптимизации перевозок, а также в геомаркетинге и оптимизации местоположения пунктов обслуживания (магазинов, складов, пожарных депо и т.д.).
В основе решения этих задач лежит сетевая модель данных, являющаяся частным случаем векторной модели. В сетевой модели дорожная сеть представляется в виде графа.
13.2 Добавление исходных данных
В начало упражнения ⇡
Скопируйте материалы к упражнению (файл GeoPackage) в свою рабочую директорию
Создайте проект QGIS и сохраните его в свою рабочую директорию
Добавьте в проект слои RyazanRoadNetwork (улично-дорожная сеть) и
- Задайте следующие настройки отображения слоёв:
- Улично-дорожная сеть — линии серого цвета (60 % светлоты) толщиной 0,26 мм;
- Здания и сооружения — полигоны серого цвета (80 % насыщенности) без обводки
- Задайте подписи слоёв. Для этого откройте свойства соответствующего слоя, перейдите на вкладку «Подписи» и измените стиль подписей с No labels на Single labels. Изучите доступные настройки подписей.
- Задайте следующие параметры подписей:
- Для слоя дорожной сети: подписи по полю
Name
, кегль (размер) шрифта — 8 типографских пунктов, остальные параметры по умолчанию; - Для слоя зданий и сооружений: подписи по полю
addr:housenumber
, кегль (размер) шрифта — 6 типографских пунктов, остальные параметры по умолчанию.
Примечание: в некоторых версиях QGIS в интерфейсе настройки подписей некорректно переведено название единиц измерения — вместо правильного «Пункты» написано «Точки». Как правило, эти единицы используются по умолчанию, поэтому даже в случае некорректного перевода у вас не должно возникнуть проблем.
- Увеличьте масштаб изображения до 1:5000 и сделайте снимок экрана. Изображение фрейма карты должно быть похож на изображение ниже.
Снимок экрана №1. Окно QGIS после завершения настройки символов и подписей
Вопрос 1: сколько объектов содержится в слое объектов улично-дорожной сети?
13.
3 Выбор элементов дорожной сетиВ начало упражнения ⇡
В рамках этого упражнения мы будем решать задачи логистики на примере движения автомобилей. Однако набор данных об улично-дорожной сети, предоставленный вам в качестве исходных данных, содержит не только действующие автомобильные дороги, но и другие типы объектов. Тип объекта хранится в поле
. В таблице ниже перечислены значения атрибута highway
для тех объектов, которые не должны участвовать в анализе.
construction | строящиеся дороги |
cycleway | велодорожки |
footway, pedestrian | пешеходные дороги и тротуары |
path | тропы |
proposed | планируемые дороги |
raceway | гоночные треки |
steps | лестницы |
Составьте запрос, чтобы выбрать в слое RyazanRoadNetwork все объекты, кроме перечисленных выше. Это можно сделать разными способами: с использованием оператора
<>
(не равно) или оператораIN
(содержит).Сохраните выборку в новый набор данных формата GeoPackage (правой кнопкой мыши на слой — «Экспорт…» — «Сохранить выбранные объекты как…»). Сохраните новый GeoPackage в вашу рабочую директорию и присвойте ему имя по шаблону
RoadNetwork_%Фамилия%
. Укажите, что слой необходимо добавить в проект после сохраненияКогда новый слой будет добавлен к проекту, измените настройки его визуализации: установите толщину линий равной 0,26 мм, а цвет — любой, кроме того, который уже используется для улично-дорожной сети.
Сделайте снимок экрана.
Снимок экрана №2. Окно QGIS после сохранения выбранных дорог в отдельный набор
13.4 Построение маршрута
В начало упражнения ⇡
Существует несколько подключаемых модулей для QGIS, которые позволяют решать задачи сетевого анализа. Мы воспользуемся одним из самых простых — модулем QNEAT3.
В отличие от «продвинутых» программных продуктов, таких, как ArcGIS, большинство модулей для сетевого анализа в QGIS не требуют представления графа дорожной сети в виде отдельной сущности. Вместо этого такой граф создаётся непосредственно в процессе работы инструментов на основе векторного линейного набора объектов.
Установите модуль QNEAT3.
Откройте панель инструментов анализа и убедитесь, что в неё добавилась группа инструментов QNEAT3.
Теперь мы попробуем построить маршрут между двумя точками. Для решения этой задачи используется инструмент Shortest path (point to point) из группы Routing набора QNEAT3
- Найдите здание вокзала Рязань-1 (Вокзальная улица, 26А) и Музыкальный колледж (улица Дзержинского, 42). Запомните расположение этих зданий.
Подсказка: названия зданий и их адреса могут быть указаны в таблице атрибутов.
- Запустите инструмент Shortest path (point to point). Откроется интерфейс настройки инструмента.
В качестве слоя дорожной сети (Network Layer) укажите набор данных, который вы создали на предыдущем шаге.
Чтобы указать начальную точку маршрута, нажмите многоточие справа от поля ввода Start point. Интерфейс настройки инструмента будет свёрнут, а курсор в окне QGIS примет вид мишени. Найдите здание вокзала Рязань-1 и щёлкните левой кнопкой мыши в произвольном месте внутри здания. Координаты курсора будут считаны и введены в поле Start point.
Аналогичным образом укажите конечную точку маршрута в пределах здания музыкального колледжа.
Проверьте, что в качестве критерия оптимизации указано Shortest Path (кратчайшее расстояние), а выходной набор данных сохраняется во временный файл.
Запустите инструмент. Дождитесь, пока будет рассчитан кратчайший маршрут, и не закрывайте интерфейс инструмента — мы воспользуемся им снова, но изменим параметры.
Построенный кратчайший маршрут появится в таблице слоёв как временный слой с названием Shortest Path Layer. Измените стиль этого слоя на линию красного цвета толщиной 1 мм. Отобразите карту в охвате слоя Shortest Path Layer.
Обратите внимание, что при построении этого маршрута учитывались только длины сегментов пути, но не учитывались характерные скорости и разрешённые направления движения. На следующих шагах мы внесём соответствующие коррективы.
- Откройте таблицу атрибутов слоя дорожной сети и изучите её содержимое.
Вопрос 1: какие характеристики дорожной сети записаны в таблице атрибутов?
Вернитесь в интерфейс инструмента Shortest path (point to point) (напомним, что его не нужно было закрывать).
Измените критерий оптимизации с кратчайшего пути на наиболее быстрый путь.
В настройке Direction field укажите, в каком поле содержится информация о разрешённых направлениях движения. В следующих полях введите значения, соответствующие разрешённым направлениям:
yes
для движения только в прямом направлении,-1
для движения только в обратном направлении,no
для разрешения движения в обоих направлениях.В настройке Speed field укажите, из какого поля следует взять разрешённую скорость движения.
Примечание: обратите внимание, в каких единицах измеряется скорость в исходных данных и какие единицы требуются на вход модулю QNEAT. При необходимости воспользуйтесь калькулятором полей, чтобы преобразовать единицы измерения.
Снова запустите расчёт пути. Дождитесь, пока инструмент завершит работу, и новый временный слой будет добавлен в проект. После этого окно инструмента можно закрыть.
Переименуйте добавленный слой в Fastest Path Layer и измените его отображение на линию синего цвета толщиной 1 мм.
- Самостоятельно повторите расчёт маршрутов по кратчайшему расстоянию и скорейшему времени для одной из пар «источник-назначение», приведённых в таблице ниже. Сохраняйте построенные пути в «постоянные» наборы данных.
