Калий

  • Химический элемент 1-й группы периодической системы, порядковый номер 19, атомная масса 39,09.
  • Состоит из двух стабильных изотопов — калий-39 (93,08%) и калий-41 (6,91%) — и одного радиоактивного — калий-40 (0,119%). Изотопный состав калия в различных природных образованиях постоянен.
  • Калий-40 распадается двумя путями: 88% атомов, испуская β-частицу, превращаются в кальций-40, а 12% путём K-захвата — в аргон-40. Константы распада калия-40: λβ = 4,72·10⁻¹⁰ год⁻¹; значение λk = 0,585·10⁻¹⁰ год⁻¹ определено Везериллом (Wetherill, 1958) и принято большинством зарубежных исследователей. Значение λk = 0,557·10⁻¹⁰ год⁻¹ (Wetherill, 1957) принято в СССР. Накопление аргона-40 в калийсодержащих минералах и породах используется для определения их возраста аргоновым методом.
  • Калий широко распространён в природе; содержание его в земной коре оценивается в 2,6 весовых процента. Входит в состав главнейших породообразующих минералов (полевых шпатов, слюд), а также концентрируется в осадочных отложениях, образуя калийные соли, глауконит, алунит и другие минералы. К числу важнейших минералов калия относятся калийные соли: сильвин (KCl), карналлит (KCl·MgCl₂·6H₂O), кианит (KCl·MgSO₄·3H₂O) и другие.
  • Радиоактивность калия играет значительную роль в тепловом режиме Земли; при распаде калия, содержащегося в земной коре, выделяется 0,92·10²⁰ кал/год, что составляет 13,7% от общего количества тепла, выделяемого радиоактивными элементами. На первых этапах геологической истории Земли содержание калия-40 было примерно в пять раз больше, и доля выделяемого им тепла составляла около 30%.

Современный контекст

Современная геохронология продолжает активно использовать калий-аргоновый метод датирования, а также его разновидность — Ar/Ar-метод, обладающий большей точностью вследствие применения лазерной абляции и масс-спектрометрии высокого разрешения. Международная геохронологическая шкала (версия 2020 года, Международная комиссия по стратиграфии) по-прежнему опирается на значения констант распада калия-40, рекомендованные в 1977 году Международным союзом геологических наук (IUGS), что минимизирует расхождения между различными лабораториями. Современные исследования подчёркивают важность изотопного состава калия как геохимического индикатора процессов выветривания и магматической дифференциации.