Kālija-argona datēšana — radiometriskā metode: pamatprincipi un pielietojums

Uzziniet Kālija-argona (K-Ar) datēšanas pamatus, pielietojumu ģeoloģijā un arheoloģijā, precīzu vecuma noteikšanu un lavas paraugu nozīmi radiometriskajā hronoloģijā.

Kālija argona datēšana jeb K-Ar datēšana ir ģeohronoloģijā un arheoloģijā izmantota radiometriskā datēšanas metode. Tās pamatā ir kālija (K) izotopa radioaktīvās sabrukšanas argonā (Ar) produkta mērījumi.

Kālijs ir bieži sastopams elements daudzos materiālos, piemēram, mikos, mālos, tefrā un iztvaicētājos. Šajos materiālos sabrukšanas produkts⁴⁰ Ar spēj izkļūt no šķidras (izkausētas) ieža masas, bet sāk veidoties, kad iezis sacietē (pārkristalizējas). Laiku kopš pārkristalizēšanās aprēķina, izmērot ⁴⁰Ar daudzuma attiecību pret atlikušā K ⁴⁰daudzumu. ⁴⁰K pusperiods ir ilgāks par miljardu gadu, tāpēc šo metodi izmanto, lai aprēķinātu absolūto vecumu paraugiem, kas vecāki par dažiem tūkstošiem gadu.

Ātri atdzisušas lavas ir gandrīz ideāli paraugi K-Ar datēšanai. Tie arī saglabā liecības par tā laika vietējā magnētiskā lauka virzienu un intensitāti. Ģeomagnētiskā polaritātes laika skala tika kalibrēta, galvenokārt izmantojot K-Ar datēšanu.

Pamatprincipi

K-Ar metode balstās uz radioaktīvā izotopa ⁴⁰K sabrukšanu. Daļa ⁴⁰K sabrūk uz stabilo ⁴⁰Ar, un šī radiogenā argona (40Ar*) uzkrāšanās minerālā pēc tā sacietēšanas ļauj aprēķināt laiku, kas pagājis kopš ieža atdzisšanas. Lai vecumu noteiktu, laboratorijā mēra radiogēno ⁴⁰Ar daudzumu un atlikušā ⁴⁰K koncentrāciju paraugā. Zinot ⁴⁰K sabrukšanas likumu un atbilstošo sabrukšanas ātrumu (pusperiodu), var aprēķināt laiku kopš "slēgšanās" jeb brīža, kad ieža minerāli vairs neatbrīvoja argonu.

Pielietojumi

• Vulkāniskie ieži: ātri atdzisušas lavas un tefras — izcili piemēri, jo argons tiek izstumts no kausētas masas un uzkrāšanās sākas atdzistot.
• Stratigrāfija un korelācija: tefras slāņu datēšana palīdz koriģēt un sasaistīt ģeoloģiskos un arheoloģiskos datu punktus.
• Paleomagnētika: K-Ar datējumi ļāva kalibrēt ģeomagnētiskās polaritātes laika skalu un noteikt magnētisko reversiju laiku.
• Tektonika un kalnu veidošanās: datējot metamorfos un vulkāniskos notikumus, nosaka deformācijas un kalnu celšanās gaitas.

Ierobežojumi un biežākās kļūdu cēloņi

• Aizvērto sistēmu pieņēmums: metode darbojas tikai tad, ja kopš sacietēšanas minerāls nav zaudējis vai ieguvis argonu. Argona izkļūšana (piem., ilgstošas rekrystalizācijas, metamorfisms, paaugstināts siltums) noved pie parādu apakšā novērtēta vecuma.
• Pārmērīgs ("excess") argons: daži minerāli var saturēt argonu, kas nav radiogēns (piem., ieguvē no iepriekšējiem iežiem vai no gāzēm), kas var radīt mākslīgi vecākus datumus.
• Inherētie kristāli un ksenokristāli: ieža salīdzinoši vecāku daļiņu iekļaušana var radīt nepareizu datējumu.
• Jauni paraugi: metodes precizitāte samazinās pie ļoti jauniem paraugiem, jo radiogēnā ⁴⁰Ar uzkrāšanās ir maza un to ir grūtāk precīzi izmērīt.
• Analītiskie ierobežojumi: sākotnējie K-Ar mērījumi prasa atsevišķus mērus K un Ar, kas nozīmē lielākus paraugus un mazāk kontroļu salīdzinājumā ar modernajām tehnikām.

Mūsdienu variants: 40Ar/39Ar metode

Daudzi mūsdienu pētījumi izvēlas 40Ar/39Ar tehniku, kas ir uzlabots K-Ar variants. Galvenās priekšrocības:

• Paraugā tiek mērīta ⁴⁰Ar attiecībā pret mākslīgi ģenerēto ³⁹Ar (radītu neutronsistēmas apstarošanā no ³⁹K), tādējādi vienā paraugā iegūst attiecību, kas samazina starpparauga neprecizitātes.
• Step-heating (pakāpeniska sildīšana) ļauj atklāt argona zudumu vai lieku argonu, jo dažādas frakcijas atbrīvojas dažādos siltumos.
• Labāka izšķirtspēja, mazāki paraugi un spēja datēt atsevišķas minerālu pikas (kapsulas, sanidine, biotīts u.c.).

Praktiski ieteikumi

• Izvēlieties ātri atdzisušus vulkāniskos materiālus, ja iespējams.
• Ja ģeoloģiskais konteksts liecina par iespējamu argona zudumu vai liekā argona klātbūtni, labāk izmantot 40Ar/39Ar metodi un step‑heating analīzi.
• Sadarbojieties ar pieredzējušu laboratoriju, kas spēj nodrošināt pareizu paraugu sagatavošanu, attīrīšanu un kalibrāciju ar starptautiskiem standartiem.

Kopumā K‑Ar datēšana bija un joprojām ir svarīgs instruments, lai noteiktu laika skalas ģeoloģiskos un arheoloģiskos pētījumos, tomēr to visbiežāk papildina mūsdienīgākas un precīzākas metodes, piemēram, 40Ar/39Ar, lai novērstu sistēmatiskas kļūdas un iegūtu uzticamākus rezultātus.

Meklēt pēc burta