钾-氩（K-Ar）同位素定年法对于确定熔岩的年龄特别有用。1950年代发展起来的，对于发展板块构造学说和校准地质时标非常重要。

        钾-氩气基础知识

        钾以两种稳定同位素（41 K和39 K）和一种放射性同位素（40 K）存在。钾40衰变的半衰期为12.5亿年，这意味着40 K原子中的一半在该时间段之后消失了。它的衰变产生的氩40和钙40的比例为11到89。K-Ar方法通过计数捕获在矿物中的这些放射性40Ar原子来起作用。

        简化的事情是，钾是一种活性金属，而氩是一种惰性气体：钾始终紧密地锁定在矿物质中，而氩却不是任何矿物质的一部分。氩气占大气的1％。因此，假设初次形成时没有空气进入矿物颗粒，则其氩气含量为零。也就是说，新鲜矿物质的K-Ar“时钟”设置为零。

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        该方法依赖于满足一些重要的假设：

        *在地质时间内，钾和氩气都必须保留在矿物中。这是最难满足的。

        *我们可以准确地测量一切。先进的仪器，严格的程序和标准矿物的使用确保了这一点。

        *我们知道钾和氩同位素的精确自然混合物。数十年的基础研究已经为我们提供了这些数据。

        *我们可以校正进入矿物的空气中的任何氩气。这需要额外的步骤。

        只要在现场和实验室认真工作，就可以满足这些假设。

        实践中的K-Ar方法

        要注明日期的岩石样品必须非常小心地选择。任何改变或破裂都意味着钾或氩或两者均已被破坏。该地点还必须具有地质意义，与含化石的岩石或其他需要大量约会才能加入大故事的特征明显相关。带有古代人类化石的岩床之上和之下的熔岩流就是一个很好的例子，而且是真实的。

        最理想的是矿物长石，钾长石的高温形式。但是，云母，斜长石，角闪石，粘土和其他矿物可以产生良好的数据，整个岩石分析也可以。年轻的岩石中40 Ar含量很低，因此可能需要几公斤。对岩石样品进行记录，标记，密封，并在送往实验室的过程中保持无污染和过热。

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        在干净的设备中，将岩石样品压碎至一定大小，以保留要过时的矿物的全谷物，然后过筛以帮助浓缩目标矿物的这些谷物。所选尺寸的馏分在超声和酸浴中清洗，然后轻轻烘干。使用重液体分离目标矿物，然后在显微镜下手动挑选，以获得尽可能纯的样品。然后将该矿物样品在真空炉中轻轻烘烤过夜。这些步骤有助于在测量之前从样品中去除尽可能多的大气40 Ar。

        接下来，将矿物样品在真空炉中加热至融化，驱除所有气体。将精确量的氩38作为“尖峰”添加到气体中，以帮助校准测量，并将气体样品收集到由液氮冷却的活性炭上。然后清除样品中的所有有害气体，例如H 2 O，CO 2，SO 2，氮气等，直到剩下的全部是惰性气体，其中包括氩气。

        最后，氩原子在质谱仪中计数，质谱仪是一台具有自身复杂性的机器。测量了三种氩同位素：36 Ar，38 Ar和40 Ar。如果来自该步骤的数据是干净的，则可以确定大气中氩的丰度，然后将其减去以得出放射源40 Ar含量。这种“空气校正”依赖于氩36的水平，该水平仅来自空气，而不是由任何核衰变反应产生的。将其减去，并且还减去38 Ar和40 Ar的比例量。其余38 Ar来自峰值，其余40 ArAr是放射源的。因为尖峰是精确已知的，所以通过与之比较确定40 Ar。

        这些数据的变化可能会指出过程中任何地方的错误，这就是为什么详细记录了所有准备步骤的原因。

        K-Ar分析每个样品花费数百美元，需要一两个星期。

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        40Ar-39Ar方法

        K-Ar方法的一种变体通过简化整个测量过程来提供更好的数据。关键是将矿物样品放在中子束中，中子束将钾39转化为氩39。由于39 Ar的半衰期非常短，因此可以确保事先不在样品中，因此它是钾含量的明确指标。优点是，为样品定年所需的所有信息都来自相同的氩气测量。精度更高，误差更低。该方法通常称为“氩-氩定年法”。

        40 Ar- 39 Ar约会 的物理过程是相同的，除了以下三点不同：

        1、在将矿物样品放入真空炉之前，将其与标准材料样品一起通过中子源进行辐照。

        2、无需38 Ar尖峰。

        3、测量了四个Ar同位素：36 Ar，37 Ar，39 Ar和40 Ar。

        数据的分析更加复杂比的K-Ar的方法，因为在照射产生氩从其它同位素原子除了40 K.这些效果必须校正，并且该处理是复杂的，足以需要计算机。

        Ar-Ar分析每个样品的成本约为1000美元，需要花费数周的时间。

        结论

        Ar-Ar方法被认为是更好的方法，但是在较早的K-Ar方法中可以避免某些问题。同样，更便宜的K-Ar方法可用于筛查或侦察目的，从而将Ar-Ar留给最苛刻或最有趣的问题。

        这些约会方法已经持续改进了50多年。学习曲线很长，距离今天还很遥远。随着质量的每次提高，已经发现并考虑了更细微的错误来源。即使在只有10,000年历史的岩石中（40 Ar的数量几乎消失了），优质的材料和熟练的手也可以使年龄确定在1％以内。