Cara Mudah Menghitung Umur Batuan Dengan Metode Potasium-Argon

Metode Potasium-Argon merupakan sebuah metode untuk menentukan penanggalan atau umur suatu objek,  dalam hal ini objeknya berupa batuan, metode ini termasuk salah satu metode dari penanggalan radiometrik.

Penanggalan radiometrik  atau penanggalan radioaktif adalah Teknik pengukuran yang digunakan untuk mengetahui usia pada suatu benda, yang biasanya didasarkan pada perbandingan antara jumlah banyaknya isotop radioaktif alami yang ada dengan produk-produk hasil peluruhannya,yaitu dengan memanfaatkan waktu paruh /peluruhan yang telah diketahui sebelumnya. 

Teknik ini dinilai sebagai sumber utama untuk mendapatkan informasi mengenai umur absolut dari bebatuan dan fitur-fitur geologi lainnya, termasuk usia Bumi itu sendiri, dan dapat pula digunakan untuk menentukan usia berbagai bahan alami serta bahan-bahan buatan manusia. 

Penanggalan radiometrik juga digunakan untuk penanggalan tanggal benda-benda arkeologi, misalnya pada artefak-artefak kuno. Menghitung umur suatu objek dengan teknik analisis radiometric dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti analisis C-14,Thermoluminescence,Analisis Potasium-Argon (K/Ar),Electron Spin Resonance(ESR), dan Uranium Series Dating.

Pada tulisan kali ini,  admin akan memberitahu bagaimana cara menghitung suatu umur objek batuan vulkanik dengan metode Potasium-Argon, meskipun cara ini masih ada sedikit kekurangan karena jika suatu batuan bermetamorfosa,  maka hasil perhitungannya menjadi kurang akurat.Namun, sebagai wawasan dan fondasi dasar dalam ilmu arkeolog ,metode ini dapat bermanfaat.selain itu, metode ini juga sangat unik yaitu karena kita memanfaatkan sifat dari gas argon dimana yang kita tahu bahwa Argon itu tidak dapat bereaksi dengan unsur lain dan dengan konsep ini juga dapat lahir asuatu perhitungan baru yang lebih akurat.

Kalium atau Potasium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang K dan nomor atom 19. Dalam tabel periodik, kalium adalah salah satu logam alkali. Semua logam alkali memiliki satu elektron valensi di kelopak elektron terluarnya, yang mudah dilepaskan untuk membentuk ion bermuatan positif – sebuah kation, yang jika bergabung dengan anion membentuk garam. Potasium di alam hanya terdapat pada garam ionik. Kalium atau Potasium teridiri dari 3 isotop di alam yaitu K-41 (6,7302%), K-40 (0,01167%),dan K-39 (93,2581%). K-40 adalah sebuah isotop radioaktif yang kurang melimpah di alam.

Potasium dapat meluruh menjadi Argon (Ar-40) dengan persentase 11% dan Kalsium (Ca-40) dengan persentase 89%.

Kenapa menggunakan metode ini?

Unsur K melimpah pada kerak,hamper dalam setiap mineral pembentukan batuan dan potassium memiliki waktu paruh sekitar 1.25 Juta tahun,oleh karenannya metode ini dapat digunakan untuk penanggalan batuan-batuan yang berumur sangat tua. Namun, adapun sedikit kekurangannya yaitu pembentukan argon tergantung keadaan termik.

Sekarang bayangkan ada sebuah gunung yang melakukan aktivitas vulkanik sehingga mengeluarkan magma yang mana magma-magma tersebut mengandung berbagai mineral salah satunya Kalium/Potasium-40 dan Argon-40, Kalsium-40 (Ingat Argon-Kalsium ini dihasilkan dari peluruhan Potasium didalam kerak bumi yang dimuntahkan oleh aktivitas vulkanik). Lalu Unsur-unsur yang telah keluar dari kerak bumi ini kemudian akan mengalami sedikit pembukuan, nah,  karena Argon merupakan termasuk golongan gas mulia artinya dia tidak dapat berikatan  atau bereaksi dengan unsur-unsur lain dalam magma . Maka gas Argon-argon tersebut akan evaporasi ke udara dan tersisa hanya unsur-unsur kimia lain termasuk Kalsium (Ca) dan Potasium (K) dimana Kalsium dapat berekasi dengan unsur-unsur lain. 

