पोटेशियम-आर्गन डेटिंग तरीके: K-Ar और Ar-Ar डेटिंग

पोटेशियम-आर्गन (K-Ar) आइसोटोपिक डेटिंग विधि विशेष रूप से लावा की आयु निर्धारित करने के लिए उपयोगी है। 1950 के दशक में विकसित, के सिद्धांत को विकसित करने में महत्वपूर्ण था प्लेट टेक्टोनिक्स और अंशांकन में भूगर्भिक समय पैमाने.

पोटैशियम दो स्थिर समस्थानिकों में होता है -⁴¹के और ³⁹K) और एक रेडियोधर्मी आइसोटोप (⁴⁰क)। पोटेशियम -40 1250 मिलियन वर्षों के आधे जीवन के साथ आता है, जिसका अर्थ है कि आधा ⁴⁰K परमाणु उस समय के बाद चले गए हैं। इसका क्षय 11 से 89 के अनुपात में आर्गन -40 और कैल्शियम -40 की उपज देता है। K-Ar विधि इन रेडियोोजेनिक को गिनकर काम करती है ⁴⁰खनिजों के अंदर फंसे हुए परमाणु।

चीजों को सरल करता है कि पोटेशियम एक प्रतिक्रियाशील धातु है और आर्गन एक अक्रिय गैस है: पोटेशियम हमेशा खनिजों में कसकर बंद होता है जबकि आर्गन किसी भी खनिज का हिस्सा नहीं है। आर्गन वायुमंडल का 1 प्रतिशत बनाता है। इसलिए यह मानते हुए कि कोई भी खनिज खनिज अनाज में नहीं जाता है जब यह पहली बार बनता है, तो इसमें शून्य आर्गन सामग्री होती है। यही है, एक ताजा खनिज अनाज में इसकी K-Ar "घड़ी" शून्य पर सेट है।

विधि कुछ महत्वपूर्ण मान्यताओं को संतुष्ट करने पर निर्भर करती है:

1. पोटेशियम और आर्गन दोनों को भूगर्भिक समय में खनिज में रखा जाना चाहिए। संतुष्ट करने के लिए यह सबसे कठिन है।
2. हम हर चीज को सही-सही नाप सकते हैं। उन्नत उपकरण, कठोर प्रक्रियाएं और मानक खनिजों का उपयोग यह सुनिश्चित करता है।
3. हम पोटेशियम और आर्गन आइसोटोप के सटीक प्राकृतिक मिश्रण को जानते हैं। बुनियादी शोध के दशकों ने हमें यह डेटा दिया है।
4. हम खनिज में मिलने वाली हवा से किसी भी आर्गन के लिए सही कर सकते हैं। इसके लिए एक अतिरिक्त कदम की आवश्यकता है।

क्षेत्र और प्रयोगशाला में सावधानीपूर्वक काम को देखते हुए, इन धारणाओं को पूरा किया जा सकता है।

दिनांकित किए जाने वाले रॉक नमूने को बहुत सावधानी से चुना जाना चाहिए। किसी भी परिवर्तन या फ्रैक्चरिंग का मतलब है कि पोटेशियम या आर्गन या दोनों को परेशान किया गया है। साइट को भूगर्भीय रूप से सार्थक होना चाहिए, स्पष्ट रूप से जीवाश्म-असर वाली चट्टानों या अन्य विशेषताओं से संबंधित होना चाहिए जो बड़ी कहानी में शामिल होने के लिए एक अच्छी तारीख की आवश्यकता होती है। लावा बहता है जो प्राचीन मानव जीवाश्मों के साथ रॉक बेड के ऊपर और नीचे झूठ बोलना एक अच्छा और सच्चा उदाहरण है।

खनिज sanidine, के उच्च तापमान के रूप में पोटेशियम फेल्डस्पार, सबसे वांछनीय है। परंतु micas, प्लैगियोक्लेज़, हॉर्नब्लेंड, क्लेज़ और अन्य खनिजों से अच्छे डेटा मिल सकते हैं, जैसा कि पूरे रॉक विश्लेषण कर सकते हैं। युवा चट्टानों का स्तर निम्न होता है ⁴⁰Ar, जितना कि कई किलोग्राम की आवश्यकता हो सकती है। रॉक के नमूने लैब के रास्ते में संदूषण और अत्यधिक गर्मी से मुक्त, चिह्नित, सील और रखे जाते हैं।

रॉक के नमूनों को साफ उपकरणों में, एक आकार में कुचल दिया जाता है, जो खनिज के पूरे अनाज को दिनांकित करने के लिए सुरक्षित रखता है, फिर लक्ष्य खनिज के इन अनाजों को केंद्रित करने में मदद करने के लिए छलनी की जाती है। चयनित आकार के अंश को अल्ट्रासाउंड और एसिड स्नान में साफ किया जाता है, फिर धीरे से ओवन में सुखाया जाता है। लक्ष्य खनिज को भारी तरल पदार्थ का उपयोग करके अलग किया जाता है, फिर शुद्ध संभव नमूने के लिए माइक्रोस्कोप के तहत हाथ से उठाया जाता है। इस खनिज का नमूना तब वैक्यूम भट्टी में रात भर धीरे से पकाया जाता है। ये कदम उतना वायुमंडलीय निकालने में मदद करते हैं ⁴⁰माप से पहले संभव के रूप में नमूना से अर।

