Kalio-argono pažintys: K-Ar ir Ar-Ar

click fraud protection

Kalio argonas (K-Ar) izotopiniai pasimatymai metodas ypač naudingas nustatant lavos amžių. Sukurtas šeštajame dešimtmetyje, jis buvo svarbus plėtojant plokštelinė tektonika ir kalibruojant geologinė laiko skalė.

Kalio-argono pagrindai

Kalis atsiranda dviejuose stabiliuose izotopuose (41K ir 39K) ir vienas radioaktyvusis izotopas (40K). Kalio-40 skilimo pusperiodis yra 1250 milijonų metų, tai reiškia, kad pusė jo 40K atomų po tam tikro laiko nebebus. Jo skilimo metu gaunami argono-40 ir kalcio-40 santykis nuo 11 iki 89. K-Ar metodas veikia skaičiuojant šiuos radiogeninius 40Arkų atomai, įstrigę mineralų viduje.

Tai supaprastina tai, kad kalis yra reaktyvus metalas, o argonas - inertinės dujos: Kalis visada yra sandariai uždarytas mineraluose, o argonas nėra jokių mineralų dalis. Argonas sudaro 1 procentą atmosferos. Taigi darant prielaidą, kad joks oras nepatenka į mineralinius grūdus, kai jie nesusidaro, jo argono kiekis nulis. Tai yra, šviežių mineralinių grūdų K-Ar „laikrodis“ yra nustatytas ties nuliu.

instagram viewer

Metodas priklauso nuo tam tikrų svarbių prielaidų patenkinimo:

  1. Kalis ir argonas per geologinį laiką turi likti mineralo sudėtyje. Tai sunkiausia patenkinti.
  2. Viską galime tiksliai išmatuoti. Pažangūs instrumentai, griežtos procedūros ir standartinių mineralų naudojimas tai užtikrina.
  3. Mes žinome tikslų natūralų kalio ir argono izotopų mišinį. Dešimtmečiai pagrindinių tyrimų davė mums šiuos duomenis.
  4. Mes galime ištaisyti bet kokį argono iš oro, kuris patenka į mineralą. Tam reikia papildomo žingsnio.

Atsižvelgiant į kruopštų darbą lauke ir laboratorijoje, šias prielaidas galima įvykdyti.

K-Ar metodas praktikoje

Uolienos mėginį, kurį reikia datuoti, reikia pasirinkti labai atsargiai. Bet koks pakeitimas ar suskaidymas reiškia, kad buvo sutrikdytas kalis, argonas arba abu. Aikštelė taip pat turi būti geologiškai prasminga, aiškiai susijusi su iškastines akmenimis ar kitomis ypatybėmis, kurioms reikia tinkamos datos, kad prisijungtumėte prie didelės istorijos. Lavos srautai, esantys virš ir žemiau uolienų lovų su senovės žmonių fosilijomis, yra geras ir tikras pavyzdys.

Mineralinis sanidinas, aukštos formos kalio lauko špagas, yra geidžiamiausias. Bet micas, plagioklazė, raguolis, molis ir kiti mineralai gali duoti gerų duomenų, kaip ir viso akmens analizė. Jaunų uolienų lygis yra žemas 40Ar, taigi gali prireikti net kelių kilogramų. Uolienų pavyzdžiai registruojami, paženklinami, uždaromi ir pakeliui į laboratoriją laikomi neužteršti ir per daug karščio.

Uolienų pavyzdžiai susmulkinami švarioje įrangoje tokiu mastu, kad būtų išsaugoti nesmulkinti mineralo grūdai, kuriuos reikia datuoti, o po to sijojami, kad būtų lengviau sukoncentruoti šiuos tikslinio mineralo grūdus. Pasirinkto dydžio frakcija išvaloma ultragarsu ir rūgštinėse voniose, po to švelniai džiovinama orkaitėje. Tikslinis mineralas yra atskirtas sunkiaisiais skysčiais, po to mikroskopu imamas rankomis, kad būtų kuo grynesnis mėginys. Tada šis mineralinis mėginys švelniai kepamas per naktį vakuuminėje krosnyje. Šie veiksmai padeda pašalinti kuo daugiau atmosferos 40Arba iš mėginio prieš matavimą.

