▲ 대전지부 최동진 ▲KAIST 교수/산학     ©편집국

시료를 중성자로 조사시키면, 안정적인 동위원소 칼륨-39를 다른 형태의 아르곤-39로 전환시키게 된다. 아르곤-39의 양은 안정동위원소 칼륨-39의 양과 비례하게 되고 결국 칼륨-40에 비례하게 된다. 이에 따라 시료의 아르곤/칼륨-40 비율을 한 번의 질량분석기 분석으로 추론할 수 있게 되는 원리이다(McDougall and Harrison, 1999).

아르곤 함유량을 정확하게 측정하기 위해 암석 시료는 결정의 녹는점까지 단계별로 점진적으로 가열해야 한다. 아르곤의 동위원소인 아르곤-40과 아르곤-39는 분리되어 나오고 매 단계마다 연대측정을 하여 값을 얻어낸다. 시료에 오류가 없다면, 기체가 발산되는 매 단계마다 동일한 연대값을 가져야 하고 정체기(plateau)에 접어들면 시료의 연대를 얻을 수 있다(Aiken, 1990).

칼륨-아르곤 연대측정법에 근본적으로 가정하는 두 가지가 있다. 첫 번째는 모든 방사성연대측정법에서 공통된 것이라고 볼 수 있는데 화산활동 후 계가 폐쇄되었다는 가정이다. 아르곤이 결정화된 후 더 이상 아르곤이 계에서 빠져나가는 손실이 없다는 것을 가정한다. 만약 광물 시료가 풍화됐거나 재가열 되는 일이 벌어졌다면 아르곤의 손실이 발생한다. 아르곤의 손실은 연대의 과소평가를 가져온다. 또한 외래결정들이 혼입되거나 이종의 광물이 섞이는 것은 화산활동에서는 흔하게 일어나는 일이고, 이 경우 연대측정값이 과대평가되어 연대가 오래되게 측정된다(Richards and Smart, 1991). 연대측정의 과대평가는 잉여 아르곤이 시료에 있을 경우에 발생하는데, 이것은 암석이 마그마 상태일 때 기체가 외부로 완전히 빠져나가지 못하였을 경우에 발생할 수 있다.

▲ 그림 1. 아르곤-아르곤 연대측정법을 이용한 연대 스펙트럼 (a) plateau가 뚜렷하면 연대의 신뢰성이 높고, (b) plateau가 불규칙한 것은 신뢰성이 낮음     © 사진제공:창조과학회

그림 1(b)는 이러한 다양한 원인들로 인해 야기된 것으로 추정되는 연대측정값의 범위를 보여주고 있다. 이는 약 30만 년이 옳은 연대일 수도 있고 80만 년이 옳을 수도 있다고 얘기한다. 위의 그림은 수십만 년의 연대차를 보이지만 많은 경우 수십억 년에서 수억 년의 연대 오차 값을 가진다. 두 번째 중요한 가정은 시료 안의 아르곤-40이 모두 칼륨-40 붕괴의 결과로 발생했다는 것이다. 하지만 아르곤-40은 대기의 구성성분이기도 하다. 따라서 대기의 아르곤-40의 성분비율이 모든 광물에 존재할 수 있다. 또한 실험실 측정 장치를 통한 시료의 오염이 발생할 수도 있다. <다음호에 계속>

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