Kálium-argon datálás

A K-Ar dátumozás (vagy K - Ar ) egy radiometrikus dátumozási módszer a kőzetminta életkorának meghatározására a kálium-40 és az argon 40 izotóp relatív koncentrációjának mérésével .

Módszertan

A K-Ar datálási módszer egy teljesen gáztalanított magma megszilárdulásából származó kőzetre vonatkozik , és azon a feltételezésen alapul, hogy ez a kőzet a keletkezésének idején nem tartalmazott argont.

A kőzet datálása akkor lehetséges, ha az egyik alkotó ásvány káliumot tartalmaz, és az ásvány befogta a 40 K bomlása során képződött teljes argont .

Az ásványi anyagokat ezután datáljuk a felhalmozódott 40 K és 40 Ar koncentrációk mérésével . A 40 K és a 40 Ar meghatározása kifinomult tömegspektrometriai technikákat igényel, amelyeket speciális laboratóriumokban alkalmaznak.

A felezési idő az 40 K 1.25 milliárd év; a módszer így lehetővé teszi a szinte minden geológiai korszakot lefedő kőzetek jó pontossággal történő datálását.

Az ásványi anyagok a legalkalmasabbak erre a módszerre: biotit , muszkovit és földpát . A kálium-argon datálást a metamorf kőzetek és a vulkanikus kőzetek ásványi anyagainak datálására használják . Különösen értékes az őskori régészetben , különösen Kelet-Afrikában, ahol a régészeti lelőhelyeken gyakran előfordul vulkanikus hamutartalom. Különösen azt tette lehetővé a mai napig a helyszínek olduvai és a lábnyomokat a laetoli .

A kőzet korának kiszámítása

A kálium 40 egy radioaktív izotóp, amely a következő bomlási módok szerint bomlik le:

${\ displaystyle {} ^ {40} \ mathrm {K} + \ mathrm {e} ^ {-} \ rightarrow {} ^ {40} \ mathrm {Ar} + \ gamma \, (1,505 \, {\ text { MeV}})}$

λ ε = 0,581 × 10 −10 év −1

${} ^ {{40}} {\ mathrm {K}} \ rightarrow {} ^ {{40}} {\ mathrm {Ca}} + \ beta ^ {{-}} (1 311 \, {\ text {MeV }})$

λ β = 4,962 × 10 −10 év −1

A minta életkorát a következő képlet segítségével határozzuk meg:

{\ displaystyle t = {\ frac {1} {\ lambda}} \ ln \ left [1 + {\ frac {\ lambda} {\ lambda _ {\ epsilon}}} \ left ({\ frac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm {K}}} \ right) \ right]}

val vel

\ lambda = \ lambda _ {\ epsilon} + \ lambda _ {\ beta}

Ha az izotóp aránya , amely megegyezik az argon 40 és a kálium 40 koncentrációjának arányával, elég alacsony, a képletet a következőkre egyszerűsítik: ${\ displaystyle \ left ({\ tfrac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm {K}}} \ right)}$

{\ displaystyle t = {\ frac {1} {\ lambda _ {\ epsilon}}} \ balra ({\ frac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm { K}}} \ right) = {\ frac {1} {0.1048 \ times \ lambda}} \ left ({\ frac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm {K}}} \ jobbra)}

A módszer korlátai

A kálium-argon keltezés érvényességéhez biztosítani kell, hogy:

az összegyűjtött 40 argon egyedüli oka a mintában lévő 40 kálium felbomlása, és nem a légköri argon;
a minta nem veszítette el a radiogén argont .

Az argon-argon randevú módszer lehetővé teszi a radiogén argon és a légköri argon megkülönböztetését, és sok esetben lehetővé teszi a radiogén argon részleges veszteségének elkerülését is; de technikailag nehezebb megvalósítani.

Belső bizonytalanság vs teljes bizonytalanság

Mint minden radiometrikus dátumozási módszer esetében , a kapott életkor abszolút (vagy "teljes") bizonytalansága egy belső bizonytalanságból áll, amelyet a figyelembe vett mintán (különösen annak összetételében, kémiai és izotópos ) végzett mérésein mérő bizonytalanságok terjesztenek . a külső bizonytalanság az alkalmazott módszerben rejlő fizikai mennyiségeket mérlegelő bizonytalanságokból (különösen a radioaktív konstans (ok ) ból) származik. Az azonos módszerrel kapott életkorok összehasonlításához csak a belső bizonytalanságot vehetjük figyelembe, a különböző módszerekkel nyert életkorok összehasonlításához a teljes bizonytalanságot kell felhasználni. A megkülönböztetésre azért van szükség a kálium-argon módszerhez, mert a kálium 40 radioaktív állandója nem nagyon ismert, ezért a belső bizonytalanság lényegesen kisebb, mint a teljes bizonytalanság.

A K-Ar és Ar-Ar dátumok esetében további probléma merül fel az azonos módszerrel, de különböző időpontokban kapott életkorok összehasonlításával kapcsolatban, mivel a természetes kálium izotópos összetételére és a radioaktív konstansra ajánlott értékek a kálium 40, valamint néhány standard minta izotópos összetétele, amelyet e két módszer más datálási módszerekre való visszaállításához használtak, többször megváltozott. A szükséges korrekciók nem egyenletesek, sőt állandó jelek a korszámítás nem-linearitása miatt. Például az 1976 előtt kapott 1 Ma életkor 2,7% -kal „öregszik”, ha újraszámítják az IUGS által 1976-ban ajánlott értékekkel , míg a 4,2 Ga életkora 1,6 % -kal „fiatalodik”. A 2017 májusában elkészült és frissített ingyenes szoftver elvégzi a szükséges átalakításokat.

Megjegyzések és hivatkozások

Philippe Vidal ( pref. Jean Aubouin), geokémia , Dunod , koll. "Sup Sciences",1998( 1 st ed. 1994), 190 p. , fej. 4 („Radiogén izotópok”), p. 79-81.
(hu) Cameron M. Mercer és Kip V. Hodges, „ ArAR - Szoftver eszköz a K - Ar és 40 Ar / 39 Ar dátumok robusztus összehasonlításának elősegítésére , különböző bomlási, izotópos és monitor-kor felhasználásával. paraméterek ” , Chemical Geology (en) , vol. 440,2016. november 15, P. 148–163 ( DOI 10.1016 / j.chemgeo.2016.06.020 ).
(in) G. Brent Dalrymple, " Kritikus táblázatok a K-Ar korosztályok öregből új konstanssá való átalakításához " , Geology , vol. 7, n o 11,1 st november 1979, P. 558-560 ( DOI 10.1130 / 0091-7613 (1979) 7 <558: CTFCOK> 2.0.CO; 2 ).
(in) Cameron M. Mercer, " Arar - Az Argon Age Recalculator " szóló Arizona State University (elérhető március 30, 2021 ) .

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Randevú

Bibliográfia

Étienne Roth ( rendező ), Bernard Poty ( rendező ), Raymond Montigny et al. ( pref. Jean Coulomb ), A természeti nukleáris jelenségek datálásának módszerei , Párizs, Éditions Masson , coll. " CEA Collection ",1985, 631 o. ( ISBN 2-225-80674-8 ) , fej . 11. cikk ("Klasszikus kálium-argon módszer")
Philippe Vidal ( pref. Jean Aubouin), geokémia , Dunod , koll. "Sup Sciences",1998( 1 st ed. 1994), 190 p. , fej. 4 ("radiogén izotópok")