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(⁴⁰K)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^[1]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」(⁴⁰K)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」(⁴⁰Ca)に約11%が「アルゴン40」(⁴⁰Ar)という別の元素に変わる^[2]。

カリウム40の崩壊

${\ce {{}^{40}K{}+{\mathit {e}}^{-}->{}^{40}Ar\ +\gamma }}$ ${\rm {(1,505MeV)}}$ , ${\rm {\lambda \varepsilon =0,581\cdot 10_{-10}an_{-1}}}$

${\ce {{}^{40}{K}-> {}^{40}Ca\ + \beta^-}}$ ${\rm {\mbox{(1,311 MeV)}}}$ , ${\rm {\lambda \varepsilon =4,962.10_{-10}an_{-1}}}$

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

$t={\frac {t_{\frac {1}{2}}}{\ln(2)}}\ln \left({\frac {K_{f}+{\frac {Ar_{f}}{0.109}}}{K_{f}}}\right)$

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^[3]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^[4]。

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^[2]。

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

脚注

^ 板谷徹丸, 岡田利典、第四紀研究におけるK-Ar法の過去・現在・未来『第四紀研究』 1995年 34巻 3号 p.249-259, doi:10.4116/jaqua.34.249
^ ^a ^b 極微量の岩石鉱物試料の地質年代測定精密な時間軸を入れた火山活動史の解明へ向けて (PDF) 産業技術総合研究所産総研TODAY - 2006年 vol.06 no.02 p38-39
^ 高岡宣雄、百万年より若い火山岩のK-Ar年代測定における問題点『Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan.』 1989年 37巻 6号 p.343-351, doi:10.5702/massspec.37.343
^ 石原舜三, 折橋裕二、足尾流紋岩質火砕岩類のジルコンU-Pb 年代と全岩K-Ar年代『資源地質』 2013年 63巻 3号 p.149-152, doi:10.11456/shigenchishitsu.63.149

外部リンク

内海茂、柴田賢、K-Ar 年代測定における誤差について (PDF) 『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, doi:10.5702/massspec.37.353
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, doi:10.14934/chikyukagaku.42.179