1 | ДК Станкозавода | Октябрьская улица, 5 | Соборная колокольня | улица Кремль, 10 |
2 | ДК Станкозавода | Октябрьская улица, 5 | Рязанский цирк | Лево-Лыбедская улица, 34 |
3 | ДК Станкозавода | Октябрьская улица, 5 | Вознесенский храм | Вознесенская улица, 26А |
4 | ДК Станкозавода | Октябрьская улица, 5 | Рязанский городской центр детского творчества улица | Есенина, 46 |
5 | Рязань-1 | Вокзальная улица, 26А | Рязанский государственный радиотехничекий университет | улица Гагарина, 59/1 |
6 | Рязань-1 | Вокзальная улица, 26А | ТЦ “Полетаевский” | улица Гагарина, 164 |
7 | Муниципальный культурный центр | Первомайский проспект, 68/2 | Рязанский театр драмы | Театральная площадь, 7 |
8 | Муниципальный культурный центр | Первомайский проспект, 68/2 | Театр кукол | улица Есенина, 27 |
9 | Муниципальный культурный центр | Первомайский проспект, 68/2 | РИРО | улица Урицкого, 2А |
10 | Муниципальный культурный центр | Первомайский проспект, 68/2 | НИИ газоразрядных приборов «Плазма» | улица Циолковского, 17 |
- Создайте карту-схему построенных путей с масштабной линейкой и легендой. Вставьте эту схему в отчётный файл
Примечание: перед тем, как оформлять схему, отключите подписи номеров домов
Изображение №3. Схема маршрутов
13.5 Расчёт изохрон
В начало упражнения ⇡
Модуль QNEAT3 комбинирует собственные алгоритмы анализа и базовый функционал QGIS для создания представления расстояний (или времени достижения) от определённых точек в виде изохрон. Для этого вычисляется расстояние (или время движения) от стартовой точки до ближайших узлов графа дорожной сети, а затем выполняется линейная интерполяция вычисленной величины между узлами, в результате чего создаётся поверхность расстояния (времени достижения) в растровом представлении. На основе растра создаётся изолинейное представление — в виде изолиний либо в виде полигонов, представляющих послойную окраску. Эта задача решается с использованием библиотеки matplotlib
.
За расчёт изолиний отвечают инструменты группы Iso-Areas
.
Найдите на карте Автовокзал Центральный (Московское шоссе, 31). Мы будем рассчитывать время, которое затрачивается на проезд от этой точки на автотранспорте.
Запустите инструмент Iso-Area as Interpolation (from Point). Используйте дорожную сеть, которую вы применяли на предыдущем шаге, и укажите здание автовокзала в качестве стартовой точки для расчёта изохрон.
Размер области расчёта, или предельное расстояние/время, устанавливается либо в метрах, либо в секундах. Интерпретация величины зависит от того, какой критерий оптимизации был выбран. Установите в переменной Size of Iso-Area значение 900, а критерий оптимизации — по времени. В этом случае значение переменной будет прочитано как время в секундах.
Размер ячейки целевого растра интерполяции — оставьте 10 м, как предлагается по умолчанию.
Установите дополнительные настройки расчёта таким образом, чтобы при расчёте учитывались скорость и разрешённые направления движения:
- В поле Direction field нужно выбрать столбец таблицы атрибутов, в котором записаны кодированные значения направления движения;
- В опциях Value for forward direction, Value for backward direction и Value for both directions указать конкретные значения, которые кодируют соответствующее направление движения
- В поле Speed Field нужно выбрать столбец таблицы атрибутов, в котором указана скоросто движения по выбранному участку пути.
- Запустите расчёт. Дождитесь, пока растр времени достижения (временный набор данных) будет добавлен к проекту QGIS
Переместите построенный растр на последнее место в списке слоёв.
Измените настройки визуализации растра следующим образом
- Тип визуализации: одноканальное псевдоцветное;
- Минимум: 0
- Максимум: 900
- Интерполяция: дискретная
- Градиент: Magma, инвертировать градиент
- Число знаков после запятой в легенде (Label Precision): 0
- Мода: равные интервалы
- Число классов: 15
Кроме того, задайте на вкладке «Прозрачность» значение 66 %.
В результате окно QGIS будет выглядеть, как показано ниже
Добавьте на карту слой складов (Warehouses) из базы RyazanNetworkData.gpkg.
С помощью инструмента Iso-Area as Interpolation (from Layer) рассчитайте изохроны для движения от складов. Используйте параметры, аналогичные применённым ранее. Также укажите, что результат интерполяции должен быть сохранён в вашу рабочую директорию как файл TIFF.
Когда файл будет создан и добавлен к проекту, примените к нему те же настройки визуализации, которые вы использовали для предыдущего аналогичного растра.
Создайте карту-схему с масштабной линейкой и легендой на основе созданного слоя и вставьте её в отчётный файл.
Изображение №4. Время достижения точек местности при движении от складов
13.6 Работа с матрицей «источник-назначение»
В начало упражнения ⇡
При расчёте изохрон для каждой точки местности рассчитывается расстояние до «источника». При этом, если источников несколько, расстояние рассчитывается только до ближайшего из них, причём сам источник никак не идентифицируется. Однако расчёт кратчайших путей можно делать таким образом, что пути будут построены для каждой пары источник-назначение. Результат такого вычисления удобно представлять в виде матрицы: матрица «источник-назначение» отражает стоимость пути между каждой точкой-источником и каждой точкой-назначением. Под стоимостью здесь может пониматься любая величина, которую необходимо минимизировать: длина маршрута, продолжительность поездки, денежная стоимость.
Если в задаче дано \(M\) точек-источников и \(N\) точек-назначений, то результирующая матрица будет иметь размер \(M \times N\). В практике геоинформационного анализа такое представление по ряду причин не очень удобно, поэтому чаще применяют форму представления не в виде матрицы, а в виде списка из трёх столбцов, где в первом столбце указывается идентификатор источника, во втором — идентификатор назначения, в третьем — рассчитанная стоимость маршрута.
Примечание: такой список в математике и анализе данных называется «вектор», а процедура трансформации матрицы в вектор — «векторизация». В геоинформатике оба этих термина имеют несколько другое значение.
QNEAT3 позволяет создавать матрицы источник-назначение на основе одного или двух наборов точечных данных и представлять их в виде списка. Опционально строкам списка могут быть сопоставлены линейные векторные объекты, связывающие источник и назначение по прямой линии. Мы воспользуемся матрицей источник-назначение, чтобы определить источник, ближайший к каждой точке назначения и рассчитать границы «зоны обслуживания» (service area) для каждого источника. Для этого мы:
- Создадим точечный слой, представляющий пункты назначений;
- Построим матрицу источник-назначение в виде таблицы;
- Для каждой строки назначения определим путь с наименьшей стоимостью и выберем строку, соответствующую этому пути;
- Удалим все невыбранные строки;
- Присоединим матрицу источник-назначение к точечному слою пунктов назначений, таким образом “приписав” к каждому назначению идентификатор источника — иначе говоря, найдём ближайший пункт обслуживания (closest facility) для каждого пункта назначения;
- Построим диаграмму Вороного (полигоны Тиссена) на пунктах назначений;
- Объединим построенные полигоны по признаку.
В качестве исходных точек мы возьмём известные положения складов, с которыми вы работали в предыдущей части упражнения. В качестве точек назначения мы будем использовать центры полигонов зданий и сооружений. Однако этот набор данных содержит почти 25 тыс. объектов — избыточно много для учебного упражнения. Поэтому сначала мы уменьшим это количество путём случайной выборки.
Прежде, чем вы приступите к этой части упражнения: все инструменты, указанные ниже, по умолчанию сохраняют выходные данные как временные файлы. Временные файлы удаляются после закрытия проекта QGIS, поэтому, если вы планируете надолго прерваться при выполнении упражнения, при запуске каждого инструмента явно указывайте, куда и в каком виде следует сохранить результирующий набор данных. Это требование не будет упоминаться далее в инструкции.
Создайте случайную выборку объектов в слое зданий и сооружений. Для этого воспользуйтесь инструментом «Вектор» — «Выбор» — «Выбрать случайно…». Выберите в слое RyazanBuildings от 500 до 1500 объектов, согласно указаниям преподавателя, и закройте интерфейс инструмента.
Рассчитайте положения центральных точек (центроидов) для выбранных объектов. Для этого воспользуйтесь инструментом «Вектор» — «Обработка геометрии» — «Центроиды…». Создайте центроиды только для выбранных объектов, при этом игнорируйте составную геометрию (не создавайте отдельный центроид для каждой части полигона).
Рассчитайте матрицу источник-назначение при помощи инструмента OD Matrix from Layers as Table (m:n). Самостоятельно укажите, какой слой должен использоваться в качестве источника, а какой — в качестве назначения. Уникальными идентификаторами в обоих случаях лучше назначить поле
fid
. Настройки поиска оптимальных маршрутов установите следующим образом: искать самый быстрый маршрут с учётом направления движения (вы уже неоднократно устанавливали такие настройки). Подождите, пока инструмент рассчитает матрицу — на это потребуется несколько минут, в зависимости от мощности компьютера.Откройте рассчитанную матрицу источник-назначение как таблицу атрибутов. Обратите внимание, что в каждой строке этой таблицы указан идентификатор источника, идентификатор назначения и несколько характеристик стоимости пути. Нас интересует последняя из них — полная стоимость,
total_cost
.
Вопрос 3: сколько всего записей в открывшейся таблице? Почему их именно столько?
