Tři stabilní izotopy, 36Ar, 38Ar a 40Ar, jsou zohledněny v diskusi o vzácných plynech. Ze sedmi radioaktivních izotopů argonu se 37Ar a 39Ar rovněž používají v hydrologických studiích a jsou diskutovány níže. Použití poměru 40Ar/36Ar v hydrologických aplikacích je rovněž diskutováno.

• Náklady na analýzu
• Původ
• Techniky měření
• Hydrologické aplikace
• Odkazy a další. čtení
• Internetové zdroje

Náklady na analýzu (zpět na začátek)

V současné době neexistuje žádná laboratoř, která by prováděla analýzu izotopů argonu pro veřejnost.

Více informací naleznete v laboratoři USGS Reston Chlorofluorocarbon Laboratory)

Původ (zpět na začátek)

Kosmogenní
39Ar vzniká v atmosféře bombardováním neutrony:

V podzemních vodách však může 39Ar vznikat in situ následujícími reakcemi:

39Ar (t½ = 269 let) podléhá rozpadu beta zpět na 39K.

Litogenní
37Ar (t½ = 35 dní) neustále vzniká v podzemí z reakcí 40Ca(n,a)37Ar v horninové matrici.

Měřicí techniky (zpět na začátek)

Proporcionální počítání plynů
Argonová analýza je v současné době čistě výzkumná, protože koncentrace argonu ve vodě je velmi malá. Argon představuje méně než jedno procento všech plynů v atmosféře. Rovnováha s atmosférou proto vytváří nepatrné koncentrace rozpuštěného argonu ve vodě. Velikost vzorků vody se pohybuje od 2 litrů (pokud se použije vakuové odplynění) do 15 metrů krychlových (pokud se má vzorek vařit) (Clark & Fritz 1997). Vzorky se analyzují pomocí vysokotlakého proporcionálního počítání plynů. Vzhledem k tomu, že aktivita 39Ar je velmi nízká (přibližně 2 počty za hodinu), je k analýze zapotřebí přibližně 1 měsíc (Cook a Herczeg 2000).

(Další informace o procesu GPC naleznete na stránce Počítání rozpadu).

Hydrologické aplikace (návrat na začátek)
37Ar
Vzhledem ke krátkému poločasu rozpadu 37Ar nejsou téměř v žádné podzemní vodě přítomny kosmogenně vzniklé formy tohoto izotopu. Podpovrchová produkce je však běžná . Měřením množství přítomného 37Ar mohou hydrogeologové určit rychlost podpovrchové produkce (což zase může pomoci určit tok neutronů) a také účinnost přenosu minerálů do vody (Cook a Herczeg 2000). Obě tyto hodnoty jsou užitečné pro omezení použití jiných litogenních izotopů v hydrologických aplikacích.

39Ar v datování podzemních vod
Datování pomocí 39Ar se používá především při datování podzemních vod ve spojení s jinými izotopy. Jeho poločas rozpadu 269 let umožňuje srovnání stáří s horním koncem rozsahu tritia a dolním koncem rozsahu 14C. 39Ar je užitečný pro datování submoderních podzemních vod (~40 až ~1000 let př. n. l.), protože vyplňuje tuto mezeru nejistoty mezi nejčastěji používanými izotopy v datování podzemních vod (3H a14C).

Výhody a nevýhody použití 39Ar k datování vody
Použití 39Ar k datování vody má řadu výhod a nevýhod. Pozitivní je, že argon je vzácný plyn, a proto je inertní. Neexistují žádné komplikace spojené s vedlejšími reakcemi a jeho konzervativní chování z něj činí vynikající hydrologický stopovač. Za druhé, produkce 39Ar se v důsledku zkoušek termonukleárních bomb nezvýšila. Jeho aktivita zůstala téměř konstantní přinejmenším po dobu posledních 1000 let.

V oblastech podzemních vod, kde se vyskytuje uran a thorium, však může být produkce 39Ar in situ značná. Vzhledem k tomu, že koncentrace 39Ar jsou v podzemních vodách velmi nízké, může produkce in situ vytvářet koncentrace 39Ar, které přehluší atmosférické koncentrace ve vodě. Další nevýhody vyplývají z technik odběru vzorků a analýzy 39Ar, zejména z velikosti vzorku a doby měření.

Další aplikace 39Ar
39Ar lze použít k datování vodních mas v oceánu. Aplikace je zde velmi podobná datování podzemních vod s tím rozdílem, že produkce 39Ar in situ je zanedbatelná. 39Ar se také používá při datování ledových ker.

Poměr 40Ar/36Ar při datování podzemních vod
Poměr 40Ar/36Ar se také používá k datování podzemních vod. Tento poměr má v atmosféře konstantní hodnotu 295,5. Většina vodonosných vrstev obsahuje minerály obsahující draslík. 40K (s poločasem rozpadu 125 x 109 let) se beta rozpadá na 40Ar, a tak se v průběhu času tento poměr zvětšuje. Pokud je známa rychlost produkce 40Ar, lze tento poměr použít k datování velmi starých podzemních vod. Tento poměr však může být značně narušen a zvýšen transportem radiogenního 40Ar ze sousedních horninových vrstev mimo zvodeň. Kvantitativnější vyhodnocení poměrů 40Ar/36Ar pro analýzu doby zdržení vody bude vyžadovat lepší pochopení procesů zvětrávání hornin a úlohy inkluze tekutin (Rauber et al. 1991).

Reference a další literatura (zpět na začátek)

• Andrews, J.N., et al, The in situ production of radioisotopes in rock matrices with particular reference to the Stripa granite, Geochimica et Cosmochimica Acta, 53, 1803-1815, 1989.
• Clark, I., and P. Fritz, Environmental Isotopes in Hydrogeology, Lewis Publishers, Boca Raton, 1997.
• Cook. P.G., and A.L. Herczeg, editors, Environmental Tracers in Subsurface Hydrology, Kluwer Academic Publishers, Boston, 2000.
• Lehmann, B.E. et al, Atmospheric and subsurface sources of stable and radioactive nuclides used for groundwater dating, Water Resour. Res. 29(7), 2027-2040, 1993.
• Loosli, H.H., A dating method with 39Ar, Earth and Planetary Science Letters, 63, 51-62, 1983.
• Loosli, H.H., and H. Oeschger, Argon-39, carbon-14 and krypton-85 measurements in groundwater samples, in Isotope Hydrology 1978, vol. 2, 931-997, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1979.
• Pearson, F.J., Applied Isotope Hydrogeology: A Case Study In Northern Switzerland, Elsevier, New York, 1991.
• Rauber, D., H. H. Loosli a B.E. Lehmann, 40Ar/36Ar ratios, in chapter 6 of Applied Isotope Hydrogeology: A Case Study in Northern Switzerland, Elsevier, Amsterdam, 1991.
• Scholtis, A., et al, Integration of environmental isotopes, hydrochemical and mineralogical data to characterize groundwaters from a potential repository site in central Switzerland, in Isotopes in Water Resource Management, pp. 263-280, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1996.