Los tres isótopos estables, 36Ar, 38Ar y 40Ar, se consideran en la discusión de los Gases Nobles. De los siete isótopos radiactivos del argón, el 37Ar y el 39Ar también se utilizan en estudios hidrológicos y se discuten más adelante. También se discute el uso de la relación 40Ar/36Ar en aplicaciones hidrológicas.

• Costo del análisis
• Origen
• Técnicas de medición
• Aplicaciones hidrológicas
• Referencias y otras lectura
• Recursos de Internet

Coste del análisis (volver al principio)

No hay laboratorios que realicen actualmente análisis de isótopos de argón para el público.

Véase el Laboratorio de Clorofluorocarbono de Reston del USGS para más información)

Origen (volver al principio)

El
39Ar cosmogénico se produce en la atmósfera por bombardeo de neutrones:

Sin embargo, en las aguas subterráneas el 39Ar puede producirse in situ mediante las siguientes reacciones:

El 39Ar (t½ = 269 años) sufre una desintegración beta que lo devuelve a 39K.

Lithogenic
37Ar (t½ = 35 días) se produce constantemente bajo tierra a partir de reacciones de 40Ca(n,a)37Ar en la matriz de la roca.

Técnicas de medición (volver al principio)

Cuento proporcional de gases
El análisis del argón es puramente de investigación en la actualidad debido a la muy pequeña concentración de argón en el agua. El argón representa menos del uno por ciento del total de los gases de la atmósfera. Por lo tanto, el equilibrio con la atmósfera produce concentraciones mínimas de argón disuelto en el agua. El tamaño de las muestras de agua oscila entre 2 litros (si se utiliza la desgasificación al vacío) y 15 metros cúbicos (si la muestra se va a hervir) (Clark & Fritz 1997). Las muestras se analizan mediante recuento proporcional de gas a alta presión. Como la actividad del 39Ar es muy baja (alrededor de 2 recuentos por hora), se requiere aproximadamente 1 mes para el análisis (Cook y Herczeg 2000).

(Ver la página de recuento de desintegración para más información sobre el proceso GPC).

Aplicaciones hidrológicas (volver al principio)
37Ar
Debido a la corta vida media del 37Ar, casi no hay aguas subterráneas que tengan presentes formas producidas cosmogénicamente de este isótopo. Sin embargo, la producción subsuperficial es común . Midiendo la cantidad de 37Ar presente, los hidrogeólogos pueden determinar la tasa de producción subsuperficial (que a su vez puede ayudar a determinar el flujo de neutrones) y también la eficiencia de la transferencia del mineral al agua (Cook y Herczeg 2000). Ambos valores son útiles para restringir el uso de otros isótopos litogénicos en aplicaciones hidrológicas.

39Ar en la datación de aguas subterráneas
La datación con 39Ar se ha utilizado principalmente en la datación de aguas subterráneas junto con otros isótopos. Su vida media de 269 años permite comparar las edades con el extremo superior del rango del tritio y el extremo inferior del rango del 14C. El 39Ar es útil para la datación de aguas subterráneas submodernas (~40 a ~1000 años A.P.) porque llena este vacío de incertidumbre entre los isótopos más aplicados en la datación de aguas subterráneas (3H y14C).

Ventajas y desventajas del uso de 39Ar para datar agua
Hay numerosas ventajas y desventajas en el uso de 39Ar para datar agua. En el lado positivo, el argón es un gas noble y, por tanto, inerte. No hay complicaciones de reacciones secundarias y su comportamiento conservador lo convierte en un excelente trazador hidrológico. En segundo lugar, la producción de 39Ar no aumentó como resultado de las pruebas de bombas termonucleares. Su actividad ha permanecido casi constante durante al menos los últimos 1000 años.

Sin embargo, en zonas de aguas subterráneas donde hay uranio y torio, la producción in situ de 39Ar puede ser sustancial. Dado que las concentraciones de 39Ar son muy bajas en las aguas subterráneas, la producción in situ puede producir concentraciones de 39Ar que ahoguen las concentraciones atmosféricas en el agua. Otras desventajas se derivan de las técnicas de muestreo y análisis del 39Ar, principalmente el tamaño de la muestra y el tiempo de medición.

Otras aplicaciones del 39Ar
El 39Ar puede utilizarse para datar masas de agua en el océano. La aplicación en este caso es muy similar a la datación de aguas subterráneas, excepto que la producción in situ de 39Ar es insignificante. La 39Ar también se utiliza en la extracción de núcleos de hielo.

Relación 40Ar/36Ar en la datación de aguas subterráneas
La relación 40Ar/36Ar también se ha utilizado para ayudar a la datación de aguas subterráneas. Esta relación tiene un valor constante en la atmósfera de 295,5. La mayoría de los acuíferos contienen minerales que contienen potasio. El 40K (con una vida media de 125 x 109 años) se descompone en 40Ar y, por lo tanto, con el tiempo esta relación se hace más grande. Si se conoce la tasa de producción de 40Ar, esta relación puede utilizarse para datar aguas subterráneas muy antiguas. Sin embargo, esta relación puede verse considerablemente comprometida y elevada por el transporte de 40Ar radiogénico desde estratos rocosos vecinos fuera de un acuífero. Una evaluación más cuantitativa de las relaciones 40Ar/36Ar para el análisis de los tiempos de residencia del agua requerirá una mejor comprensión de los procesos de meteorización de las rocas y del papel de la inclusión de fluidos (Rauber et al. 1991).

Referencias y lecturas adicionales (volver al principio)

• 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., y A.L. Herczeg, editores, 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., y 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, Nueva York, 1991.
• Rauber, D., H. H. Loosli, y B.E. Lehmann, 40Ar/36Ar ratios, en el capítulo 6 de 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, en Isotopes in Water Resource Management, pp. 263-280, International Atomic Energy Agency, Vienna, 1996.