это был бы почти деловой разговор, но ночь раздумий не пошла на пользу


Автор сообщения: Alexei
Дата и время сообщения: 29 July 2006 at 09:27:51:

В ответ на сообщение: Алексей! Ловите гранату...

После прочтения статьи в "Геохимии" прошли уже сутки. В течение которых мне удалось вполне нормально обдумать ситуацию. И можно уже не обмениваться выпадами, а просто изложить свое видение ситуации.

так как вся суть Ваших умственных усились свелась к тому, что надо всеми правдами и не правдами доказать ошибочность датировки плинийского извержения Везувия. Ну да ладно, пойдем по пунктам. Там где есть повод для делового разговора, там по делу, ну а уж на "полет мысли", простите, иначе не могу отвечать, как словесной изящностью.

1. Для нас существенно, что все-таки в кристалле помимо учитываемого методами "плато" и изохрон аргона существует РЕАЛЬНО УНАСЛЕДОВАННЫЙ из расплавленного состояния аргон-40. Назовем его магматическим. Поскольку он участвовал в кристаллизации, то он и распределен в кристаллах по ловушкам со всеми возможными энергиями активации диффузии. От самых малых до самых больших. Т.е. тех, из которых аргон извлекается практически при плавлении - при исчезновении кристаллической матрицы, препятствующей подвижности захваченных ею атомов аргона.
2. При возникновении аргона-40 в результате распада К-40 атом не сдвигается с места. И потому радиогенный аргон-40 также распределен по всему спектру энергий активации ловушек. Радиогенный и магматический аргон тем самым неотличимы.
3. Контраминирующий аргон, содержащий атмосферный аргон-36 и атмосферный аргон-40 - в основном располагается в ловушках с более низкими значениями энергии активации диффузии - вплоть до совершенно слабо связанных с кристаллом состояний на его поверхности,на границах зерен, на границах трещин и пор.

Почти верно, но немного путаетесь с терминологией и не до конца точно описываете процесс. Вулканическая порода изливается на поверхности и дегазирует. Она находится в равновесии с воздухом. Поэтому в большинстве случаев начальный изотопный состав аргона в вулканической породе 40Ar/36Ar=295,5. Такой аргон принято называть - воздушным. Отличный от воздшного аргон может быть в двух случаях:
а) магма кристаллизовалась быстро (например, излилась в воду) и магматический аргон с не воздушным изотопным составом сохранился в породе в заметном кол-ве. Такой аргон сидит, как правило, в газово-жидких включениях и называется избыточным. Он никогда не сидит ровно в тех же местах, что и впоследствии образующийся радиогенный аргон.
б) магма содержит чужеродные кристаллы (например ксенолиты или кристаллы ранних фаз кристаллизации, захваченных из долгоживущей магматической камеры). Этот аргон обогащен по радиогенному 40К, т.е. по аргону образовавшемуся при распаде калия-40 уже внутри кристалла. Этот аргон называется унаследованным.
(Прим.: в литературе иногда и аргон типа (а) и аргон типа (б) назвается избыточным).

Избыточный аргон выделяется при вскрытии включений. В зависимости от того, в каком минерале "сидит" избыточный аргон, он будет выделяться с увеличением кажущегося возраста в той или иной части температурного спектра. Например, получается такая форма спектра (аналог реального случая с лейцитом Удоканского поля, который я измерял; Рассказов С.В., Логачев Н.А., Брандт И.С., Брандт С.Б., Иванов А.В. Геохронология и геодинамика позднего кайнозоя: (Южная Сибирь – Южная и Восточная Азия). Новосибирск: Наука, 2000. 288 с). Возраст соответствует низкотемпературному плато. При этом безлейцитовая основная масса дала плато практически во всем диапазоне температур, в предалах ошибки согласующееся с возрастом низкотемпературного плато лейцита (рис. 5.28, с. 166). Температура выделения избыточного аргона соответствует температуре разложения лейцита. Интерпретация спектра однозначная. Мой коллега, Ариэль Бовен, при датировании Канарских лав пошел дальше. Он по спектрам "почувствовал" избыточный аргон в оливинах. Чтобы проверить эту гипотезу он "вскрыл" в десятке оливинов ультрафиолетовым лазером газово-жидкостные включения. Все они показали избыточный аргон, с тендецией роста отношения 40/36 с ростом размера кристаллов оливина.

Возраст
!
!................................_
!.............................._
!............................_....-
!........................__........-
!____________..............----____
!___________________________
0......................................................100
Процент выделившегося 39Ar
Рост температуры --->
(точки вместо пробелов, горизонтальные штрихи - положение разнотемпературных ступенек (т.е. измерений при разных температурах))

В случае с избытоным аргоном, как в приведенном примере, в кристалле есть два, как минимум, "контаминирующих" аргона с различным изотопным составом и сидящем в различных позициях. Изохроны, как правило, не получается (для этого я и привел в статье рисунок 6 (http://www.newchrono.net/dating/ivanov-et-al-sial.pdf). Самый простой случай избежать таких вещей - это не датировать стекловатые породы и не датировать минералы, набитые включениями. Если датируется основная масса породы - удалять высокотемпературные безкалиевые минералы (например, оливин и пироксен).

