Citas Ar-Ar
1. Principio
39K se puede convertir en 39Ar mediante irradiación de neutrones rápidos, por lo que la edad K-Ar se puede determinar como parte del análisis de isótopos de argón:
Geoquímica
En la fórmula: n es el neutrón capturado; p es el protón liberado.
Este método se aplicó por primera vez en 1959 utilizando tecnología de conteo para detectar 39 Ar (t1/2 =269a) y 41 Ar (t1/2=2 horas) producidos por activación de neutrones de 39 K. Sin embargo, este método no permite la corrección del argón atmosférico porque el 36 Ar no se puede medir adecuadamente.
La larga vida media del 39Ar significa que puede usarse como isótopo estable en análisis de espectrometría de masas. Se utilizó por primera vez en la datación del 40 Ar-39 Ar en 1966.
El 39 Ar producido por 39 K durante el proceso de irradiación se expresa como
Geoquímica
En la fórmula: Δt es el tiempo de irradiación Φe es la energía; de e Densidad de flujo de neutrones σe es la sección transversal de captura de neutrones de 39K con energía e. El 39 Ar generado debe integrarse en todo el rango de energía de los neutrones, y este cálculo es realmente muy difícil. Por lo tanto, el procedimiento normal es utilizar una muestra de edad conocida como monitor de flujo.
Usando la ecuación de desintegración de K-Ar (6-26) y dividiendo ambos lados de la ecuación por (6-30), obtenemos:
Geoquímica
Sin embargo, los elementos grandes entre paréntesis son los mismos para muestras y estándares. Por lo tanto, se acostumbra llamarla cantidad única y su recíproco, J, puede tratarse como una constante. Por lo tanto, para el estándar:
Geoquímica
aquí se conoce t. Para muestras de edad desconocida, reorganice la ecuación (6-31) para obtener:
Geoquímica
Para cada muestra desconocida, para obtener un valor J preciso, se necesitan varias muestras estándar. ser colocado, representa la posición espacial conocida en relación con la muestra desconocida en el reactor. Por lo tanto, el valor J para cada muestra se puede interpolar.
Durante el proceso de irradiación a 39 K, se producen isótopos de Ar que interfieren a partir de isótopos de calcio y otros isótopos de potasio mediante reacciones de neutrones (Figura 6-10).
El estudio detallado de estos efectos y su extensión muestra que para minerales de más de 1 Ma, se pueden obtener resultados aceptables sin corrección de interferencias si la relación K/Ca es mayor que 1. En este momento, una simple corrección atmosférica es apropiada:
Geoquímica
Donde: meas representa el valor medido.
Cambiar los parámetros de irradiación adecuados puede minimizar la interferencia con Ar. Las principales interferencias que se deben considerar son:
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Geoquímica
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También ocurren otras interferencias, pero porque no son Lo importante se puede ignorar.
La fórmula de corrección completa para estas interferencias es
Figura 6-10 La reacción de producción de nucleidos en la región de potasio (línea gruesa) y la principal reacción de interferencia (línea continua) durante la proceso de activación de 39 Ar-40 Ar Line)
(Según Dickin, 1995)
La reacción de la línea de puntos produce interferencia del 37Ar cuerpo de monitoreo
Geoquímica
Donde: 37 Ar /39 Ar se desconoce y se debe corregir la relación de interferencia del cuerpo de monitoreo medida por la desintegración de 37 Ar desde la irradiación hasta el análisis (t1/2=35 días) (36 A r/37); A r) Ca, (39 A r/ 37 A r ) Ca y ( 40 A r / 39 A r ) K son las relaciones de producción de isótopos A r de los elementos subíndices. Estas relaciones de producción se miden irradiando sal de Ca pura y sal de K respectivamente en el reactor correspondiente y reflejan las características del flujo de neutrones del reactor. Los rangos típicos de estas relaciones de producción determinados por diferentes autores para diferentes reactores son 2,1 a 2,7, 6,3 a 30 y 0,006 a 0,031, respectivamente (Dickin, 1995).
