Калий-аргоновый метод

Калий-аргоновый метод. В этом методе используется распад изотопа 40K, который составляет 0,012 % природного калия. Он распадается в основном двумя способами:
β−-распад (вероятность 89,28 %, период полураспада 1,97 млрд лет):
\mathrm{{}^{40}_{19}K}\rightarrow\mathrm{{}^{40}_{20}Ca}+ e^- + \bar{\nu}_e \,;
электронный захват (вероятность 10,72 %, период полураспада 11,93 млрд лет):
\mathrm{{}^{40}_{19}K}+ e^-\rightarrow\mathrm{{}^{40}_{18}Ar}+ {\nu}_e \,.
Период полураспада 40K с учётом обоих путей распада равен 1,25 млрд лет. Это позволяет датировать и образцы с возрастом, равным возрасту Земли, и образцы с возрастом в сотни, а иногда и десятки тысяч лет[9].
Калий — 7-й по содержанию элемент в земной коре, и многие извержённые и осадочные породы содержат большое количество этого элемента. Доля изотопа 40K в нем постоянна с хорошей точностью[9]. Для калий-аргонового датирования используются различные слюды, застывшая лава, полевые шпаты, глинистые минералы, а также многие другие минералы и горные породы. Застывшая лава годится и для палеомагнитных исследований. Поэтому калий-аргоновый метод (точнее, его разновидность — аргон-аргоновый метод) — основной метод калибровки шкалы геомагнитной полярности[9][11].
Основной продукт распада 40K — 40Ca — ничем не отличается от обычного (нерадиогенного) кальция-40, которого в исследуемых породах, как правило, много. Поэтому обычно анализируют содержание другого дочернего изотопа — 40Ar. Поскольку аргон — это инертный газ, он легко улетучивается из пород при нагреве до нескольких сотен градусов. Соответственно, калий-аргоновая датировка показывает время последнего разогрева образца до таких температур[9].
Основная проблема для калий-аргонового датирования, как и для других радиоизотопных методов, — обмен веществом с окружающей средой и трудности определения начального состава образца. Важно, чтобы образец в начальный момент не содержал аргон, а потом не терял его и не загрязнялся атмосферным аргоном. На это загрязнение можно сделать поправку, исходя из того, что в атмосферном аргоне есть, кроме 40Ar, и другой изотоп (36Ar), но из-за малости его количества (1/295 всего аргона) точность этой поправка невелика.
Есть усовершенствованный вариант калий-аргонового метода — 40Ar/39Ar-метод (аргон-аргоновый метод). По этому методу вместо содержания 40K определяется содержание 39Ar, который образуется из 39K при искусственном облучении нейтронами. Количество 40K можно однозначно определить из количества 39K за счёт постоянства изотопного состава калия. Преимущество этого способа связано с тем, что химические свойства 39Ar и 40Ar идентичны, так что содержание этих изотопов можно определить из одной навески образца одним и тем же способом. Но каждая аргон-аргоновая датировка требует калибровки с помощью образца известного возраста, облучённого тем же потоком нейтронов[12][13].
Сравнение калий-аргоновых датировок с уран-свинцовыми показывает, что калий-аргоновые обычно меньше примерно на 1 %. Вероятно, это объясняется неточностью принятого значения периода полураспада калия-40[9].
Примечания
↑ Geologic Time: Radiometric Time Scale. United States Geological Survey (16 June 2001). Архивировано из первоисточника 29 октября 2012.
↑ Arnold, J. R.; Libby, W. F. (1949). «Age Determinations by Radiocarbon Content: Checks with Samples of Known Age». Science 110 (2869): 678–680. DOI:10.1126/science.110.2869.678. PMID 15407879. Bibcode:1949Sci…110..678A.
↑ Johnson, B. 1993 How to Change Nuclear Decay Rates Usenet Physics FAQ
↑ Rob Butler 2001. Closure temperatures Dynamic Earth. School of Earth and Environment.
↑ Robert Sanders 2004. Uranium/lead dating provides most accurate date yet for Earth’s largest extinction UC Berkeley News
↑ Родионов Н. В., Беляцкий Б. В., Антонов А. В., Пресняков С. Л., Сергеев С. А. Уран-свинцовый возраст бадделеита (ионный микрозонд SHRIMP-II) и его использование для датирования карбонатитовых массивов // Доклады Академии наук. — 2009. — Vol. 428. — № 2. — P. 244-248.
↑ Перейти к: 1 2 Andrew Alden. Uranium-Lead Dating About.com Geology
↑ Pickering, R., Kramers, J.D., Partridge, T., Kodolanyi, J., Pettke, T. U–Pb dating of calcite–aragonite layers in speleothems from hominin sites in South Africa by MC-ICP-MS // Quaternary Geochronology. — 2010. — Vol. 5. — № 5. — P. 544-558.
↑ Перейти к: 1 2 3 4 5 6 7 Dickin, A.P. Radiogenic Isotope Geology. — 2-е изд. — Cambridge: Cambridge University Press, 2005. — 512 с. — ISBN 0-521-82316-1
↑ Б. М. Келлер, А. И. Тугаринов, Г. В. Войткевич. Геохронология // Большая советская энциклопедия.
↑ Singer S. B., Hoffman K. A., Chauvin A., Coe R. S., Pringle M. S. (1999). «Dating transitionally magnetized lavas of the late Matuyama Chron: Toward a new 40Ar/39Ar timescale of reversals and events». Journal of Geophysical Research 104 (B1): 679–693. DOI:10.1029/JB084iB02p00615.
↑ Титаева Н. А. Ядерная геохимия: Учебник. — 2-е изд. — М.: Издательство МГУ, 2000. — С. 99—102. — 336 с. — ISBN 5-211-02564-4
↑ K/Ar and 40Ar/39Ar Methods — The New Mexico Bureau of Geology & Mineral Resources
Литература
Титаева Н. А. Ядерная геохимия: Учебник. — 2-е изд. — М.: Издательство МГУ, 2000. — 336 с. — ISBN 5-211-02564-4
Dickin, A.P. Radiogenic Isotope Geology. — 2-е изд. — Cambridge: Cambridge University Press, 2005. — 512 с. — ISBN 0-521-82316-1
Ишханов Б. С. Основы геологии. 17. Ядерная хронология
Короновский Н. В., Якушова А. Ф. Основы геологии. 18.2. Абсолютная геохронология
Борисов Н. М. Проставляем даты на геологической летописи, или Как физики геологам помогают
Марков А. В. Хронология далекого прошлого

Википедия