Penanggalan argon–argon

Penanggalan Argon–argon (atau ⁴⁰Ar/³⁹Ar) adalah metode penanggalan radiometrik yang diciptakan untuk menggantikan penanggalan kalium–argon (K/Ar) secara akurat. Metode yang lebih tua membutuhkan pemisahan sampel menjadi dua untuk pengukuran kalium dan argon yang terpisah, sedangkan metode yang lebih baru hanya membutuhkan satu fragmen batuan atau butiran mineral dan menggunakan satu pengukuran isotop argon. Penanggalan argon–argon bergantung pada penyinaran neutron dari reaktor nuklir untuk mengubah bentuk stabil kalium (³⁹K) menjadi radioaktif ³⁹Ar. Selama standar usia yang diketahui disinari bersama dengan sampel yang tidak diketahui, dimungkinkan untuk menggunakan satu pengukuran isotop argon untuk menghitung rasio ⁴⁰K/⁴⁰Ar*, dan dengan demikian menghitung usia sampel yang tidak diketahui. ⁴⁰Ar* mengacu pada radiogenik ⁴⁰Ar, yaitu ⁴⁰ yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif ⁴⁰K. ⁴⁰Ar* tidak termasuk argon atmosfer yang diserap ke permukaan atau diwariskan melalui difusi dan nilai perhitungannya berasal dari pengukuran ³⁶Ar ( yang diasumsikan berasal dari atmosfer) dan mengasumsikan bahwa ⁴⁰Ar ditemukan dalam rasio konstan terhadap ³⁶Ar dalam gas atmosfer.

Sampel umumnya dihancurkan dan kristal tunggal dari mineral atau fragmen batuan dipilih dengan tangan untuk dianalisis. Kemudian diiradiasi untuk menghasilkan ³⁹Ar dari ³⁹K melalui reaksi (n-p) ³⁹K(n,p)³⁹Ar. Sampel kemudian dihilangkan gasnya dalam spektrometri massa vakum tinggi melalui laser atau tanur resistansi. Pemanasan menyebabkan struktur kristal mineral (atau mineral) terdegradasi, dan, saat sampel meleleh, gas yang terperangkap dilepaskan. Gas tersebut mungkin termasuk gas atmosfer, seperti karbon dioksida, air, nitrogen, dan argon, dan gas radiogenik, seperti argon dan helium, yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif reguler selama waktu geologis. Kelimpahan ⁴⁰Ar* meningkat seiring bertambahnya usia sampel, meskipun laju peningkatannya menurun secara eksponensial dengan waktu paruh ⁴⁰K, yaitu 1,248 miliar tahun.

Usia sampel diberikan oleh persamaan usia:

${\displaystyle t={\frac {1}{\lambda }}\ln(J\times R+1)}$

di mana λ adalah konstanta peluruhan radioaktif ⁴⁰ K ( sekitar 5,5 x 10⁻¹⁰ tahun ⁻¹, sesuai dengan waktu paruh sekitar 1,25 miliar tahun), J adalah faktor-J (parameter yang terkait dengan proses radiasi), dan R adalah rasio ⁴⁰ Ar*/ ³⁹ Ar. Faktor J berhubungan dengan pengaruh bombardir neutron selama proses iradiasi; aliran partikel neutron yang lebih padat akan mengubah lebih banyak atom dari ³⁹ K menjadi ³⁹ Ar daripada atom yang kurang padat.

Metode ⁴⁰Ar/³⁹ Ar hanya mengukur tanggal relatif. Agar usia dapat dihitung dengan teknik ⁴⁰Ar/³⁹ Ar, parameter J harus ditentukan dengan menyinari sampel yang tidak diketahui bersama dengan sampel yang usianya diketahui untuk suatu standar. Karena standar (primer) ini pada akhirnya tidak dapat ditentukan dengan ⁴⁰Ar/³⁹ Ar, maka harus ditentukan terlebih dahulu dengan metode penanggalan lain. Metode yang paling umum digunakan sampai saat ini standar utama adalah teknik K/Ar konvensional.^[1] Metode alternatif untuk mengkalibrasi standar yang digunakan adalah penyetelan astronomi (juga dikenal sebagai penyetelan orbit), yang datang pada usia yang sedikit berbeda.^[2]

Penggunaan utama geokronologi ⁴⁰Ar/³⁹ Ar adalah penanggalan mineral metamorf dan batuan beku. ⁴⁰Ar/³⁹Ar tidak mungkin memberikan usia intrusi granit karena usia biasanya mencerminkan waktu ketika mineral didinginkan melalui suhu penutupannya. Namun, dalam batuan metamorf yang belum melampaui suhu penutupannya, usia kemungkinan menentukan waktu kristalisasi mineral tersebut. Penanggalan pergerakan pada sistem sesar juga dimungkinkan dengan metode ⁴⁰Ar/³⁹Ar. Mineral yang berbeda memiliki suhu penutupan yang berbeda; biotit adalah ~300°C, muskovit sekitar 400°C dan hornblende memiliki suhu penutupan ~550°C. Dengan demikian, granit yang mengandung ketiga mineral tersebut akan mencatat tiga "usia" emplasemen yang berbeda saat mendingin melalui suhu penutupan ini. Jadi, meskipun usia kristalisasi tidak dicatat, informasi tersebut masih berguna dalam menyusun sejarah termal batuan.

Penanggalan mineral dapat memberikan informasi usia pada batuan, tetapi asumsi harus dibuat. Mineral biasanya hanya merekam terakhir kali mereka mendingin di bawah suhu penutupan, dan ini mungkin tidak mewakili semua peristiwa yang dialami batuan, dan mungkin tidak cocok dengan usia intrusi. Dengan demikian, kebijaksanaan dan interpretasi penanggalan usia sangat penting. Geokronologi ⁴⁰Ar/³⁹Ar mengasumsikan bahwa batuan mempertahankan semua ⁴⁰Ar-nya setelah didinginkan melewati suhu penutupan dan ini diambil sampelnya dengan benar selama analisis.

Teknik ini memungkinkan kesalahan yang terlibat dalam penanggalan K-Ar untuk diperiksa. Penanggalan argon-argon memiliki keuntungan karena tidak memerlukan penentuan kalium. Metode analisis modern memungkinkan masing-masing wilayah kristal untuk diselidiki. Metode ini penting karena memungkinkan pembentukan dan pendinginan kristal selama berbagai peristiwa untuk diidentifikasi.

• WiscAr Geochronology Laboratory, University of Wisconsin-Madison
• UC Berkeley press release: "Precise dating of the destruction of Pompeii proves argon-argon method can reliably date rocks as young as 2,000 years"
• New Mexico Geochronology Research Laboratory
• Argon Isotope Facility Diarsipkan 2010-05-10 di Wayback Machine. of the Scottish Universities Environmental Research Council
• Open University Ar/Ar and Noble Gas Laboratory
• Argon Laboratory / Australian National