Аргон-аргоновое датирование

Аргон-аргон (или ⁴⁰с/ ³⁹ Ar ) Датирование - это радиометрический метод датирования, изобретенный для замены датирования калием-аргоном (K / Ar) по точности . Старый метод требовал разделения образцов на две части для отдельных измерений калия и аргона , тогда как новый метод требует только одного фрагмента породы или минерального зерна и использует одно измерение изотопов аргона . ⁴⁰с/ ³⁹Датирование Ar основано на нейтронном облучении ядерного реактора для преобразования стабильной формы калия ( ³⁹К) в радиоактивный ³⁹Ар. Пока эталон известного возраста подвергается совместному облучению с неизвестными образцами, можно использовать одно измерение изотопов аргона для расчета ⁴⁰К/ ⁴⁰Коэффициент Ar* и, таким образом, для расчета возраста неизвестного образца. ⁴⁰Ar* относится к радиогенным ⁴⁰Ар, то есть ⁴⁰Ar образуется в результате радиоактивного распада ⁴⁰К. ⁴⁰Ar* не включает атмосферный аргон, адсорбированный на поверхности или унаследованный за счет диффузии, и его расчетное значение получено на основе измерения ³⁶Ar (предполагается, что он имеет атмосферное происхождение) и полагая, что ⁴⁰Ar находится в постоянном соотношении с ³⁶Ar в атмосферных газах.

Метод

Образец обычно измельчается, и для анализа вручную отбираются монокристаллы минерала или фрагменты горной породы. Затем их подвергают облучению для получения ³⁹Ар из ³⁹K по реакции (np) ³⁹К(п,р) ³⁹Ар. Затем образец дегазируется в масс-спектрометре высокого вакуума с помощью лазера или печи сопротивления. Нагревание приводит к разрушению кристаллической структуры минерала (или минералов), и по мере плавления образца выделяются захваченные газы. Газ может включать атмосферные газы, такие как углекислый газ, вода, азот и радиогенные газы, такие как аргон и гелий, образующиеся в результате регулярного радиоактивного распада в течение геологического времени. Обилие ⁴⁰Ar* увеличивается с возрастом образца, хотя скорость увеличения экспоненциально затухает с периодом полураспада ⁴⁰К, что составляет 1,248 миллиарда лет.

Уравнение возраста

Возраст выборки определяется уравнением возраста:

t={\frac {1}{\lambda }}\ln(J\times R+1)

радиоактивного распада где λ — константа ⁴⁰К (приблизительно 5,5 х 10 ⁻¹⁰ год ⁻¹, соответствующий периоду полураспада примерно 1,25 миллиарда лет), J — J-фактор (параметр, связанный с процессом облучения), а R — ⁴⁰с*/ ³⁹Коэффициент ар. Фактор J относится к плотности энергии нейтронной бомбардировки во время процесса облучения; более плотный поток нейтронных частиц преобразует больше атомов ³⁹К к ³⁹Ar, чем менее плотный.

Только относительные знакомства

The ⁴⁰с/ ³⁹Метод Ar измеряет только относительные даты. Для того, чтобы возраст можно было рассчитать по ⁴⁰с/ ³⁹В методе Ar параметр J необходимо определять путем облучения неизвестного образца вместе с образцом известного возраста для стандарта. Поскольку этот (первичный) стандарт в конечном итоге не может быть определен путем ⁴⁰с/ ³⁹Ага, его надо сначала определить другим методом датировки. Метод, наиболее часто используемый на сегодняшний день в качестве первичного стандарта, — это традиционный метод K/Ar . ^{[ 1 ]} Альтернативным методом калибровки используемого стандарта является астрономическая настройка (также известная как орбитальная настройка ), которая достигается в несколько ином возрасте. ^{[ 2 ]}

Приложения

Основное использование для ⁴⁰с/ ³⁹Аргеохронология датирует метаморфические и магматические минералы. ⁴⁰с/ ³⁹Ar вряд ли может указать возраст интрузий гранита , поскольку этот возраст обычно отражает время, когда минерал остыл до температуры закрытия . Однако в метаморфической породе, температура которой не превысила температуру смыкания, возраст, вероятно, датирует кристаллизацию минерала. Датирование движения по системам разломов также возможно с помощью ⁴⁰с/ ³⁹Ар метод. Разные минералы имеют разную температуру смыкания; биотит ~300°С, мусковит около 400°С, роговая обманка имеет температуру смыкания ~550°С. Таким образом, гранит, содержащий все три минерала, будет фиксировать три разных «возраста» внедрения по мере того, как он остывает при этих температурах смыкания. Таким образом, хотя возраст кристаллизации не зафиксирован, эта информация все же полезна для построения термической истории породы.

