Determinarea constantelor de decadere radioizotop si a timpului de injumatatire

Cuvinte cheie: datarea radioizotopilor, constante de descompunere, injumatatiri, potasiu-40, 40K, β-descompunere, captarea electronilor, raze γ, datare potasiu-argon, datare argon-argon, monitoare flux (fluenta), experimente de numarare directa, Geiger Contor mai mare, contor de scintilatie lichida, comparatii geologice, sanidina Tuff Fish Canyon, incertitudini, raport de ramificare, raport de abundenta 40K / K, „standard de aur” U-Pb, 238U / 235U

Introducere

Datarea radioizotopului dintre roci si meteoriti este poate cea mai puternica dovada pentru vechea batranete a pamantului si a sistemului solar. Varstele absolute oferite de metodele de datare radioizotopi ofera o aura aparenta de certitudine milioanelor si miliardelor de ani pretinse pentru formarea rocilor terestre. Astfel, multi din comunitatea stiintifica si publicul larg din intreaga lume raman astfel convinsi de vechea antichitate a pamantului.

Cu toate acestea, determinarile exacte ale varstei radioizotopice impun ca constantele de descompunere (sau timpul de injumatatire) a radionuclidelor parentale sa fie cunoscute si constante in timp. In mod ideal, incertitudinea constantelor de descompunere ar trebui sa fie neglijabila in comparatie cu sau cel putin proportional cu incertitudinile analitice ale masuratorilor spectrometrului de masa care intra in calculele varstei radioizotopului (Begemann si colab., 2001). In mod clar, pe baza discutiilor in curs din literatura conventionala, acest lucru nu este inca cazul in prezent. Imbunatatirile uimitoare ale performantei spectrometrelor de masa din ultimele patru decenii, incepand cu lucrarea de reper de Wasserburg si colab. (1969), nu au fost insotite de nicio imbunatatire comparabila a exactitatii constantelor de descompunere (Begemann si colab., 2001; Steiger si Jager 1977), in ciuda incercarilor in curs de desfasurare (Miller 2012). Incertitudinile asociate cu determinarile directe ale timpului de injumatatire sunt, in cele mai multe cazuri, inca la nivelul de 1%, ceea ce este inca semnificativ mai bun decat orice metoda radioizotopa pentru determinarea varstelor formatiunilor de roca. Cu toate acestea, chiar si incertitudini de doar 1% in timpul de injumatatire duce la discrepante foarte semnificative in varstele radioizotopului derivat. Recunoasterea unei nevoi urgente de imbunatatire a situatiei nu este noua (de exemplu, Renne si colab. 1998; Min si colab. 2000a). Ea continua sa fie mentionata, la un moment dat sau altul, de fiecare grup activ in geo- sau cosmocronologie (Schmitz 2012). ceea ce este inca semnificativ mai bun decat orice metoda de radioizotop pentru determinarea varstelor formatiunilor de roca. Cu toate acestea, chiar si incertitudini de doar 1% in timpul de injumatatire duce la discrepante foarte semnificative in varstele radioizotopului derivat. Recunoasterea unei nevoi urgente de imbunatatire a situatiei nu este noua (de exemplu, Renne si colab. 1998; Min si colab. 2000a). Ea continua sa fie mentionata, la un moment dat sau altul, de fiecare grup activ in geo- sau cosmocronologie (Schmitz 2012). ceea ce este inca semnificativ mai bun decat orice metoda de radioizotop pentru determinarea varstelor formatiunilor de roca. Cu toate acestea, chiar si incertitudini de doar 1% in timpul de injumatatire duce la discrepante foarte semnificative in varstele radioizotopului derivat. Recunoasterea unei nevoi urgente de imbunatatire a situatiei nu este noua (de exemplu, Renne si colab. 1998; Min si colab. 2000a). Ea continua sa fie mentionata, la un moment dat sau altul, de fiecare grup activ in geo- sau cosmocronologie (Schmitz 2012).

Dintr – o perspectiva creationista, a 1997-2005 RATE ( R adioisotopes si O ge de T a E Arth) proiect realizat cu succes progrese in documentarea unele dintre capcanele in metodele de datare cu radioizotopi, si mai ales in a demonstra ca ratele de radioizotopi de descompunere nu poate avea a fost intotdeauna constant la ritmurile masurate de astazi (Vardiman, Snelling si Chaffin 2000, 2005). Cu toate acestea, mai ramane mult efort de cercetare pentru a face mai multe abordari nu numai pentru a descoperi defectele intrinseci acestor metode de datare de lunga vechime, ci spre o intelegere completa a radioizotopilor si a degradarii lor in istoria pamantului intr-un cadru creationist biblic.

Un domeniu crucial pe care proiectul RATE nu l-a atins a fost problema cat de fiabile au fost determinarile ratelor de descompunere ale radioizotopilor, care sunt atat de cruciale pentru calibrarea acestor „ceasuri”. Intr-adevar, inainte de aceasta serie prezenta de lucrari (Snelling 2014a, b, 2015a, b) nu au existat nicio incercare in literatura creationista de a revizui modul in care au fost determinate timpurile de injumatatire ale radioizotopilor parinti folositi in datarile geologice de lunga durata si sa coreleze toate determinarile raportate in literatura de specialitate pentru a discuta despre exactitatea valorilor acceptate in prezent. La urma urmei, determinarile exacte ale varstei radioizotopului depind de determinarile exacte ale constantelor de decadere sau ale timpului de injumatatire a radiizotopilor parinti respectivi. Fiabilitatea celorlalte doua presupuneri pe care se bazeaza aceste presupuse metode de datare absolute, adica: conditiile de pornire si nicio contaminare a sistemelor inchise nu sunt aprobate. Totusi, acestea pot fi evitate oarecum prin tehnica izochrona, deoarece se afirma ca este independenta de conditiile de pornire si se pretinde a fi sensibila la dezvaluirea oricarei contaminari, care este inca semnificativ mai buna decat orice metoda radioizotopa pentru determinarea varstelor formatiunilor de roca. . Punctele de date care nu se incadreaza pe izochron sunt pur si simplu ignorate, deoarece valorile lor sunt considerate ca urmare a contaminarii. Ca aceasta practica obisnuita este ilustrata cu numeroase exemple citate din literatura de specialitate de Faure si Mensing (2005) si Dickin (2005). Pe de alta parte, s-ar putea sustine ca aceasta eliminare a punctelor de date care nu se incadreaza in izoincron este arbitrara si, prin urmare, nu este o stiinta buna, pentru ca se presupune doar ca valorile „aberante” se datoreaza contaminarii, mai degraba decat cele dovedite a fi asa. Intr-adevar, pentru a elimina aceste valori in orice set de date, trebuie sa stabilim un motiv pentru eliminarea acelor puncte de date care nu pot fi discutate in mod rezonabil.

