K-Ar метод

Калий-аргоновый метод - второй по значению и распространённости метод изотопной геохронологии. Он основан на распаде радиоактивного изотопа калия ⁴⁰К, при котором около 12% этого изотопа превращаются в apгон ⁴⁰Ar с периодом полураспада 1,3 млрд. лет. Постоянная радиоактивного распада $λ K = 0,0557$ млрд. лет^-1. Остальные 88% калия переходят в ⁴⁰К с более высокой скоростью (постоянная радиоактивного распада $λ β = 0,472$ . Кроме того, при второй реакции с испусканием β-лучей из ⁴⁰К образуется ⁴⁰Ca.

Исходное уравнение для расчета возраста имеет следующий вид:
$\frac{^{40}Ar}{^{40}K} = {\frac{\lambda_{K}}{\lambda_{K} + \lambda_{\beta}}}\cdot {(e^{(\lambda_{K} + \lambda_{\beta})t} - 1)}$
И соответственно его решение:
$t = \frac{1}{\lambda_{\beta} + \lambda_{K}}\ln ({\frac{\lambda_{\beta} + \lambda_{K}}{\lambda_{K}}}\cdot {\frac{^{40}Ar}{^{40}K}}+1)$

Как показали многочисленные экспериментальные исследования, калиевые минералы сравнительно легко теряют радиогенный аргон. В меньшей степени это относится к слюдам и в значительной мере к полевым шпатам, что делает их малопригодными для определения возраста. Важным достоинством калий-аргонового метода является возможность применения его для определения возраста не только магматических, но и осадочных пород по минералу глаукониту, аутигенному минералу, образующемуся в мелководно-морских условиях. Опыт определения возраста неизмененных глауконитов как молодого (мезокайнозойского), так и более древнего возраста показал, что глауконит хорошо удерживает аргон и калий вне зависимости от времени. Несмотря на свою сравнительно малую устойчивость, этот минерал удобен тем, что даже при небольших изменениях, ставящих под сомнение пригодность данного образца для K-Ar датирования, он сразу же обнаруживает изменение окраски и химического состава.

Применение метода

К условия получения неискажённого значения абсолютного возраста K-Ar методом можно отнести:

замкнутость исследуемого минерала в отношении K и Ar (отсутствие потерь/привноса);
отсутствие избыточного (захваченного) ⁴⁰Ar.

Для проверки результатов рекомендуется анализировать один и тот же минерал из нескольких образцов, а также различные минералы из одного. Совпадение полученных результатов, а также совпадение с результатами, полученными другими методами - главный критерий их надежности.

Метод применяется при исследовании слюд, амфиболов, глауконита, валовых проб магматических пород возрастом от дестяков тысяч, до сотен миллионов лет. Не рекомендуется применение метода для калиевых полевых шпатов (кроме санидина). Также метод непригоден для датировки метаморфических пород из-за больших утечек аргона при высоких температурах (более 300 °C) и давлениях.

Источники и ссылки

Хаин В.Е., Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Историческая геология. М.: Изд-во МГУ, 1997. (djvu)
Курс лекций "Геохимия изотопов и геохронология"
Геохронология (статья в русской Википедии)