- Теперь вам нужно выбрать в этой таблице строки, соответствующие минимальным расстояниям для каждого пункта назначения. Для этого откройте интерфейс выборки по условию и введите следующее выражение:
"total_cost" = minimum("total_cost", "destination_id")
Это выражение устроено следующим образом. Функция minimum
ищет минимальное значение в столбце, указанном в качестве первого её аргумента. Второй аргумент используется как критерий группировки: в данном случае он указывает, что нужно искать не единое минимальное значение по всему столбцу, а сгруппировать минимальные значения, соответствующие разным идентификаторам пунктов назначений. Как мы помним, логическое выражение в целом применяется только к текущей строке таблицы атрибутов, поэтому функция minimum
выдаст то минимальное значение, которое найдено для группы строк с тем же значением destination_id
, что и у текущей строки. Соответственно, логическое выражение в целом будет истинным для строк с минимальной стоимостью проезда для данного пункта назначения и ложным для всех остальных строк того же пункта.
- Нажмите кнопку «Выбрать объекты» и подождите несколько минут, пока QGIS реализует введённый запрос.
Вопрос 4: сколько всего записей было выбрано? Почему именно столько?
Включите режим редактирования для таблицы
Инвертируйте выборку. Для этого нажмите кнопку «Инвертировать выделение» или
Ctrl+R
на клавиатуре. Таким образом вы выделите те записи, где время достижения не является минимальным для данных точек назначения.Удалите выбранные строки, сохраните правки и выключите режим редактирования.
Примечание: после этой операции в таблице должно остаться столько строк, сколько было исходных центроидов. Если у вас другое количество строк, удалите таблицу и выполните заново часть инструкции, начиная с расчёта матрицы источник-назначение.
- Теперь мы должны соединить то, что осталось от матрицы источник-назначение, с исходным слоем центроидов, чтобы сопоставить каждому центроиду идентификатор соответствующего склада. Присоедините таблицу к слою центроидов. Из всех столбцов таблицы можно присоединить только один — идентификатор источника.
примечание: если вы забыли, как выполняется присоединение таблиц в ГИС, обратитесь к соответствующему разделу упражнения 8
После того, как вы осуществите присоединение, таблица атрибутов слоя центроидов примет следующий вид:
Теперь мы создадим диаграмму Вороного (Voronoy diagram) точек центроидов. Диаграмма Вороного разбивает пространство вокруг точек на полигоны, причём каждый полигон ограничивает область пространства, более близких к одной из исходных точек, чем к остальным точкам. Поскольку каждый полигон диаграммы Вороного унаследует атрибуты исходных точек и поскольку в атрибутах точек содержится идентификатор ближайшего склада, мы сможем выделить области пространства, ближайшие к каждому складу при движении по сети автодорог.
Полигоны диаграммы Вороного иногда называют полигонами Тиссена (Thiessen polygons). Распространено также некорректное название «полигоны Вороного» — именно оно используется в QGIS.
- Откройте интерфейс инструмента построения диаграммы Вороного («Вектор» — «Обработка геометрии» — «Полигоны Вороного…»). Задайте исходный слой для построения, оставьте параметр «Буферная область» по умолчанию и запустите расчёт. Результат будет выглядеть аналогично представленному на рисунке ниже:
- Объедините полигоны с одинаковыми идентификаторами источников. Для этого воспользуйтесь уже знакомой вам функцией объединения по признаку. Полученные полигоны представляют зоны обслуживания (service areas) для каждой из исходных точек.
- Создайте карту-схему зон обслуживания и вставьте её в отчётный документ. На карте-схеме должны быть показаны положения складов и границы зон обслуживания, соответствующих им. Желательно использовать цветовой фон для изображения разных складов и зон. Также схема должна иметь необходимую географическую основу (можно пользоваться базовой картой из Интернета), название и масштабную линейку. Добавлять легенду не обязательно.
Изображение №5. Зоны обслуживания
Обнаружен ключевой недостаток в методе радиоизотопного датирования
Университет штата Северная Каролина недавно провел исследование, выявившее «упущение в методе радиоизотопного датирования, используемом для датирования всего, от метеоритов до геологических образцов», что означает, что «ученые, вероятно, переоценили возраст многих образцы». Это исследование было проведено на факультете ядерной инженерии университета доцентом Робертом Хейсом, а отчет опубликован в журнале Nuclear Technology 9. 0004 .1
Заявление о том, что в методологии радиоизотопного датирования, лежащей в основе миллионов лет существования всей современной светской геологии, обнаружен ключевой изъян, довольно необычно. Такое экстраординарное утверждение требует экстраординарных доказательств для его поддержки, и, поскольку это сложный вопрос, оно требует некоторых предварительных объяснений, чтобы можно было легко понять детали этого утверждения и подтверждающие его доказательства.
Атомы, изотопы и радиоизотопы
Каждый химический элемент состоит из уникальных атомов. Все атомы состоят из ядра, вокруг которого вращаются электроны (отрицательно заряженные частицы). Внутри ядра почти всех атомов находятся протоны и нейтроны, положительно заряженные и нейтральные частицы соответственно.
Все атомы каждого химического элемента имеют одинаковое количество протонов в ядрах. Это число называется атомным номером элемента. Элемент 1 — водород с одним протоном в ядре. Его химический символ — H. Один из самых тяжелых элементов — уран с 92 протонами в ядре и символом U.
Суммарное число протонов и нейтронов в ядре атома называется его атомным весом, потому что почти весь вес или масса атом находится в своем ядре. Однако число нейтронов в ядре каждого атома не всегда одинаково. Часто нейтронов и протонов равное количество, но иногда нейтронов больше, чем протонов.
Таким образом, у каждого элемента есть атомы с одинаковым атомным номером, но его атомы могут иметь несколько разных атомных весов из-за разного количества нейтронов. Атомы одного и того же элемента, имеющие разный атомный вес, называются изотопами этого элемента.
Например, углерод (символ C) является элементом 6, потому что в каждом его атоме шесть протонов. Однако, в то время как большинство атомов углерода имеют в своих ядрах 6 нейтронов, есть несколько атомов с семью и даже меньшим количеством атомов с восемью нейтронами в своих ядрах. Мы отличаем эти изотопы углерода друг от друга по разным атомным весам: углерод-12, углерод-13 и углерод-14, или, сокращенно, 9. 0019 12 С, 13 С и 14 С (см. рис. 1).
Рисунок 1. Три изотопа углерода с указанием количества протонов, нейтронов и электронов.
Ядра атомов 14 C нестабильны из-за своего размера, поэтому каждое из них случайным образом выбрасывает часть одного из своих нейтронов из своих атомов. В результате получаются разные атомы с семью протонами и семью нейтронами в ядрах и семью электронами на орбитах. Эти характеристики определяют атомы элемента 7, которые являются стабильными 14 Н (азот).
Выброшенные частицы можно измерить с помощью подходящих детекторов, таких как счетчики Гейгера. Этот процесс выбрасывания частиц ядрами известен как радиоактивный распад. Поэтому нестабильные изотопы называются радиоизотопами. Таким образом, 14 C часто называют радиоуглеродом.
Геологи и другие ученые разработали способы использования радиоактивного распада в качестве метода датирования горных пород и мертвых органических материалов, таких как кости.
Геологи и другие ученые разработали способы использования радиоактивного распада в качестве метода датирования горных пород и мертвых органических материалов, таких как кости. Этот метод называется радиоактивным, радиометрическим или радиоизотопным датированием.2 Распадающийся радиоизотоп часто называют исходным изотопом; в то время как стабильный изотоп, являющийся конечным результатом радиоактивного распада, называется дочерним изотопом.
В случае метода радиоуглеродного датирования мы можем измерить скорость, с которой 14 C распадается сегодня до 14 N. Если мы знаем, сколько 14 C было в кости, когда животное умерло, и мы можно измерить, сколько кости находится сегодня, а затем, зная скорость разложения, мы можем вычислить, как давно умерло животное. По крайней мере, так говорит теория. Это немного сложнее. Предположительно очень древние материалы, которые, таким образом, должны быть старыми с точки зрения эволюции, все еще имеют 14 C в них и, таким образом, им всего несколько тысяч лет. В случае распада 14 C до 14 N и 40 K (калий) до 40 Ar (аргон) требуются только отдельные образцы для измерения родительского и дочернего элементов и расчета возраста для кость или камень соответственно.
Однако во многих горных породах, таких как отдельные гранитные тела и отдельные потоки базальтовой лавы, многие отдельные образцы могут давать разные Rb (рубидий)-Sr (стронций) или U (уран)-Pb (свинец) радиометрические даты. Это связано с тем, что в разных образцах содержится разное количество исходных радиоизотопов.
