Основная статья: Калий-аргоновый метод
Это второй по значению и распространённости метод ядерной геохронологии. A.O.К.Нир (A.O.C. Nier) доказал, что при распаде 40К образуется 40Ar. Распад осуществляется путем захвата электрона на внутренней оболочке -К, отсюда и название «К-захват». Период полураспада при этом t½ = 1,254×109 лет. Кроме этого с испусканием β — лучей из 40К образуется 40Ca. Постоянные распада обеих реакций соответственно: электронного «K-захвата» λe = 0,557×10−10 лет и β — распада λβ = 4,72×10−10 лет. Исходное уравнение для расчёта возраста имеет вид
Этот метод применял G.J.Wasserburg (et al, 1955), G.W. Wetherill (et al, 1955) и др.. В Советском Союзе эту методику разрабатывали Э. К. Герлинг [24]; Х. И. Амирханов[25] и др.; в последующие годы существенный вклад внёс А. С. Батырмурзаев[10]. Сводка решаемых этим методом задач приведена в работах [5].
Изотоп 40Ca для решений геохронологических задач используется весьма редко.
Достаточное длительное время рабочим было уравнение (7), представляющее собой уравнение прямой, проходящей через начало координат и являющейся по смыслу изохроной. В громадном большинстве случаев это уравнение выполнялось. В дальнейшем (c 1969 u/)стали использовать изотоп 36Ar в варианте, аналогичном 204Pb. Интересен метод «Искусственной изохроны», в котором член 40K путём облучения нейтронами в ядерном реакторе заменялся изотопом 39Ar и измерением в дальнейшем не абсолютных концентраций изотопов, а отношения 40Ar/39Ar.
При вычислении изотопных отношений используются константы:40К/(39К + 41К) = 0,0122×10−2 и отношение изотопов в воздушном аргоне (40Ar/36К) = 295,6. По первой рассчитывают концентрацию 40К в общем K, c помощью второй вводится поправка на влияние воздушного аргона, который, как считается, попадает при измерении в аппаратуру.
Проведённые оценки возраста и сравнений их с данными, полученными другими методами, показали несоответствие этих возрастов. Это привело к гипотезе о наличие в минерале также захваченного 40Ar. Количество захваченного газа может быть различным. Э. К. Герлинг[24] считает, что таким минералом является, например, берилл нефелин и др. Дальнейшие исследования показали зависимость возрастов, названных кажущимися, от расстояния до контакта интрузии (уменьшается с приближением к интрузии), от химического состава минерала (например, с ростом «железистости» кажущийся возраст амфиболов уменьшается) [26], S.R. Hart (1963, 1967 г., биотит, горнблендит калиевый полевой шпат), Г. Ш. Ашкинадзе (1980 г., биотит) и пр.
Таким образом, в минерале присутствует две явные формы 40Ar: радиогенный и захваченный при кристаллизации. Последующие исследования выявили (например, Э. К. Герлинг, 1955 г.) также омоложение значений возраста по К-Аг-методу. Это было сразу же связано с потерей аргона в последующей истории. Рейнольдс[24] объяснял их потерями за счёт объемной диффузии. Э. К. Герлинг (и др. 1974) считал, что часть 40Ar обусловлена распадом неизвестного сверхтяжёлого элемента. С тех пор определение вида этих потерь и характер влияния их на определение возраста занималось и занимается и сейчас громадное количество исследователей.
Главный и практически единственный метод изучения этих явлений — анализ кинетики выделений Аг со ступенчатым прогревом при разных Т (до Т плавления минерала).
Имеются также эксперименты по поглощению Аг минералами при повышенных Т (Герлинг Э. К. и др., 1964), показав возможность обогащения минерала этим газом, однако попыток объединения этих результатов в один механизм не существует.
В результате проведения термических исследований были установлены формы нахождения аргона в минералах. Э. К. Герлинг (1961 г). выделяет три формы:
В нарушениях в кристаллической решётке. Имеет наименьшие энергии активации.
В самой кристаллической решётке со средними значениями энергии активации.
В узлах кристаллической решётки, замещая К и в связи с другими элементами в этой решётке. Характерны наибольшие значения энергии активации Q.
Эта энергия для разных минералов различна. Например, в слюдах Q = 92 Ккал/г-атом, мусковите −85, биотите −57, флогопите — 67 Ккал/г-атом. Эти значения близки энергиям E связи элементов в решётке (А. А. Полканов, Э. К. Герлинг, 1960); например, для связи Si — O E = 89 Ккал/г-атом, Si — H — 95 Ккал/г-атом. То есть одна из форм аргона очень прочно закреплена в решётке.
Поскольку при радиоактивном распаде число электронов на внешней орбите в момент свершения распада не изменяется, то образуются ионы Sr+1, Ca+1, Ar+1 с несвойственными им валентностями. Подобный механизм ионизации описан для радиогенного гелия (Ю. А. Шуколюков, Л. К. Левский, 1972). Заряженность Ar, видимо и определяет наиболее высокие значения Q при выделении его термическим методом. В дальнейшем, по- видимому, происходит обмен электронами по схеме[14]
.
При радиогенной ионизации аргона возможно образование некоторых гипотетических соединений, например, ArAl3Si3O10(OH)2 или ArAl3Si3O8[27][4] за счёт замещения аргоном калия.
[править]