Введение

Метод радиометрического датирования
Аргонаргоновый (или 40Ar/39Ar) метод – это метод радиометрического датирования, разработанный для повышения точности по сравнению с калий-аргоновым (K/Ar) методом. Предыдущий метод требовал разделения образцов на две части для отдельных измерений содержания калия и аргона, тогда как новый метод требует лишь одного фрагмента породы или минерального зерна и использует единое измерение изотопов аргона. Датирование 40Ar/39Ar основано на нейтронном облучении в ядерном реакторе для преобразования стабильной формы калия (39K) в радиоактивный 39Ar. При условии совместного облучения стандарта с известным возрастом и неизвестных образцов, возможно по единому измерению изотопов аргона рассчитать соотношение 40K/40Ar* и, следовательно, определить возраст неизвестного образца. 40Ar* обозначает радиогенный 40Ar, то есть 40Ar, образовавшийся в результате радиоактивного распада 40K. 40Ar* не включает атмосферный аргон, адсорбированный на поверхности или привнесенный посредством диффузии, а его рассчитанное значение определяется путем измерения 36Ar (который считается атмосферного происхождения) и предположения о постоянном соотношении 40Ar к 36Ar в атмосферных газах.

Метод

Образец обычно измельчают, а отдельные кристаллы минерала или фрагменты породы отбирают вручную для анализа. Затем его облучают радиацией для получения 39Ar из 39K посредством реакции (n, p) – 39K(n, p)39Ar. Далее образец дегазируют в высокочастотном масс-спектрометре с помощью лазера или резистивной печи. Нагрев вызывает разрушение кристаллической структуры минерала (или минералов), и по мере плавления образца высвобождаются захваченные газы. Эти газы могут включать атмосферные газы, такие как углекислый газ, вода, азот, а также радиогенные газы, такие как аргон и гелий, образовавшиеся в результате естественного радиоактивного распада на протяжении геологического времени. Содержание 40Ar* увеличивается с возрастом образца, однако скорость этого увеличения экспоненциально уменьшается с периодом полураспада 40K, который составляет 1,248 миллиарда лет.

Только родственники

Метод 40Ar/39Ar измеряет только относительные даты. Для вычисления возраста методом 40Ar/39Ar необходимо определить параметр J, облучая неизвестный образец одновременно с образцом известного возраста, используемым в качестве стандарта. Поскольку этот (основной) стандарт в конечном итоге нельзя определить методом 40Ar/39Ar, его необходимо сначала датировать другим методом. Наиболее часто для датирования основного стандарта используется традиционный метод K/Ar. Альтернативным способом калибровки используемого стандарта является астрономическая настройка (также известная как орбитальная настройка), которая позволяет получить немного отличающийся возраст.

Приложения

Основным применением геохронологии 40Ar/39Ar является датирование метаморфических и магматических минералов. Метод 40Ar/39Ar вряд ли позволит определить возраст внедрения гранита, поскольку полученный возраст обычно соответствует времени, когда минерал охладился до температуры закрытия. Однако в метаморфической породе, не превышавшей температуру закрытия, полученный возраст, вероятно, отражает время кристаллизации минерала. Датирование смещений по системам разломов также возможно с использованием метода 40Ar/39Ar. Различные минералы имеют разные температуры закрытия: биотит – около 300°C, мусковит – около 400°C, а роговая обманка – около 550°C. Таким образом, гранит, содержащий все три минерала, зафиксирует три различных "возраста" внедрения по мере охлаждения через эти температуры закрытия. Хотя возраст кристаллизации непосредственно не определяется, эта информация все же полезна для реконструкции тепловой истории породы. Датирование минералов может предоставить информацию о возрасте породы, но необходимо делать определенные предположения. Минералы обычно фиксируют только последнее охлаждение ниже температуры закрытия, что может не отражать всех событий, которые пережила порода, и может не совпадать с возрастом внедрения. Поэтому необходима осторожность и интерпретация результатов датирования. Геохронология 40Ar/39Ar предполагает, что порода сохраняет весь свой 40Ar после охлаждения ниже температуры закрытия и что отбор проб для анализа был выполнен корректно. Этот метод позволяет проверить погрешности, возникающие при датировании по калий-аргоновому методу. Аргон-аргоновое датирование имеет преимущество, заключающееся в отсутствии необходимости определения содержания калия. Современные методы анализа позволяют исследовать отдельные участки кристаллов. Этот метод важен, поскольку позволяет идентифицировать кристаллы, сформировавшиеся и охлаждавшиеся в ходе различных геологических событий.

Перекалибровка

Одна из проблем аргоно-аргонового датирования заключается в небольшом расхождении с другими методами датирования. Работа Kuiper и др. сообщает о необходимости внесения поправки в 0,65%. Таким образом, граница между меловым и палеогеновым периодами (время вымирания динозавров), ранее датировавшаяся 65,0 или 65,5 миллионами лет назад, более точно датируется 66,0–66,1 млн лет назад.