Таким образом, изохронный метод был разработан для использования нескольких образцов из каждой горной породы, чтобы получить для нее единый возраст. Утверждается, что использование нескольких образцов дает более надежный результат. Кроме того, утверждается, что изохронный метод преодолевает другие проблемы с предположениями, присущими всем методам радиометрического датирования.6
Теория изохронного датирования выглядит следующим образом. В нулевой момент времени, когда образовалась пачка горных пород (например, гранитное тело кристаллизовалось и остыло), образцы его имели разное количество родительских 87 атомов Rb в них. Но поскольку радиоактивный распад 87 Rb только начинался, во всех образцах было одинаковое нулевое количество дочернего 87 Sr.
Итак, мы наносим это на график 87 Rb по горизонтальной оси и 87 Sr по вертикальной оси. В нулевое время линия, соединяющая каждую точку выборки на графике, представляет собой горизонтальную линию (см. рис. 2). Поскольку все точки на этой линии имеют один и тот же нулевой возраст, линия называется изохроной ( iso «такой же», хрон «возраст»), в данном случае нулевая изохрона.
Рисунок 2. Пять образцов гранита (обозначены A, B, C, D и E), в которых количество атомов 87 Rb нанесено на график относительно их количества атомов 87 Sr, с результирующими изохронными линиями в моменты времени, равные нулю , 1 и 2 по мере того, как 87 Rb распадается на 87 Sr.
С течением времени разное количество атомов 87 Rb распадается, образуя разное количество 87 атомов Sr, но в тех же пропорциях. Таким образом, в момент времени 1 образец B с удвоенным числом атомов Rb ( 87 ), чем в образце A, будет содержать намного больше 87 Sr, чем в образце A. линию на графике (см. рис. 2). Однако изохронная линия просто повернулась вверх от нулевого момента времени (горизонтальная) к моменту 1 (наклонная). Это связано с тем, что по мере увеличения числа 87 атомов Sr в каждом образце число 87 Атомов Rb в них уменьшается вследствие его радиоактивного распада.
С течением времени разное количество атомов 87 Rb продолжает распадаться, давая разное количество атомов 87 Sr в разных образцах, но в тех же пропорциях. Таким образом, при нанесении на график все образцы во время 2 попадают на изохронную линию времени 2 (см. Рисунок 2). И снова изохронная линия просто повернулась от момента времени 1 к моменту времени 2.
Как выясняется из математики, описывающей изохронную линию, наклоны этих изохронных линий приравниваются к возрасту единицы горной породы в моменты времени 0, 1 и 2.
Однако аналитическая процедура не так проста, как измерение количества атомов 87 Rb и 87 Sr в нескольких образцах гранитного тела. Во-первых, на практике различные количества атомов 87 Rb и 87 Sr в нескольких образцах обычно не ложатся на когерентную линию при нанесении на график. Во-вторых, количество атомов этих элементов в образцах гранита очень мало, что очень затрудняет точные измерения.
Обе эти трудности решает прибор, предназначенный для измерения изотопов: масс-спектрометр. Он может различать изотопы по их атомному весу. Кроме того, он наиболее чувствителен к измерению соотношения изотопов.
Стабильный изотоп стронция — 86 Sr. Это означает, что количество атомов 86 Sr в образцах гранита не меняется, поскольку атомы 87 Rb распадаются на 87 атомов Sr. Таким образом, вместо подсчета количества атомов 87 Rb и 87 Sr, масс-спектрометр используется для измерения отношений 87 Rb/ 86 Sr и 87 Sr/ 86 Sr. образцы.
Изохронный метод стал передовой стандартной процедурой радиометрического датирования горных пород.
Математика в этой процедуре называется нормализацией. Он фактически приводит переменные отношения 87 Rb/ 86 Sr и 87 Sr/ 86 Sr в линейную зависимость, называемую изохроной, наклон которой можно показать как видимый возраст гранитного тела. Таким образом, изохронный метод стал передовой стандартной процедурой радиометрического датирования горных пород.
Забытая «Морщинка!»
Теперь выяснилось, что в этой методологии есть ключевой недостаток, который до сих пор не замечался.7 И это привело бы к переоценке изохронных возрастов.
Считается, что на отношения 87 Rb/ 86 Sr и 87 Sr/ 86 Sr влияет только радиоактивный распад 87 Rb на изохронную теорию 087 9002 основывается и зависит от этого, казалось бы, разумного предположения.
Однако это предположение не принимает во внимание дифференциальную массовую диффузию — тенденцию различных атомов диффундировать через материалы с разной скоростью. В данном случае Атомы 86 Sr могут диффундировать (или просачиваться) легче, чем атомы 87 Sr и 87 Rb, просто потому, что атомы 86 Sr меньше.
Как заявил Роберт Хейс из Университета штата Северная Каролина, геологи, датирующие горные породы, должны быть уверены, что дифференциальная диффузия 87 Sr, 86 Sr и 87 Rb не способствовала линейному распределению 87 Отношения Rb/ 86 Sr и 87 Sr/ 86 Sr, как в изохроне8. Любое такое линейное смещение, которое может возникнуть из-за этого эффекта диффузии изотопов, затем должно быть скорректировано при применении методологии изохронного радиометрического датирования. изотопным отношениям.
Как происходит дифференциальная диффузия
Существуют две математические модели диффузии через твердое тело. Это стационарная и динамическая диффузия, соответствующие хорошо изученным первому и второму законам Фика соответственно.9 Движущей силой диффузии является градиент концентрации, стремящийся гомогенизировать все вещества в микроскопических масштабах. До тех пор, пока градиент концентрации не уменьшится почти до нуля из-за процесса диффузии, можно ожидать, что диффузия каждого изотопного вида будет следовать второму закону Фика. Конечно, геологи утверждают, что близкое к нулю состояние будет медленно приближаться в течение геологических временных масштабов, поэтому до сих пор такая диффузия не считалась проблемой для изохронного датирования пород сегодня.
Однако ожидается, что коэффициент диффузии будет различным для каждого изотопа для данной матрицы в соответствии с различиями в массе, химической связи, типах дефектов и концентрациях.
Можно ожидать, что диффузия от границ зерен и вокруг них будет преобладающим эффектом, когда датируемые образцы включают границы зерен в скелете породы. Это будет иметь место для всех образцов горных пород, даже для тех, из которых минералы выделяются для изохронного датирования. Все образцы горных пород имеют большие доли границ зерен, поэтому все они будут страдать от этих более вопиющих эффектов диффузии.
Существует несколько приближений для объяснения эффекта массы, начиная с приближения, согласно которому все колебания в кристаллической решетке имеют одинаковые гармонические частоты. Атомная связь между одинаковыми атомами в кристалле, имеющем одинаковую прочность, также является хорошим приближением, хотя приближение массовой зависимости может дать лучшие общие результаты. В любом случае приближение классической пружины, являющейся атомной связью между соседними атомами, приводит к массовому эффекту частоты колебаний. Таким образом, квадрат частоты колебаний обратно пропорционален изотопической массе диффундирующего атома.
Распределение частот дает базовый механизм, заставляющий изотопы с меньшей массой диффундировать быстрее, чем изотопы с большей массой. Это означает, что частота колебаний 86 Sr чуть более чем на 1% больше, чем частота колебаний 87 Sr при комнатной температуре. В предполагаемых геологических временных масштабах это не должно просто предполагать, что это приведет к незначительному коэффициенту частоты без достаточной поддержки проверки измерений. Это становится особенно верным для образцов, которые включают большие доли границ зерен.
Относительный масштаб усиливающихся эффектов диффузии в твердых телах наименьший для диффузии вакансий, за которой следует междоузельная диффузия, при этом диффузия по границам зерен является самым большим потенциальным механизмом, когда он доступен. Это способствует специфическому для образца эффекту диффузии изотопной массы, поскольку вклад примесей, дефектов и границ зерен может существенно различаться в пределах одного образца породы, если присутствуют зернистые включения.
Стронций относится к тому же химическому семейству, что и кальций и магний. С другой стороны, рубидий относится к тому же химическому семейству, что и калий и натрий. Можно ожидать, что те минералы, которые содержат K или Na, такие как Na-плагиоклаз и/или K-полевой шпат, будут иметь более высокое содержание Rb из-за возможного замещения семейства. Точно так же можно ожидать, что минералы, которые обычно содержат Ca или Mg, такие как Ca-плагиоклаз, оливин и / или пироксен, будут иметь более высокое содержание Sr из-за замещения семейства.
