آرگون چیست ؟

آرگون (به انگلیسی: Argon)گازیست نجیب با علامت اختصاری Ar در جدول عناصرو  دارای عدد اتمی ۱۸ است که هیچ ترکیبی از آن به صورت طبیعی وجود ندارد. گاز آرگون در هواکره (اتمسفر) زمین تا حدود ۱٪ موجود است و بیشتر این حجم آرگون، آرگون40  است که از واپاشی پتاسیم40 در جو بر اثر پرتوهای کیهانی تولید شده‌است.

روش آرگون-آرگون

تاریخ گذاری یا قدمت سنجی به روش  آرگون – آرگون یک روش رادیوایزوتوپی است که برای تعیین سن سنگ ها و سایر مواد با اندازه گیری نسبت ایزوتوپ های آرگون در یک نمونه استفاده می شود:

 روش کار آن به این شکل است  که بر اساس نسبت آرگون 40 (40Ar) به  آرگون 39  (39Ar  ) در یک نمونه نشان می دهد که چقدر از زمان شروع فرآیند فروپاشی گذشته است. بطور کلی  تاریخ گذاری آرگون-آرگون بسیار دقیق  است و می توان از آن بر روی انواع مواد استفاده کرد. همچنین به شما این  امکان را  می‌دهد تا با  مقدار کمی از یک نمونه آزمایش  را  انجام دهید. البته که تاریخ گذاری آرگون-آرگون یک ابزار کلیدی در علوم زمین و سیاره شناسی است و اغلب برای تاریخ گذاری سنگ های آتشفشانی استفاده می شود. همچنین برای قدمت شهر پمپئی مورد استفاده قرار گرفته است و توانایی آن را در تاریخ‌یابی صخره‌هایی با قدمت 2000 سال نشان ر ا  می‌دهد.  البته روش  آرگون-آرگون یک نوع پیچیده تر از روش پتاسیم-آرگون است.

روش آرگون- پتاسیوم

تاریخ گذاری پتاسیم-آرگون، با نام اختصاری K-Ar، یک روش رادیومتری است که در زمین شناسی و باستان شناسی استفاده می شود. که  بر اساس اندازه گیری محصول تجزیه رادیواکتیو پتاسیم (K) به آرگون (Ar) است. پتاسیم یک عنصر رایج است که در بسیاری از مواد مانند فلدسپات ها، میکاها، کانی های رسی، تفرا و تبخیرها یافت می شود. در جدول مندلیف، پتاسیم 19 و آرگون 18 پروتون دارد  و زمانی که ذره‌ای پر انرژی از رادیواکتیو که بتا نام دارد با پتاسیم برخورد می‌کند، قادر به تغییر یکی از پروتون‌های آن به نوترون است به این ترتیب، پتاسیم نیز دارای 18 پروتون می‌شود و عملاً اتم آن را به آرگون تغییر می‌دهد.

 و برای تشخیص سن یک شی باستانی، کافیست نسبت آرگون به پتاسیم آن سنجیده شود.

در این مواد، محصول پوسیدگی آرگون 40می تواند از سنگ مایع (مذاب) فرار کند، اما زمانی که سنگ جامد می شود (تبلور مجدد) شروع به تجمع می کند. مقدار تصعید آرگون که اتفاق می افتد تابعی از خلوص نمونه، ترکیب ماده مادر و تعدادی از عوامل دیگر است. این عوامل محدودیت‌های خطا را در مرزهای بالایی و پایینی تاریخ‌گذاری معرفی می‌کنند، به طوری که تعیین نهایی سن به عوامل محیطی در هنگام شکل‌گیری، ذوب شدن و قرار گرفتن در معرض کاهش فشار یا هوای آزاد بستگی دارد. زمان از تبلور مجدد با اندازه گیری نسبت مقدار  ارگون محاسبه می شود. از این روش برای محاسبه سن مطلق نمونه های قدیمی تر از چند هزار سال استفاده شود.

