钾－氩年代测定法

✍ dations ◷ 2025-12-07 23:26:04 #放射性定年法

钾 - 氩年代测定法，简称K-Ar测年，是在地质年代学和考古学中，利用放射性来测定年代的方法。它是利用钾（K）的同位素会经由放射性衰变变成氩（Ar）的性质来测量。钾是一种常见的元素，存在于在许多物质中，如云母，粘土矿物，火山灰。40Ar存在于液态的岩石时，会稳定的存在其中而无法逃脱，但当岩石凝固（再结晶）时，40Ar便会开始衰变。通过测量40K剩余量的比例来计算从结晶到现在的时间长度。40K有很长半衰期，使用的方法能计算年龄长达几千年的样本。

在快速冷却的熔岩中，由于冷却过程很快的降低到铁的居里温度以下，使得钾 - 氩年代测定法能够以其为十分理想的样品求出当时的磁场的方向和强度。由于这个方法十分理想，地磁极性的时间和尺度主要使用K-Ar测年来进行校准。

钾在自然界中存在3种同位素 - 39K（93.2581％），40K（0.0117％），41K（6.7302％）。放射性同位素40K会衰变成40CA或40Ar，其半衰期为1.248×109年。有89.1％的几率会通过发射电子（β衰变）转换为稳定的40CA。另外10.9％的几率会捕获电子转换为稳定的40Ar。

氩气，是一种稀有气体，存在于大多数岩石样品中，这对于年代学有很大的帮助：因为他不会和岩晶中的其他原子结合。当40K衰变成40Ar（氩气）后，其原子会保存于岩石晶格内，因为它的直径比在矿物晶体的其它原子之间的键结还要长。但当压力或温度的产生变化时，像是熔融岩浆状态下，由于大多数岩石晶体融化，所以40Ar原子会逃逸出去，而大部分的40Ar岩浆冷却重新变成固体岩石时，不会再被岩石晶体捕获。岩浆的重新结晶后，下一轮的40K衰变又会重新开始，而40Ar将再次累积，产生出来后又被困在矿物晶体中。所以测量40Ar原子的数量可以被用于计算从岩石样本凝固至今的时间量。

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