Aplicaciones Estratigráficas de la Geoquímica de Isótopos Radiogénicos

Transcripción

1 Aplicaciones Estratigráficas de la Geoquímica de Isótopos Radiogénicos Objetivos Entender como los isótopos raiogénicos pueden usarse en la datación de rocas Familiarizarse con los principales sistemas isotópicos usados en geología: (Rb-Sr, Sm- Nd, U-Pb, K-Ar, Ar-Ar) Entender el uso de datos isotópicos para calcular edades absolutas de rocas y minerales

2 Referencias de apoyo Textos Dickin, A. P. (1995) Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press. Doyle, P. & Bennet, M. R. (1998) Unlocking the stratigraphical record. Wiley. (Chapter 12). Faure, G. (1986) Principles of Isotope Geology. Wiley. Información en Internet Department of Earth Science, Bristol Geological Sciences, Cornell Univ.

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4 Edades Absolutas Técnicas utilizadas como: fósiles y observaciones de campo, aportan sólo edades RELATIVAS Los métodos de dataciones ABSOLUTAS (datos isotópicos) pueden ser usados para: Datar materiales no fosilíferos (ígneos, metamórficos, eólicos y detríticos) Determinar la velocidad de procesos como: depositación, intrusión, orogénesis Calibrar datos estratigráficos, paleontológicos y magnetoestratigráficos a una escala absoluta de tiempo

5 La escala de tiempo geológico

6 Principios de Geología Isotópica (1) Definiciones Isótopo: Uno de dos o más átomos con el mismo número atómico (Z) y con diferente número of neutrones (N). Número Atómico El Número de Protones (Z) determina el comportamiento del elemento Número de Masa (A) = Z + N Ejemplo A Z 37Rb 87 A Z 37Rb 85

7 Principios de geología isótopica (2) Decaimiento radioactivo El Decaimiento radioactivo transforma un átomo de un elemento (Isótopo Padre) a un átomo de un elemento diferente (Isótopo Hija). Tres principales mecanismos de decaimeinto Decaimiento ALFA (α) Emisión de una partícula-α ( 4 He) Decaimiento BETA (β) Emisión de una partícula-β (e - ) CAPTURA de ELECTRON Captura de un electrón

8 Decaimiento Alfa Emisión de una partícula Alfa (núcleo de He) con Z = 2 y A = 4 La Partícula tiene masa y por consecuencia su emisión puede dañar la red cristalina (i.e. circón en bitiota) EJEMPLO: 235 U 231 Th + 4 He número de protones Th 235 U número de neutrones

9 Decaimiento Beta Es la conversión de un neutrón a un protón y la emisión de un electrón (Partícula Beta) EJEMPLO: 87 Rb 87 Sr + e - número de protones Sr 87 Rb número de neutrones

10 CAPTURA de ELECTRON Es la conversión de un protón a neutrón por la captura de un electrón de la nube orbital de electrones que rodea al núcleo EJEMPLO: 40 K + e - 40 Ar número de protones K 40 Ar número de neutrones

11 Carta de Nucleidos Son conocidos 264 nucleidos estables (negro decaimiento no observado) Inestables (radiogénicos) nucleidos definidos por el límite irregular Teoricamente Isótopos, definidos por el límite suave (Z<22)

12 Ley de Decaimiento Radioactivo (1) Concentración de Isótopos Padres La velocidad de decaimiento de un isótopo radioactivo PADRE (N) es directamente proporcional al número de átomos padre en el sistema. -dn/dt = λn (A) (donde N = número de átomos padre y λ = CONSTANTE de DECAIMIENTO) Integrando tenemos: N = N 0 e - λt (B) (donde N 0 = número de átomos presente cuando la muestra de roca o mineral fué formada)

13 Ley de Decaimiento Radioactivo (2) Concentraciones de Isótopos Hija El numero de átomos ragiogénicos Hija (D*) formados = átomos PADRE consumidos D* = N 0 N Substituyendo de Ec. B D* = Ne -λt N y por lo tanto D* = N(e -λt 1) El número TOTAL de átomos HIJA a un Tiempo = t: D = D 0 + N(e -λt 1)

14 Ley de Decaimiento Radioactivo (3) Vida Media Vida Media La vida media de un nucleido es el tiempo transcurrido para que decaiga la mitad de átomos Padre. Sí substituimos: N = N 0 /2 en la Ecuación B de arriba, tenemos que: t 1/2 = ln2/λ Número de atomos D Tiempo (unidades de vida media) Diagrama mostrando el cabio de N y D con el tiempo (en vidas medias) de N 0 y D 0. Despues de cada vida media, el número de átomos padre cae a la mitad. El tiempo real representado por 1 vida media esta en funcion de λ.