अगला, खनिज का नमूना एक वैक्यूम भट्टी में पिघलने के लिए गरम किया जाता है, जिससे सभी गैस बाहर निकल जाती हैं। आर्गन -38 की एक सटीक मात्रा को माप को जांचने में मदद करने के लिए "स्पाइक" के रूप में गैस में जोड़ा जाता है, और तरल नाइट्रोजन द्वारा ठंडा किए गए सक्रिय चारकोल पर गैस का नमूना एकत्र किया जाता है। तब गैस के नमूने को सभी अवांछित गैसों जैसे H से साफ किया जाता है₂ओ, सीओ₂, इसलिए₂, नाइट्रोजन और इतने पर जब तक कि सभी अवशेष हैं अक्रिय गेस, उनके बीच आर्गन।

अंत में, आर्गन परमाणुओं को एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर में गिना जाता है, एक मशीन जिसकी अपनी जटिलताएं होती हैं। तीन आर्गन आइसोटोप मापा जाता है: ³⁶ar, ³⁸अर, और ⁴⁰Ar। यदि इस चरण का डेटा साफ है, तो वायुमंडलीय आर्गन की प्रचुरता को निर्धारित किया जा सकता है और फिर रेडियोजेनिक उपज के लिए घटाया जा सकता है ⁴⁰अर सामग्री। यह "वायु सुधार" आर्गन -36 के स्तर पर निर्भर करता है, जो केवल हवा से आता है और किसी भी परमाणु क्षय प्रतिक्रिया द्वारा नहीं बनाया जाता है। यह घटाया जाता है, और आनुपातिक राशि होती है ³⁸अर और ⁴⁰Ar भी घटाए जाते हैं। बचा हुआ ³⁸अर स्पाइक से है, और शेष ⁴⁰अर रेडियोजेनिक है। क्योंकि स्पाइक ठीक ज्ञात है, ⁴⁰इसकी तुलना करके Ar निर्धारित किया जाता है।

इस डेटा में भिन्नताएँ प्रक्रिया में कहीं भी त्रुटियों को इंगित कर सकती हैं, यही वजह है कि तैयारी के सभी चरणों को विस्तार से दर्ज किया गया है।

के-आर विश्लेषण प्रति नमूना कई सौ डॉलर खर्च करता है और एक या दो सप्ताह लेता है।

K-Ar विधि का एक प्रकार समग्र माप प्रक्रिया को सरल बनाकर बेहतर डेटा देता है। कुंजी खनिज नमूने को न्यूट्रॉन बीम में डालना है, जो पोटेशियम -39 को आर्गन -39 में परिवर्तित करता है। इसलिये ³⁹अर का बहुत ही कम जीवन है, यह पहले से नमूने में अनुपस्थित रहने की गारंटी है, इसलिए यह पोटेशियम सामग्री का एक स्पष्ट संकेतक है। लाभ यह है कि नमूना डेटिंग के लिए आवश्यक सभी जानकारी उसी आर्गन माप से आती है। सटीकता अधिक है और त्रुटियां कम हैं। इस पद्धति को आमतौर पर "आर्गन-आर्गन डेटिंग" कहा जाता है।

के लिए शारीरिक प्रक्रिया ⁴⁰AR-³⁹अर डेटिंग तीन अंतरों को छोड़कर समान है:

• खनिज के नमूने को वैक्यूम ओवन में डालने से पहले, इसे न्यूट्रॉन स्रोत द्वारा मानक सामग्रियों के नमूनों के साथ विकिरणित किया जाता है।
• कोई नहीं है ³⁸अर स्पाइक की जरूरत है।
• चार आर आइसोटोप मापा जाता है: ³⁶ar, ³⁷ar, ³⁹अर, और ⁴⁰Ar।

डेटा का विश्लेषण K-Ar विधि की तुलना में अधिक जटिल है क्योंकि विकिरण के अलावा अन्य आइसोटोप से आर्गन परमाणु बनाता है ⁴⁰क। इन प्रभावों को ठीक किया जाना चाहिए, और कंप्यूटर की आवश्यकता के लिए यह प्रक्रिया पर्याप्त जटिल है।

Ar-Ar प्रति नमूना लगभग $ 1000 का विश्लेषण करता है और कई सप्ताह लगते हैं।

Ar-Ar पद्धति को श्रेष्ठ माना जाता है, लेकिन पुराने K-Ar पद्धति में इसकी कुछ समस्याओं से बचा जाता है। इसके अलावा, सस्ती के-आर पद्धति का उपयोग स्क्रीनिंग या टोही उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, जो सबसे अधिक मांग या दिलचस्प समस्याओं के लिए Ar-Ar की बचत करता है।

इन डेटिंग विधियों में 50 से अधिक वर्षों से लगातार सुधार हुआ है। सीखने की अवस्था लंबे समय से है और आज की तुलना में बहुत दूर है। गुणवत्ता में प्रत्येक वृद्धि के साथ, त्रुटि के अधिक सूक्ष्म स्रोत पाए गए हैं और उन्हें ध्यान में रखा गया है। अच्छी सामग्री और कुशल हाथों से ऐसी उम्र निकल सकती है जो 1 प्रतिशत के भीतर हो, यहां तक ​​कि चट्टानों में भी 10,000 साल पुरानी हो, जिसमें मात्रा हो ⁴⁰अर गायब हैं छोटे।