Pentru a remedia aceasta deficienta in literatura creationalista, Snelling (2014a, b, 2015a, b) a documentat metodologia din spatele si istoria determinarii constantelor de decadere si a timpului de injumatatire a radioizotopilor parinti 87Rb, 176Lu, 187Re si 247Sm care sunt utilizate ca baza pentru metodele de intalnire Rb-Sr, Lu-Hf, Re-Os si, respectiv, Sm-Nd. El a aratat ca exista inca o anumita incertitudine in ceea ce priveste valorile acestor masuri ale ratelor de descompunere 87Rb si 176Lu, spre deosebire de acordul aparent privind ratele de descompunere 187Re si 247Sm. Aceasta incertitudine este deosebit de importanta in determinarile ratei de descompunere 176Lu prin experimente de numarare directa fizica. In plus, valorile determinate ale ratei de descompunere 87Rb difera atunci cand varstele Rb-Sr sunt calibrate fata de varstele U-Pb ale acelorasi minerale si roci terestre sau ale acelorasi meteoriti si roci lunare. In mod ironic, ratele de degradare lente ale izotopilor, cum ar fi 87Rb si 247Sm, utilizate pentru intalnirea in timp profund, fac dificila masurarea exacta a ratelor de degradare. Astfel, s-ar putea sustine ca masurarile directe ale ratelor de descompunere ale acestora ar trebui sa fie singurele dovezi experimentale acceptabile, mai ales ca masurarile care sunt calibrate in raport cu alte sisteme de radioizotop sunt deja partinite de metodologia acceptata in prezent, folosita de comunitatea seculara in metodele lor de datare in roca. Cu toate acestea, timpul de injumatatire de 87 Cb, 176Lu, 187Re si 147Sm au fost calibrate pana la urma cu sistemele de radioizotop U-Pb. Acesta este cazul chiar si pentru timpul de injumatatire in decadenta de 147 Sm a carui valoare acceptata nu s-a schimbat de cand a fost calibrata in raport cu datarea U-Pb a doi meteoriti in anii 1970, in ciuda faptului ca experimentele mai recente de numarare fizica directa sugereaza un valoare mai mare. Cu toate acestea, increderea in radioizotopul U-Pb ca „standard de aur” este foarte indoielnica, deoarece acum se cunosc variatii masurate ale raportului 238U / 235U care este esential pentru aceasta metoda (Brennecka si Wadhwa 2012; Hiess et al 2012), precum si incertitudini cu privire la valorile ratei de descompunere 238U si 235U (Mattinson 2010; Schon, Winkler si Kutschera 2004; Schoene si colab. 2006). in ciuda faptului ca experimentele de contorizare directa fizica mai amanuntite sugereaza o valoare mai mare. Cu toate acestea, increderea in radioizotopul U-Pb ca „standard de aur” este foarte indoielnica, deoarece acum se cunosc variatii masurate ale raportului 238U / 235U care este esential pentru aceasta metoda (Brennecka si Wadhwa 2012; Hiess et al 2012), precum si incertitudini cu privire la valorile ratei de descompunere 238U si 235U (Mattinson 2010; Schon, Winkler si Kutschera 2004; Schoene si colab. 2006). in ciuda faptului ca experimentele de contorizare directa fizica mai amanuntite sugereaza o valoare mai mare. Cu toate acestea, increderea in radioizotopul U-Pb ca „standard de aur” este foarte indoielnica, deoarece acum se cunosc variatii masurate in raportul 238U / 235U care este esential pentru aceasta metoda (Brennecka si Wadhwa 2012; Hiess et al 2012), precum si incertitudini cu privire la valorile ratei de descompunere 238U si 235U (Mattinson 2010; Schon, Winkler si Kutschera 2004; Schoene si colab. 2006). Winkler, si Kutschera 2004; Schoene si colab. 2006). Winkler, si Kutschera 2004; Schoene si colab. 2006).

Prin urmare, obiectivul acestei contributii este documentarea in continuare a metodologiei din spatele si istoricul determinarii constantelor actuale de descompunere si a timpului de injumatatire a radioizotopilor parinti folositi ca baza pentru metodele de intalnire de varsta lunga. Trebuie sa exploram cat de exacte sunt aceste determinari, daca exista intr-adevar consensul asupra valorilor standard pentru timpul de injumatatire si a constantelor de degradare si cat de independente, consistente si obiective sunt valorile standard pentru fiecare dintre diferitele metode. Desigur, este de asteptat ca fiecare izotop radioactiv de lunga durata sa prezinte variatii si incertitudini similare in masurarile de injumatatire, deoarece acestea sunt dificile masuratori cu erori statistice concomitente. Acest lucru se va aplica si pentru determinarea cantitatii de izotop fiica produsa prin procesul de descompunere. In orice caz, chiar si mici variatii si incertitudini in valorile timpului de injumatatire au ca rezultat variatii mari si incertitudini in varstele calculate pentru roci si ramane intrebarea daca valorile timpului de injumatatire pentru fiecare radioizotop parinte de lunga durata sunt determinate in mod independent. Continuam aici cu determinarile ratei de descompunere a potasiului-40 (40 K), care este baza metodelor de datare K-Ar si Ar-Ar.

Potasiu, Potasiu-40 Decadere si Potasiu-Argon Dating

Potasiul ( Z = 19) este un metal alcalin (grupa IA), impreuna cu Li, Na, Rb si Cs. Este unul dintre cele opt cele mai abundente elemente chimice din scoarta terestra si este un element constitutiv major al multor minerale importante formatoare de roci, precum micas, feldspars, feldspatoizi, multe minerale de argila si unele minerale evaporite (precipitate) Dickin 2005; Faure si Mensing 2005).

Compozitia izotopica a lui K a fost studiata pentru prima data de Aston (1921), care a descoperit 39K si 41K. Radiactivitatea sarurilor K a fost sugerata de Thomson (1905) si ulterior a fost demonstrata de Campbell (1908) si Campbell si Wood (1906). Cu toate acestea, radioizotopul natural 40K nu a fost identificat pana cand Nier (1935) a prezentat dovezi concludente pentru existenta sa folosind un spectrometru de masa mult mai sensibil decat fusese disponibil pentru Aston. Modurile posibile de degradare deschise pana la 40K au fost discutate pentru prima data de Von Weizsacker (1937), care a concluzionat ca 40K sufera o degradare ramificata pana la 40Ca si 40Ar, bazata partial pe faptul ca abundenta de Ar in atmosfera pamantului este de aproximativ 1000 de ori mai mare. decat era de asteptat in comparatie cu abundentele cosmice ale celorlalte gaze nobile. Von Weizsacker (1937) a postulat, de asemenea, ca 40Ar radiogenic ar trebui sa fie prezent in mineralele vechi purtatoare de K. Aldrich si Nier (1948) au confirmat apoi acea predictie, demonstrand ca patru minerale vechi din punct de vedere geologic contineau 40Ar radiogenic. Baza teoretica a metodei de datare K-Ar a fost astfel stabilita pana in 1950, iar de atunci a devenit o metoda importanta si larg utilizata pentru datarea rocilor si mineralelor purtatoare de K (Dalrymple 1991; Dalrymple si Lanphere 1969; Hunziker 1979; Schaeffer si Zahringer 1966).

Potasiul are deci trei izotopi naturali, ale caror abundente au fost determinate ca 39K = 93,2581 ± 0,0029%, 40K = 0,01167 ± 0,00004% si 41K = 6,7302 ± 0,0029% (Garner si colab., 1975). Deoarece 40K constituie doar 0,01167% din potasiu total, acesta intra in mod eficient in intervalul scazut de concentratie de ppm in roci si minerale. Compozitia izotopica a lui Ar in atmosfera terestra a fost masurata de Nier (1950) ca 40Ar = 99,60%, 38Ar = 0,063% si 36Ar = 0,337%, astfel incat raportul 40Ar / 36Ar este 99,60 / 0,337 = 295,5.

