Metoda potasowo-argonowa (K-Ar) jest stosowana do datowania skał o wieku setek lub tysięcy milionów lat . Została opracowana w latach pięćdziesiątych XX wieku , dopuszczalny błąd chronologiczny tej metody wynosi maksymalnie 10%.

Metoda ta jest również stosowana do datowania stanowisk wczesnych hominidów w Afryce , pochodzących sprzed blisko 5 milionów lat. W przypadku skał wulkanicznych można nią datować tylko te, których wiek przekracza 100 000 lat.

Podstawowe założenia metody

Datowanie to, podobnie jak metoda radiowęglowa , opiera się na zjawisku rozpadu promieniotwórczego .

W tym wypadku chodzi o bardzo powolny, lecz stały rozpad promieniotwórczego izotopu potasu ⁴⁰K do postaci trwałego gazowego izotopu argonu ⁴⁰Ar w skałach wulkanicznych. Znając szybkość rozpadu ⁴⁰K (czas jego połowicznego rozpadu wynosi 1 miliard 330 milionów lat) i zmierzywszy ilość ⁴⁰Ar uwięzionego w 10-gramowej próbce skał, uzyskujemy szacunkową datę ich formowania się.

Bardziej czuły wariant tej metody, zadowalający się jeszcze mniejszą próbką, znany jest jako datowanie za pomocą fuzji laserowej argon-argon. Trwały izotop potasu ³⁹K jest przekształcany w ³⁹Ar w drodze bombardowania próbki, którą chcemy wydatować, strumieniem neutronów . Ilość obu izotopów argonu może być następnie zmierzona, po ich uwolnieniu w wyniku fuzji laserowej, przez spektrometr masowy.

Ponieważ proporcja ⁴⁰K do ³⁹K w skałach jest stała, wiek znaleziska może być określony na podstawie proporcji ⁴⁰Ar do ³⁹Ar. Jak przy wszystkich radiometrycznych metodach datowania, istotne jest wykrycie czynnika ustawiającego zegar archeologiczny w pozycji zerowej. W tym przypadku byłoby to uformowanie się skały w wyniku aktywności wulkanicznej, uwalniającej cały znajdujący się tam wcześniej argon.

Niektóre obszary, najważniejsze dla badań dolnego paleolitu , a zwłaszcza Wielki Rów Wschodni w Afryce, to rejony aktywności wulkanicznej. Znaczy to, że pozostałości archeologiczne znajdują się często w warstwach geologicznych powstałych w wyniku działalności wulkanicznej, a zatem nadających się do datowania tą metodą. Dodatkowo są one często przykryte przez porównywalne skały wulkaniczne, a więc daty takich dwóch warstw geologicznych wyznaczają granice chronologiczne dla zawartego między nimi złoża archeologicznego.

W tej metodzie mierzy się zawartość argonu ⁴⁰Ar powstałego z rozpadu jądra potasu ⁴⁰K. W obliczeniach zakłada się, że cały rejestrowany argon zawarty w minerale powstał po zastygnięciu skały. Jest to warunek niezbędny.

Ograniczenia

Rezultaty datowania metodą argonowo-potasową obciążone są błędem szacunkowym (tak samo jak w przypadku innych metod radiometrycznych). Główne ograniczenie tej techniki polega na tym, że może być użyta jedynie do datowania znalezisk przykrytych przez skałę wulkaniczną, oraz że rzadko za jej pomocą udaje się osiągnąć dokładność wyższą niż ±10%. Niemniej metoda ta stała się kluczowym narzędziem na obszarach, gdzie występuje odpowiedni materiał wulkaniczny.

Nie ma metody, która pozwalałaby zmierzyć początkową zawartość argonu ⁴⁰Ar przed i tuż po zastygnięciu skały. Radioaktywny argon ⁴⁰Ar powstały z rozpadu potasu ⁴⁰K zawartego w skałach jest nie do odróżnienia od argonu ⁴⁰Ar pochodzenia atmosferycznego.

W czasie rozpadu potasu ⁴⁰K nie mogą występować żadne czynniki zakłócające. Problem polega na tym, że skały mają zdolność absorpcji argonu. Argon ⁴⁰Ar nawet w normalnych (niezmiennych) warunkach może przenikać do otaczającej go wody lub być wypłukiwany przez wodę, w której jest rozpuszczalny. Nie istnieje metoda, która bezsprzecznie pozwoli ocenić czy warunki rozpadu potasu ⁴⁰K nie ulegały zmianie i jaki wpływ na zawartość argonu ⁴⁰Ar w skale miała woda.

Przed zastygnięciem materiału skalnego, gdy jest on w stanie płynnym, argon do pewnego stopnia ulatnia się. Ale jednocześnie istnieje możliwość zaabsorbowania przez skały tego gazu z atmosfery.

Przykładowe miejsca zastosowania metody

• wąwóz Olduvai w Tanzanii
• Hadar w Etiopii

Bibliografia

1. Paul G. Bahn Archeologia – Przewodnik, Wydawnictwo "Arkady" Sp. z o.o., 2006, s. 91,