Датирование аргоном-аргоном (или 40 Ar/ 39 Ar ) — это радиометрический метод датирования , изобретенный для замены по точности датирования калием-аргоном (K/Ar) . 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 . Датирование по 40 Ar/ 39 Ar основано на нейтронном облучении ядерного реактора, преобразующем стабильную форму калия ( 39 K) в радиоактивный 39 Ar. Пока стандарт известного возраста подвергается совместному облучению с неизвестными образцами, можно использовать однократное измерение изотопов аргона для расчета отношения 40 K/ 40 Ar* и, таким образом, для расчета возраста неизвестного образца. 40 Ar* относится к радиогенному 40 Ar , т.е. 40 Ar, образующемуся в результате радиоактивного распада 40 K. 40 Ar* не включает атмосферный аргон, адсорбированный на поверхности или унаследованный в результате диффузии, и его расчетное значение получено на основе измерения 36 Ar ( который предполагается атмосферного происхождения) и предполагая, что 40 Ar находится в постоянном соотношении с 36 Ar в атмосферных газах.
Образец обычно измельчается, и для анализа вручную отбираются монокристаллы минерала или фрагменты горной породы. Затем их облучают с получением 39 Ar из 39 K посредством (np)-реакции 39 K(n,p) 39 Ar. 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 аргон, а также радиогенные газы, такие как аргон и гелий, образующиеся в результате регулярного радиоактивного распада в течение геологического времени. Содержание 40 Ar* увеличивается с возрастом образца, хотя скорость увеличения экспоненциально затухает с периодом полураспада 40 К, который составляет 1,248 миллиарда лет.
Возраст выборки определяется уравнением возраста:
где λ — константа радиоактивного распада 40 К (приблизительно 5,5 x 10-10 год - 1 , что соответствует периоду полураспада примерно 1,25 миллиарда лет), J — J-фактор (параметр, связанный с процессом облучения), и R – соотношение 40 Ar*/ 39 Ar. Фактор J относится к флюенсу нейтронной бомбардировки во время процесса облучения; более плотный поток нейтронных частиц преобразует больше атомов с температурой 39 К в 39 Ar, чем менее плотный.
Метод 40 Ar/ 39 Ar измеряет только относительные даты. Для расчета возраста методом 40 Ar/ 39 Ar необходимо определить параметр J путем облучения неизвестного образца вместе с образцом известного возраста для стандарта. Поскольку этот (первичный) стандарт в конечном итоге не может быть определен с помощью 40 Ar/ 39 Ar, его необходимо сначала определить другим методом датирования. 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]
Основное применение 40 Ar/ 39 Ar в геохронологии — датирование метаморфических и магматических минералов. 40 Ar/ 39 Ar вряд ли определят возраст интрузий гранита , поскольку 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 возможно также методом 40 Ar/ 39 Ar. 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 по-прежнему 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. Геохронология 40 Ar/ 39 Ar предполагает, что порода сохраняет все свои 40 Ar после охлаждения выше температуры закрытия и что во время анализа были правильно отобраны пробы.
Этот метод позволяет проверить ошибки, связанные с датированием K-Ar. Преимущество датирования аргоном-аргоном состоит в том, что оно не требует определения калия. Современные методы анализа позволяют исследовать отдельные участки кристаллов. Этот метод важен, поскольку он позволяет идентифицировать кристаллы, образующиеся и охлаждающиеся во время различных событий.
Одной из проблем аргон-аргонового датирования было небольшое несоответствие с другими методами датирования. [3] Работа Kuiper et al. 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.