40K care prezinta natural prezinta o schema de descompunere ramificata la 40Ca si 40Ar (fig. 1). Ramura principala (89,52% din 40K) conduce prin emisie de negatron (particule β) la 40Ca, dar in majoritatea rocilor, produsul fiic de 40Ca este inotat de 40Ca comun (non-radiogen), ceea ce constituie 97% din calciu total (Dickin 2005). Doar aproximativ 10,48% din atomii 40K se descompun pana la 40Ar, dar prin trei rute diferite, dintre care doua implica captarea unui electron orbital de catre nucleu. Unul dintre aceste doua moduri de captare a electronilor lasa nucleul 40Ar intr-o stare excitata, care apoi se excita cu ajutorul unei raze γ energetice (1.4608 MeV) (Faure si Mensing 2005). Al doilea mod de captare a electronilor si descompunerea pozitronului ating direct starea de baza a 40Ar. Cu toate acestea, a treia cale de emisie de pozitron reprezinta doar 0,001% din decaderi pana la 40Ar. Prin urmare, captarea electronilor (etc.

Constanta de descompunere a captarii electronilor λec are o valoare recomandata de 0,581 × 10-10 pe an, echivalent cu un timp de injumatatire plasmatica de 11,93 Byr (Steiger si Jager 1977), bazat pe o medie ponderata a celor sase cele mai bune calculari la momentul evaluat de Beckinsale si Gale (1969). Dar β-descompunerea de 40K la 40Ca are propria constanta de descompunere λβ care trebuie sa fie, de asemenea, luata in considerare. Are o valoare recomandata de 4.962 × 10-10 pe an, echivalent cu un timp de injumatatire plasmatica de 1.397 Byr (Steiger si Jager 1977). Astfel, valoarea recomandata a constantei totale de descompunere λ pentru 40K decadere, care este suma celor doua ramuri, este de 5.543 × 10-10 pe an, echivalent cu un timp de injumatatire de 1,25 Byr (Steiger si Jager 1977).

Dupa cum s-a indicat deja, exista doi parametri prin care se masoara si se exprima rata de descompunere, si anume constanta de decadere (λ) si timpul de injumatatire ( t ½). Constanta de descompunere poate fi definita ca probabilitatea pe unitatea de timp a unui anumit nucleu in descompunere, in timp ce timpul de injumatatire este timpul necesar pentru jumatate dintr-un numar dat de atomii radionuclidului mama sa se descompuna. Cele doua cantitati pot fi aproape utilizate interschimbabil, deoarece sunt legate de ecuatie:

Raportul de ramificare R este definit ca λec / λβ si are o valoare de 0,117 (Faure si Mensing 2005). Fractia de 40K de atomi care se descompun la 40Ar este data de (λec / λ) 40K, care este utilizata pentru a exprima cresterea atomilor radiogeni 40Ar (40Ar *) intr-o roca sau mineral portant K:

Numarul total de atomi de 40Ar este:

unde 40Ar0 este numarul de 40Ar atomi per unitate de greutate a probei care au fost incorporati in roca sau mineral in momentul formarii sale. Deoarece Ar este un gaz nobil (sau inert) si deoarece solubilitatea sa in silicat se topeste este astfel scazuta, se presupune ca 40Ar0 este zero. S-ar putea sustine ca aceasta este o presupunere indoielnica de verificat, mai ales ca doar o cantitate relativ mica de 40Ar este incorporata in roca prin descompunere radioactiva.

Pentru a dat o roca sau mineral portant K prin metoda K-Ar, numarul de atomi de 40K si 40Ar * dintr-o greutate unitara a probei trebuie masurat si apoi utilizat pentru a rezolva ecuatia 2 pentru t :

Cu toate acestea, dupa cum subliniaza Faure si Mensing (2005), valoarea lui t astfel calculata este varsta (adica varsta model) a rocii sau a mineralului numai atunci cand sunt indeplinite urmatoarele ipoteze:

1. Nu s-a scapat niciun radiogenic 40Ar * produs prin descompunerea 40K in roca sau mineral in timpul vietii sale.
2. Rockul sau mineralul au devenit inchise la 40Ar la scurt timp dupa formarea sa, ceea ce inseamna ca trebuie sa se raceasca rapid dupa cristalizare, daca nu s-a format la o temperatura scazuta.
3. Nu s-a incorporat 40Ar in roca sau mineral, nici in momentul formarii sale, nici in timpul unui eveniment metamorfic ulterior.
4. O corectie adecvata este facuta pentru prezenta 40Ar atmosferica.
5. Stanca sau mineralul a fost inchisa lui K, adica nu a castigat si nu a pierdut niciun K, de-a lungul vietii.
6. Compozitia izotopica a K in roca sau mineral este normala si nu a fost modificata prin fractionare sau alte procese decat prin descompunerea 40K.
7. Constantele de descompunere (sau semivizele) de 40K sunt cunoscute cu exactitate si nu au fost afectate de conditiile fizice sau chimice ale mediului in care K a existat de cand a fost incorporat pe pamant.
8. Concentratiile de K si 40Ar * au fost determinate cu exactitate.

Chiar Faure si Mensing (2005) recunosc ca aceste ipoteze necesita o evaluare atenta in fiecare caz si pun anumite restrictii la interpretarea geologica a datelor K-Ar. Intr-adevar, Dickin (2005), Faure si Mensing (2005) si Snelling (2000) ofera numeroase exemple in care date de K-Ar si Ar-Ar au fost obtinute pentru diverse roci si minerale din cauza esecului demonstrat al unora dintre aceste presupuneri. . Ultimele trei presupuneri au un scop destul de general si exprima anumite conditii fundamentale ale oricarei metode de datare radioizotop. Compozitia izotopica a K la probele terestre este de obicei considerata constanta, chiar daca fractionarea izotopilor K a fost observata la scara mica in contactele cu intruziuni ignee (Morozova si Alferovsky 1974; Verbeek si Schreiner 1967). In orice caz, daca timpul de injumatatire totala de 40 K nu este cunoscut cu exactitate, atunci nici varsta K-Ar calculata a unei roci sau minerale nu poate fi cunoscuta cu exactitate. Aceste probleme au dus la dezvoltarea metodei de datare argon-argon (Ar-Ar).

Argon-Argon Dating

In plus, descompunerea de la 40K la 40Ar este, de asemenea, baza metodei de datare 40Ar-39Ar, care utilizeaza o abordare neconventionala a problemei masurarii concentratiilor K in roci si minerale (Dallmeyer 1979; Dalrymple 1991, 2004; Dalrymple si Lanphere 1971; McDougall si Harrison 1988).

Metoda conventionala de datare a K-Ar depinde de presupunerile ca esantionul nu continea Ar la momentul formarii sale si ca tot Ar radiogenic produs in cadrul acesteia a fost retinut cantitativ (Faure si Mensing 2005). Deoarece Ar poate difuza din minerale chiar si la temperaturi cu mult sub punctul lor de topire, datele K-Ar pot reprezenta posibil doar timpul scurs de la racire pana la temperaturi la care pierderea de difuzie de Ar este nesemnificativa. Cu toate acestea, in anumite circumstante poate fi prezent si un exces de 40Ar radiogen, ceea ce face ca datele K-Ar sa fie prea vechi. Ca aceasta este o problema comuna a fost bine documentata in literatura de specialitate (Dickin 2005; Faure and Mensing 2005; Snelling 2000). O alta problema este ca in metoda K-Ar conventionala, concentratiile de 40Ar si K sunt masurate separat pe diferite alicote ale esantioanelor, ceea ce creste semnificativ si probabilitatea erorilor sistematice necunoscute. Prin urmare, esantioanele datate trebuie sa fie omogene in raport cu ambele elemente. Dar aceasta cerinta nu poate fi satisfacuta in toate cazurile, in special prin roci vulcanice cu granulatie fina sau sticloasa.

