K/Ar metoda datiranja

Kalij je alkalijski metal i jedan od osam najrasprostranjenijih elemenata Zemljine kore. Glavni je element mnogih stjenotvornih minerala kao što su feldspati, tinjci, feldspatoidi, amfiboli, pirokseni i minerali glina. Raspada se na stabilne nuklide 40Ca, uslijed beta raspada, i 40Ar, uslijed elektronskog kaptiranja:[1]

 

Slika 1. Radioaktivni raspad K na Ar i Ca. (http://blogs.nobl.k12.in.us/hurstes/files/2014/02/image-281b5ok.jpg)

 

Pri tome se s vremenom smanjuje koncentracija 40K, a povećava koncentracija radiogenih 40Ca* i 40Ar*, što je prikazano jednadžbom:

K-Ar opća jednadžba raspada

gdje je t starost materijala, λ ukupna konstanta raspada koja predstavlja zbroj konstanti raspada uslijed elektronskog kaptiranja i beta raspada – λ = λe + λß.

Metoda K-Ca se ne koristi za datiranje jer je 40Ca jedan od najčešćih stabilnih izotopa kalcija, a količina radiogenog 40Ca, onog nastalog radioaktivnim raspadom, neznatno povećava ukupnu koncentraciju 40Ca u mineralu ili stijeni.

Zato možemo pisati sljedeću jednadžbu:

K-Ar starost jednadžba

iz koje vrijedi da je starost materijala:

KAr starost materijala t

Kako je Ar inertan plin, u kristalnoj rešetki minerala ne reagira s drugim prisutnim atomima, te tako ostaje nevezan i lako može izaći iz rešetke ukoliko nastupi neki događaj koji će poremetiti kristalnu strukturu minerala (pr. metamorfizam, kemijsko trošenje, hidrotermalne alteracije, mehaničko razaranje minerala). Isto kao što lako dolazi do gubitka Ar, on također može lako i ući u rešetku kristala pa se tada naziva usvojeni Ar (pr. neki minerali preferiraju usvojeni Ar – beril, turmalin, kordijerit). Stoga, starost materijala t je ispravno određena ako vrijedi sljedeće:

1. Ne dolazi do gubitka radiogenog 40Ar nastalog raspadom 40K iz minerala (jer bi u tom slučaju starost materijala ispala manja od one stvarne),
2. Mineral je ostao zatvoren za 40Ar nakon što je kristalizirao,
3. 40Ar nije dodan mineralu tijekom njegove kristalizacije ili tijekom kasnije metamorfoze (jer bi tada starost materijala bila veća od stvarne),
4. Radiogeni 40Ar korigiran je za atmosferski 40Ar i to na sljedeći način:

K-Ar korekcija za atmosferski

K-Ar metoda datiranja može se koristiti ako materijal sadrži kalij. Neki od pogodnih minerala za mjerenje su muskovit, biotit, flogopit, hornblenda, feldspati.
Dobivena K/Ar starost zapravo predstavlja vrijeme proteklo od trenutka hlađenja minerala ispod temperature na kojoj je gubitak Ar zanemariv, pretpostavljajući da je od tada mineral ostao zatvoren sustav za Ar i K. Ta temperatura ispod koje mineral uspješno čuva Ar i na kojoj počinje nakupljanje Ar zove se temperatura zatvaranja (blokiranja). Temperature zatvaranja različite su za različite minerale (pr. hornblenda 650 °C, biotit 375 °C).

Korišteni izvori   [ + ]

1. Faure, G. (1977): Priciples of isotope geology. John Wiley & Sons, New York, XII+464.

Da li vam je ovaj članak pomogao?

Povezane objave

Ostavi svoj komentar…