K (Z = 19)

K es un metal alcalino (grupo IA) como Rb, Cs, Na y Li.K está presente en muchos minerales como las micas, feldespatos K, hornblenda, etc.K es el octavo elemento mas abundante en la corteza continental.Radio iónico K+ = 1.33 ÅK tiene 3 isótopos naturales y 17 artificiales (35K - 54K).Naturales: 39K (93.2581 %); 40K (0.01167%) y 41K (6.7302%).Peso atómico: 39.098304 amu

El Método K-ArNier (1935)

Ref.: Dalrymple & Lanphere (1969): Potassium-Argon Dating, Freeman, San Francisco

Ar (Z = 18)

Ar es un gas noble (con He, Ne, Kr, Xe, Rn).Ar es el tercer gas mas abundante en la atmósfera (0.934 vol.%).Después del He, Ar es el gas noble mas abundante en rocas y minerales.Radio iónico Ar = 1.9 ÅAr tiene 3 isótopos naturales y 19 artificiales (31Ar-51Ar).Naturales (ab. en la atm.): 40Ar (99.60%); 38Ar (0.063%) y 36Ar (0.337%).Peso atómico: 39.9476 amu40Ar/36Ar atm = 295.5

El Método K-Ar

IAIIA

Tabla periódica de los elementos

Decaimiento ramificado del 40K

40K 40Ar (ec/+)= 0.581 x 10-10 a-1

40K 40Ca (-)= 4.962 x 10-10 a-1

tot=5.543x10-10 a-1

T1/2 = 1.250 x 109a

40Ar*40K

=40Ar* x peso at. K x AK (ppm) x abund. 40K x peso at. 40Ar x A

!!

Temperaturas de cierre(Harrison & McDougall, 1980)

Hornblenda 530 ± 40ºC (685ºC*)Flogopita 400 - 470ºCMuscovita 350 ± 50ºCFengita 350 ± 50ºCBiotita 280 ± 40ºC (373ºC)Feldespato K ca. 230ºC (230 ºC)

* Berger & York (1981)

Requisitos para fechamientos por K-Ar:

-No hay pérdida de 40Ar* en la muestra ( edades mas jóvenes)

-Mineral queda cerrado en 40Ar muy pronto después de su for- mación ( enfriamiento ± rápido después de la cristalización del magma)

-Ninguna adición secundaria de 40Ar ( exceso de Ar edades mas viejas)

-Corrección apropiada por 40Aratm (40Ar* = 40Artot - 295.5 x 36Aratm)

-Sistema cerrado con respecto a K

-Precisa determinación de 40Ar y K

Isócrona por K-Ar

Espectro isotópico de Ar (muestra-spike-aire)

MetodologíaEspectrómetro de masa con línea de purificación del Ar

Horno inductivopara la extraccióndel Ar

Aplicaciones:

-Fechamientos de minerales en rocas intrusivas y extrusivas (sanidino, micas, hornblenda, feldespato K, plagioclasa, etc.)

-Fechamientos de vidrios volcánicos (sin inclusiones ni indicios de recristalización); vidrios ácidos (de riolitas) mejor que vidrios máficos (de basaltos).

-Fechamientos de minerales autígeneos (Temp. bajas) glauconita.

-Fechamientos de rocas enteras solamente en basaltos (de grano fino, sin fenocristales).

-Rango de aplicación de >10,000 a 4.6 Ga (luna!!)

El Método 40Ar/39ArSigurgeirsson (1962; basaltos de Islandia)Ref.: McDougall & Harrison (1988): Geochronology and Thermochronology by the 40Ar/39Ar Method. Oxford Univ.Press.

- Modifación del método K-Ar convencional.- Irradiación de una muestra (debe contener K) en un reactor con neutrones rápidos (E > 1 MeV) se forma 39Ar

- 39Ar es inestable y decae a 39K por emisión de partículas - con una vida media de 269 a.

El número de átomos de 39Ar producidos por la irradiación de neutrones :

2

1

División eq. 2/1 = 3

La ecuación 3 es complicada: es difícil determinar ladensidad del flujo de neutrones y otros parámetros durantela irradiación.La ecuación 3 puede ser simplificada introduciendo el parámetro “J”:

J es una muestra con edad conocida que se irradia juntocon las muestras con edades desconocidas (“flux monitor”).Después de la medición 40Ar*/39Ar de J se puede definir:

4

5

6

Resolviendo la ecuación 6 por t:

Ojo: la edad de J (flux monitor) de determina con K-Ar!!

Es necesario corregir efectos isobáricos causados por lairradiación (en especial en muestras < 106 a y con Ca/K >10)

Medición de la isotopía de Ar por calentamiento parcial(“stepwise heating”) edades de meseta

Pérdida de Ar

Exceso de Ar

Meseta (por lo menos 60% del espéctro)

pérdida exceso

También diagramas de isócronas:

Pero:también existen espéctros (o mesetas) dudosas

Para 40Ar/39Ar: tamaño de grano de las muestras no debeser demasiado pequeño (< 4-10m) “recoil effects”

Problemas con minerales arcillosos y glauconita!

Uso de un laser: “single grain dating”

Comparación: “Laser single grain” vs. método convencional

Ventajas del método 40Ar/39Ar:

- Se analiza solamente una fracción de la muestra no hay problemas con heterogeneidades.- La técnica de desgasificación gradual (“stepwise heating”) permite detectar pérdida o exceso de Ar en la muestra.- El cálculo de edades por meseta da normalmente edades con errores más pequeños en comparación con K-Ar.

Desventajas del método 40Ar/39Ar:

- Método analítico muy complicado (se requiere de un reactor).- Parámetros de la irradiación no completamente reproducibles.- Tiempo entre irradiación y medición largo.- Efectos “recoil” (pérdida de Ar por superficie o fracturas).

Aplicación:

- Minerales como sanidino, micas, hornblenda, piroxeno.- Feldespato K y plagioclasa frecuentemente con espectro:

sin información sobre la edad

- Rocas enteras máficas (basaltos, andesitas) frescas y sin inclusiones de vidrios.

- Tamaño de grano mas grueso que para K-Ar (>30 m) para evitar efectos “recoil”.