钾氩（K-Ar）同位素定年法对于确定熔岩年龄特别有用。它发展于20世纪50年代，对发展板块构造理论和校准地质时间尺度具有重要意义。

钾氩碱

钾存在于两种稳定同位素（41K和39K）和一种放射性同位素（40K）中。钾-40衰变的半衰期为12.5亿年，这意味着40K原子中有一半在这段时间后消失。它的衰变产生氩-40和钙-40，比例为11:89。K-Ar方法的工作原理是计算被困在矿物中的放射性40Ar原子。

使事情简单化的是钾是一种活性金属，氩是一种惰性气体：钾总是紧紧地锁在矿物中，而氩不是任何矿物的一部分。氩占大气的1%。所以假设在矿物颗粒形成时没有空气进入，它的氩含量为零。也就是说，新鲜矿物颗粒的K-Ar“时钟”设置为零。

该方法依赖于满足一些重要假设：

1. 在地质时期，钾和氩都必须留在矿物中。这是最难满足的。
2. 我们可以精确地测量一切。先进的仪器、严格的程序和标准矿物的使用确保了这一点。
3. 我们知道钾和氩同位素的精确自然混合。几十年的基础研究为我们提供了这些数据。
4. 我们可以排除空气中进入矿物的任何氩。这需要额外的步骤。

如果在现场和实验室进行仔细的工作，这些假设是可以满足的。

k-ar方法在实践中的应用

必须非常仔细地选择要注明日期的岩石样品。任何蚀变或破裂意味着钾或氩或两者都受到了干扰。该遗址还必须具有地质意义，明确与化石岩石或其他特征相关，这些特征需要一个好的日期才能加入大故事。熔岩流是一个很好的、真实的例子，它位于岩层之上和之下，上面和下面都有古代人类化石。

最理想的矿物是钾长石的高温形式三甲苯胺。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，全岩分析也可以。年轻的岩石的40Ar含量很低，因此可能需要几公斤。在送往实验室的过程中，对岩石样品进行记录、标记、密封并保持无污染和过热。

在干净的设备中，将岩石样品粉碎至能够保存待测日期矿物的整个颗粒的尺寸，然后进行筛分，以帮助浓缩这些目标矿物的颗粒。在超声波和酸浴中清洗选定的粒级，然后轻轻烘干。用重质液体分离目标矿物，然后在显微镜下手工采集尽可能纯净的样品。然后，将该矿物样品在真空炉中轻轻烘焙过夜。这些步骤有助于在进行测量之前尽可能多地去除样品中的大气40Ar。

下一个​矿物样品在真空炉中加热熔化，排出所有气体。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。然后清除气体样品中所有不需要的气体，如H2O、CO2、SO2、氮气等，直到剩下的都是惰性气体，其中包括氩气。

最后​氩原子在质谱仪中计数，质谱仪本身就有其复杂性。测量了三种氩同位素：36Ar、38Ar和40Ar。如果该步骤的数据是干净的，则可测定大气中氩的丰度，然后减去，得出放射性40Ar含量。这种“空气修正”依赖于氩-36的水平，氩-36只来自空气，不是由任何核衰变反应产生的。它被减去，38Ar和40Ar的比例量也被减去。剩余的38Ar来自尖峰，剩余的40Ar是放射成因的。因为尖峰是精确已知的，所以40Ar是通过与它进行比较来确定的。

这些数据的变化可能表明过程中的任何地方都存在错误，这就是为什么要详细记录所有准备步骤的原因。

K-Ar分析每个样品花费数百美元，需要一到两周的时间。

40ar-39ar方法

K-Ar方法的一种变体通过简化整个测量过程提供了更好的数据。关键是将矿物样品放入中子束中，中子束将钾-39转化为氩-39。由于39Ar的半衰期很短，因此保证样品中事先不存在39Ar，因此它是钾含量的明确指标。其优点是，测定样品年代所需的所有信息都来自相同的氩测量。精度更高，误差更低。这种方法通常被称为“氩-氩定年”

40Ar-39Ar测年的物理程序相同，但有三点不同：

• 在将矿物样品放入真空炉之前，用中子源将其与标准材料样品一起辐照。
• 不需要38Ar尖峰。
• 测量了四种Ar同位素：36Ar、37Ar、39Ar和40Ar。

数据的分析比K-Ar方法更复杂，因为辐照从其他同位素中产生氩原子​ 4万。这些影响必须得到纠正，而且这个过程非常复杂，需要计算机。

Ar分析每个样本的成本约为1000美元，需要几周的时间。

结论

Ar方法被认为是优越的，但它的一些问题在旧的K-Ar方法中被避免了。此外，更便宜的K-Ar方法可用于筛选或侦察目的，为最苛刻或最有趣的问题节省Ar。

50多年来，这些测年方法一直在不断改进。学习曲线一直很长，今天还远远没有结束。随着质量的每一次提高，都会发现并考虑到更微妙的误差来源。好的材料和熟练的手可以产生一定在1%以内的年龄，即使是在只有10000年历史的岩石中，其中40Ar的数量非常少。