Датирование минералов может дать информацию о возрасте камня, но необходимо сделать предположения. Минералы обычно фиксируют только время, когда они в последний раз охлаждались ниже температуры смыкания, и это может не отражать все события, которым подверглась порода, и может не соответствовать возрасту внедрения. Таким образом, крайне важны осмотрительность и интерпретация возрастных датировок. ⁴⁰с/ ³⁹Аргеохронология предполагает, что горная порода сохраняет все свои ⁴⁰Ar после охлаждения выше температуры закрытия и что его проба была правильно отобрана во время анализа.

Этот метод позволяет проверить ошибки, связанные с датированием K-Ar. Преимущество датирования аргоном-аргоном состоит в том, что не требуется определение калия. Современные методы анализа позволяют исследовать отдельные участки кристаллов. Этот метод важен, поскольку он позволяет идентифицировать кристаллы, образующиеся и охлаждающиеся во время различных событий.

Рекалибровка

Одной из проблем аргон-аргонового датирования было небольшое несоответствие с другими методами датирования. ^{[ 3 ]} Работа Койпера и др. сообщает, что необходима коррекция на 0,65%. ^{[ 4 ]} Таким образом, мел-палеогеновое вымирание (когда вымерли динозавры), ранее датированное 65,0 или 65,5 миллионами лет назад, более точно датируется 66,0-66,1 млн лет назад.

См. также

Гренвилл Тернер , изобретатель метода
Геохронологический центр Беркли

Ссылки

^ «Лаборатория геохронологических исследований Нью-Мексико: K/Ar и ⁴⁰с/ ³⁹Ar Methods» . Бюро геологии и минеральных ресурсов Нью-Мексико. Архивировано из оригинала 03 августа 2017 г. Проверено 16 сентября 2008 г.
^ Койпер, К.Ф.; Хильген, Ф.Дж.; Стинбринк, Дж.; Вейбранс, младший (2004). " ⁴⁰с/ ³⁹Масса тефры прослоена в астрономически подобранных неогеновых осадочных толщах в восточном Средиземноморье» (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 222 (2): 583–597. Bibcode : 2004E&PSL.222..583K . doi : 10.1016/j. epsl.2004.03.005 .
^ Ренне, PR (1998). «Абсолютный возраст не совсем». Наука . 282 (5395): 1840–1841. дои : 10.1126/science.282.5395.1840 . S2CID 129857264 .
^ Койпер, К.Ф.; Дейно, А.; Хильген, Ф.Дж.; Крийгсман, В.; Ренне, PR; Вейбранс, младший (2008). «Синхронизация каменных часов истории Земли». Наука . 320 (5875): 500–504. Бибкод : 2008Sci...320..500K . дои : 10.1126/science.1154339 . ПМИД 18436783 . S2CID 11959349 .

Внешние ссылки

Лаборатория геохронологии WiscAr, Университет Висконсин-Мэдисон
Пресс-релиз Калифорнийского университета в Беркли : « Точная датировка разрушения Помпеи доказывает, что аргон-аргоновый метод позволяет надежно датировать камни возрастом до 2000 лет »
Лаборатория геохронологических исследований Нью-Мексико
Установка по производству изотопов аргона. Архивировано 10 мая 2010 г. в Wayback Machine Совета по экологическим исследованиям шотландских университетов.
Лаборатория Ar/Ar и благородных газов Открытого университета
Аргоновая лаборатория / Австралийский национальный университет

[1] «Лаборатория геохронологических исследований Нью-Мексико: K/Ar и ⁴⁰с/ ³⁹Ar Methods» . Бюро геологии и минеральных ресурсов Нью-Мексико. Архивировано из оригинала 03 августа 2017 г. Проверено 16 сентября 2008 г.

[2] Койпер, К.Ф.; Хильген, Ф.Дж.; Стинбринк, Дж.; Вейбранс, младший (2004). " ⁴⁰с/ ³⁹Масса тефры прослоена в астрономически подобранных неогеновых осадочных толщах в восточном Средиземноморье» (PDF) . Earth and Planetary Science Letters . 222 (2): 583–597. Bibcode : 2004E&PSL.222..583K . doi : 10.1016/j. epsl.2004.03.005 .

[3] Ренне, PR (1998). «Абсолютный возраст не совсем». Наука . 282 (5395): 1840–1841. дои : 10.1126/science.282.5395.1840 . S2CID 129857264 .

[4] Койпер, К.Ф.; Дейно, А.; Хильген, Ф.Дж.; Крийгсман, В.; Ренне, PR; Вейбранс, младший (2008). «Синхронизация каменных часов истории Земли». Наука . 320 (5875): 500–504. Бибкод : 2008Sci...320..500K . дои : 10.1126/science.1154339 . ПМИД 18436783 . S2CID 11959349 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]