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カリウムの[[isotope/ja|同位体]]は25種類知られているが、そのうち3種類は天然に存在する： {{chem|39|K}}(93.3%)、{{chem|40|K}}(0.0117%)、{{chem|41|K}}(6.7%）（モル分率）である。天然に存在する[[potassium-40/ja|{{chem|40|K}}]]の[[half-life/ja|半減期]]は{{val|1.250e9}}年である。[[electron capture/ja|電子捕獲]]または[[positron emission/ja|陽電子放出]]（11.2%）によって安定な[[Argon/ja|{chem|40|Ar}}]]に崩壊するか、[[beta decay/ja|ベータ崩壊]]（88.8%）によって安定な[[calcium/ja|{chem|40|Ca}}]]に崩壊する。{{chem|40|K}}から{{chem|40|Ar}}への崩壊は、岩石の年代測定の一般的な方法の基礎となっている。従来の[[Potassium-argon dating/ja|K-Ar年代測定法]]は、岩石が形成された時点ではアルゴンを含んでおらず、その後の放射性アルゴン（{{chem|40|Ar}}）はすべて定量的に保持されていたという仮定に依存している。[[Mineral/ja|鉱物]]の年代測定は、カリウムの濃度と蓄積された放射性{{chem|40|Ar}}の量を測定することによって行われる。年代測定に最適な鉱物には、[[:en:biotite|黒雲母]]、[[:en:muscovite|白雲母]]、[[:en:metamorphic|変成]][[:en:hornblende|角閃石]]、火山性の[[:en:feldspar|長石]]などがある。：火山流や浅い[[:en:gneous rock|貫入岩]]の[[:en:Petrography|全岩]]試料も、変化していなければ年代測定が可能である。年代測定とは別に、カリウム同位体は[[weathering/ja|風化]]の研究や、カリウムが地球上の[[life/ja|生命]]に必要な[[macronutrient (ecology)/ja|大栄養素]]であることから、[[nutrient cycling/ja|栄養塩循環]]の研究に[[radioactive tracer/ja|トレーサー]]として用いられてきた。