Argon tarihlendirme yöntemi

Argon tarihlendirme yöntemi kuvaterner ve öncesi jeolojik dönemlere ait volkanik malzemelerin yaşlandırılmasında kullanılan radyometrik yaşlandırma yöntemidir. Aynı zamanda jeolojik ve jeomorfolojik olayların tarihlendirilmesi amacıyla da kullanılır. Argon tarihlendirme yönteminde iki farklı yaklaşım vardır. Bunlardan biri Potasyum-Argon (40K-40Ar), diğeri ise Argon-Argon (40Ar-39Ar) tayinidir. Potasyum - argon olarak bilinen yaklaşım Potasyum 40 (40K) izotopunun, Argon40 (40Ar) gazına radyoaktif bozunumunu esas alan tarihlendirme yöntemidir. Argon tarihlendirme yöntemindeki ikinci yaklaşım ise Argon-Argon(40 Ar-39Ar) yöntemidir. Argon -Argon(40Ar-40Ar) yöntemi, Potasyum-Argon (40K-40Ar)'un yerini almak için icat edilen bir tarihlendirme yöntemidir. Argon-Argon yönteminin Potasyum-Argon yönteminden farkı yaşlandırma yapılırken yalnızca bir kaya parçası veya mineral gerekir ve tek bir ölçüm yeterlidir; Potasyum-Argon yönteminde ise ayrı ayrı iki ölçüm gereklidir. Bu iki yöntemin temelinde Potasyum-40 (40K)'ın radyoaktif bozunumu ile Argon-40 (40Ar)'a dönüşmesi yer alır. Argon gazının asal gaz olması, dolayısıyla başka iyonlarla bileşik yapma durumunun bulunmayışı ve kolay ölçülebilmesi bu yöntemin ortaya çıkışında önemli avantaj olmuştur.
Metod
Argon izotop tarihlemesinde jeokronolojik olarak iki farklıyöntem vardır. Bunlardan birincisi potasyum-argon (40K/40Ar) yöntemidir.
Yarılanma ömrü ~1.25 x 109 yıl olan radyoaktif 40K izotopu 40Ara bozunur.
Eriyik haldeki lavın soğuma aşamasında, lav içindeki 40K izotopunun bozunumuyla oluşan 40Ar gazı atmosfere karışmaktadır; ancak lavın soğumasıyla, normal koşullar altında, lavın içerisindeki bu radyoaktif gaz kaçacak yer bulamaz ve kayaç içerisine hapsolur. Yani, lavın soğumasıyla izotopik saat sıfırlanır. Kayaç içerisinde hapsolan bu bozunma ürünü izotop (40Ar), zamanın göstergesi olarak kayaç içerisinde birikir.
Volkanik kayaçtan alınan bir numunenin laboratuvar ortamında erime sıcaklığına kadar ısıtılması sonucunda ise, lavın soğuduğu zamandan beri kayaç içerisinde radyoaktif bozunumla biriken 40Ar açığa çıkar ve açığa çıkan bu gaz kütle spektrometre ile ölçülür. Aynı örneğin bir başka kısmından alınan bir başka parçadan ise, örneğin 40K içeriği bir spektrofotometreyle belirlenir. Elde edilen bu iki sonuç, yani 40K/40Ar oranı, volkanik kayacın ne zaman soğuduğunu, yani volkanik aktivitenin ne zaman gerçekleştiğini gösterir. Potasyum/Argon(40K/40Ar)tarihleme yöntemi, volkanik kayaçlardaki ve tüflerdeki sanidin, plajioklaz, biotit ve bazı mineraller üzerinde uygulanabilmektedir. Radyoaktif 40K izotopunun uzun yarılanma ömründen dolayı (~1.25 x 109 yıl), 40Ar izotopunun sistemdeki birikimi oldukça yavaştır. Bu nedenle, bu yöntemin 100.000 yıldan daha genç örneklere uygulanması zordur ve daha çok son 30 milyon yılda oluşmuş volkanik kayaçların tarihlendirilmesinde kullanılmaktadır.
Argon izotop tarihlemesinde jeokronolojik olarak ikinci yaklaşım Argon-Argon (40Ar/39Ar) yöntemidir.
40Ar/39Ar tarihleme yönteminde, kayacın tek bir parçasından alınan örnek yüksek enerjili nötronlarla radyasyona tutulur. Bunun sonucunda, örneğin 40Ar içeriği 40K/40Ar sisteminde olduğu gibi direkt olarak ölçülürken, örneğin 40K içeriği potasyum ve argon izotopları arasındaki bilinen oranlar kullanılarak belirlenir. Ölçüm sırasında sabit bir izotop olan 39K, reaksiyonla reaktör içerisinde 39Ar izotopuna dönüşür. Radyoaktif bir izotop olan ve atmosferde önemli bir miktarda bulunmayan 39Ar (yarılanma ömrü
~270 yıl), örnekteki potasyum oranının belirlenmesi için dolaylı olarak kullanılmaktadır. Örnekteki 39Ar oranının 39K izotopuyla orantılı olması; 39K izotopunun ise 40K izotopuyla orantılı olmasıyla örnekteki 40Ar/40K oranı tek bir kütle spektrometresi ölçümüyle belirlenir.
Avantajlar
Normal koşullar altında, her iki yöntemin aynı örnek üzerinde uygulanmasıyla elde edilen yaşlar birbiriyle oldukça yakın çıkmaktadır. Ancak, uygulama yapılırken, çeşitli bakımlardan 40Ar/39Ar yöntemi bazı avantajlara sahiptir. Birinci avantaj; Argon-Argon (40Ar/39Ar) yöntemiyle elde edilen yaşlar Potasyum-Argon'a göre daha hassastır. Bundan dolayı, 100,000 yıldan daha genç örneklerde Argon-Argon yöntemi uygulanarak tarihlenebilmektedir. 40Ar/39Ar yönteminin ikinci avantajı, bir örnekten birkaç tarihleme sonucunun elde edilebilmesi ve bu sonuçların değerlendirilerek yüksek hassasiyette bir tarihleme sonucuna varılmasıdır. Üçüncü avantaj, 40K/40Ar yönteminde, K ve Ar izotopları kayaç örneğinin farklı kısımlarından ölçülürken, 40Ar/39Ar yönteminde İzotop ölçümlerinin kayaç örneğinin aynı kısmı üzerinde gerçekleştirilir.