Datación potasio-argón

La datación potasio-argón o ⁴⁰K/⁴⁰Ar es un método de datación radiométrica, surgido en la década de 1960, utilizado en geología y arqueología para datar rocas o cenizas volcánicas de hasta 5.000 millones de años y no menos de 100.000 años.

Se basa en el principio de la desintegración radioactiva, en el cual el isotopo radioactivo potasio-40 (⁴⁰K) presente en las rocas volcánicas se desintegra a un ritmo conocido en el gas inerte argón-40 (⁴⁰Ar), que se va concentrando en la roca.

Descripción del método

Cuando un fluido magmático se enfría, transformándose en roca, el argón comienza a formarse y, con el paso del tiempo, aumentará su proporción en la misma. La cantidad de argón que contiene la roca dependerá de la concentración inicial de potasio y del tiempo transcurrido desde la solidificación.

Pues bien estudiando éste ritmo de descomposición del ⁴⁰K, y la cantidad de ⁴⁰Ar contenido en la muestra de roca, en un proceso de enfriado suficiente como para que el argón radiogénico no se disperse fuera de los cristales, podemos crear un cálculo de la data de formación de la roca y una cuantificación en la espectrometría de masas. Se necesitan 10 gramos de muestra de roca volcánica para una medición fiable.

Cálculo de la edad de la roca

El potasio-40 es un isótopo radioactivo que se desintegra siguiendo los modos de desintegración siguientes :

• ${}^{40}\mathrm{K} +\mathrm{e}^- \rightarrow {}^{40}\mathrm{Ar}+\gamma (1,505 MeV)$

  λ_ε = 0,581.10^-10/an

• ${}^{40}\mathrm{K}\rightarrow {}^{40}\mathrm{Ca}+\beta^{-} (1,311 MeV)$

  λ_β = 4,962.10^-10/an

La edad de la muestra se obtiene en promedio de la fórmula siguiente :

$t=\frac{1}{\lambda}\cdot \ln(1+\frac{\lambda}{\lambda_\epsilon+\lambda_\beta}\cdot\frac{{}^{40}\mathrm{Ar}_t}{{}^{40}\mathrm{K}_t})$

Como la relación de concentraciones de argón 40 y de potasio 40 es suficientemente fiable, la fórmula se simplifica en :

$t=\frac{1}{0,1048\times\lambda}\cdot\frac{{}^{40}\mathrm{Ar}_t}{{}^{40}\mathrm{K}_t}$

$t$ siendo la edad de la muestra, ${}^{40}\mathrm{K}_t$et ${}^{40}\mathrm{Ar}_t$ las cantidades medidas de isótopos padre e hijos.

Limitaciones

Con el método potasio-argón solo podemos datar yacimientos sepultados por erupciones volcánicas, con lo que resulta imposible conseguir una precisión mayor a ±10%. Generalmente, con este margen de error, las edades obtenidas son menores que la edad verdadera.

Por otra parte, un problema a la hora de datar el K-Ar es que si en la muestra se presenta cierta heterogeneidad, en las partes proporcionales con concentraciones de ⁴⁰K pueden haber diversos K/Ar, y esto puede llevar otra vez a una fecha inexacta.

En este método también se debe tener en cuenta los diferentes grados de retención de los minerales. Por una parte, cuando la edad perteneciente a la muestra es menor que la verdadera se ha producido pérdida de Ar. Esto se debe a los llamados fenómenos de recristalización, alteración o calentamiento. En éste último caso si la pérdida es total la datación obtenida corresponde a la edad de ese suceso térmico, lo que permite datar procesos metamórficos. Por otra parte, ciertas rocas y minerales pueden contener argón heredado. En este caso, entonces, las edades serán mayores a las reales.

Finalmente otro de los inconvenientes de este método hace referencia a la necesidad de hallar rocas volcánicas susceptibles a ser datadas. Puesto que éstas solo se encuentran en lugares determinados de la Tierra.

Aplicaciones

Un ejemplo claro del método potasio-argón son los yacimientos de Olduvai (Tanzania), situados en una zona volcánica con altos niveles de cenizas. Su análisis ha permitido datar diferentes niveles de ocupación humana a partir de los 2 millones de años. Asimismo se han podido datar en 3,7 millones de años las pisadas de homínidos sobre ceniza volcánica de Laetoli, situadas próximas a Olduvai.

Bibliografía

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• RUTTER, Nathaniel W. Dating Methods of Pleistocene Deposits and Their Problems. Geocience Canada. Canada. 1985.

• FIGINI, A. Geoarqueología: métodos de datación en el cuaternario. Publicaciones Latyr. La Plata. 1993

• http://www.ingeis.uba.ar/default.php?page=geocronologia.htm

• http://www.ite.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem/claves_evolucion/m1/m1_u2_texto/m1_u2_034.html