Kalium-argon-ajoitus

Kalium-argon-ajoitus (K-Ar-ajoitus) on iänmääritysmenetelmä, jolla ajoitetaan vanhoja fossiileja ja kivikerrostumia. Menetelmää käytetään erityisesti vanhojen kaliumpitoisten tulivuoren purkaustuotteina syntyneiden kivien iän määrittämiseen. Muita sopivia kiviä ovat savikivi, kiille ja evaporiitit. Kalium-argon-ajoitus ei sovellu alle 100 000–300 000 vuoden ikäisten kivien ajoittamiseen, sillä kaliumia ei ole nuorissa näytteissä ehtinyt hajota merkittäviä määriä.

Menetelmä

Alkuaine kalium (K) esiintyy luonnossa kolmena isotooppina (suluissa osuus luonnon kaliumista): ³⁹K (92,23%), ⁴⁰K (6,73%), ⁴¹K (0,00118%). Radioaktiivinen isotooppi ⁴⁰K hajoaa puoliintumisajalla 1,3·10⁹ (1,3 miljardia) vuotta ja lopputulos on joko kalsium (⁴⁰Ca) tai argon (⁴⁰Ar). Lopputulosten todennäköisyydet eivät ole yhtäsuuret vaan kaliumatomi hajoaa kalsiumiksi 89,1% ja argoniksi 10,9% todennäköisyydellä. Koska argon on jalokaasu, se pääsee pakenemaan kiviaineksesta niin kauan kuin kiviaines on riittävän kuumaa. Kiven jäähdyttyä hajoamistuotteena syntynyt argon jää vangiksi kiviainekseen ja tämän vuoksi on mahdollista sanoa, kauanko kiviaines on ollut jähmeää.

Maasta löydetystä kivestä mitatataan argonin määrä massaspektrometrillä, samoin kaliumin määrä liekkifotometrillä tai atomiabsorbtiospektrometrillä. Tällöin kivinäytteen ikä saadaan kaavasta

$t = \frac{t_{K}}{\ln 2}\ln\frac{K_f + Ar_f/0.109}{K_f},$

missä t_K on kaliumin puoliintumisaika, K_f mitattu kaliumpitoisuus ja Ar_f mitattu argonpitoisuus. Erityisesti kannattaa huomata, ettei menetelmän soveltamiseksi ole tarpeen tehdä oletuksia kaliumin alkuperäisestä määrästä.

Kalium-argon-menetelmä on virhelähteille altis niin kuin muutkin radioaktiivisen iänmääritysmenetelmät ja näytteitä on käsiteltävä huolella, varoen niiden altistumista esimerkiksi ilmakehän argonille. Ajoitusmenetelmän soveltaminen tuhoaa tutkittavan kivinäytteen, mikä tuo omia rajoitteitaan sen soveltamiseen.

Aiheesta muualla

• K-Ar N. Mex. Geochron. Lab
• Potassium-Argon Dating Univ. Cal.