Afinitatile chimice foarte diferite ale potasiului si argonului determina, de asemenea, limitari in metoda de datare K-Ar (Dickin 2005). Din toate aceste motive, metoda de intalnire 40Ar * -39Ar a fost dezvoltata, fiind descrisa mai intai in detaliu de Merrihue si Turner (1966). Aceasta metoda poate depasi unele dintre limitarile metodei conventionale de datare K-Ar, deoarece K si Ar sunt determinate pe acelasi esantion si sunt necesare numai masuratori ale raporturilor izotopice ale lui Ar. Problema inomogenitatii esantioanelor si nevoia de a masura concentratiile absolute de K si Ar sunt astfel eliminate. Prin urmare, se afirma ca aceasta metoda este potrivita pentru datarea de mostre mici sau valoroase, cum ar fi meteoritele sau rocile lunare si minerale, in special atunci cand esantioanele sunt incalzite treptat cu un laser continuu.

Metoda de datare 40Ar-39Ar se bazeaza pe formarea 39Ar prin transformarea 39K in probe portante K in 39Ar intr-un reactor nuclear prin iradiere cu neutroni termici si rapide. Acest lucru determina reactia dorita n, p (captare neutroni, emisie de protoni):

39Ar este instabil si scade pana la 39K prin emisia β cu un timp de injumatatire plasmatica de 269 ani. Datorita ritmului sau de degradare lent (timpul de injumatatire relativ lung), 39Ar poate fi tratat ca si cand ar fi fost stabil in timpul scurt implicat in analizele probelor. Merrihue (1965) a fost primul care a propus ca raportul 40Ar * / 39Ar sa poata fi masurat prin spectrometrie de masa. Ulterior, Merrihue si Turner (1966) au descris o astfel de procedura si au raportat datele Ar-Ar pentru mai multi meteoriti pietrosi care pareau sa fie in acord cu datele K-Ar conventionale pentru aceiasi meteoriti. Principiile metodei de intalnire 40Ar-39Ar au fost prezentate de Dallmeyer (1979), Dalrymple si Lanphere (1971), Dalrymple (1991, 2004) si McDougall si Harrison (1988).

Cand un esantion portant de K este iradiat cu neutroni intr-un reactor, izotopii de Ar sunt produsi de mai multe reactii care implica K, Ca si Cl in tinta. In cazul ideal, 39Ar este produs numai de reactia n, p cu 39K. In formularea Mitchell (1968), numarul de 39Ar atomi formati in esantion prin iradierea neutronului este

unde 39K este numarul de atomi din acest izotop in proba iradiata, Δ T este durata iradierii, φ (ε) este densitatea fluxului de neutroni la energia ε, σ (ε) este sectiunea transversala de captare a 39K pentru neutronii avand energie ε, iar integrarea se realizeaza pe intregul spectru energetic al neutronilor. Numarul de atomi 40Ar radiogenici din proba iradiata datorita degradarii 40K in timpul vietii sale este dat de ecuatia 2 de mai sus, unde 40Ar * este 40Ar radiogenic, λec este constanta de decadere a captarii electronilor 40K, iar λ este constanta de descompunere totala de 40K. Deci dupa iradierea de neutroni a unei probe, raportul sau 40Ar * / 39Ar este obtinut prin impartirea ecuatiei 2 de mai sus la ecuatia 6

Densitatea fluxului de neutroni si sectiunile transversale de captare sunt dificil de evaluat de la primele principii, deoarece spectrul energetic al neutronilor incidente si sectiunile transversale de 39K pentru captarea neutronilor cu energii variate nu sunt bine cunoscute. Deci ecuatia 7 poate fi simplificata prin introducerea parametrului J , definit ca fiind

care duce la

Ecuatia 9 sugereaza ca J ar putea fi determinata prin iradierea probelor de varsta cunoscuta (care se numesc monitoare de flux sau de fluenta) impreuna cu esantioane ale caror varste sunt necunoscute si sunt determinate. Tehnic fluxul de iradiere nu este masurat. Intr-un anumit sens, s-ar putea considera ca se masoara fluenta, dar raportul 40Ar * / 39Ar este masurat cu adevarat prin aceasta metodologie. Deci, dupa ce raportul 40Ar * / 39Ar al monitorului a fost masurat, J poate fi calculat din ecuatia 9

unde t m este varsta cunoscuta a monitorului de flux si (40Ar * / 39Ar) m este valoarea masurata a acestui raport in monitorul de flux.

Spectrul energetic al fluxului de neutroni la care este expus un anumit esantion in timpul iradierii depinde de pozitia sa in suportul esantionului. Din acest motiv, mai multe probe ale monitorului de flux sunt introduse in suportul esantionului in pozitii cunoscute intre esantioane necunoscute. Intregul pachet este apoi iradiat timp de cateva zile intr-un reactor nuclear pentru a permite producerea a 39Ar. Aceasta presupune desigur un profil de fascicul consistent pe o perioada de cateva zile, ceea ce experienta arata este o sarcina dificila de realizat. Dupa iradiere, Ar in monitoarele de flux (de varsta cunoscuta) este eliberat prin fuziune intr-un sistem de vid si raporturile lor 40Ar * / 39Ar sunt masurate prin spectrometrie de masa. Se presupune ca toata Ar, fara a se produce fractionare, este eliberata de monitoare si colectate pentru analizele de spectrometrie de masa. Valorile lor J sunt apoi calculate cu ecuatia 9 si sunt reprezentate ca functie a pozitiei lor in suportul esantionului. Valorile J respective ale esantioanelor de varsta necunoscute sunt apoi obtinute prin interpolarea graficului rezultat in functie de pozitiile lor cunoscute in suportul esantionului. Este posibil sa se aplice aceste valori J pe esantioanele de varste necunoscute, deoarece atat probele, cat si monitoarele au fost iradiate in acelasi timp.

Raporturile 40Ar * / 39Ar ale esantioanelor de varsta necunoscute iradiate sunt determinate in mod similar prin topirea lor individual intr-o camera de vid si prin masurarea raportului 40Ar * / 39Ar din Ar eliberat intr-un spectrometru de masa cu sursa de gaz. Raporturile 40Ar * / 39Ar rezultate ale esantioanelor de varsta necunoscute sunt apoi utilizate pentru a calcula varstele lor folosind ecuatia 9 rearanjata ca

Cateva concentrate minerale diferite au fost utilizate ca monitoare. Varstele lor trebuie cunoscute cu exactitate, deoarece sunt utilizate pentru calcularea valorilor lui Jfolosind ecuatia 10. Orice erori in varstele monitoarelor sunt, prin urmare, propagate din ecuatiile 10 si 11 si rezulta in erori sistematice corespunzatoare la varstele calculate 40Ar * / 39Ar ale esantioanelor de varste necunoscute care au fost iradiate cu acele monitoare de flux. Jourdan si colab., Au publicat varste K-Ar „fluide” (fluide) utilizate pe scara larga (Hb3gr, MMHb-1, LP-6, FY12a, FCs, WA1ms si altele). (2014), Jourdan, Verati si Feraud (2006), Jourdan si Renne (2007), Renne si colab. (1998, 2010), Schwartz si Trieloff (2007a) si Roddick (1983). Desigur, oricat de precis sunt ele cunoscute, utilizarea varstei K-Ar a monitoarelor pentru a determina varstele Ar-Ar ale probelor de varste necunoscute implica inca un rationament circular.