Изверженные породы являются основными объектами для изохронного датирования, и они будут содержать плагиоклаз и иногда калиевый полевой шпат плюс или минус другие соответствующие минералы. Эти кристаллы полевого шпата часто содержат более высокое содержание Rb, чем другие минералы, не содержащие калия.
Кристаллизация магматических пород обычно происходит с разной скоростью в зависимости от того, охлаждались ли они под землей (граниты) или на поверхности земли (базальты). Это приводит к фракционированию содержания Rb и Sr в магме на различные совместимые минералы при разных температурах по мере кристаллизации горных пород. Таким образом, подвижность и скорость затвердевания будут меняться с температурой, устанавливая начальные условия для соотношения изотопов в каждом минерале.
Эти эффекты приводят к естественному распределению отношений Rb/Sr в минерале. Именно это изменение позволяет линейному распределению давать изохроны, которые обеспечивают оценки дат для горных пород и составляющих их минералов. Дальнейшее действие радиоактивного распада может затем привести к функциональной зависимости при условии, что не происходит дальнейшего перемешивания в породе, например, в результате инфильтрации грунтовых вод, повторного роста кристаллов или деградации материала в результате выветривания и эрозии.
Диффузия в твердом состоянии может происходить несколькими способами. К ним относятся межузельные, вакансионные и даже мультивакансионные механизмы. Это может происходить на поверхности породы, через границы зерен и непосредственно в объеме породы (хотя и гораздо медленнее). Наиболее значительным из них является перемещение по поверхности породы с последующим переносом по границам зерен.
Все эти механизмы диффузии, как правило, подчиняются температурной зависимости коэффициента диффузии. Когда имеют место несколько механизмов диффузии, произведение отдельных коэффициентов диффузии оставляет неизменной общую температурную зависимость. Точно так же, поскольку диффузия является экспоненциальной, результирующая общая энергия активации для диффузии представляет собой сумму отдельных энергий активации.
Этот изотопный эффект мало обсуждается в геохронологической литературе (если вообще обсуждается). В твердых телах коэффициент диффузии одного материала через другой по-прежнему зависит от массы, а это означает, что 86 Sr будет диффундировать через материал быстрее, чем 87 Rb или 87 Sr. В зависимости от химической связи 87 Rb, 86 Sr в целом должен диффундировать быстрее, чем этот изотоп. Атомный радиус Rb на 20% больше, чем у Sr, что делает оба изотопа Sr в целом более диффузионными. Поскольку 86 Sr меньше по массе, чем 87 Sr, 86 Sr является более диффузионным из этих двух изотопов. Затем это может создать естественное изотопное распределение в образце, датируемом независимо от радиоактивного распада.
Влияние на изохронные даты
Чтобы оценить влияние этой диффузии изотопов на основе рассмотрения всех этих обсуждаемых механизмов, Роберт Хейс тщательно выполнил численное моделирование диффузии от точечного источника. Оценивая влияние только соотношений 87 Rb/ 86 Sr и 87 Sr/ 86 Sr, он обнаружил, что основными действующими принципами являются массовый эффект и эффекты, связанные с химической связью.
Для 87 9Отношение 0020 Sr/ 86 Sr, 86 Sr имеет меньшую массу, в результате чего распределение более легкого изотопа представлено более высоким параметром стандартного отклонения, чем распределение более тяжелого изотопа после диффузии. Аналогичный результат справедлив и для отношения 87 Rb/ 86 Sr, хотя разумно ожидать, что при уникальных обстоятельствах силы химической связи могут оказывать доминирующее влияние на коэффициент диффузии.
В целом нет оснований ожидать, что любой из этих изотопов будет со временем диффундировать с одинаковой скоростью через любой материал и что этот эффект следует учитывать при изотопном датировании образцов горных пород.
Радиус Rb больше, чем у элементарного Sr, примерно на 15%, так что в целом все изотопы Sr должны диффундировать значительно быстрее, чем изотопы Rb. Однако Хейс обнаружил, что единственное фундаментальное утверждение, которое можно применить ко всем сценариям, состоит в том, что в целом нет оснований ожидать, что какой-либо из этих изотопов будет диффундировать с одинаковой скоростью через любой материал с течением времени, и что этот эффект следует учитывать в изотопное датирование образцов горных пород.
В численном моделировании Хейса было три различных потенциальных режима для величины коэффициентов диффузии и энергий активации. Требовалось, чтобы распространение 86 Sr было больше, чем диффузия 87 Sr из-за изотопного эффекта на идентичных элементах. Тем не менее, в принципе, диффузия может закончиться любым из следующих отношений:
86 Sr > 87 Sr > 87 Rb,
86 Sr > 87 Rb > 87 Sr, and
87 Rb > 86 Sr > 87 Sr.
Самый ожидаемый случай — 86 Sr > 87 Sr > 87 Rb из-за большего атомного размера Rb по сравнению с Sr, что делает Sr в целом более диффузионным.
Предполагая равные концентрации и энергии активации с незначительными различиями, результаты Хейса дали почти линейные графики. Что было довольно показательным, так это то, что их можно было легко принять за линейные отношения, как в изохронных линиях, если бы было выбрано всего несколько точек данных из пятидесяти, определяющих каждый график.
Хейс подчеркнул, насколько важно это относится к исследованиям изохронного датирования, потому что в литературе по датированию обычно считается нормальным приписывать геологический возраст, используя менее семи точек данных для определения изохрон. Основываясь на его анализе, получение линейного графика, похожего на изохрону, практически гарантировано только на основе этого дифференциального эффекта диффузии изотопов!
Неудивительно, что Хейс обнаружил, что сценарий 87 Rb > 86 Sr > 87 Sr дает отрицательную корреляцию, то есть линейную зависимость с отрицательным наклоном. Это не соответствует реальности изохрон с положительным наклоном, образующихся в природных системах в горных породах. Таким образом, из-за наибольшего размера и массы механика химической связи 87 Rb заставляют его диффундировать не быстрее, чем оба изотопа Sr.
Тем не менее, Хейс установил, что почти все образцы горных пород и минералов, на которые влияет дифференциальная диффузия изотопов, будут иметь некоторую нелинейность в распределении их изотопных соотношений. Затем это распределение можно связать со смещением из-за этого эффекта дифференциальной диффузии, независимого от чисто линейного распределения, вызванного радиоактивным распадом. Если этого не сделать, полученные изохроны будут неверно оценивать истинный возраст горных пород и минералов.
Следует подчеркнуть, что такая дифференциальная диффузия является неизбежной реальностью в горных породах и минералах. Это связано с тем, что родительские радиоизотопы ( 87 RB, 147 SM, 238 U, 235 U) и их дочерние продукты ( 87 SR, 143 ND, 206 PB, 207 2020, 206 , 207 , 206 . Pb соответственно) не являются элементами, образующими минералы в датируемых породах, а представляют собой просто элементы-примеси, которые замещают кристаллические решетки этих породообразующих минералов или удерживаются внутри них. Как таковые, они более свободно удерживаются в кристаллических решетках и, таким образом, с гораздо большей вероятностью диффундируют, чем любой из основных элементов, которые более тесно связаны с образованием минеральных кристаллов.
Хейс пришел к выводу, что он продемонстрировал, что самый простой подход к устранению эффектов твердотельной диффузии массы, который мог бы произойти, состоял бы в том, чтобы не использовать изотопные соотношения в образцах для датирования. Другими словами, метод изохронного датирования ошибочен и вводит в заблуждение, поэтому следует рассматривать только возраст модели. Однако уже хорошо известно, что модели возрастов для горных пород, основанные на единичных образцах, обычно существенно разбросаны и, таким образом, почти полностью ненадежны. Таким образом, без такой надежной изохронной датировки, как считалось ранее, все попытки использовать радиоизотопы для датирования горных пород вводят в заблуждение и вызывают сомнения.
Два предлагаемых решения
Хейс предложил два решения. Во-первых, эффекты дифференциальной диффузии на родительские и дочерние изотопы в каждом образце (горной породе или минерале), которые будут использоваться в исследовании изохронного датирования, должны быть сначала индивидуально оценены и, возможно, количественно определены. Только тогда такие эффекты могут быть устранены при использовании рассматриваемых изотопных отношений для построения изохрон и определения возраста горных пород и минералов.
И, во-вторых, поочередно, следует провести тщательный статистический анализ полученных изотопных отношений и изохрон, на которых они построены, чтобы определить и исключить эффекты дифференциальной диффузии. Только тогда можно было бы использовать «скорректированные» изотопные отношения для построения «скорректированных» изохрон, чтобы получить, казалось бы, более надежный возраст пород.