Унаследованный аргон сидит в кристалле именно в тех же позициях, что и радиогенный аргон (прим.: радиогенный - в данном случае конвенциально тот, который образовался в результате распада 40К с момента датируемого события). Если нам удалось бы отобрать десяток таких абсолютно идентичных кристаллов из лавы, то в изохронных координатах все измерения легли бы в одну точку, а на диаграмме ступенчатого нагрева мы получили бы идеальное плато с более древним возрастом, соответсвтующим [40Ar(у)+40Ar(р)]/40K, где у и р - соответственно, для унаследованного и радиогенного аргона. Это очевидно до банального и рассматривалось в ранних работах по Ar/Ar методу, к этому возвращаются периодически и сейчас. Дело в том, что ксеногенные кристаллы находясь в магме - (а) дегазируют
(б) перекристаллизовываются (обрастают каймами этого же минерала).
И (а) и (б) приводит либо к полному, либо к частичному уравновешиванию изотопной системы в таком кристалле и магме. Ссылку на хорошую сравнительно недавнюю работу по изучению таких случаев я уже приводил в одном из предыдущих сообщений [Singer et al., 1998]. Форма спектра датирования плагиоклаза из цитированной работы была такая, с кажущимся удревненным низкотемпературным плато.

Возраст
!....................................................-
!.................................................._
!
!.............................................._-
!........................................__-
!__________________--
!___________________________
0......................................................100
Процент выделившегося 39Ar
Рост температуры --->

Благодаря тому, что состав контаминирующего аргона в этих плагиоклазах был идентичным (варьировала лишь его пропорция), то данный случай позволил получить изохрону. Т.е. то, о чем я писал раньше, если состав контаминирующего аргона одинаков во всех кристаллах, то независимо от того какой он, можно установить, Как ВОЗРАСТ ИЗВЕРЖЕНИЯ, так и состав этого контаминирующего аргона на изохронных диаграммах.

4. Нуклеогенный аргон-39 возникает в результате нейтронной реакции К-39(n,p)Ar-39. Этот аргон особый. Он НИКОГДА не располагается в том месте, где располагался породивший его атом калия. Почему? Да потому, что в реакции выделяется протон. Он уносит какую-то энергию. В 39 раз меньшую энергию уносит ядро отдачи. И этой энергии отдачи достаточно для того, чтобы порожденный реакцией аргон выбрался из любой сколь угодно глубокой потенциальной ямы в кристалле. И продолжил движение.

Еще Тернер в 70-х расчитал смещение 39Ar за счет эфекта отдачи ядер. Позднее, теоретически и экспериментально смещение 39Ar было оценено в 162 нм и 82 нм, соответственно [ONSTOTT et al. // GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA, 59 (9): 1821-1834, 1995]. Позднее еще один эксперимент был проведен Виллой [Villa IM Direct determination of Ar-39 recoil distance // GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 61 (3): 689-691, 1997]. Порядок - 80 нм. Существует целый ряд работ, посвященный оценке этого эффекта на результаты датирования [например, Foland K.A., Xu Y. Diffusion of 40 Ar and 39 Ar in irradiated orthoclase // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1990, v. 54, p. 3147-3158; Kapusta Y, Steinitz G, Akkerman A, Sandler A, Kotlarsky P, Nagler A Monitoring the deficit of Ar-39 in irradiated clay fractions and glauconites: Modeling and analytical procedure // GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 61 (21): 4671-4678, 1997], включая наши работы [например, Brandt S.B., Rasskazov S.V., Brandt I.S., Ivanov A.V., Kunk M.J. The inverse problem of argon diffusion from minerals: determination of kinetic parameters from stepwise-heating experiments // Isotopes in Environmental and Health Studies, 1997, v. 33, № 4, pp. 399-409.]. Эффект существенен только в случае, когда размеры датированных минералов сопоставимы с recoil distance. В моей практике датирования вулканических пород спектры с видимым эффектом отдачи редки и имеют такую форму.

Возраст
!-
!
!.._
!...._____________________
!..............................................--
!..................................................__
!___________________________
0......................................................100
Процент выделившегося 39Ar
Рост температуры --->

5. Внутреннее облучение кристалла аргоновыми ядрами отдачи - принципиально неотличимо от внешней бомбардировки кристалла ускоренными ионами аргона. А вот что нам про них известно?

Не знаю, что там по приведенной Вами ссылке, ситуацию с изучением эффекта отдачи для реальных случаев, применимых к геохронологии я привел. Вывод тоже.



2378. И снова Помпеи, и снова Ar/Ar - Alexei 13:52 21.07.06 (387)
К списку тем на странице