Eroarea analitica estimata in varsta calculata folosind ecuatia 11 conform Dalrymple si Lanphere (1971) este

unde F = 40Ar * / 39Ar, σ F 2 si σ j 2 sunt variantele F si J , respectiv, exprimat in procente, t este varsta probei, iar λ este constanta totala dezintegrare a 40K. Varstele astfel obtinute sunt denumite varste totale de eliberare a argonului. Orice erori in λ nu par a fi luate in considerare in astfel de determinari de varsta. Cu toate acestea, acestea sunt supuse acelorasi limitari ca varstele K-Ar conventionale, deoarece depind de presupunerea ca niciun 40Ar radiogen nu a scapat din probe si nu este prezent niciun exces de 40Ar. Cu toate acestea, astfel de varste evita problemele care decurg din distributia neomogena a K si a Ar in probe si necesita doar masurarea raporturilor izotopice ale Ar.

In cazul ideal prezentat mai sus, se presupune ca toate cele 40Ar din probele iradiate sunt fie radiogene, fie atmosferice, toate cele 36Ar sunt atmosferice, iar cele 39Ar sunt produse numai de reactia 39K (n, p) la 39Ar in timpul proces de iradiere. In acest caz, valorile masurate ale raporturilor 40Ar / 39Ar si 36Ar / 39Ar pot fi utilizate pentru a calcula raportul dorit de 40Ar radiogenic (40Ar *) la 39Ar prin relatia

unde 295,5 este raportul 40Ar / 36Ar al Ar atmosferic, presupunand ca acest raport a ramas constant de-a lungul a sute de milioane de ani si singurul Ar non-radiogen din necunoscut se datoreaza absorbtiei atmosferice la rapoartele de abundenta izotopice actuale.

De fapt, izotopii Ar sunt, de asemenea, produsi de mai multe reactii interferente cauzate de interactiunile neutronilor cu izotopii de Ca, K si Cl din probe. Prin urmare, trebuie facute o serie de corectii care sunt deosebit de importante pentru esantioanele aparent tinere (~ 106 ani) si pentru cele care au un raport Ca / K> 10. Reactiile care intervin sunt enumerate in tabelul 1 si pot fi studiate prin referire la Fig. 2. Discutii detaliate despre aceste corectii au fost oferite de Mitchell (1968), Brereton (1970), Turner (1971), Dalrymple si Lanphere (1971), si Tetley, McDougall si Heydegger (1980).

Cele mai importante reactii interferente sunt cele care implica izotopii de Ca. Dupa cum este enumerat in tabelul 1, izotopii Ca produc fiecare dintre izotopii Ar, asa cum este discutat mai detaliat de Faure si Mensing (2005). Aceste reactii interfereaza cu corectia Ar atmosferica, care se bazeaza pe 36Ar. Se afirma ca abundenta de 37Ar intr-un esantion iradiat este o indicatie a intinderii interferentei de Ca, dar acest lucru nu este neaparat in cazul in care sectiunile de productie pentru 37Ar sunt semnificativ diferite de cele pentru 36Ar sau 39Ar. Totusi, 37Ar este radioactiv si scade la 37Cl stabil, cu un timp de injumatatire scurta de 35,1 zile. Astfel, trebuie facuta o corectie pentru descompunerea 37Ar dupa iradiere, deoarece abundenta de 40Ca obtinuta din 37Ar este utilizata pentru a estima contributiile la 40Ar. Si 39Ar este produs si de izotopii Ca. Astfel, Brereton (1970) a derivat o ecuatie care raporteaza varsta unui esantion iradiat la raportul sau 40Ar * / 39Ar corectat pentru toate reactiile interferente. Mai mult, Dalrymple si Lanphere (1971) si-au raportat masuratorile intr-un reactor pentru a obtine factori de corectie pentru izotopii Ar derivati din Ca- si K, pe care le-au folosit pentru a dezvolta o expresie mai generala pentru parametrul lorF in ecuatia 12 de mai sus. Cu toate acestea, nu exista suficiente detalii cu privire la modul in care masuratorile lor au fost facute pentru a evalua relevanta lor pentru determinarea cantitatii de 40Ar in necunoscut din cauza degradarii radioactive.

Tabelul 1. Reactii nucleare interferente cauzate de iradierea de neutroni a probelor minerale (dupa Brereton 1970). Potasiu produs de argon Potasiu Argon Clor 36Ar 40Ca (n, nα) 37Ar 40Ca (n, α) 39K (n, nd) 36Ar (n, γ) 38Ar 42Ca (n, nα) 39K (n, d) 40Ar (n, nd) , β-) 37Cl (n, γ, β-) 41K (n, α, β-) 39Ar 42Ca (n, α) 39K (n, p) a 38Ar (n, γ) 43Ca (n, nα) 40K ( n, d) 38Ar (n, d, β-) 40Ar 43Ca (n, α) 40K (n, p) 44Ca (n, nα) 41K (n, d) a Aceasta este reactia principala la care 40Ar * / 39A baza metodei.

Ar trebui sa fie clar clar ca ambele tehnici de datare depind de cunoasterea cu exactitate a vitezei de descompunere de 40K. In ciuda respectului ridicat pe care il are tehnica de datare Ar-Ar de catre comunitatea de geocronologie, deoarece se pretinde ca ofera rezultate atat de precise, nu este independenta de aceleasi capcane ca si metoda K-Ar din doua motive. In primul rand, depinde in continuare de cat de precisa este determinarea timpului de injumatatire totala de 40K, deoarece constanta totala de descompunere de 40K apare in ecuatia relevanta 7 de mai sus care defineste raportul 40Ar * / 39Ar utilizat in ecuatia de varsta 11 de mai sus. Si in al doilea rand, varstele cunoscute ale monitoarelor de fluenta iradiate cu probele de varsta necunoscuta au fost uneori determinate prin utilizarea metodei de datare K-Ar, care desigur depinde de cunoasterea cu exactitate a ratei de descompunere de 40K.

Metode de determinare

Au fost urmate doua abordari pentru a determina constanta de decadere totala si timpul de injumatatire a 40K radioactiv de lunga durata.

Numarare directa

Din cauza descompunerii ramificate de 40 K (fig. 1), trebuie determinata rata de descompunere totala. Astfel, au existat doua tehnici in experimentele de numarare directa – masurand atat activitatile beta (β) cat si activitatile gamma (γ) de 40K.

In prima tehnica, activitatea beta (β) de 40K este contorizata intr-un material sursa si divizata la numarul total de atomi radioactivi de 40 K in cantitatea cunoscuta de K, pe baza numarului lui Avogadro si a abundentei izotopice de 40K. Printre dificultatile acestei abordari se numara auto-ecranarea esantioanelor solide cu grosime fina, activitatile specifice scazute, cunoasterea imprecisa a compozitiei izotopice a 40K-ului parinte, depistarea unor descompuneri cu energie foarte scazuta si probleme cu eficienta si geometria detectorului. factori (Begemann si colab., 2001).