گدازه‌های به سرعت سرد شده که نمونه‌های تقریبا ایده‌آلی برای تاریخ‌یابی K–Ar می‌سازند، مقیاس زمانی قطبیت زمین مغناطیسی عمدتاً با استفاده از تاریخ‌گذاری K–Ar کالیبره شدند این روش تاریخ گذاری معمولا برای تعیین سن فسیل ها و بقایای انسانی استفاده می شود . در اين روش سالیابی از تبديل ايزوتوپ پتاسيم۴۰به گاز آرگون که بر اثر واکنش هاي هسته اي ایجاد می شود براي تعيين قدمت نمونه ها استفاده مي کنند. در این روش مشخص می‌شود که شی آخرین بار چه زمانی دارای حرارت بوده  و ازین طریق قدمت تقریبی شی تاریخی به دست می‌آید.

روش آرگون- پتاسیوم برای چه موادی کاربرد دارد ؟

این روش بیشتر برای تعیین سن سنگهای پوسته ای مناسب است و البته که باید سنگ یا کانی گاز آرگون خود را از دست نداده باشد و یا دگرگون نشده باشد. اگر کانی پرتیت داشته باشد، آرگون از لابه لای آن فرار میکند. پتاسیم دارای سه ایزوتوپ 41K ، 40 Kو 39K می باشد و ایزوتوپهای آرگون شامل 40Ar ، 38Ar و 36Ar میباشد. کانی و یا سنگی برای تعیین سن به روش K-Ar مناسب است که دارای ویژگیهای زیر باشد:

1. میزان پتاسیم آن متناسب با سن سنگ باشد، به هر اندازه سن سنگ و یا کانی کمتر باشد باید میزان پتاسیم در آن  بیشتر شود.
2. قابلیت نگهداری آرگون آن بالا باشد.
3. آلتراسیون و هوازرگی نداشته باشد.
4. تحت تاثیر پدیده های حرارتی قرار نگرفته باشد.
5. در صورت داشتن حفره، توسط کانی های دیگری پر نشده باشد.
6. بافت آن دانه ریز یا شیشه ای باشد.

 سنگهایی مثل سانیدین، آنورتوکلاز، پلاژیوکلاز، لوسیت، نفلین، بیوتیت،فلوگوپیت، موسکویت، هورنبلند، گلاکونیت و دیگر سنگهای حاوی پتاسیم برای اون روش مناسب اند .

( میزان پتاسیم موجود در هر کانی تعیین کننده یک  بازه  زمانی خواهد بود ) در واقع  هرچقدر  میزان پتاسیم در کانی بیشتر باشد سن  آن جوانتر و اگر پتاسیم آن پایین باشد سن ان بیشتر و قدیمی تر است.

در عوض سنگ هایی همچون ارتوکلاز و میکروکلین برای تعیین سن به این  روش مناسب نیستند زیرا این دو کانی نمیتوانند آرگون تولید شده را در دمای معمولی به خوبی در خود نگه دارند و در میکروکلین  نیز کانی پرتیت Perthite وجود دارد. قدمت شیشه های طبیعی نظیر ابسیدین را نیز میتوان با این روش تعیین کرد.

مزایا و معایب استفاده ازروش آرگون- پتاسیوم

• مزایا:

• قدمت

پتاسیم-آرگون می‌تواند نمونه‌هایی را که بیش از 100000 سال قدمت دارند، تاریخ‌گذاری کند و برای مطالعه فعالیت‌های اولیه انسان و رویدادهای آتشفشانی مفید باشد.

• تعیین جدول زمانی

قدمت پتاسیم-آرگون در دیرینه انسان شناسی برای تعیین جدول زمانی تکامل و مهاجرت گونه هومینین ارزشمند است.

• معایب:
• نتایج نادرست

    اگر نمونه آلوده شده باشد یا اگر در محتوای اولیه پتاسیم تغییراتی وجود داشته باشد، نتایج نادرست ممکن است رخ دهد.

• وضوح محدود

انحراف استاندارد برای خرماهای پتاسیم-آرگون آنقدر زیاد است که دستیابی به وضوح بالاتر از حدود یک میلیون سال تقریبا غیرممکن است.

منابع:

www.sciencedirect.com