Датирование по аргону-аргону (или 40 Ar/ 39 Ar ) — это радиометрический метод датирования , изобретенный для замены калий-аргонового (K/Ar) датирования по точности. Старый метод требовал разделения образцов на два для отдельных измерений калия и аргона , в то время как новый метод требует только одного фрагмента породы или зерна минерала и использует одно измерение изотопов аргона . Датирование по 40 Ar/ 39 Ar основано на нейтронном облучении от ядерного реактора для преобразования стабильной формы калия ( 39 K) в радиоактивный 39 Ar. Пока стандарт известного возраста совместно облучается с неизвестными образцами, можно использовать одно 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 посредством диффузии, а его расчетное значение получено путем измерения 36 Ar (который, как предполагается, имеет атмосферное происхождение) и предположения, что 40 Ar находится в постоянном соотношении с 36 Ar в атмосферных газах.
Образец обычно измельчается, и отдельные кристаллы минерала или фрагменты породы отбираются вручную для анализа. Затем они облучаются для получения 39 Ar из 39 K посредством реакции (np) 39 K(n,p) 39 Ar. Затем образец дегазируется в высоковакуумном масс-спектрометре с помощью лазера или печи сопротивления. Нагревание приводит к разрушению кристаллической структуры минерала (или минералов), и по мере плавления образца высвобождаются захваченные газы. Газ может включать атмосферные газы, такие как углекислый газ, вода, азот и радиогенные газы, такие как аргон и гелий, образующиеся в результате обычного радиоактивного распада в течение геологического времени. Распространенность 40 Ar* увеличивается с возрастом образца, хотя скорость увеличения экспоненциально уменьшается с периодом полураспада 40 K, который составляет 1,248 миллиарда лет.
Возраст образца определяется по уравнению возраста:
где λ — константа радиоактивного распада 40 K (приблизительно 5,5 x 10−10 год − 1 , что соответствует периоду полураспада приблизительно 1,25 миллиарда лет), J — J-фактор (параметр, связанный с процессом облучения), а R — отношение 40 Ar*/ 39 Ar. J-фактор относится к флюенсу нейтронной бомбардировки во время процесса облучения; более плотный поток нейтронных частиц преобразует больше атомов 39 K в 39 Ar, чем менее плотный.
Метод 40 Ar/ 39 Ar измеряет только относительные даты. Для того чтобы возраст был вычислен методом 40 Ar/ 39 Ar, параметр J должен быть определен путем облучения неизвестного образца вместе с образцом известного возраста для стандарта. Поскольку этот (первичный) стандарт в конечном итоге не может быть определен методом 40 Ar/ 39 Ar, его необходимо сначала определить другим методом датирования. Метод, наиболее часто используемый для датирования первичного стандарта, — это обычный метод K/Ar . [1] Альтернативным методом калибровки используемого стандарта является астрономическая настройка (также известная как орбитальная настройка ), которая приводит к немного иному возрасту. [2]
Основное применение геохронологии 40 Ar/ 39 Ar — датирование метаморфических и магматических минералов. 40 Ar/ 39 Ar вряд ли даст возраст интрузий гранита , поскольку возраст обычно отражает время, когда минерал остыл до температуры закрытия . Однако в метаморфической породе, которая не превысила температуру закрытия, возраст, вероятно, датирует кристаллизацию минерала. Датирование движения по системам разломов также возможно с помощью метода 40 Ar/ 39 Ar. Различные минералы имеют разные температуры закрытия; биотит составляет ~300°C, мусковит — около 400°C, а роговая обманка имеет температуру закрытия ~550°C. Таким образом, гранит, содержащий все три минерала, будет регистрировать три разных «возраста» внедрения по мере того, как он охлаждается до этих температур закрытия. Таким образом, хотя возраст кристаллизации не регистрируется, эта информация все равно полезна для построения термической истории породы.
Датирование минералов может предоставить информацию о возрасте породы, но необходимо сделать предположения. Минералы обычно регистрируют только последний раз, когда они остывали ниже температуры закрытия, и это может не отражать все события, которые претерпела порода, и может не соответствовать возрасту внедрения. Таким образом, осмотрительность и интерпретация датирования возраста имеют важное значение. Геохронология 40 Ar/ 39 Ar предполагает, что порода сохраняет весь свой 40 Ar после охлаждения после температуры закрытия и что он был надлежащим образом отобран во время анализа.
Этот метод позволяет проверить ошибки, связанные с датированием K-Ar. Датирование Ar-ar имеет то преимущество, что не требует определения калия. Современные методы анализа позволяют исследовать отдельные области кристаллов. Этот метод важен, поскольку он позволяет идентифицировать кристаллы, образующиеся и охлаждающиеся во время различных событий.
Одной из проблем датирования аргоном-аргоном было небольшое расхождение с другими методами датирования. [3] В работе Койпера и др. сообщается, что необходима поправка в 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.