2. Calentamiento por etapas
Debido a que el potasio característico de la muestra se convierte en argón in situ mediante la tecnología 40 Ar-39 Ar, es posible liberarlo desde diferentes dominios de la muestra en etapas. Argón y recuperar la información de edad completa de cada paso. La ventaja del calentamiento por etapas sobre la tecnología convencional de "fusión total" radica en la liberación gradual de gases para identificar sistemas anormales en la muestra, lo que hace idealmente posible excluir anomalías del análisis de la parte de "comportamiento normal" de la muestra.
Este método se puede aplicar a minerales individuales y rocas enteras. Se utiliza más comúnmente para comprender muestras que han sufrido pérdida de argón, pero también puede ser útil para interpretar muestras que contienen argón heredado.
En el caso de un sistema parcialmente perturbado, las regiones de la muestra más susceptibles a la pérdida de argón por difusión (como los bordes de los cristales) deberían desgasificarse a temperaturas relativamente bajas, mientras que el argón fuertemente unido (más resistente a la perturbación) Debería desgasificarse a temperaturas más altas. Para comprender la historia de una muestra perturbada, los resultados de un análisis de calentamiento por etapas generalmente se presentan de dos maneras: un gráfico isócrono de Ar-Ar, similar al análisis de un conjunto de muestras en K-Ar o convencional; un espectro de edades, a menudo llamado edad de ping.
Los resultados del calentamiento por etapas del meteorito Bjurbole (Dickin, 1995) se muestran en las isócronas de la Figura 6-11. La disposición lineal indica que este meteorito tiene una historia simple de sistema cerrado de una etapa. El 40 Ar/36 Ar inicial puede ser sólo parcialmente significativo ya que es una mezcla de argón inicial y contaminación atmosférica.
Los gráficos isócronos son útiles cuando se sospecha argón heredado, pero los espectros de edad son más útiles para evaluar la pérdida de argón. Para construir el espectro de edades, el tamaño de cada liberación de gas a temperaturas sucesivamente más altas se mide midiendo la intensidad del haz de iones 39 Ar resultante. Se puede dibujar un gráfico de barras después de cada liberación de gas. Su longitud representa su fracción del total de 39 Ar liberado en la muestra. El valor en el eje y es la relación 40Ar/39Ar corregida por la ecuación (6-35). Esta última es proporcional a la edad, a veces representada en una escala logarítmica, a veces expresada linealmente. La determinación de una edad confiable a partir del espectro de edades depende de la identificación de la edad "ping". El criterio estricto para la edad de la meseta es (Ludwig, 1997):
Figura 6-11 Datos de calentamiento por etapas del meteorito urbole Bj representados por el diagrama de isócronas Ar-Ar
(Según Dickin , 1995)
Los puntos de datos en la figura representan la temperatura de cada etapa de liberación de gas (×100 ℃)
1) Hay tres o más etapas de liberación de gas consecutivas. Los 39 liberados Ar supone más del 60% de su importe total;
2) La probabilidad de ajuste de la edad media ponderada de estas etapas es superior al 5%;
3) El error de la edad de la meseta La pendiente de la línea ponderada es igual a 0 con un nivel de confianza del 5 %;
4) Las dos etapas exteriores a ambos lados de la meseta no pueden ser significativamente diferentes de la edad promedio ponderada (lo que requiere 6 o más etapas de desgasificación);
5) Los dos escalones exteriores a ambos lados de la meseta no pueden tener pendientes distintas de cero con el mismo signo (bajo la condición de error de 1,8 veces) (solo para 9). o más etapas de liberación de gas).
La Figura 6-12 muestra las propiedades ideales del espectro de edad del sistema Ar-Ar en tektitas, que son materiales fundidos completos de la corteza continental que se apagan rápidamente a medida que vuelan hacia la atmósfera. Sin embargo, el método 40 Ar-39 Ar es más adecuado para muestras con historias geológicas complejas de pérdida tardía de argón.
