K-Ar изотопная система

Задача 3. Каким был изотопный
состав калия 4.56 млрд.лет назад?

Методы определения
K – пламенная фотометрия, изотопное разбавление.
Ar – объёмный метод, изотопное разбавление.

Важное улучшение K-Ar анализа – учёт воздушного аргона

Условия получения неискажённого значения возраста K-Ar методом
Замкнутость исследуемого минерала в отношении K и Ar
(отсутствие потерь/привноса)
Отсутствие избыточного (захваченного) 40Ar
Как это проверить?
Анализ минералов из разных образцов
Анализ разных минералов из одного образца

Термальное омоложение
K-Ar системы минералов
S.R.Hart. The Journal of Geology. 1964. V.72. P.493-525.

Золоторудное месторождение
Мурунтау
(Центральные Кызылкумы)

Шатагин, 2001.
TRb-Sr=443±11 млн.лет
Зерендинские граниты, С.Казахстан

Гранитоиды С.Казахстана

Устойчивость K-Ar системы
породообразующих минералов
Эмпирический ряд устойчивости:
(Px,Hb) ⭬ Ms ⭬ (Phl,Bt) ⭬ Fsp
Как получать надёжные результаты K-Ar методом?
Не использовать полевые шпаты
(исключение – санидин)
Не использовать породы в целом
(исключение – стёкла)

Критерии надёжности K-Ar данных
Конкордантность результатов – главный критерий реальности события
Совпадение нескольких K-Ar результатов
Сопоставление K-Ar данных с данными других методов датирования (U-Pb, Rb-Sr, Sm-Nd)
Хорошая сохранность минералов
Использование устойчивых минералов

Задача 4. Рассчитать значения K-Ar возраста по результатам анализа серицита, выделенного из кварц-серицитовых сланцев на месторождении Мурунтау
Фукс В.З., 1988

Погрешности K-Ar анализа
Пусть имеется n образцов, проанализированных по несколько раз, всего N анализов. Имеется n средних определений калия, Ki и N индивидуальных Kij, N≥2n. Тогда

Пусть имеется N результатов многократных измерений Xi некоторой величины (X)
В случае нормального распределения
выборки Xi справедливо утверждение:
величина X с вероятностью 95%
находится в интервале ,
где t0.95 – квантиль t-распределения
Стьюдента

39Ar-40Ar
метод геохронологии

=?

Для определения J используют минерал известного возраста – монитор.

Главное преимущество 39Ar-40Ar метода перед классическим K-Ar – локальность анализа вплоть до микронных точек
Отдача ядра 39Ar измерена напрямую в ряде работ и достигает 0.08 мкм.
Недостатки:
Относительность измерения (нужен хорошо аттестованный стандарт)
Большое количество помех

Dallmeyer, 1979

ИГЕМ
Шанин и др., 1979

Dallmeyer, 1979

Шанин и
др., 1979

Dallmeyer, 1979

Диффузия и миграция изотопов
Диффузия – поток (J) вещества под влиянием градиента химического потенциала (∂μ/∂ x).
Химическая диффузия
(взаимодиффузия,
интердиффузия)
Диффузия примесей

Crank, 1975
Распространение вещества
путём диффузии

Теория "возрастов охлаждения"
(cooling ages)
Dodson, 1976

Температура закрытия кристаллов флогопита диаметром 1 мм по отношению к Ar
(Dodson, 1979):
D0=0.75 см2/с
E = 58 ккал/моль
A = 27
TC=464°C при dT/dt=30°C/млн.лет
TC=425°C при dT/dt= 3°C/млн.лет
Теория Додсона применима только лишь при отсутствии минеральных преобразований!