La datación con potasio-argón , abreviada datación K-Ar , es un método de datación radiométrica utilizado en geocronología y arqueología . Se basa en la medición del producto de la desintegración radiactiva de un isótopo de potasio (K) en argón (Ar). El potasio es un elemento común que se encuentra en muchos materiales, como feldespatos , micas , minerales arcillosos , tefra y evaporitas . En estos materiales, el producto de descomposición.40
Arkansas
Es capaz de escapar de la roca líquida (fundida) pero comienza a acumularse cuando la roca se solidifica ( recristaliza ). La cantidad de sublimación de argón que se produce es función de la pureza de la muestra, la composición del material madre y una serie de otros factores. Estos factores introducen límites de error en los límites superior e inferior de la datación, de modo que la determinación final de la edad depende de los factores ambientales durante la formación, la fusión y la exposición a una presión reducida o al aire libre. El tiempo transcurrido desde la recristalización se calcula midiendo la relación entre la cantidad de40
Arkansas
acumulado por la cantidad de40
k
restante. La larga vida media de40
k
permite utilizar el método para calcular la edad absoluta de muestras de más de unos pocos miles de años. [1]
Las lavas que se enfrían rápidamente y que constituyen muestras casi ideales para la datación K-Ar también conservan un registro de la dirección y la intensidad del campo magnético local a medida que la muestra se enfría más allá de la temperatura de Curie del hierro. La escala de tiempo de polaridad geomagnética se calibró en gran medida mediante datación K-Ar. [2]
El potasio se presenta naturalmente en 3 isótopos:39
k
(93,2581%),40
k
(0,0117%),41
k
(6,7302%).39
k
y41
k
son estables. El40
k
el isótopo es radiactivo; se desintegra con una vida media de1.248 × 10 9 años a40
California
y40
Arkansas
. Conversión a estable40
California
ocurre mediante emisión de electrones ( desintegración beta ) en el 89,3% de los eventos de desintegración. Conversión a estable40
Arkansas
ocurre mediante captura de electrones en el 10,7% restante de los eventos de desintegración. [3]
El argón, al ser un gas noble , es un componente menor de la mayoría de las muestras de rocas de interés geocronológico : no se une a otros átomos en una red cristalina. Cuando40
k
decae a40
Arkansas
; Por lo general, el átomo permanece atrapado dentro de la red porque es más grande que los espacios entre los otros átomos en un cristal mineral. Pero puede escapar a la región circundante cuando se dan las condiciones adecuadas, como cambios de presión o temperatura.40
Arkansas
Los átomos pueden difundirse y escapar del magma fundido porque la mayoría de los cristales se han derretido y los átomos ya no están atrapados. El argón arrastrado (argón difundido que no logra escapar del magma) puede volver a quedar atrapado en cristales cuando el magma se enfríe y vuelva a convertirse en roca sólida. Después de la recristalización del magma, más40
k
se descompondrá y40
Arkansas
volverá a acumularse, junto con los átomos de argón arrastrados, atrapados en los cristales minerales. Medición de la cantidad de40
Arkansas
Los átomos se utilizan para calcular la cantidad de tiempo que ha pasado desde que se solidificó una muestra de roca.
A pesar de40
California
Siendo el nucleido hijo favorito, rara vez es útil para datar porque el calcio es muy común en la corteza, con40
California
siendo el isótopo más abundante. Por tanto, la cantidad de calcio presente originalmente no se conoce y puede variar lo suficiente como para confundir las mediciones de los pequeños aumentos producidos por la desintegración radiactiva.
La relación de la cantidad de40
Arkansas
A la de40
k
está directamente relacionado con el tiempo transcurrido desde que la roca se enfrió lo suficiente como para atrapar el Ar mediante la ecuación:
dónde:
El factor de escala 0,109 corrige la fracción no medida de40
k
que decayó en40
California
; la suma de las medidas40
k
y la cantidad escalada de40
Arkansas
da la cantidad de40
k
que estaba presente al comienzo del período de tiempo transcurrido. En la práctica, cada uno de estos valores se puede expresar como una proporción del potasio total presente, ya que sólo se requieren cantidades relativas, no absolutas.
Para obtener la proporción de contenido de isótopos.40
Arkansas
a40
k
En una roca o mineral, la cantidad de Ar se mide mediante espectrometría de masas de los gases liberados cuando una muestra de roca se volatiliza en el vacío. El potasio se cuantifica mediante fotometría de llama o espectroscopia de absorción atómica .
La cantidad de40
k
rara vez se mide directamente. Más bien, cuanto más común39
k
se mide y esa cantidad se multiplica luego por la proporción aceptada de40
k
/39
k
(es decir, 0,0117%/93,2581%, ver arriba).
La cantidad de40
Arkansas
También se mide para evaluar qué parte del argón total es de origen atmosférico.
Según McDougall y Harrison (1999, p. 11) las siguientes suposiciones deben ser ciertas para que las fechas calculadas sean aceptadas como representativas de la verdadera edad de la roca: [4]
Tanto la fotometría de llama como la espectrometría de masas son pruebas destructivas, por lo que se necesita especial cuidado para garantizar que las alícuotas utilizadas sean verdaderamente representativas de la muestra. La datación Ar-Ar es una técnica similar que compara proporciones isotópicas de la misma porción de la muestra para evitar este problema.
Debido a la larga vida media de40
k
, la técnica es más aplicable para datar minerales y rocas de más de 100.000 años. Para plazos más cortos, es poco probable que se obtengan suficientes40
Arkansas
Habrá tenido tiempo de acumularse para ser mensurable con precisión. La datación K-Ar fue fundamental en el desarrollo de la escala de tiempo de polaridad geomagnética . [2] Aunque encuentra mayor utilidad en aplicaciones geológicas , juega un papel importante en arqueología . Una aplicación arqueológica ha sido poner entre paréntesis la edad de los depósitos arqueológicos en Olduvai Gorge datando los flujos de lava por encima y por debajo de los depósitos. [8] También ha sido indispensable en otros sitios tempranos del este de África con una historia de actividad volcánica como Hadar, Etiopía . [8] El método K-Ar sigue teniendo utilidad en la datación de la diagénesis de minerales arcillosos . [9] En 2017, se informó sobre la datación exitosa de illita formada por meteorización . [10] Este hallazgo condujo indirectamente a la datación de la llanura del oeste de Noruega desde donde se tomaron muestras de la illita. [10] Los minerales arcillosos tienen menos de 2 μm de espesor y no pueden irradiarse fácilmente para el análisis Ar-Ar porque el Ar retrocede de la red cristalina.
En 2013, el rover Mars Curiosity utilizó el método K-Ar para datar una roca en la superficie marciana, la primera vez que se data una roca a partir de sus ingredientes minerales mientras se encontraba en otro planeta. [11] [12]