Tada mineralinis mėginys kaitinamas iki lydymosi vakuuminėje krosnyje, išleidžiant visas dujas. Tikslus kiekis argono-38 pridedamas prie dujų kaip „smaigas“, kad būtų lengviau sukalibruoti matavimus, ir dujų mėginys surenkamas ant aktyvuotos anglies, atvėsintos skystu azotu. Tada dujų mėginys išvalomas nuo nepageidaujamų dujų, tokių kaip H2O, CO2, SO2, azoto ir pan., kol liks tiktai inertinės dujos, argonas tarp jų.

Galiausiai argono atomai suskaičiuojami masių spektrometru, mašina su savo sudėtingumu. Išmatuoti trys argono izotopai: 36Ar, 38Ar ir 40Ar. Jei šio žingsnio duomenys yra švarūs, galima nustatyti atmosferos argono gausą ir tada atimti, kad būtų gautas radiogeninis poveikis. 40Ar turinys. Ši „oro korekcija“ priklauso nuo argono-36 lygio, kuris patenka tik iš oro ir nėra sukurtas jokios branduolinio skilimo reakcijos. Jis atimamas ir proporcinga suma 38Ar ir 40Ar taip pat atimami. Likusieji 38Ar yra iš smaigalio, o likęs 40Ar yra radiogeninis. Kadangi smaigalys yra tiksliai žinomas, 40Ar nustatomas palyginus su juo.

Šių duomenų variacijos gali reikšti klaidas bet kurioje proceso vietoje, todėl visi paruošimo veiksmai yra išsamiai užrašomi.

„K-Ar“ analizė kainuoja kelis šimtus dolerių už mėginį ir užtrunka savaitę ar dvi.

40Ar-39Ar metodas

K-Ar metodo variantas suteikia geresnių duomenų, nes bendras matavimo procesas yra paprastesnis. Svarbiausia yra sudėti mineralinį mėginį į neutronų pluoštą, kuris paverčia kalį-39 į argono-39. Nes 39Ar pusinės eliminacijos laikas yra labai trumpas, garantuojama, kad jo anksčiau nėra mėginyje, taigi tai yra aiškus kalio kiekio rodiklis. Privalumas yra tas, kad visa informacija, reikalinga mėginio sudarymui, gaunama iš to paties argono matavimo. Tikslumas yra didesnis, o klaidos mažesnės. Šis metodas paprastai vadinamas „argono-argono pasimatymu“.

Fizinė procedūra 40Ar-39Ar pažintys yra vienodos, išskyrus tris skirtumus:

  • Prieš dedant mineralinį mėginį į vakuuminę krosnį, jis kartu su standartinių medžiagų mėginiais yra apšvitinamas neutronų šaltiniu.
  • Nėra 38Ar smaigalys reikalingas.
  • Išmatuoti keturi Ar izotopai: 36Ar, 37Ar, 39Ar ir 40Ar.

Duomenų analizė sudėtingesnė nei taikant K-Ar metodą, nes švitinant, be kitų izotopų, susidaro argono atomai 40K. Šie efektai turi būti ištaisyti, o procesas yra pakankamai sudėtingas, kad būtų reikalingi kompiuteriai.

„Ar-Ar“ analizė kainuoja apie 1000 USD už mėginį ir užtrunka keletą savaičių.

Išvada

Ar-Ar metodas laikomas pranašesniu, tačiau kai kurių jo problemų išvengiama naudojant senesnį K-Ar metodą. Taip pat pigesnį K-Ar metodą galima naudoti atrankos ar susipažinimo tikslais, taupant Ar-Ar dėl sudėtingiausių ar įdomiausių problemų.

Šie pasimatymų metodai buvo nuolat tobulinami daugiau nei 50 metų. Mokymosi kreivė buvo ilga ir dar toli gražu ne šiandien. Su kiekvienu kokybės padidėjimu buvo rasta ir atsižvelgiama į subtilesnius klaidų šaltinius. Geros medžiagos ir kvalifikuotos rankos gali atnešti amžių, kuris neviršija 1 proc., Net tik 10 000 metų senumo uolienose, kai 40Ar yra maža maža.

instagram story viewer