A három stabil izotópot, a 36Ar-t, a 38Ar-t és a 40Ar-t a nemesgázok tárgyalása során vesszük figyelembe. A hét radioaktív argonizotóp közül a 37Ar-t és a 39Ar-t szintén használják hidrológiai vizsgálatokban, ezeket az alábbiakban tárgyaljuk. A 40Ar/36Ar arány hidrológiai alkalmazásokban való felhasználását is tárgyaljuk.

• Az elemzés költségei
• Eredet
• Mérési technikák
• Hidrológiai alkalmazások
• Hivatkozások és továbbiak olvasnivaló
• Internetforrások

Az elemzés költségei (vissza a tetejére)

Jelenleg nincs olyan laboratórium, amely a nyilvánosság számára argonizotópelemzést végezne.

Bővebb információért lásd az USGS Reston-i klórfluorszénlaboratóriumát)

Eredet (visszatérés a tetejére)

Kozmogén
39Ar a légkörben neutronbombázással keletkezik:

A talajvízben azonban a 39Ar in situ is előállítható a következő reakciókkal:

39Ar (t½ = 269 év) béta-bomlással visszaalakul 39K-ra.

Litogén
37Ar (t½ = 35 nap) folyamatosan keletkezik a föld alatt a 40Ca(n,a)37Ar reakciókból a kőzetmátrixban.

Mérési technikák (vissza a tetejére)

Gázzal arányos számlálás
Az argonelemzés jelenleg pusztán kutatási célú, mivel az argon koncentrációja a vízben nagyon kicsi. Az argon a légkörben lévő összes gáz kevesebb mint egy százalékát teszi ki. A légkörrel való egyensúlyban ezért a vízben oldott argon koncentrációja igen csekély. A vízminták mérete 2 liter (ha vákuumos gázmentesítést alkalmaznak) és 15 köbméter (ha a mintát fel kell forralni) között mozog (Clark & Fritz 1997). A mintákat nagynyomású gázzal arányos számlálással elemzik. Mivel a 39Ar aktivitása nagyon alacsony (kb. 2 számlálás óránként), az elemzéshez körülbelül 1 hónap szükséges (Cook és Herczeg 2000).

(A GPC-eljárással kapcsolatos további információkért lásd a bomlásszámlálás oldalát).

Hidrológiai alkalmazások (visszatérés a tetejére)
37Ar
A 37Ar rövid felezési ideje miatt szinte egyetlen felszín alatti vízben sincs jelen ennek az izotópnak kozmogén módon keletkezett formája. A felszín alatti termelés azonban gyakori . A jelen lévő 37Ar mennyiségének mérésével a hidrogeológusok meghatározhatják a felszín alatti termelés mértékét (ami viszont segíthet a neutronáramlás meghatározásában), valamint az ásványi anyagok vízbe történő átvitelének hatékonyságát (Cook és Herczeg 2000). Mindkét érték hasznos más litogén izotópok hidrológiai alkalmazásokban való használatának korlátozásához.

39Ar a felszín alatti vizek datálásában
A 39Ar datálást elsősorban a felszín alatti vizek datálásában használták más izotópokkal együtt. A 269 éves felezési ideje lehetővé teszi a korok összehasonlítását a tríciumtartomány felső határával és a 14C-tartomány alsó határával. A 39Ar azért hasznos a felszín alatti vizek kormeghatározásában (~40 és ~1000 év között), mert kitölti a felszín alatti vizek kormeghatározásában legszélesebb körben alkalmazott izotópok (3H és14C) közötti bizonytalansági rést.

A 39Ar víz datálására való használatának előnyei és hátrányai
A 39Ar víz datálására való használatának számos előnye és hátránya van. Pozitívum, hogy az argon nemesgáz, ezért inert. Nincsenek mellékreakciókkal kapcsolatos komplikációk, és konzervatív viselkedése miatt kiváló hidrológiai nyomjelző. Másodszor, a 39Ar-termelés nem nőtt a termonukleáris bombakísérletek következtében. Aktivitása legalább az elmúlt 1000 évben szinte állandó maradt.

Azokban a felszín alatti vízterületekben azonban, ahol urán és tórium van jelen, a 39Ar in situ termelése jelentős lehet. Mivel a 39Ar koncentrációja nagyon alacsony a talajvízben, az in situ termelés olyan 39Ar-koncentrációkat eredményezhet, amelyek elnyomják a vízben lévő légköri koncentrációkat. További hátrányok a 39Ar mintavételi és analitikai technikáiból, elsősorban a mintaméretből és a mérési időből adódnak.

A 39Ar egyéb alkalmazásai
A 39Ar felhasználható az óceáni víztömegek datálására. Az alkalmazás itt nagyon hasonló a felszín alatti vizek kormeghatározásához, azzal a különbséggel, hogy a 39Ar in situ termelése elhanyagolható. A 39Ar-t jégmagvakban is használják.

40Ar/36Ar arány a felszín alatti vizek datálásában
A 40Ar/36Ar arányt szintén használták a felszín alatti vizek datálásának segítésére. Ennek az aránynak a légkörben 295,5 az állandó értéke. A legtöbb víztartó réteg káliumtartalmú ásványokat tartalmaz. A 40K (125 x 109 év felezési idővel) béta-bomlással 40Ar-ra bomlik, így idővel ez az arány nagyobb lesz. Ha ismerjük a 40Ar keletkezési sebességét, ez az arány felhasználható a nagyon régi talajvíz kormeghatározására. Ezt az arányt azonban jelentősen veszélyeztetheti és megnövelheti a radiogén 40Ar szállítása a szomszédos kőzetrétegekből a víztartó rétegen kívülről. A 40Ar/36Ar arányok kvantitatívabb értékeléséhez a víz tartózkodási idejének elemzésére a kőzetkibomlási folyamatok és a folyadékbevonás szerepének jobb megértése szükséges (Rauber et al. 1991).

Hivatkozások és további olvasnivalók (vissza a tetejére)

• 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., és A.L. Herczeg, szerkesztők, 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, and 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.