Но это очень субъективный подход, потому что такие статистические инструменты, используемые геохронологическим сообществом, просто предназначены для того, чтобы отсеивать изотопные отношения, которые не соответствуют четкой изохронной линии, и давать то, что тогда считается приемлемым возрастом для породы. Вместо этого могло случиться так, что изотопные отношения, отображаемые на изохроне, на самом деле больше всего подвержены влиянию дифференциальной диффузии, которая, как продемонстрировал Хейс, создает линейные графики, напоминающие изохроны! Таким образом, они являются точками данных, которые следует отбросить!
Кроме того, Хейс также предположил, что строгий статистический анализ, достаточный для того, чтобы отличить линейное распределение от нелинейного, как правило, невозможен без гораздо большего количества точек выборки, целых тридцати. Действительно, он предположил, что во избежание ложного срабатывания рекомендуется не менее семи точек. Но работа, связанная с первой оценкой каждого образца на предмет дифференциальной диффузии его изотопов, таким образом, становится почти непосильной.
Единственная другая альтернатива, предложенная Хейсом, состоит в том, чтобы удалить края минеральных зерен, разделенных для изотопного анализа, прежде чем переходить к масс-спектрометрическим определениям их изотопных соотношений. Это предположение основано на предположении, что два доминирующих компонента дифференциальной диффузии происходят вдоль поверхности горных пород и краев минералов, а также между границами зерен и вдоль них. Удаляя границы зерен, эффективно удаляются те два доминирующих компонента дифференциальной изотопной диффузии, которая имела место. Тем не менее, делать это для более чем семи образцов для каждого изохронного определения становится очень утомительной рутиной. И нет никакой гарантии, что все границы зерен были удалены и, таким образом, были устранены эффекты доминирующей дифференциальной изотопной диффузии.
Диффузия — не единственная проблема
Хотя исследование Хейса открывает глаза и вызывает тревогу, дифференциальная изотопная диффузия — не единственная проблема для методов радиоизотопного датирования, которые в настоящее время раскрываются.
Во-первых, чтобы определить радиометрический возраст, нужно убедиться, что скорости распада исходных радиоизотопов были точно определены и что они были постоянными на протяжении всего времени, прошедшего с момента образования горных пород. Проект RATE обнаружил несколько линий безупречных доказательств, демонстрирующих, что скорости распада радиоизотопов не были постоянными в прошлом, а вместо этого сильно ускорились, по крайней мере, во время глобального катастрофического Потопа Бытия. для точного определения сегодняшних значений скоростей распада этих радиоизотопов.11 Таким образом, без точно известных постоянных скоростей распада эти «часы» радиоизотопного датирования просто не могут определять возраст горных пород.
Во-вторых, во время самого аналитического процесса эти изотопы, как известно, фракционируются в соответствии с их атомным весом. 12 То есть сам аналитический процесс вызывает разделение и миграцию изотопов в анализируемых образцах. Это еще одна форма диффузии в зависимости от массы изотопов. Если в образцах до их анализа происходила дифференциальная диффузия изотопов, а затем во время анализа образцов происходит дальнейшее массовое фракционирование, то результирующие измеренные отношения изотопов вряд ли могут точно отражать прошедшее время радиоактивного распада в прошлом.
И в-третьих, мы никогда не можем быть уверены в соответствующих концентрациях дочерних изотопов в породах при их образовании, т. е. в начальных условиях13. В калиево-аргоновом (K-Ar) методе предполагается отсутствие дочерних Ar в горной породе, когда она образовалась, и, таким образом, весь измеренный сейчас Ar является результатом радиоактивного распада K с момента образования горной породы. В случае методов Rb-Sr, Sm-Nd и U-Pb утверждается, что начальные изотопные отношения при образовании породы можно определить по нанесенным изохронным линиям, или начальный (общий) Pb можно определить по изохронным линиям нерадиоактивный распад образцов 204 Содержание свинца. Но теперь было показано, насколько ненадежны такие изохроны. Давно известно, что дочерние изотопы, не полученные в результате радиоактивного распада, могут быть унаследованы от источников горных пород в мантии и коре Земли при образовании горных пород!
Заключение
Это открытие и недавнее представление о дифференциальной диффузии изотопов как о ключевом недостатке радиоизотопного изохронного датирования является еще одним «гвоздем в гроб» этих методов радиоизотопного датирования. Если в содержащихся в них горных породах и минералах происходит дифференциальная диффузия изотопов, так что построение их анализируемых изотопных отношений дает прямые линии, неотличимые от изохрон, то мы никогда не можем быть уверены в том, что получены истинные изохроны, и, таким образом, правильно определить изохронный возраст.
Однако такие ложные изохроны также могут быть связаны с дальнейшей диффузией или массовым фракционированием изотопов в процессе анализа образцов для измерения соотношения изотопов, которые были нанесены на график в виде этих изохрон. Кроме того, если мы не можем быть уверены в начальных концентрациях изотопов в горных породах при их образовании (т. е. в начальных условиях) и не можем быть уверены, что скорости распада были постоянными с момента образования горных пород, то эти «часы» распада радиоизотопов просто не могут использоваться для надежного определения абсолютного возраста горных пород.
Предыдущая статья Был ли наш самый старый крошечный предок полностью ртом? Следующая статья Сохранение белковых фрагментов динозавров пролетает мимо миллионов лет эволюции
Применение, побочные эффекты, взаимодействие, дозировка/Pillintrip
Медицинское заключение Олейник Елизавета Ивановна, к.м.н. Последнее обновление 20.03.2020
Top 20 medicines with the same components:
IsocordIsoremIsodinit retardCardiketAntupISDN-ratiopharmHao XinIso Mack RetardIsosorb RetardISDN RthIsordilIsosorbidedinitraat FagronPensordilIsoketHartsorbIso-LacerIso-MackIsorbidIsosorbide DinitrateApo-ISDN
Top 20 medicines with the same treatments:
CedocardIsocard (Isosorbide dinitrate)Isosorbid DinitratIsosorbidedinitraat Aurobindo RetardSorbangilISDN StadaIsoket retardIsordil TembidsIsosorbide Dinitrato AndromacoIsosorbide Dinitrato VannierIsosorbidedinitraat Retard MylanISDN-CTIisosorbidedinitraat Actavis RetardNitorolNitrosorbidNitrosorbids NizfarmNitrousDinitIsoket 0. 1%Isomak Retard
Наименование лекарственного средства
Информация, представленная в Наименование лекарственного средства из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Наименование лекарственного средства в инструкции к препарату Изохрон непосредственно из упаковки или у провизора в аптеке.
подробнее…
Изохрон
Качественный и количественный состав
Информация представлена в Качественный и количественный состав из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию в разделе Качественный и количественный состав в инструкции к препарату Изохрон непосредственно из упаковки или у провизора в аптеке.
подробнее…
Изосорбида динитрат
Терапевтические показания
Информация представлена в Терапевтические показания из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Терапевтические показания в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка в виде спрея
Капсулы пролонгированного действия
1. Внутривенно
Изохрон показан для лечения левожелудочковой недостаточности без ответа на фоне острого инфаркта миокарда, левожелудочковой недостаточности без ответа различной этиологии и тяжелой или нестабильной стенокардии.
2. Интракоронарный
Изохрон показан во время чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики для облегчения продления наполнения баллона и предотвращения или облегчения коронарного спазма.
— Лечение невосприимчивой левожелудочковой недостаточности, вторичной по отношению к острому инфаркту миокарда.
— Левожелудочковая недостаточность различной этиологии без ответа.
— Тяжелая или нестабильная стенокардия.
— Для облегчения или продления надувания баллона, а также для предотвращения или облегчения спазма коронарных артерий во время чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики.
Дозировка (дозировка) и способ введения
Информация, представленная в Дозировка (дозировка) и способ введения из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Дозировка (дозировка) и способ применения в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у провизора в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка в виде спрея
Капсулы пролонгированного действия
Взрослые, в том числе пожилые
Внутривенное введение
Изохрон 0,5 мг/мл (неразбавленный) предназначен для внутривенного введения путем медленной инфузии с помощью шприцевого насоса. В качестве альтернативы его можно вводить в виде смеси с подходящим носителем, таким как хлорид натрия для инъекций B.P. или инъекции декстрозы B.P.
Доза от 2 мг до 12 мг в час обычно является удовлетворительной. Однако могут потребоваться дозы до 20 мг в час. Во всех случаях вводимая доза должна быть скорректирована в соответствии с реакцией пациента.
