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.

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1 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 Å K tiene 3 isótopos naturales y 17 artificiales ( 35 K - 54 K). Naturales: 39 K (93.2581 %); 40 K (0.01167%) y 41 K (6.7302%). Peso atómico: 39.098304 amu El Método K-Ar Nier (1935) Ref.: Dalrymple & Lanphere (1969): Potassium-Argon Dating, Freeman, San Francisco

2 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 Å Ar tiene 3 isótopos naturales y 19 artificiales ( 31 Ar- 51 Ar). Naturales (ab. en la atm.): 40 Ar (99.60%); 38 Ar (0.063%) y 36 Ar (0.337%). Peso atómico: 39.9476 amu 40 Ar/ 36 Ar atm = 295.5 El Método K-Ar

3 IA IIA Tabla periódica de los elementos

4 Decaimiento ramificado del 40 K 40 K  40 Ar (λ e /  + )= 0.581 x 10 -10 a -1 40 K  40 Ca (λ/  - )= 4.962 x 10 -10 a -1 tot =5.543x10 -10 a -1 T 1/2 = 1.250 x 10 9 a

5 40 Ar* 40 K = 40 Ar* x peso at. K x A K (ppm) x abund. 40 K x peso at. 40 Ar x A

6 !!

7 Temperaturas de cierre (Harrison & McDougall, 1980) Hornblenda 530 ± 40ºC (685ºC*) Flogopita400 - 470ºC Muscovita350 ± 50ºC Fengita350 ± 50ºC Biotita280 ± 40ºC (373ºC) Feldespato Kca. 230ºC (230 ºC) * Berger & York (1981)

8 Requisitos para fechamientos por K-Ar: -No hay pérdida de 40 Ar* en la muestra (  edades mas jóvenes) -Mineral queda cerrado en 40 Ar muy pronto después de su formación (  enfriamiento ± rápido después de la cristalización del magma) -Ninguna adición secundaria de 40 Ar (  exceso de Ar  edades mas viejas) -Corrección apropiada por 40 Ar atm ( 40 Ar* = 40 Ar tot - 295.5 x 36 Ar atm ) -Sistema cerrado con respecto a K -Precisa determinación de 40 Ar y K

9 Isócrona por K-Ar

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11 Espectro isotópico de Ar (muestra-spike-aire)

12 Metodología Espectrómetro de masa con línea de purificación del Ar

13 Horno inductivo para la extracción del Ar

14 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!!)

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18 El Método 40 Ar/ 39 Ar Sigurgeirsson (1962; basaltos de Islandia) Ref.: McDougall & Harrison (1988): Geochronology and Thermochronology by the 40 Ar/ 39 Ar 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 39 Ar - 39 Ar es inestable y decae a 39 K por emisión de partículas  - con una vida media de 269 a.

19 El número de átomos de 39 Ar producidos por la irradiación de neutrones : 2 1 División eq. 2/1 = 3

20 La ecuación 3 es complicada: es difícil determinar la densidad del flujo de neutrones y otros parámetros durante la irradiación. La ecuación 3 puede ser simplificada introduciendo el parámetro “J”: J es una muestra con edad conocida que se irradia junto con las muestras con edades desconocidas (“flux monitor”). Después de la medición 40 Ar*/ 39 Ar de J se puede definir: 4 5 6

21 Resolviendo la ecuación 6 por t: Ojo: la edad de J (flux monitor) se determina con K-Ar!! Es necesario corregir efectos isobáricos causados por la irradiación (en especial en muestras 10)

22 Medición de la isotopía de Ar por calentamiento parcial (“stepwise heating”)  edades de meseta o “plateau” Pérdida de Ar Exceso de Ar Meseta (por lo menos 60% del espectro)

23 pérdida exceso

24 También se construyen diagramas de isócronas: Tanto el método K-Ar como el Ar-Ar, requieren de la corrección por la presencia de 40 Ar atmosférico. Esta se basa en el supuesto de que 36 Ar es de origen atmosférico y que el componente atmosférico de 40 Ar/ 36 Ar=295.5. Esto no es estrictamente valido, debido a que tanto 40 Ar como 36 Ar son incorporados en minerales y rocas al tiempo de la cristalización inicial. Si el argón heredado es ( 40 Ar/ 36 Ar)>295.5, resultaría en un aparente exceso de 40 Ar, si ( 40 Ar/ 36 Ar)<295.5 seria una deficiencia. Lo anterior se evita con un diagrama de correlación, donde la intersección en Y es el contaminante, es decir, la fracción no radiogénica asociada con una muestra dada.

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26 Pero: también existen espectros (o mesetas) dudosas

27 Para 40 Ar/ 39 Ar: tamaño de grano de las muestras no debe ser demasiado pequeño (< 4-10  m)  “recoil effects” Problemas con minerales arcillosos y glauconita!

28 Uso de un laser: “single grain dating”

29 Comparación: “Laser single grain” vs. método convencional

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31 Ventajas del método 40 Ar/ 39 Ar: - 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 40 Ar/ 39 Ar: - 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).

32 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”.