In cea de-a doua tehnica, activitatea gamma (y) de 40 K, rezultata din modul de descompunere a captarii electronilor, este masurata in banda spectrului de energie relevanta si din varf se determina numarul de raze γ, care este apoi impartit la total numarul de atomi radioactivi 40K in cantitatea cunoscuta de K, pe baza numarului lui Avogadro si a abundentei izotopice de 40K. Printre dificultati se afla geometria si proprietatile de absorbtie ale ansamblului de detectie utilizate, modul in care se reduce si se contorizeaza bremsstrahlungul intern si extern al evenimentelor de absorbtie si imprastiere, cat de bine se calculeaza interactiunea Compton si cat de ingusta este varful de energie pe care se numara numarul de raze γ (Leutz, Schulz si Wenninger 1965). Se estimeaza ca precizia coeficientilor de absorbtie este de obicei mai buna decat ± 1%.

Multe experimente timpurii au folosit ambele abordari, de exemplu, Houtermans, Haxel si Heintze (1950), Leutz, Schulz si Wenninger (1965), McNair, Glover si Wilson (1956), Saha si Gupta (1960), Sawyer si Wiedenbeck (1950) ), Spiers (1950) si Suttle and Libby (1955). Si multe dintre acestea si alte experimente au folosit o varietate de materiale de sursa si instrumente de masurare. Mai multi au incercat, de asemenea, sa masoare componenta de captare a electronilor din schema de descompunere 40K (fig. 1), de exemplu, Sawyer si Wiedenbeck (1950), si Leutz, Schulz si Wenninger (1965). De obicei, activitatile β si γ in cristale de scintilatie cu iodura de iodura de potasiu (KI) au fost masurate cu corectiile ratelor de numarare ale continutului Tl, fundal si timp mort al echipamentului electronic care nu depaseste 1%, dar Leutz, Schulz, si Wenninger (1965) au masurat, de asemenea, intensitatea y a unei surse de clorura de potasiu imbogatita (KCl) de 40 K cu iodura de sodiu dopata cu Tl (NaI) si cristale de iodura de cesiu dopate cu Tl (CsI). Echipamentele de numarare folosite au inclus tuburi de numarare sau contoare beta (Borst si Floyd 1948; Floyd si Borst 1949; Good 1951; Graf 1948a, b; Houtermans, Haxel si Heintze 1950; Sawyer si Wiedenbeck 1950), tuburi sau contoare Geiger-Muller ( Bramley and Brewer 1938; Gopal, Sanjeevaiah si Sanjeevaiah 1972; Graf 1950; Hirzel si Waffler 1948; Smaller, May si Freedman 1950; Suttle si Libby 1955), o camera de ionizare (Burch 1953), un contor proportional (McNair, Glover , si Wilson 1956), spectrometre de scintilatie (Kelly, Beard si Peters 1959; Leutz, Schulz si Wenninger 1965; Saha si Gupta 1960) si contoare de scintilatie lichida (Glendenin 1961; Grau Malonda si Grau Carles 2002; Kossert si Gunther 2004).

Dupa Gopal, Sanjeevaiah si Sanjeevaiah, in 1972, au utilizat un contor Geiger-Muller in experimentul lor de numarare directa, a existat un decalaj de lunga durata de 30 de ani pana la cele mai recente experimente de numarare directa care au folosit contoare de scintilatie lichida (Grau Malonda si Grau Carles 2002; Kossert si Gunther 2004). Ambele experimente au utilizat aceeasi metodologie. Cu toate acestea, Grau Malonda si Grau Carles (2002) au folosit pentru prima data Cerenkov (fotoni usori generati de electroni), pentru numararea eficientei pentru 40K si o solutie calibrata a mai multor altor nuclide in acid clorhidric 1 M (HCl) a fost masurata intr-un spectrometru cu scintilatie lichida factorul de forma de tranzitie a razei β 40K. De asemenea, au calculat eficientele de numarare pentru 40K, inclusiv contributiile atat ale proceselor de β-decay ale captarii de raze β cat si ale electronilor, care vor fi diferite. Apoi au preparat sapte probe de 40 K adaugand cantitati masurate de gel de potasiu la solutii de 0,2 mg / l de azotat de potasiu (KNO3) in apa. In plus, pentru a evalua rata de contorizare a fondului pentru fiecare din cele sapte probe de 40K, s-au adaugat 7 ml de apa distilata la alte patru probe de gel de potasiu pentru a produce semifabricate neunificate, la care s-au adaugat cantitati crescande de tetraclorura de carbon (CCl4). o potrivire chimica echivalenta cu probele de 40K. Toate probele au fost masurate intr-un contor de scintilatie lichida (spectrometru). Ratele de numarare a fundalului final pentru fiecare din cele sapte probe de 40 K au fost obtinute prin interpolarea in curba de stingere a celor patru puncte masurata anterior (din cele patru semifabricate) fata de rata de numarare a fundalului. Au fost apoi mediate masuratorile activitatii β pentru cele sapte probe 40K.

Pe de alta parte, Kossert si Gunther (2004) au pregatit patru solutii apoase fiecare de nitrat de potasiu (KNO3, 99,995% puritate) si clorura de potasiu (KCl, 99,5% puritate) la o concentratie de 2 g de sare la 10 g de apa. Pentru a masura ratele de numarare a fundalului, patru solutii similare au fost preparate cu adaugari mici de azotat de sodiu (NaNO3) si respectiv clorura de sodiu (NaCl) in loc de saruri de potasiu. Pentru a evita erorile in procedura de cantarire datorita comportamentului higroscopic al sarurilor, s-au preparat doua probe cu saruri uscate la cuptor. Portiuni cantarite ale acestor 16 solutii au fost adaugate diferit la trei scintilatoare diferite. Ratele de numarare a esantionului au variat intre 230 si 660 cpm, in timp ce toate ratele de numarare de fond au fost mai mici de 50 cpm. Aceasta inseamna ca eroarea la intamplare a masuratorilor a trebuit sa varieze de la 6,6% la 3. 9% cel putin pur si simplu datorita numararii statisticilor. Timpul total de numarare pentru probele de potasiu si fond a fost de peste 60 de zile, timp in care ratele de numarare ale tuturor probelor au fost stabile. Rezultatele sarurilor uscate au fost de acord perfect cu rezultatele obtinute cu saruri uscate. Timpul de injumatatire totala de 40 K a fost apoi calculat pentru fiecare dintre cele opt masuratori de activitate β, in timp ce contributia componentei de radiografie a captarii electronilor a fost din nou determinata de la numararea eficientelor folosind urmatorul 3H (tritiu). Contributiile individuale de incertitudine la timpul de injumatatire total calculat de 40 K au fost, de asemenea, determinate meticulos si comparate intre sarurile KNO3 si KCl. Acestea includ prepararea solutiilor (cantarire), prepararea esantioanelor (cantarirea), puritatea sarurilor, statisticile, eficienta numararii (timp mort, acumulare, timp si adsorbtie), impuritatile altor radioizotopi, stingerea, eficienta, schema de descompunere (raportul de ramificare), datele atomice si nucleare, masurarea indicatorului de stingere (perioade lungi), masurarea nerezentativa a fundalului si abundenta izotopica. Suma cvadratica a contributiilor de incertitudine a fost de 0,23% pentru determinarile de injumatatire de 40 K total folosind KNO3 si 0,38% folosind KCl, care par a fi mici pentru contorizarea scintilatiei lichide. Valoarea mai mare pentru KCl s-a datorat in principal incertitudinilor mai mari privind puritatea sarii si statistici. Astfel, valoarea totala finala a timpului de injumatatire de 40 K a fost obtinuta prin media celor patru determinari folosind KNO3, dar masuratorile folosind KCl au confirmat rezultatul final, care a convenit perfect cu valoarea totala a timpului de injumatatire de 40 K obtinut de Grau Malonda si Grau Carles (2002) . Kossert si Gunther (2004) au remarcat ca cele mai mari contributii de incertitudine provin din abundenta izotopica de 40K (0,172%) si raporturile de ramificare (0,104%). Cu toate acestea, acestea au parut sa gloseasca contributiile de incertitudine de la curbele de stingere de 1,05% folosind KNO3 si 0,05% folosind KCl.