Figura 6-12 40- Espectro de edades Ar 39 Ar de la tectita de Texas en Estados Unidos
(Según Dickin, 1995)
3. loss
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Los anfíboles, la biotita y el feldespato son tres minerales en las rocas circundantes de la cepa de roca Eldora en los Estados Unidos. Anfíbol (Figura 6-13a, b) muestra una desgasificación por difusión térmica. modo. La muestra más distante (no mostrada) dio una edad de meseta óptima de 1400 Ma. Las muestras tomadas aproximadamente a 350, 290, 75 y 10 m muestran una pérdida severa de Ar fuera del grano, pero están cerca de la edad "verdadera" en las partes con temperaturas más altas. Sin embargo, este patrón puede reflejar una alteración de la biotita en lugar de una pérdida de difusión de Ar de la hornblenda. Esta interpretación está respaldada por experimentos de datación con mezclas sintéticas de anfíboles y biotita. Otro fenómeno es que la muestra a 35 m de distancia de la zona de contacto muestra una "falsa" meseta intermedia de alta calidad. Finalmente, las muestras a 0,6 m de la zona de contacto muestran un patrón de silla de montar con porciones de baja edad cercanas a la edad del metamorfismo.
La biotita de grano grueso (Figura 6-13c) se comporta de manera ligeramente diferente. Su edad máxima (1250 Ma) a una distancia infinita de la roca es inferior a la edad de la hornblenda. El espectro de edad a distancias medias es irregular, pero muestra una disminución general de la edad a medida que nos acercamos a la roca "plana". Por lo tanto, parece que la biotita puede desgasificarse parcial pero no uniformemente, posiblemente debido a una mayor difusión paralela a la escisión.
Finalmente, el feldespato potásico sufre una pérdida de Ar irregular y catastrófica, como se sabe por el análisis convencional de K-Ar (Figura 6-13d).
Figura 6-13 40 espectros de edad de Ar-39 Ar de minerales a diferentes distancias de la zona de contacto en la cepa de roca Eldora en Colorado, EE. UU.
(Según Dickin, 1995)
Los números en la imagen representan la distancia entre la deformación de la roca y la zona de contacto, la unidad es m
El anfíbol puede producir planos de alta calidad pero sin sentido. Esto puede hacer que sea peligroso confiar en los anfíboles como base para la interpretación de la edad geológica en ausencia de evidencia concluyente e independiente. La biotita parcialmente reiniciada siempre es identificable por su patrón irregular, lo que la convierte en una base confiable para la interpretación de la edad. El significado exacto de las muestras de biotita y hornblenda distantes del macizo rocoso no está claro porque la roca huésped es un paragneis con una larga historia térmica.
4. 39 Retroceso de Ar
Se ha descubierto que la tecnología de datación Ar-Ar es particularmente útil para determinar la edad de pequeñas muestras de roca entera de material lunar, especialmente maría de grano fino. basaltos. El patrón de línea de puntos en la Figura 6-14 representa un patrón típico de desgasificación, que se debe a la baja capacidad de retención de Ar en sitios ricos en K, lo que resulta en una pérdida de Ar radiogénico del 8%. Sin embargo, otras muestras muestran una disminución significativa en la edad de la superficie en la parte de alta temperatura o una disminución gradual en la edad de la superficie durante la mayor parte de la fase de desgasificación, especialmente en rocas de grano fino, lo que puede deberse a la redistribución del Ar durante la irradiación.
Figura 6-14 El impacto del retroceso de la irradiación de 39 Ar en el espectro de edad de 40 Ar-39 Ar
(Según Dickin, 1995)
Las líneas punteadas la línea representa fragmentos de basalto lunar analizados; la línea sólida es la misma muestra analizada después de la molienda fina y la activación
El retroceso de 39 Ar en la reacción de 39 K (n,p) puede provocar una regeneración a pequeña escala. de este nucleido distribuido. Este efecto puede agotar el argón de la superficie de los minerales que contienen potasio hasta una profundidad promedio de 0,08 μm.
Estudios posteriores encontraron que el problema de retroceso del 39 Ar era más grave cuando se intentaba aplicar la datación con 40 Ar-39 Ar al mineral sedimentario autigénico glauconita. Esto puede deberse al tamaño muy pequeño de los cristales de glauconita que forman las partículas esféricas. Este problema se puede resolver empaquetando firmemente las partículas de glauconita en pequeñas ampollas de vidrio antes de la irradiación y abriendo las ampollas de vidrio durante el análisis de calentamiento para analizar los productos de retroceso juntos.