Setelah magma-magma mengalami pembekuan maka Argon yang dihasilkan dari peluruhan Potasium berikutnya terperangkap karena pengerasan batuan (Magma mengalami pembekuan atau mengeras). 

Argon-argon yang terperangkap ini dijadikan tolak ukur untuk dibandingkan dengan sample Potasium itu sendiri. Nah,  jika magma yang mengalami pembekuan atau sudah menjadi batu. lalu, mengalami pemanasan lagi.hal ini menimbulkan gas argon-argon semula berkurang karena dinding penahannya hilang atau ikut meleleh sehingga argon dapat evaporasi ,Tentunya kejadian ini akan sangat mempengaruhi perhitungan.(seperti yang dijelaskan di atas bahwa kekurangan dari metode ini yaitu gas Argon tergantung keadaan termiknya).

Perhitungan

Waktu paruh dari potassium itu sendiri yaitu sekitar 1.25 Juta tahun.

Maka,  kita bias mencari nilai konstantanya dari formula ini :

N(t) = Jumlah partikel akhir

N(0) =Jumlah partikel mula-mula

Karena waktu paruhnya sudah diketahui 1.25 jt tahun artinya untuk menghasilkan jumlah partikel menjadi setengahnya dari semula membutuhkan waktu 1.25 Juta tahun, maka

                                                         

 Lalu setelah itu, kita ambil sample dalam sebuah batuan itu sendiri  (yang mengandung potasium dan argon) yaitu kita asumsikan saja mengambil 1 mg Potasium dan 0.01 mg Argon dimana N(t) = 1 mg dan N(0) = 1 mg + (0.01 mg x 11%). 

Masih bingung? 
 Dalam bongkagan batu kita mengambil  sample 1 mg Potasium dan 0.001 mg Argon. Nah,  Argon ini muncul akibat peluruhan potasium yaitu 11% nya saja dari potasium dimana yg 89% berubah menjadi Ca (Kalsium). Sekarang berapa sih, Jumlah potasium dari 0.001 mg?Kamu tinggal bagi saja dengan 11% nya. 

Massa Argon = Massa Potasium × 11%
Berarti Massa Potasium = Massa Argon / 11%
Maka kita menemukan Massa potasium sebelum menjadi gas Argon. 

Jadi, kita bisa tulis massa potasium mula-mula itu,  massa potasium yg diambil dari sample tadi dan massa potasium yg sebelum menjadi argon yaitu 1 mg + 0.01 mg+11% dan massa potasium akhirnya 1 mg.

Ingat bahwa N(0) itu adalah sample mula-mula ketika suatu batuan pertama kali membeku sehingga didalamnya terdiri dari Potasium dan Argon dan kita mengambil sample dari masing-masing 1 mg untuk Potasium dan 0.01 mg untuk Argon. Maka N(0) atau jumlah partikel mula-mula itu massa unsur mula-mula /jumlah partikel mula-mulanya dimana dalam hal ini yaitu Potasium itu sendiri dan gas Argon dikalikan persentasenya 11%, karena Argon tidak dapat berikatan maka Argon akan terevaporasi ke udara dan menyisakan Potasium sehingga massa Potasium hanya 1 mg (N(t).

Kemudian, untuk mencari tahu nilai t atau waktunya. kita tinggal memasukan masing-masing nilai sample yg telah diketahui ke persamaan di bawah ini

                                               

Artinya waktu 157 juta tahun dari sekarang adalah awal dari batuan itu terbentuk.

Nah, itu merupakan cara sederhana untuk menghitung umur suatu batuan dengan menggunakan metode Potasium-Argon tepatnya yaitu dengan memanfaatkan waktu paruh yang dimiliki potasium dan memanfaatkan sifat argon sebagai gas mulia yang unik karena tidak dapat bereaksi.

Terim Kasih, Semoga Bermanfaat!