Judecat de la faptul ca multe dintre experimentele de numarare directa anterioara au dat rezultate care nu sunt compatibile intre ele in incertitudinile declarate, s-ar parea ca nu toate incertitudinile de masurare ar fi putut fi luate in considerare si, prin urmare, incertitudinile declarate pot fi nerealist de mici. . Conform Begemann si colab. (2001) multe dintre aceste experimente au fost astfel afectate de erori sistematice nerecunoscute. Deoarece natura acestor erori este obscura, nu este simplu sa se decida care dintre rezultatele, adesea excluzive reciproc, ale unor astfel de experimente de numarare directa sunt cele mai apropiate de adevarata valoare, desi independentii Grau Malonda si Grau Carles (2002) si Kossert si Determinarile lui Gunther (2004) sunt de acord perfect. In plus, prezenta unor prejudecati sistematice necunoscute face ca orice medie a acestora sa fie periculoasa. Este posibil ca rezultatele fiabile ale muncitorilor atenti, care prezinta incertitudini realiste, sa nu li se dea ponderile pe care le merita – asta in afara de intrebarea daca are sens pentru numere medii care, de departe, nu sunt de acord in incertitudinile declarate.

eleva porno exmatriculata http://netquest.co/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/
romania porno http://thelasvegasprocessserver.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/
furry porno http://cmth.info/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/
filme porno vidio http://eltiempotelevision.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/amatori
zorla tecavüz porno http://alaqar.sa.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/anal
filme porno agresiv http://deporte42.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/asiatice
szex es porno http://regencydealer.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/beeg
filme porno cu femei flocoase http://writingrepair.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/blonde
porno alina plugaru http://meboo.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/brazzers
porno free teen http://s-soga.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/brunete
transexual porno http://davidweekleystinks.org/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/filme-porno/chaturbate
limbi porno http://zrfx.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/minora-buna-e-legata-la-ochi-apoi-fututa-pe-la-spate-in-pizda-si-in-cur
film porno viol http://dubaiautomall.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/studenta-beata-e-fututa-de-niste-colegi-in-camera-de-camin-si-filmata-de-acestia
film porno lung metraj http://menacompliance.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/studenta-la-drept-e-filmata-de-prietenul-ei-in-timp-ce-ii-face-sex-oral
public porno http://christianresumehelp.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/mama-degenerata-isi-invata-fiica-minora-cum-sa-faca-sex-oral-tatalui-vitreg-apoi-e-dezvirginata
porno popular http://w.ochziffindiaprivatelimited.net/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/minora-singura-acasa-isi-invita-prietenul-apoi-face-sex-nebun-cu-el-pe-canapea
porno gay tineri http://americans4cures.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/un-cuplu-de-negri-fac-sex-salbatic-pe-canapea-in-diverse-pozitii-in-timp-ce-sunt-filmati-de-un-amato
reclame porno http://programaccount.net/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/tanar-minor-isi-surpinde-sora-in-timp-ce-se-joaca-cu-prietena-ei-apoi-le-fute-pe-amandoua
esca porno http://vestahousingsolutions.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/orgie-intr-un-camin-din-regie-trei-studente-bete-fac-sez-oral-unui-coleg-in-timp-ce-sunt-filmate
filme porno in cada http://edgetoronto.com/__media__/js/netsoltrademark.php?d=adult66.net/minori-dornici-de-sex-sunt-surprinsi-de-parinti-in-timp-ce-fac-sex-in-dormitorul-lor

In orice caz, exista o tendinta naturala de partinire fata de cele mai recente masuratori, deoarece echipamentele si metodologiile mai „moderne” (folosind computerele, de exemplu) garanteaza rezultate mai bune, atunci cand, de fapt, experimentatorii anterioare ar fi putut fi mai intim implicati si atent cu echipamentele si metodologiile lor pentru a obtine rezultate excelente, mai degraba decat sa se bazeze pe calculatoare. De asemenea,

Comparatii geologice ale metodelor

A doua abordare a determinarii constantei totale de decadere (si a perioadei de injumatatire) a 40K a fost pana in prezent probe geologice ale caror varste au fost masurate si prin alte metode de datare radioisotop cu constante de descompunere, probabil mai fiabile (Dickin 2005; Faure si Mensing 2005 ). Aceasta abordare in cazul 40K este deosebit de atragatoare pentru geocronologii seculari din cauza contributiilor mari de incertitudine in numararea directa a determinarilor totale de injumatatire a duratei de injumatatire de 40 K din abundenta izotopica de 40K si a raporturilor de ramificare 40K. Totusi, aceasta a doua abordare implica in esenta un rationament circular, deoarece se presupun ca celelalte metode de datare radioizotop, in principal metoda U-Pb, dau datele fiabile la care timpul de injumatatire totala de 40K poate fi calibrat pentru a aduce K-Ar iar radioizotopul Ar-Ar imbatraneste.

Cu toate acestea, aceasta abordare a fost folosita inca din Smith (1964), dar a devenit din ce in ce mai folosita de la Renne si colab. (1997), si aproape exclusiv folosit deoarece Grau Malonda si Grau Carles (2002) si Kossert si Gunther (2004) determinari de numarare directa. Astfel, s-ar parea ca majoritatea geologilor au ajuns sa accepte datarea radioizotopului ca faptica si, prin urmare, singura sarcina ramasa este sa concilieze toate metodele intr-o imagine coerenta „in timp profund” a sistemului solar. In afara de Renne si colab. (1997) care si-au calibrat incrucisat data Ar-Ar pentru pomice de la eruptia Vesuviu 79 d.Hr., cu aceasta data istorica, si Renne si colab. (1998) care si-au calibrat varstele Ar-Ar pentru standardele de intalnire Ar-Ar cu varstele K-Ar si Ar-Ar recunoscute pentru aceste standarde, toate celelalte comparatii geologice au fost cu sistemul U-Pb. Doar Renne si colab. (2010, 2011) au evaluat comparatiile geologice impreuna cu cele mai recente determinari de numarare directa.

Aceasta abordare comparativa geologica are dezavantajul ca implica incertitudini geologice, cum ar fi daca toate sistemele radioizotopice s-au inchis in acelasi timp si au ramas inchise. Cu toate acestea, se afirma ca ofera inca o verificare utila a determinarilor de laborator prin numararea fizica directa. Cu toate acestea, aceasta abordare presupune datarea multi-cronometrica a mineralelor si componentelor din roci si meteoriti si calibrare incrucisata a diferitelor sisteme de varsta radioizotopica prin ajustarea constantei de descompunere a sistemului K-Ar, astfel incat sa forteze acordul cu varsta obtinuta prin intermediul unui alt radioizotop sistem de intalnire, de obicei U-Pb (Begemann si colab., 2001). In esenta, deoarece timpul de injumatatire de la 238U se pretinde a fi cel mai exact cunoscut dintre toate radionuclidele relevante, aceasta se ridica de obicei la exprimarea varstelor in unitati ale timpului de injumatatire de la 238U.

