Datación potasio-argón (K-Ar): método radiométrico para edad geológica

Datación potasio-argón (K-Ar): método radiométrico preciso para determinar edades geológicas y volcanismo, clave en geocronología y arqueología.

La datación por potasio-argón (o datación K-Ar) es un método de datación radiométrica utilizado en geocronología y arqueología. Se basa en la medición del producto de la desintegración radiactiva de un isótopo del potasio (K) en argón (Ar), especialmente en la relación entre el ⁴⁰K y el ⁴⁰Ar radiogénico acumulado.

Principio físico

El ⁴⁰K es un isótopo radiactivo del potasio que se desintegra con una vida media muy larga —del orden de miles de millones de años— produciendo, entre otros productos, ⁴⁰Ar y ⁴⁰Ca. Mientras la roca está fundida o sometida a altas temperaturas, el ⁴⁰Ar (gas) puede escapar fácilmente del sistema. Cuando la roca se enfría y recristaliza, el argón deja de escapar y comienza a acumularse en los minerales. Midiendo la cantidad de ⁴⁰Ar radiogénico en relación con la cantidad de ⁴⁰K restante y conociendo la constante de desintegración, se puede estimar el tiempo transcurrido desde la cristalización.

Minerales y materiales idóneos

• El potasio es común en minerales como las micas, algunos feldespatos, la arcilla, y en depósitos de tefra volcánica y evaporitas.
• Las lavas que se enfrían rápidamente son muestras casi ideales para la datación K-Ar, porque pierden el argón previo durante la fusión y fijan un “reloj” claro al solidificarse.
• La tefra (cenizas volcánicas) es especialmente útil en arqueología y geoarqueología para datar niveles estratigráficos.

Procedimiento y variantes

• En la variante clásica K-Ar se miden directamente la cantidad de ⁴⁰K y la cantidad de ⁴⁰Ar radiogénico en la muestra mediante espectrometría de masas y/o contaje de emisión.
• La variante ⁴⁰Ar/³⁹Ar es una técnica moderna derivada que permite irradiar la muestra para convertir una fracción de ³⁹K en ³⁹Ar, y luego medir las relaciones isotópicas en un espectrómetro de masas. Esta técnica permite hacer calentamientos por pasos (step-heating) y detectar mezclas, pérdidas o argón excesivo, mejorando la precisión y la fiabilidad.
• Los pasos habituales incluyen recolección y preparación del mineral (separación de fases, limpieza), análisis isotópico en laboratorio y cálculo de edad a partir de la relación de isótopos y la constante de desintegración adecuada.

Supuestos, fuentes de error y limitaciones

• Sistema hermético: el método asume que, desde la cristalización, la muestra ha permanecido como un sistema cerrado respecto al argón. La pérdida de argón produce edades demasiado jóvenes; la incorporación de argón primordial o excesivo produce edades demasiado antiguas.
• Argón inicial: se asume que no había argón radiogénico significativo retenido en la muestra al enfriarse; si existe argón heredado hay que detectarlo y corregirlo.
• Límite de edad práctico: debido a la larga vida media del ⁴⁰K, el método es más adecuado para muestras que tienen desde varios miles hasta miles de millones de años. El límite mínimo práctico depende de la cantidad de potasio y la sensibilidad analítica; para edades muy recientes suelen preferirse otros métodos.
• Alteración y recristalización: procesos hidrotermales, metamorfismo o alteración química pueden redistribuir K y Ar y falsear la edad.

Aplicaciones

• Datación de rocas volcánicas y piroclásticas para reconstruir la historia volcánica y calibrar secuencias estratigráficas.
• Calibración de la escala temporal de la polaridad geomagnética: las lavas registran la dirección e intensidad del campo magnético al enfriarse, y la datación K-Ar ha sido clave para correlacionar esos registros con edades absolutas.
• Arqueología y paleoambiental: datación de tefras en yacimientos arqueológicos, correlación de sedimentos, y estudios de evolución del paisaje.

Precisión, verificación y buenas prácticas

• Se recomienda usar la técnica ⁴⁰Ar/³⁹Ar cuando sea posible, porque permite controles internos (espectros de edad por pasos) y mejores estimaciones de errores.
• Tomar múltiples muestras de la misma unidad geológica y emplear distintos minerales (cuando proceda) ayuda a verificar la consistencia de las edades.
• Registrar y minimizar la contaminación y la alteración durante el muestreo y la preparación; documentar la geología de campo para evaluar posibles problemas de argón heredado o pérdida.

En resumen, la datación K-Ar es una herramienta poderosa para determinar edades absolutas en geología y arqueología, especialmente útil en materiales volcánicos y minerales ricos en potasio. Su correcta aplicación requiere atención a los supuestos del método y, hoy en día, suele complementarse con técnicas avanzadas como la datación ⁴⁰Ar/³⁹Ar para aumentar la fiabilidad y la resolución de las edades obtenidas.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es la datación potasio-argón?

P: ¿En qué se basa la datación por Potasio-Argón?

P: ¿Dónde se encuentra habitualmente el potasio?

P: ¿En qué momento comienza a acumularse 40Ar en una roca?

P: ¿Cómo se calcula el tiempo transcurrido desde la recristalización en la datación por Potasio-Argón?

P: ¿Qué hace que las lavas enfriadas rápidamente sean ideales para la datación por K-Ar?

P: ¿Con qué se calibró en gran medida la escala de tiempo de inversión geomagnética?

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