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Métodos de datación de potasio-argón

Métodos de datación de potasio-argón


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El método de datación isotópica de potasio-argón (K-Ar) es especialmente útil para determinar la edad de las lavas. Desarrollado en la década de 1950, fue importante para desarrollar la teoría de la tectónica de placas y para calibrar la escala de tiempo geológica.

Conceptos básicos de potasio-argón

El potasio ocurre en dos isótopos estables (41K y 39K) y un isótopo radiactivo (40K) El potasio-40 se descompone con una vida media de 1250 millones de años, lo que significa que la mitad del 40Los átomos de K se han ido después de ese lapso de tiempo. Su descomposición produce argón-40 y calcio-40 en una proporción de 11 a 89. El método K-Ar funciona contando estos radiógenos. 40Ar átomos atrapados dentro de minerales.

Lo que simplifica las cosas es que el potasio es un metal reactivo y el argón es un gas inerte: el potasio siempre está fuertemente encerrado en minerales, mientras que el argón no forma parte de ningún mineral. El argón constituye el 1 por ciento de la atmósfera. Entonces, suponiendo que no haya aire en un grano mineral cuando se forma por primera vez, tiene cero contenido de argón. Es decir, un grano mineral fresco tiene su "reloj" K-Ar puesto a cero.

El método se basa en satisfacer algunos supuestos importantes:

  1. El potasio y el argón deben permanecer en el mineral durante el tiempo geológico. Este es el más difícil de satisfacer.
  2. Podemos medir todo con precisión. Instrumentos avanzados, procedimientos rigurosos y el uso de minerales estándar aseguran esto.
  3. Conocemos la precisa mezcla natural de isótopos de potasio y argón. Décadas de investigación básica nos han dado estos datos.
  4. Podemos corregir cualquier argón del aire que ingrese al mineral. Esto requiere un paso extra.

Dado el trabajo cuidadoso en el campo y en el laboratorio, estos supuestos se pueden cumplir.

El método K-Ar en la práctica

La muestra de roca a fechar debe elegirse con mucho cuidado. Cualquier alteración o fractura significa que el potasio o el argón o ambos han sido alterados. El sitio también debe ser geológicamente significativo, claramente relacionado con rocas que contienen fósiles u otras características que necesitan una buena fecha para unirse a la gran historia. Los flujos de lava que se encuentran encima y debajo de los lechos de rocas con antiguos fósiles humanos son un buen y verdadero ejemplo.

El mineral sanidina, la forma de feldespato potásico de alta temperatura, es la más deseable. Pero las micas, la plagioclasa, el hornblende, las arcillas y otros minerales pueden proporcionar buenos datos, al igual que los análisis de rocas enteras. Las rocas jóvenes tienen bajos niveles de 40Ar, por lo que pueden necesitarse varios kilogramos. Las muestras de rocas se registran, marcan, sellan y mantienen libres de contaminación y calor excesivo en el camino al laboratorio.

Las muestras de roca se trituran, en equipos limpios, a un tamaño que conserva los granos enteros del mineral a fechar, luego se tamizan para ayudar a concentrar estos granos del mineral objetivo. La fracción del tamaño seleccionado se limpia en ultrasonidos y baños de ácido, luego se seca suavemente al horno. El mineral objetivo se separa usando líquidos pesados, luego se recoge a mano bajo el microscopio para obtener la muestra más pura posible. Esta muestra mineral se hornea suavemente durante la noche en un horno de vacío. Estos pasos ayudan a eliminar tanta atmósfera 40Ar de la muestra como sea posible antes de realizar la medición.

Luego, la muestra mineral se calienta hasta fundirse en un horno de vacío, expulsando todo el gas. Se agrega una cantidad precisa de argón-38 al gas como un "pico" para ayudar a calibrar la medición, y la muestra de gas se recoge en carbón activado enfriado por nitrógeno líquido. Luego, la muestra de gas se limpia de todos los gases no deseados, como H2O, CO2, ASI QUE2, nitrógeno, etc., hasta que todo lo que queda son los gases inertes, argón entre ellos.

Finalmente, los átomos de argón se cuentan en un espectrómetro de masas, una máquina con sus propias complejidades. Se miden tres isótopos de argón: 36Arkansas, 38Ar y 40Arkansas. Si los datos de este paso son limpios, se puede determinar la abundancia de argón atmosférico y luego restar para producir el radiogénico 40Ar contenido. Esta "corrección de aire" se basa en el nivel de argón-36, que proviene solo del aire y no es creado por ninguna reacción de desintegración nuclear. Se resta, y una cantidad proporcional de la 38Ar y 40Ar también se restan. El restante 38Ar es de la espiga, y el resto 40Ar es radiogénico. Debido a que el pico se conoce con precisión, el 40Ar se determina por comparación con él.

Las variaciones en estos datos pueden indicar errores en cualquier parte del proceso, razón por la cual todos los pasos de preparación se registran en detalle.

Los análisis de K-Ar cuestan varios cientos de dólares por muestra y toman una o dos semanas.

Los 40Arkansas-39Método Ar

Una variante del método K-Ar proporciona mejores datos al simplificar el proceso de medición general. La clave es colocar la muestra mineral en un haz de neutrones, que convierte el potasio-39 en argón-39. Porque 39Ar tiene una vida media muy corta, se garantiza que estará ausente en la muestra de antemano, por lo que es un claro indicador del contenido de potasio. La ventaja es que toda la información necesaria para fechar la muestra proviene de la misma medición de argón. La precisión es mayor y los errores son menores. Este método se denomina comúnmente "datación argón-argón".

El procedimiento físico para 40Arkansas-39La datación Ar es la misma, excepto por tres diferencias:

  • Antes de poner la muestra mineral en el horno de vacío, una fuente de neutrones irradia junto con muestras de materiales estándar.
  • No hay 38Ar spike necesario.
  • Se miden cuatro isótopos de Ar: 36Arkansas, 37Arkansas, 39Ar y 40Arkansas.

El análisis de los datos es más complejo que en el método K-Ar porque la irradiación crea átomos de argón a partir de otros isótopos además de 40K. Estos efectos deben corregirse y el proceso es lo suficientemente complejo como para requerir computadoras.

Los análisis Ar-Ar cuestan alrededor de $ 1000 por muestra y toman varias semanas.

Conclusión

El método Ar-Ar se considera superior, pero algunos de sus problemas se evitan en el método K-Ar anterior. Además, el método K-Ar más barato se puede utilizar para fines de detección o reconocimiento, ahorrando Ar-Ar para los problemas más exigentes o interesantes.

Estos métodos de datación han estado en constante mejora durante más de 50 años. La curva de aprendizaje ha sido larga y está lejos de terminar hoy. Con cada incremento en la calidad, se han encontrado y tenido en cuenta fuentes de error más sutiles. Los buenos materiales y las manos expertas pueden producir edades que están dentro del 1 por ciento, incluso en rocas de solo 10,000 años, en las que cantidades de 40Ar son muy pequeños.



Comentarios:

  1. Kaziktilar

    ¡buena idea!

  2. Tebei

    En lugar de críticas, escribe tus opciones.

  3. Moulton

    La elección para ti no es fácil

  4. Geronimo

    Felicito, la notable idea

  5. Kahil

    ¡Buena publicación! Lo leí con mucho gusto. Ahora visitaré tu blog más a menudo.

  6. Sigmund

    Y como él para entender

  7. Matai

    Gente, ya estaba en alguna parte. ¿Pero donde?



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