カリウム-アルゴン法

カリウム-アルゴン法（カリウム-アルゴンほう）は、カリウム40(テンプレート:SupK)の放射性崩壊を利用した放射年代測定法の一種。

概要

1955年に登場した手法で、マグマに含まれている放射性元素「カリウム40」(テンプレート:SupK)は、約13億年の半減期で放射性崩壊して約89%が「カルシウム40」(テンプレート:SupCa)に約11%が「アルゴン40」(テンプレート:SupAr)という別の元素に変わる。

カリウム40の崩壊

• ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\mathrm{K}+𝑒{\phantom{A}}^{-}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\mathrm{A}\mathrm{r}+\mathrm{\gamma }$$\mathrm{(}\mathrm{1},\mathrm{5}\mathrm{0}\mathrm{5}\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}\mathrm{)}$ , $\mathrm{\lambda }\mathrm{\epsilon }\mathrm{=}\mathrm{0},\mathrm{5}\mathrm{8}\mathrm{1}\mathrm{\cdot }\mathrm{1}{\mathrm{0}}_{\mathrm{-}\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{a}{\mathrm{n}}_{\mathrm{-}\mathrm{1}}$

• ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\text{K}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{40}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}40}\mathrm{C}\mathrm{a}+\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}$ $\text{(1,311 MeV)}$ , $\mathrm{\lambda }\mathrm{\epsilon }\mathrm{=}\mathrm{4},\mathrm{9}\mathrm{6}\mathrm{2}\mathrm{.}\mathrm{1}{\mathrm{0}}_{\mathrm{-}\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{a}{\mathrm{n}}_{\mathrm{-}\mathrm{1}}$

こうした変化はマグマの中で常に起きているが、ガスである「アルゴン40」はマグマから抜け出してしまう。しかし火山の噴火などによって地表に出たマグマは冷えて固まる。そうすると「アルゴン40」は岩石の中に閉じ込められ、時間とともにその量を増していく。放射壊変による「カリウム40」の減少のしかた（あるいは「アルゴン40」の増加のしかた）は方程式であらわされている。

• 方程式

$t=\frac{t_{\frac{1}{2}}}{\ln (2)}\ln \left(\frac{K_f+\frac{A{r}_f}{0.109}}{K_f}\right)$

この方程式を積分することによって、マグマが結晶化した時点から現在までの時間にどれだけ「アルゴン40」が増えたかが予測される。これと観測された「アルゴン40」の量とを比べれば、マグマが固化してから現在までの経過時間がわかる。

誤差

大気中アルゴンの混入や試料の変質により、実年代と見かけ上の年代に誤差が生じる。例えば試料が長石類の場合、炭酸塩化、絹雲母化、粘土化などの弱い熱水変質を受けるとカリウムが減少し、実際の年代より古い年代が導き出されることがある。

この欠点を持つカリウム-アルゴン法に代わり、アルゴン - アルゴン法が開発された。

参考文献

• 『ゼロと無限の科学』(ニュートンムック)ニュートンプレス 2006年2月 ISBN 4315517690

関連項目

• 放射年代測定

外部リンク

• テンプレート:PDFlink 『地質調査所月報』 Vol.31 No.6 (1980)
• 松本哲一, 宇都浩三, 柴田賢、歴史溶岩のアルゴン同位体比 ―若い火山岩のK-Ar年代測定における初生値補正の重要性― 『Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan.』 1989年 37巻 6号 p.353-363, テンプレート:DOI
• 佐藤佳子, 熊谷英憲, 田村肇, 川畑博、レーザー融解 K-Ar 法による極微量年代測定法の開発 『地球化学』 2008年 42巻 4号 p.179-199, テンプレート:Doi