Datarea cu potasiu-argon

K-Ar datare (sau K - Ar ) este o metodă de datare radiometrică pentru determinarea vârstei unui eșantion de rocă prin măsurarea concentrațiilor relative ale izotopului de potasiu-40 și argon 40 .

Metodologie

Metoda de datare K-Ar se aplică unei roci rezultate din solidificarea unei magme complet degazate și se bazează pe presupunerea că această rocă nu conținea argon în momentul formării sale.

O datare a rocii este posibil atunci când unul dintre mineralele care constituie conține potasiu, iar mineralul a prins întregul argon format în timpul descompunerii 40 K .

Mineralele sunt apoi datate prin măsurarea concentrațiilor de 40 K și 40 Ar acumulate. Determinarea a 40 K și 40 Ar necesită utilizarea unor tehnici sofisticate de spectrometrie de masă implementate în laboratoare specializate.

Timpul de înjumătățire de 40 K este de 1,25 miliarde de ani; metoda face astfel posibilă datarea rocilor care acoperă aproape toate vârstele geologice cu o bună precizie.

Mineralele cele mai potrivite pentru această metodă sunt biotitul , moscovita și feldspatii . Datarea cu potasiu-argon este utilizată pentru datarea mineralelor din roci metamorfice și roci vulcanice . Este deosebit de valoros în arheologia preistorică , în special în Africa de Est, unde nivelurile de cenușă vulcanică sunt frecvente în siturile arheologice. În special, a făcut posibilă până în prezent site - urile Olduvai și urmele de Laetoli .

Calculul vârstei stâncii

Potasiul 40 este un izotop radioactiv care se descompune în conformitate cu următoarele moduri de descompunere:

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

λ ε = 0,581 × 10 −10 ani −1

${} ^ {{40}} {\ mathrm {K}} \ rightarrow {} ^ {{40}} {\ mathrm {Ca}} + \ beta ^ {{-}} (1.311 \, {\ text {MeV }})$

λ β = 4.962 × 10 −10 ani −1

Vârsta eșantionului se obține folosind următoarea formulă:

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

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

Când raportul izotopului , egal cu raportul dintre concentrațiile de argon 40 și potasiu 40, este suficient de mic, formula este simplificată la: ${\ displaystyle \ left ({\ tfrac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm {K}}} \ right)}$

{\ displaystyle t = {\ frac {1} {\ lambda _ {\ epsilon}}} \ left ({\ frac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm { K}}} \ right) = {\ frac {1} {0,1048 \ times \ lambda}} \ left ({\ frac {{} ^ {40} \ mathrm {Ar}} {{} ^ {40} \ mathrm {K}}} \ right)}

Limitări ale metodei

Pentru ca datarea cu potasiu-argon să fie valabilă, trebuie să se asigure că:

argonul 40 colectat are singura origine a dezintegrării potasiului 40 conținut în probă și nu argonul atmosferic;
proba nu a pierdut argon radiogen .

Metoda de datare argon-argon face posibilă distincția dintre argonul radiogen și argonul atmosferic și, de asemenea, face posibilă, în multe cazuri, evitarea unei pierderi parțiale a argonului radiogen; dar este tehnic mai dificil de implementat.

Incertitudine internă vs incertitudine totală

Ca și în cazul tuturor metodelor radiometrice datare , absolută (sau „total“) incertitudinea de vârsta obținută constă dintr - o incertitudine internă propagat din incertitudinile de cântărire asupra măsurătorilor efectuate asupra eșantionului considerat (în special , compoziția sa. Chimică și izotopică ) și un incertitudinea externă s-a propagat de la incertitudinile care cântăresc cantitățile fizice inerente metodei utilizate (în special constanta (constantele) radioactive ). Pentru a compara vârstele obținute prin aceeași metodă se poate lua în considerare doar incertitudinea internă, pentru a compara vârstele obținute prin diferite metode este necesar să se utilizeze incertitudinea totală. Distincția este necesară pentru metoda potasiu-argon, deoarece constanta radioactivă a potasiului 40 nu este cunoscută foarte precis, incertitudinea internă fiind deci semnificativ mai mică decât incertitudinea totală.

Pentru datarea K-Ar și Ar-Ar , apare o problemă suplimentară referitoare la compararea vârstelor obținute prin aceeași metodă, dar la momente diferite, deoarece valorile recomandate pentru compoziția izotopică a potasiului natural și pentru constanta radioactivă a potasiului 40 , precum și pentru compoziția izotopică a unor eșantioane standard utilizate pentru a reseta aceste două metode la alte metode de datare, s-au schimbat de mai multe ori. Corecțiile necesare nu sunt semne uniforme sau chiar constante datorită neliniarității calculului vârstei. De exemplu, o vârstă de 1 Ma obținută înainte de 1976 „îmbătrânește” cu 2,7% atunci când este recalculată cu valorile recomandate de IUGS în 1976, în timp ce o vârstă de 4,2 Ga „întinerește” cu 1,6 %. Un software gratuit , complet și actualizat în mai 2017, face conversiile necesare.

Note și referințe

Philippe Vidal ( pref. Jean Aubouin), Geochimie , Dunod , col. „Științe Sup”,1998( 1 st ed. 1994), 190 p. , cap. 4 („Izotopi radiogenici”), p. 79-81.
(ro) Cameron M. Mercer și Kip V. Hodges, „ ArAR - Un instrument software pentru a promova comparația robustă a datelor K - Ar și 40 Ar / 39 Ar publicate folosind diferite decaderi, izotopice și vârste de monitorizare parametrii ” , Chemical Geology (en) , vol. 440,15 noiembrie 2016, p. 148-163 ( DOI 10.1016 / j.chemgeo.2016.06.020 ).
(în) G. Brent Dalrymple, " Tabelele critice pentru conversia vârstelor K-Ar de la constantă veche la nouă " , Geologie , vol. 7, n o 11,1 st noiembrie 1979, p. 558-560 ( DOI 10.1130 / 0091-7613 (1979) 7 <558: CTFCOK> 2.0.CO; 2 ).
(în) Cameron M. Mercer, „ Arar - The Argon Age Recalculator ” de la Universitatea de Stat din Arizona (accesat la 30 martie 2021 ) .

Vezi și tu

Articole similare

Întâlniri

Bibliografie

Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ), Raymond Montigny și colab. ( pref. Jean Coulomb ), Metode de datare prin fenomene nucleare naturale , Paris, Éditions Masson , col. „Colecția CEA ”,1985, 631 p. ( ISBN 2-225-80674-8 ) , cap. 11 („Metoda clasică de potasiu-argon”)
Philippe Vidal ( pref. Jean Aubouin), Geochimie , Dunod , col. „Științe Sup”,1998( 1 st ed. 1994), 190 p. , cap. 4 ("Izotopi radiogeni")