Metoda datarii cu Potasiu-Argon 40 (K-Ar40)

Metoda datarii cu Potasiu-Argon 40 (K-Ar₄₀)

Se bazeaza pe radioactivitatea izotolului natural 40 al potasiului radioactiv (K₄₀) din care ia nastere, prin activitatea radiogenica β^-, calciu 40 (Ca₄₀), si prin activitatea β⁺ argon 40.  Principiul acestei metode geocronometrice si geologice, este bazat pe proprietatile radioactive ale potasiului si este in mare masura similar cu cel din cazul Carbonului 14.

Fizicianul C.F. Weiszsacker a fost primul care, in perioada interbelica, a experimentet posibilitatea calcularea varstei unui mineral prin masurarea concentratiei produsului Ar₄₀ din continutul acestora. Dupa unele imbunatatiri ale metodei de catre W. Gentner, in anii `60 ai secolului trecut J. E. Evernden si G. Curtis aplica pentru prima data metoda in datarea unor contexte arheologice, aplicate in special la perioadele indepartate din istorie, de peste 1 milion de ani.

Perioada de injumatatire a intensitatii radioactive a potasiului 40 este de 53 milioane ani (1,25 x 10⁹ ani), in urma dezintegrarii sale rezultand calciu si gazul argon 40, care se acumuleaza in componenta mineralelor. In general, tinand cont de aceasta caracteristica, metoda este utilizabila pentru varste cuprinse intre 3,8 si 0,8 milioane ani, insa, in conditii de maxima finete a aparatelor de pot detecta concentratiile K/Ar, ea poate fi utilizata si pentru datari asupra unor materiale a caror varsta se afla sub 1 milion de ani, care au fost trecute prin foc (in vetre din locuinte, locuinte incendiate, ruguri funerare etc.).

Potasiul se gaseste, in conditii normale, in toate mineralele scoartei terestre, in cantitati notabile (in medie 2,8%). Ceasul K/Ar este "adus la zero" atunci cand el este supus unor temperaturi mari, determinate de procesele geologice (eruptiile vulcanice) sau in procesele geochimice de formare. Argonul rezultat in urma dezintegrarii potasiului poate fi relativ usor detectat cu ajutorul spectrometrului de masa. Cu cat cantitatea de argon acumulata in fosilele supuse datarii este mai mare cu atat vechimea sitului este mai mare. Cantitatea de potasiu 40 mai poate fi masurata si prin fotometrie sau prin masurarea absorbtiei atomice cu ajutorul spectrofotometrului.

Esantioanele prelevate in vederea datarii prin aceasta metoda pot fi reprezentate de doar cateva grame de roca magmatica (granit in special) sau lave si/sau alte produse vulcanice care nu au suferit procese de alterare. Acestea trebuie sa fie descoperite "in situ", sa fie clar identificabile mineralogic si sa nu fi suefrit o ardere ulterioara, accidentala. Pentru datarile privind procesul antropogenezei, metoda isi gaseste o aplicabilitate deosebita in cazul fosilelor umane gasite incluse in produsele vulcanice (ganga), sau depozitele arheologice sunt de natura fluvio-lacustra, dar incadrate intre straturi vulcanice, in special cenusa vulcanica consolidata (cinerite).

Succesul metodei este legat de faptul ca dezintegrarea potasiului se realizeaza dupa o rata deosebit de constanta, independent de mediul fizic sau chimic in care se afla mineralul, iar raportul K/Ar masurat in momentul datarii nu reprezinta decat rezultatul dezintegrarii radioactive a K₄₀. Singura, contaminarea cantitatii de argon prin contactul cu aerul (ce contine si el argon) poate fi eliminata (redusa) prin relatia Ar36/Ar40.

Perioada de injumatatire foarte indelungata recomanda utilizarea metodei pentru datarea fosilelor, respectiv mineralelor, prezente in depozitele geologice cu mare vechime, de ordinul milioanelor de ani. Metoda s-a dovedit a fi eficienta in special in datarea depozitelor cu resturi fosilifere apartinand procesului antropogenezei (Cheile Oldway - R. Leakey), respectiv depozitelor de varsta pliocena si din Pleistocenul inferior. Astfel, o contributie decisiva a avut aceasta metoda in datarea lui Homo Habilis de la Koobi Fora, de pe malul lacului Turkana (Kenia). Varsta acestuia, 1,82 - 1,6 milioane de ani, a fost ulterior confirmata prin utilizarea altor metode (urmele de fisiune si prin metoda Ar₄₀/Ar₃₉). Metoda a fost utilizata cu succes si in datarea stratului de cenusa vulcanica cimentata in cadrul careia au fost descoperite, de catre Mary Leakey, amprentele talpilor a trei reprezentati ai speciei Australopitecus Afarensis, la Laetoli (cca. 3,5 milioane ani).

Metoda prezinta anumite limite, mai degraba tehnice, impuse de erorile de masurare. Perioada de injumatatire a K40 s-a dovedit a fi fost corect calculata inca de la inceputul utilizarii metodei. Acuratetea ei este de pana la 2%. Exista si o deviatie standard a masuratorilor ce depinde de 2-3 masuratori pentru 2%. Probele mai recente au o rata de deviatie standard mai mare, de unde si limitele metodei pentru datari impuse de proportia Ar = Ar40 - 296 Ar36.