Внутрикоронарное введение
Предварительно заполненные шприцы Isochron 0,5 мг/мл 10 мл можно использовать для прямого введения (при необходимости через катетер с помощью адаптера) во время чрескожной транслюминальной коронарной ангиопластики.
Обычная доза составляет 1 мг в виде болюсной инъекции перед надуванием баллона. Дальнейшие дозы могут быть даны, не превышая 5 мг в течение 30-минутного периода.
Дети
Безопасность и эффективность препарата Изохрон у детей еще не установлены.
Избегайте введения через трубки из ПВХ и наборы для подачи из-за адсорбции ISDN в пластик.
Внутривенное введение: Дозировку следует корректировать в зависимости от реакции пациента. Обычно подходит доза от 2 до 12 мг в час, хотя могут потребоваться дозы до 20 мг в час.
Изохрон 0,05% можно вводить в неразбавленном виде путем медленной внутривенной инфузии с помощью шприцевого насоса.
Внутрикоронарное введение: Изохрон 0,05% можно вводить непосредственно этим путем в соответствии с предложенным графиком дозирования. Обычная доза составляет 1 мг в виде болюсной инъекции перед надуванием баллона. Могут быть назначены дополнительные дозы, не превышающие 5 мг в течение 30 минут.
Безопасность и эффективность препарата Изохрон 0,05% у детей не установлена.
Для пожилых пациентов изменения дозировки не требуются.
Изохрон 0,05% выпускается во флаконах по 50 мл, предназначенных только для однократного применения.
Противопоказания
Информация представлена в Противопоказания из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Противопоказания в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка в виде спрея
Капсулы пролонгированного действия
Общие для всех нитратов: повышенная чувствительность к изосорбида динитрату, другим нитратам или любому из вспомогательных веществ, выраженная анемия, кровоизлияние в мозг, черепно-мозговая травма, заболевания, связанные с повышенным внутричерепным давлением, гиповолемия, тяжелые артериальная гипотензия (систолическое артериальное давление менее 90 мм рт. ст.), аортальный и/или митральный стеноз, закрытоугольная глаукома.
Использование при циркуляторном коллапсе или низком давлении наполнения также противопоказано.
Изохрон не следует использовать при лечении кардиогенного шока (если не предпринимаются какие-либо меры для поддержания адекватного диастолического давления), гипертрофической обструктивной кардиомиопатии, констриктивного перикардита или тампонады сердца.
Ингибиторы фосфодиэстеразы типа 5 (например, силденафил, тадалафил и варденафил) усиливают гипотензивное действие нитратов. Поэтому Изохрон нельзя назначать пациентам, получающим ингибиторы фосфодиэстеразы-5.
Использование Изохрона 0,05% противопоказано пациентам с известной гиперчувствительностью к нитратам, выраженной анемией, кровоизлиянием в мозг, травмами, гиповолемией и тяжелой гипотонией.
Isochron 0,05% нельзя использовать в случаях циркуляторного коллапса или низкого давления наполнения.
Лечение кардиогенного шока препаратом Изохрон 0,05% следует проводить только при наличии средств поддержания адекватного диастолического давления.
Было показано, что силденафил потенцирует гипотензивное действие нитратов, поэтому его совместное применение с нитратами или донаторами оксида азота противопоказано.
Специальные предупреждения и меры предосторожности при использовании
Информация, представленная в Специальные предупреждения и меры предосторожности при использовании из Isochron основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Особые предупреждения и меры предосторожности при применении в инструкции к препарату Изохрон напрямую из упаковки или у провизора в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка спрея
Капсулы пролонгированного действия
Изохрон следует применять с осторожностью и под наблюдением врача у пациентов, страдающих:
— гипотиреозом,
— недоеданием,
— тяжелыми заболеваниями печени или почек
— гипотермией 900
— ортостатический синдром
Описано развитие толерантности (снижение эффективности), а также перекрестной толерантности к другим препаратам нитратного ряда (снижение эффективности в случае предшествующей терапии другим нитратным препаратом). Для предотвращения снижения или потери эффекта следует избегать постоянно высоких доз.
Следует всегда контролировать артериальное давление и частоту пульса, а дозу корректировать в соответствии с реакцией пациента.
Изохрон содержит 0,15 ммоль (3,54 мг) натрия на мл и должен учитываться пациентами, находящимися на диете с контролируемым содержанием натрия.
Изохрон 0,05% следует применять с осторожностью у пациентов, предрасположенных к закрытоугольной глаукоме, а также у пациентов, страдающих гипотиреозом, недоеданием, тяжелыми заболеваниями печени или почек или переохлаждением.
Влияние на способность управлять автомобилем и работать с механизмами
Информация, представленная в Влияние на способность управлять автомобилем и работать с механизмами из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Влияние на способность управлять автомобилем и механизмами в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка спрея
Капсулы с пролонгированным высвобождением
Что касается других препаратов, вызывающих изменения артериального давления, пациентов, принимающих Изохрон, следует предупредить о том, что им нельзя управлять транспортными средствами или работать с механизмами, если они испытывают головокружение или сопутствующие симптомы.
Не указано.
Нежелательные эффекты
Информация представлена в Нежелательные эффекты из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Побочные эффекты в инструкции к лекарству Изохрон 9.0028 непосредственно из упаковки или у провизора в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка спрея
Капсулы пролонгированного действия
При приеме Изохрона могут наблюдаться следующие нежелательные явления:
Нарушения со стороны нервной системы: головная боль, головокружение, сонливость.
Нарушения со стороны сердца: тахикардия, стенокардия с ухудшением.
Сосудистые нарушения: ортостатическая гипотензия, коллапс (иногда сопровождающийся брадиаритмией и обмороками).
Желудочно-кишечные расстройства: тошнота, рвота, изжога.
Со стороны кожи и подкожной клетчатки: кожные аллергические реакции (например, сыпь), гиперемия, ангионевротический отек, синдром Стивенса-Джонсона, в единичных случаях: эксфолиативный дерматит.
Общие расстройства и состояния в месте введения: астения
Сообщалось о тяжелых гипотензивных реакциях на органические нитраты, включая тошноту, рвоту, беспокойство, бледность и чрезмерное потоотделение.
Во время лечения Изохроном может возникнуть временная гипоксемия из-за относительного перераспределения кровотока в гиповентилируемых альвеолярных зонах. В частности, у пациентов с ишемической болезнью сердца это может привести к гипоксии миокарда.
Во время введения могут возникать головная боль, тошнота и тахикардия. В соответствии с известными сосудорасширяющими эффектами Изохрона может произойти резкое падение системного артериального давления, что требует пристального внимания к пульсу и артериальному давлению во время введения.
Сообщения о подозреваемых побочных реакциях
Важно сообщать о подозреваемых побочных реакциях после регистрации лекарственного средства. Это позволяет осуществлять постоянный мониторинг соотношения польза/риск лекарственного средства. Медицинских работников просят сообщать о любых подозреваемых побочных реакциях через схему желтой карточки по адресу: www.mhra.gov.uk/yellowcard.
Передозировка
Информация представлена в Передозировка из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Передозировка в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка распыления
Капсулы с устойчивым высвобождением
o Симптомы:
— Падение артериального давления ‰ ‰ 90 мм рт. Ст. Головная боль
— Астения
— Головокружение
— Тошнота
— Рвота
— Диарея
— Сообщалось о случаях метгемоглобинемии у пациентов, получавших другие органические нитраты. Во время биотрансформации изосорбида динитрата высвобождаются ионы нитрита, которые могут вызывать метгемоглобинемию и цианоз с последующим учащенным дыханием, беспокойством, потерей сознания и остановкой сердца. Нельзя исключать, что передозировка Изохрона может вызвать эту побочную реакцию.
— При очень высоких дозах может повышаться внутричерепное давление. Это может привести к мозговым симптомам.
Общая процедура:
— Остановить введение препарата
— Общие процедуры в случае гипотензии, связанной с нитратами:
— Пациент должен быть уложен с опущенной головой и поднятыми ногами
— Подача кислорода
— Увеличить объем плазмы (в/в жидкости)
— Специфическая шоковая терапия (поместить пациента в отделение интенсивной терапии)
Специальная процедура:
— Поднимите артериальное давление, если оно очень низкое.
— Вазопрессоры следует использовать только у пациентов, которые не реагируют на адекватную инфузионную терапию.
— Дополнительное введение норадреналина или других вазоконстрикторов.