Rezultatele determinarilor de descompunere Potasiu-40

In ultimii 78 de ani, s-au facut numeroase determinari ale constantei de decadere totala si a timpului de injumatatire plasmatica a 40K folosind aceste doua metode. Rezultatele sunt enumerate cu detalii in tabelul 2. Anul determinarii versus valoarea de injumatatire a duratei de injumatatire de 40 K este reprezentata in Fig. 3. In fiecare caz, punctele de date reprezentate au fost codate in culori pentru a diferentia valori determinate de cele trei abordari utilizate – numarare directa, comparatii geologice cu alte metode de datare radioizotop si o combinatie dintre acestea.

Masa 2.Determinarea ratei de descompunere de 40K exprimata in termeni de injumatatire folosind experimente de numarare fizica directa si comparatii ale varstelor radioizotopice ale mineralelor si rocilor terestre. Anul de injumatatire (Byr) Incertitudinea (Byr) Metoda Instrument / Procedura Sursa (s) 1938 1,42 ± 0,3 Contorizare directa Contor Geiger-Muller Bramley and Brewer (1938) 1948 1,54 ± 0,2 Contorizare directa Contor Beta Borst si Floyd (1948) 1948 1,37 ± 0,15 Contorizare directa Contor Beta Graf (1948a, b) 1948 1,11 ± 0,19 Contorizator direct Contor Geiger-Muller Hirzel si Waffler (1948) 1949 1,61 ± 0,6 Contor direct Beta Contor Beta Floyd si Borst (1949) 1950 1,5 ± 0,07 Contorizare directa Geiger -Muller Counter Graf (1950) 1950 1,33 ± 0,08 Contorizare directa Beta Counter Houtermans et al. (1950) 1950 1,27 ± 0,05 Contorizare directa Beta Counter Sawyer si Wiedenbeck (1950) 1950 1,61 ± 0. 002 Contorizare directa ponderata a determinarilor anterioare Beckinsale and Gale (1969) 1971 1.345 ± 0.055 Numaratoare directa Venkataramaiah, Sanjeevaiah si Sanjeevaiah (1971) 1972 1.14 ± 0.08 Numarare directa Geiger-Muller Counter Gopal, Sanjeevaiah si Sanjeevaiah (1972) 1973 1.277 ± 0,08 Schimbare directa Beckinsale si Gale 1967Value Endt si Van der Leun (1973) 1977 1,25 Contaj direct Beckinsale si Gale 1967 Valoare Steiger si Jager (1977) 1997 1.277 ± 0,08 Raportare directa a raportarii in literatura de fizica nucleara Audi et al. (1997) 1997 1.29 Comparatii geologice Calibrare fata de eruptia 79V Vesuvius Renne si colab. (1997) 1998 1.295 Comparatii geologice Calibrarea standardelor de monitorizare a fluentei Ar-Ar Renne si colab. (1998) 2000 1.255 Reevaluarea contabilitatii directe a determinarilor activitatilor Min si colab. (2000b) 2000 1.269 ± 0.013 Comparatii geologice Calibrarea varstelor pentru o unitate de roca si un meteorit Min si colab. (2000a); Renne (2000) 2002 1.248 ± 0.004 Contorizare directa Scintilatie lichida Contor Grau Mahonda si Grau Carles (2002) 2002 1.265 ± 0.004 Comparatii geologice Calibrarea varstelor pentru cinci unitati de roca Kwon si colab. (2002) 2004 1.248 ± 0.003 Contorizare directa Scintilatie lichida Contor Kossert si Gunther (2004) 2006 1.265 ± 0.004 Comparatii geologice adoptate Kwon si colab. Valoarea 2002 pentru recalibrarea mineralelor Ar-Ar in varsta de Krumei et al. (2006) 2007 1.255 Comparatii geologice Calibrare folosind disparitati la varste pentru roci si meteoriti Schwarz si Trieloff (2007a) 2010 1.2476 ± 0.0064 Combinatie de reevaluare a numararii directe si a comparatiilor geologice Calibrarea varstelor de fluenta U-Pb si Ar-Ar monitorizeaza standardele Renne si colab. (2010) 2011 1.2524 ± 0.0064 Combinarea reevaluarii contorizarii directe si a revizuirii comparatiilor geologice a Renne si colab. Valoarea 2010 fara date LSC Renne et al. (2011)

Discutie

Determinarile timpurii

Metodele de datare K-Ar (Aldrich si Nier 1948) si derivatele 40Ar-39Ar (Merrihue si Turner 1966) sunt printre cele mai utilizate in ceea ce priveste intervalul de timp si mediile geologice. Datorita degradarii ramificate de 40K la 40Ca si 40Ar, doua constante de descompunere sunt relevante pentru sistem. Valorile acestor doua constante de descompunere in utilizarea practic universala atunci cand Begemann si colab. (2001) au solicitat constantele de decadere imbunatatite pentru geocronologie, si anume, 4.962 × 10-10 yr-1 si, respectiv, 0,581 × 10-10 yr-1, au fost cele recomandate de Steiger si Jager (1977). Aceste valori se bazeaza pe datele de activitate β si γ (28,27 ± 0,05 β / g × s si, respectiv, 3,26 ± 0,02 γ / g × s) pentru 40K rezumate de Beckinsale si Gale (1969), actualizate pentru a include masuratori 40K / K ( medie 0,01167%) de Garner si colab. (1975). Beckinsale si Gale (1969) au inclus, de asemenea, o valoare estimata de 5,0 × 10-2 dps / g pentru o descompunere ipotetica de γ-mai putin de 40K pana la starea la sol de 40Ar. Constanta totala de descompunere de 40K recomandata de Steiger si Jager (1977) de 5.543 × 10-10 yr-1 corespunde unei perioade de injumatatire de 1,25 Byr.

O compilare ulterioara de date de activitate 40K β si γ de catre Endt si Van der Leun (1973) a utilizat o proportie mai mare de date disponibile publicate inainte de 1969 si a determinat activitati de 27,89 ± 0,15 β / g × s si 3,31 ± 0,03 γ / g × respectiv s. Nu par sa existe date de activitate fiabile β si γ intre 1969 si 2002. Rezultatele lui Gopal, Sanjeevaiah si Sanjeevaiah (1972) deriva dintr-un „experiment despre care se crede ca este un adaos bun la un laborator de licenta cu resurse limitate”, in timp ce activitatea γ impresionant de precisa 3,21 ± 0,02 γ / g × s raportata de Cesana si Terrani (1977) listeaza doar „abaterea standard intre diferite determinari” care „nu include erorile asociate cu eficienta, factorii de geometrie, puritatea chimica etc.” In echitate, Begemann si colab. (2001) sustin ca multe dintre studiile anterioare utilizate de Beckinsale si Gale (1969) nu au reusit sa cuantifice potentialele erori sistematice in masuratorile lor. Endt si Van der Leun (1973) au utilizat metode statistice mai adecvate decat Beckinsale si Gale (1969), iar incertitudinile rezultate pentru activitatea totala sunt mult mai mari. Activitatea totala mai mica, combinata cu utilizarea unei valori mai mari pe