На сегодняшний день 40Ar/39Ar метод датирования является одним из наиболее востребованных методов определения возраста горных пород и минералов. Данный метод используется во многих лабораториях мира.
При 40Ar/39Ar датировании возраст образца определяется по изотопному составу содержащегося в нём аргона. Аргон выделяют поэтапно путём ступенчатого нагрева образца, на каждой ступени нагрева анализируется изотопный состав выделенного газа. В результате данной процедуры формируется зависимость значения возраста от доли выделенного 39Ar – возрастной спектр. Возрастной спектр представляют в виде ступенчатой функции, каждая ступень которой соответствует этапу выделения аргона. Возрастной спектр является одной из основных характеристик образца.
Поскольку количество ступеней выделения аргона из образца всегда ограниченно, на каждом этапе дегазации, фактически, измеряется изотопный состав аргона, усреднённый по доле выделенного газа, что приводит к искажениям возрастного спектра. На сколько данные искажения могут быть велики показывает пример представленный на рисунке 1. Сплошной чёрной линией обозначен экспериментальный возрастной спектр клинопироксена (образец предоставлен Афанасьевым В.П.), красной пунктирной линией – теоретическая модель истинного возрастного спектра того же образца согласующаяся с экспериментальными данными. Детальному измерению возрастных спектров препятствует ряд технических причин, основная трудность заключается в отсутствии возможности прогнозировать количество газа выделяемого на той или иной ступени дегазации образца. В современной литературе, как отечественной, так и зарубежной, описанная проблема не обсуждалась.
В лаборатории изотопно-аналитических методов ИГМ СО РАН был создан специальный численный алгоритм, позволяющий по экспериментальным данным выполнять реконструкцию истинного возрастного спектра. На основе указанного алгоритма был создан новый метод измерения возрастных спектров с высоким разрешением по доле выделенного газа. Предложенный метод измерений позволяет по мере необходимости уточнять возрастной спектр или его отдельные участки, а также выделять и корректировать ступени с грубой ошибкой. На рисунке 2 в качестве примера представлен возрастной спектр долерита (образец предоставил Делпомдор Ф.). Синим обозначен возрастной спектр, полученный классическим методом, красным – возрастной спектр, полученный с помощью предложенного метода измерений. Чёрным выделены ступени с грубой ошибкой.
Д.В. Алексеев, А.В. Травин Измерение и аппроксимация возрастных спектров горных пород и минералов при 40Ar/39Ar датировании // Геология и геофизика. 2017. В печати.
Д.В. Алексеев, А.В. Травин Способ измерения характеристики изотопной системы образца при поэтапном выделении анализируемого вещества (варианты) // Заявка на патент № 2015148529/15(074674)
Работа выполнена в рамках государственного задания, проект № 0330-2014-0010, при поддержке гранта РФФИ 16-35-00482 мол_а.
Рис. 1. Возрастной спектр клинопироксена.
Рис. 2. Возрастной спектр долерита.