— Лечение метгемоглобинемии
— Восстановительная терапия выбора витамином С, метиленовым синим или толуидиновым синим
— Введение кислорода (при необходимости)
— Начать искусственную вентиляцию легких
— Реанимационные мероприятия
При появлении признаков остановки дыхания и кровообращения немедленно начать реанимационные мероприятия.
Если артериальное давление падает ниже 99 мм рт. ст., а частота сердечных сокращений увеличивается более чем на 10% от исходного значения, прием следует прекратить, чтобы можно было вернуться к исходному уровню. Если артериальная гипотензия сохраняется, следует принять меры для повышения АД.
Фармакодинамические свойства
Информация представлена в Фармакодинамические свойства из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Фармакодинамические свойства в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка в виде спрея
Капсулы пролонгированного действия
Изосорбида динитрат представляет собой органический нитрат, который вместе с другими кардиоактивными нитратами является сосудорасширяющим средством. Он вызывает снижение конечного диастолического давления в левом и правом желудочках в большей степени, чем снижение системного артериального давления, тем самым уменьшая постнагрузку и особенно преднагрузку на сердце.
Изосорбида динитрат влияет на снабжение кислородом ишемизированного миокарда, вызывая перераспределение кровотока по коллатеральным каналам и от эпикардиальных к эндокардиальным областям за счет избирательной дилатации крупных эпикардиальных сосудов.
Снижает потребность миокарда в кислороде за счет увеличения венозной емкости, вызывая скопление крови в периферических венах, тем самым уменьшая объем желудочков и растяжение стенок сердца.
Изохрон является мощным венодилататором и артериальным дилататором. Он снижает системное артериальное давление дозозависимым образом и, вызывая депонирование периферических вен, снижает венозный возврат и, следовательно, давление наполнения желудочков и нагрузку на сердце. Как и все другие нитраты, Изохрон расширяет коронарные артерии и снимает спазм коронарных артерий. При длительной терапии может наблюдаться ослабление гипотензивного и венодилататорного эффектов.
Фармакокинетические свойства
Информация представлена в Фармакокинетические свойства из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Фармакокинетические свойства в инструкции к лекарству Изохрон 9.0028 непосредственно из упаковки или у провизора в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка в виде спрея
Капсулы пролонгированного действия
Изосорбида динитрат (ISDN) выводится из плазмы с коротким периодом полувыведения (около 0,7 часа). Метаболическая деградация ISDN происходит путем денитрации и глюкуронирования, как и у всех органических нитратов. Скорость образования метаболитов рассчитана для изосорбид-5-мононитрата (ИС-5-МН) с 0,57 ч -1 , затем изосорбид-2-мононитрат (ИС-2-МН) с 0,27 ч -1 и изосорбид (ИС) с 0,16 ч -1 , ИС-5-МН и ИС-2-МН являются первичные метаболиты, которые также фармакологически активны. IS-5-MN метаболизируется до изосорбида 5-мононитрат-2-глюкуронида (IS-5-MN-2-GLU). Период полувыведения этого метаболита (около 2,5 ч) короче, чем у ИС-5-МН (около 5,1 ч). Период полураспада ISDN является самым коротким из всех, а период полураспада IS-2-MN (около 3,2 часа) находится между ними.
Связывание Isochron с белками плазмы составляет около 30%, а объем распределения большой (от 100 до 600 литров).
Средний период полувыведения составляет около 1 часа, но удлиняется при длительном приеме. Метаболизм Изохрона происходит в печени путем денитрации и глюкуронирования. И 2-, и 5-мононитраты биологически активны. С мочой выводятся только следы неизмененного препарата.
Около 80% дозы Изохрона выводится в виде метаболитов с мочой в течение 24 часов.
Доклинические данные по безопасности
Информация, представленная в Доклинические данные по безопасности из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Доклинические данные по безопасности в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка спрея
Капсулы пролонгированного действия
Острая токсичность:
Острая токсичность изосорбида динитрата была связана с преувеличенным фармакодинамическим эффектом. Исследования на животных показали хорошую местную переносимость неразбавленного раствора изосорбида динитрата.
Хроническая токсичность:
В исследованиях хронической пероральной токсичности на крысах и собаках токсические эффекты, включая симптомы со стороны ЦНС и увеличение массы печени, наблюдались при воздействиях, которые, как считается, значительно превышают максимальные уровни воздействия на человека, что указывает на малое значение для клинического применения.
Репродуктивные исследования:
В исследованиях на животных нет доказательств тератогенного действия изосорбида динитрата. При высоких дозах, токсичных для матери пероральных дозах, изосорбида динитрат был связан с повышенной постимплантационной потерей и снижением выживаемости потомства.
Мутагенность и канцерогенность:
Никаких признаков мутагенного действия не обнаружено ни в тестах in vitro, ни в тестах in vivo.
Длительное исследование на крысах не дало никаких доказательств канцерогенности.
Отсутствуют доклинические данные, имеющие значение для врача, которые являются дополнительными к тем, которые уже включены в другие разделы Краткой характеристики продукта.
Несовместимости
Информация, представленная в Несовместимости из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию в разделе Несовместимости в инструкции к препарату Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка спрея
Капсулы с пролонгированным высвобождением
Поливинилхлоридные (ПВХ) или полиуретановые (ПУ) наборы и контейнеры не следует использовать, поскольку происходят значительные потери активного ингредиента при адсорбции, и не было проверено, как можно отрегулировать дозу в соответствии с потребностями пациента для учета этой адсорбции.
Материалы, изготовленные из стекла, полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) или политетрафторэтилена (ПТФЭ), подходят для инфузии Изохрона 0,5 мг/мл.
Следует избегать использования наборов для подачи и контейнеров из ПВХ, так как могут произойти значительные потери активного ингредиента в результате адсорбции.
Специальные меры предосторожности при утилизации и другом обращении
Информация, представленная в Особые меры предосторожности при утилизации и другом обращении из Изохрон основан на данных о другом лекарстве с точно таким же составом, как Изохрон . . Будьте внимательны и обязательно уточняйте информацию по разделу Особые меры предосторожности при утилизации и другом обращении в инструкции к лекарству Изохрон непосредственно из упаковки или у фармацевта в аптеке.
подробнее…
Концентрат для приготовления раствора для инфузий; Дозировка спрея
Капсулы пролонгированного действия
Изохрон содержит изосорбида динитрат в изотоническом растворе и совместим с обычно используемыми инфузионными жидкостями, такими как раствор хлорида натрия, 5-30% раствор глюкозы, раствор Рингера и растворы, содержащие альбумин. Никакой несовместимости до сих пор не было продемонстрировано.
Изохрон следует разводить в асептических условиях сразу после вскрытия. Разбавленный раствор следует использовать немедленно. Любое неиспользованное содержимое контейнера следует выбросить.
Инъекция предназначена только для однократного применения.
Инъекцию не следует использовать, если присутствуют частицы.
Изохрон 0,05% можно вводить в неразбавленном виде. После открытия продукт следует использовать немедленно, а все неиспользованные препараты следует выбросить.
Изохрон 0,05% совместим с обычно используемыми инфузионными растворами. Он совместим со стеклянными инфузионными бутылками и инфузионными упаковками из полиэтилена. Для инфузии также можно использовать шприцевой насос со стеклянным или пластиковым шприцем.
Растворы Isochron, разбавленные Sodium Chloride Injection BP или Glucose Injection BP, химически и физически стабильны в течение 72 часов при 25°C при хранении в полипропиленовых или стеклянных контейнерах в защищенном от света месте.
С микробиологической точки зрения разведенный продукт следует использовать немедленно. Если препарат не используется немедленно, пользователь несет ответственность за время хранения и условия перед использованием, которые обычно не превышают 24 часов при температуре от 2 до 8°C, если только разведение не проводилось в контролируемых и валидированных асептических условиях.
Изохрон цена
У нас нет данных о стоимости препарата.
Однако мы приведем данные по каждому действующему веществу
Ориентировочная стоимость Изосорбида динитрата 10 мг за единицу в интернет-аптеках от 0,27$ до 0,44$, за упаковку от 17$ до 44$.
Ориентировочная стоимость Изосорбида динитрата 5 мг за единицу в интернет-аптеках от 0,21$ до 0,44$, за упаковку от 19$ до 55$.
Ориентировочная стоимость Изосорбида динитрата 20 мг за единицу в интернет-аптеках от 0,46$ до 0,73$, за упаковку от 36$ до 102$.
Ориентировочная стоимость Изосорбида динитрата 30 мг за единицу в интернет-аптеках от 0,25$ до 0,52$, за упаковку от 30$ до 133$.