La datación argón-argón (o 40 Ar/ 39 Ar ) es un método de datación radiométrica inventado para reemplazar a la datación potasio-argón (K/Ar) en precisión. El método más antiguo requería dividir las muestras en dos para mediciones separadas de potasio y argón , mientras que el método más nuevo requiere solo un fragmento de roca o grano mineral y utiliza una sola medición de isótopos de argón . La datación 40 Ar/ 39 Ar se basa en la irradiación de neutrones de un reactor nuclear para convertir una forma estable de potasio ( 39 K) en el radiactivo 39 Ar. Siempre que un estándar de edad conocida se coirradie con muestras desconocidas, es posible utilizar una sola medición de isótopos de argón para calcular la relación 40 K/ 40 Ar* y, por lo tanto, calcular la edad de la muestra desconocida. 40 Ar* se refiere al 40 Ar radiogénico , es decir, el 40 Ar producido a partir de la desintegración radiactiva de 40 K. 40 Ar* no incluye el argón atmosférico adsorbido a la superficie o heredado a través de la difusión y su valor calculado se deriva de la medición del 36 Ar (que se supone que es de origen atmosférico) y asumiendo que 40 Ar se encuentra en una proporción constante con respecto a 36 Ar en los gases atmosféricos.
La muestra se tritura generalmente y se seleccionan a mano los cristales individuales de un mineral o fragmentos de roca para su análisis. A continuación, se irradian para producir 39 Ar a partir de 39 K mediante la reacción (np) 39 K(n,p) 39 Ar. A continuación, la muestra se desgasifica en un espectrómetro de masas de alto vacío mediante un láser o un horno de resistencia. El calentamiento hace que la estructura cristalina del mineral (o minerales) se degrade y, a medida que la muestra se funde, se liberan los gases atrapados. El gas puede incluir gases atmosféricos, como dióxido de carbono, agua, nitrógeno y gases radiogénicos como argón y helio, generados a partir de la desintegración radiactiva regular a lo largo del tiempo geológico. La abundancia de 40 Ar* aumenta con la edad de la muestra, aunque la tasa de aumento decae exponencialmente con la vida media de 40 K, que es de 1.248 millones de años.
La edad de una muestra viene dada por la ecuación de edad:
donde λ es la constante de desintegración radiactiva de 40 K (aproximadamente 5,5 x 10 −10 año −1 , correspondiente a una vida media de aproximadamente 1.250 millones de años), J es el factor J (parámetro asociado al proceso de irradiación) y R es la relación 40 Ar*/ 39 Ar. El factor J se relaciona con la fluencia del bombardeo de neutrones durante el proceso de irradiación; un flujo más denso de partículas de neutrones convertirá más átomos de 39 K en 39 Ar que uno menos denso.
El método 40 Ar/ 39 Ar sólo mide fechas relativas. Para calcular una edad con la técnica 40 Ar/ 39 Ar, el parámetro J debe determinarse irradiando la muestra desconocida junto con una muestra de edad conocida para un estándar. Debido a que este estándar (primario) en última instancia no puede determinarse con 40 Ar/ 39 Ar, primero debe determinarse con otro método de datación. El método más comúnmente utilizado para datar el estándar primario es la técnica convencional K/Ar . [1] Un método alternativo para calibrar el estándar utilizado es el ajuste astronómico (también conocido como ajuste orbital ), que llega a una edad ligeramente diferente. [2]
El uso principal de la geocronología 40 Ar/ 39 Ar es la datación de minerales metamórficos e ígneos. Es poco probable que 40 Ar/ 39 Ar proporcione la edad de las intrusiones de granito , ya que la edad generalmente refleja el momento en que un mineral se enfrió a través de su temperatura de cierre . Sin embargo, en una roca metamórfica que no ha superado su temperatura de cierre, la edad probablemente date la cristalización del mineral. La datación del movimiento en sistemas de fallas también es posible con el método 40 Ar/ 39 Ar. Diferentes minerales tienen diferentes temperaturas de cierre; la biotita es de ~300 °C, la moscovita es de aproximadamente 400 °C y la hornblenda tiene una temperatura de cierre de ~550 °C. Por lo tanto, un granito que contenga los tres minerales registrará tres "edades" diferentes de emplazamiento a medida que se enfría a través de estas temperaturas de cierre. Por lo tanto, aunque no se registra una edad de cristalización, la información sigue siendo útil para construir la historia térmica de la roca.
La datación de minerales puede proporcionar información sobre la edad de una roca, pero se deben hacer suposiciones. Los minerales generalmente solo registran la última vez que se enfriaron por debajo de la temperatura de cierre, y esto puede no representar todos los eventos que la roca ha experimentado, y puede no coincidir con la edad de intrusión. Por lo tanto, la discreción y la interpretación de la datación por edad son esenciales. La geocronología 40Ar / 39Ar supone que una roca retiene todo su 40Ar después de enfriarse más allá de la temperatura de cierre y que este se muestreó correctamente durante el análisis.
Esta técnica permite comprobar los errores que se producen en la datación K-Ar. La datación argón-argón tiene la ventaja de no requerir determinaciones de potasio. Los métodos de análisis modernos permiten investigar regiones individuales de los cristales. Este método es importante porque permite identificar la formación y el enfriamiento de los cristales durante diferentes eventos.
Un problema con la datación argón-argón ha sido una ligera discrepancia con otros métodos de datación. [3] El trabajo de Kuiper et al. informa que se necesita una corrección del 0,65%. [4] Por lo tanto, la extinción del Cretácico-Paleógeno (cuando se extinguieron los dinosaurios), que anteriormente se había datado en 65,0 o 65,5 millones de años atrás, se ha datado con mayor precisión en 66,0-66,1 Ma.
