De tre stabile isotoper, 36Ar, 38Ar og 40Ar, behandles i diskussionen om de ædle gasser. Af de syv radioaktive argonisotoper anvendes 37Ar og 39Ar også i hydrologiske undersøgelser og diskuteres nedenfor. Anvendelse af 40Ar/36Ar-forholdet i hydrologiske anvendelser diskuteres også.

• Analyseomkostninger
• Oprindelse
• Målingsteknikker
• Hydrologiske anvendelser
• Referencer og yderligere læsning
• Internetressourcer

Analyseomkostninger (tilbage til toppen)

Der er ingen laboratorier, der i øjeblikket udfører argonisotopanalyser for offentligheden.

Se USGS Reston Chlorofluorocarbon Laboratory for yderligere oplysninger)

Origin (return to the top)

Kosmogen
39Ar produceres i atmosfæren ved neutronbombardement:

I grundvand kan 39Ar imidlertid produceres in situ ved følgende reaktioner:

39Ar (t½ = 269 år) gennemgår beta-henfald tilbage til 39K.

Lithogen
37Ar (t½ = 35 dage) produceres konstant i undergrunden fra 40Ca(n,a)37Ar-reaktioner i bjergartsmatrixen.

Målemetoder (tilbage til toppen)

Gasproportionel tælling
Argonanalyser er på nuværende tidspunkt rent forskningsmæssigt baseret på grund af den meget lille koncentration af argon i vand. Argon udgør mindre end en procent af de samlede gasser i atmosfæren. Ligevægt med atmosfæren giver derfor meget små koncentrationer af opløst argon i vand. Vandprøvens størrelse varierer fra 2 liter (hvis der anvendes vakuumafgasning) til 15 kubikmeter (hvis prøven skal koges) (Clark & Fritz 1997). Prøverne analyseres ved hjælp af proportional tælling af højtryksgas. Da aktiviteten af 39Ar er meget lav (ca. 2 tællinger i timen), er det nødvendigt med ca. 1 måned til analyse (Cook og Herczeg 2000).

(Se siden om henfaldstælling for flere oplysninger om GPC-processen).

Hydrologiske anvendelser (tilbage til toppen)
37Ar
På grund af den korte halveringstid for 37Ar er der næsten ingen grundvand, hvor der findes kosmogent producerede former af denne isotop. Underjordisk produktion er dog almindelig . Ved at måle mængden af 37Ar kan hydrogeologer bestemme den underjordiske produktionshastighed (som igen kan hjælpe med at bestemme neutronstrømmen) og også effektiviteten af mineral til vandoverførslen (Cook og Herczeg 2000). Begge disse værdier er nyttige til at begrænse brugen af andre lithogene isotoper i hydrologiske anvendelser.

39Ar i grundvandsdatering
39Ar-datering er hovedsageligt blevet anvendt til datering af grundvand i forbindelse med andre isotoper. Dens halveringstid på 269 år giver mulighed for sammenligning af aldre med den høje ende af tritiumområdet og den lave ende af 14C-området. 39Ar er nyttig til datering af submoderne grundvand (~40 til ~1000 år f.Kr.), fordi den udfylder dette usikkerhedsmellemrum mellem de mest anvendte isotoper i grundvandsdatering (3H og14C).

For- og ulemper ved at bruge 39Ar til at datere vand
Der er mange fordele og ulemper ved at bruge 39Ar til at datere vand. På den positive side er argon en ædelgas og derfor inert. Der er ingen komplikationer i form af bivirkninger, og dens konservative opførsel gør den til en fremragende hydrologisk sporstof. For det andet er 39Ar-produktionen ikke steget som følge af termonukleare bombeforsøg. Dens aktivitet har været næsten konstant i mindst de sidste 1000 år.

I grundvandsområder, hvor der er uran og thorium til stede, kan in situ-produktionen af 39Ar imidlertid være betydelig. Da 39Ar-koncentrationerne er meget lave i grundvand, kan in situ-produktion give koncentrationer af 39Ar, der overdøver de atmosfæriske koncentrationer i vandet. Andre ulemper skyldes prøveudtagnings- og analyseteknikkerne for 39Ar, især prøvestørrelsen og måletiden.

Andre anvendelser af 39Ar
39Ar kan anvendes til at datere vandmasser i havet. Anvendelsen her er meget lig grundvandsdatering, bortset fra at in situ-produktionen af 39Ar er ubetydelig. 39Ar anvendes også til isboringer.

40Ar/36Ar-forholdet i grundvandsdatering
40Ar/36Ar-forholdet er også blevet anvendt som hjælp til grundvandsdatering. Dette forhold har en konstant værdi i atmosfæren på 295,5. De fleste grundvandsmagasiner indeholder kaliumholdige mineraler. 40K (med en halveringstid på 125 x 109 år) beta henfalder til 40Ar, og derfor bliver dette forhold over tid større. Hvis produktionshastigheden af 40Ar er kendt, kan dette forhold bruges til at datere meget gammelt grundvand. Dette forhold kan imidlertid blive betydeligt forringet og forhøjet af transport af radiogen 40Ar fra tilstødende bjergarter uden for et grundvandsmagasin. En mere kvantitativ vurdering af 40Ar/36Ar-forholdet til analyse af vandets opholdstid vil kræve en bedre forståelse af forvitringsprocesser i bjergarter og den rolle, som væskeinklusion spiller (Rauber et al. 1991).

Referencer og yderligere læsning (tilbage til toppen)

• 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., og P. Fritz, Environmental Isotopes in Hydrogeology, Lewis Publishers, Boca Raton, 1997.
• Cook. P.G., og A.L. Herczeg, redaktører, 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 og B.E. Lehmann, 40Ar/36Ar-ratios, i kapitel 6 af 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.