ITECH Página 1

INTRODUCCION En esta pequeña introducción y como objetivos tenemos es aprender e interpretar los registros y modelos radiactivos por medio de textos e imágenes lo único que tenemos en cuenta sobre los métodos radiactivos es que se utilizan el uranio y plomo para llevarlos a cabo. En dichos registros geofísicos exploratorio en el ramo de la geología se utiliza para la reconstrucción y análisis de facies correspondiente al tipo de terreno y estratigrafía que se modelen allí.

ITECH Página 2

UNIDAD 5 La exploración por radiactividad

Una de las caracteristicas común de las materias primas minerales es que no son renovables. Incluso

en la ctualidad, cuando solo una pequeña parte del mundo tiene un alto consumo de materias primas,

podemos observar que algunas de ellas se están agotando. Las técnicas nucleares analíticas pueden

en general, elevar al nivel de eficiencia de la exploración, la extracción y el tratamiento de las

materias primas de manera de lograr un ahorro de energía y materiales.

Toda exploración mineral se basa en un

conocimiento general de los procesos

geológicos y de la geología de la zona

investigada en particular. Las técnicas

nucleares son especialmente útiles para la

determinación de la edad de las rocas y para

llegar a conocer la distribución de los

elementos en los diferentes tipos de roca.

El análisis por activación neutrónica se ha

utilizado ampliamente en la investigación

geológica básica para el análisis de los

elementos. Este es uno de los métodos mas

sensibles de análisis de muchos elementos.

Con el se pueden analizar incluso las muestras

pequeñas, muy comunes, como las muestras

lunares o los minerales separados.

En general, el AAN es preciso, puede aplicarse sin destruir la muestra, puede utilizarse también para el análisis de multielementos y es fácil de automatizar. Aplicando el AAN se pueden determinar más de 40 elementos diferentes en muestras de rocas. (En las muestras lunares y en las pequeñas muestras de minerales se ha utilizado comúnmente para analizar 40 elementos.) En el caso de las muestras de rocas comunes, el AAN (comparado con la técnica no nuclear) reporta mayores beneficios en el análisis de los alógenos, el antimonio, los elementos de tierras raras, el oro, los elementos del grupo del platino, el uranio y el torio.

Exploración geofísica del uranio El elemento uranio está compuesto de una mezcla de isótopos radiactivos que se desintegran formando una serie de nucleidos descendientes. Son radiactivos y pueden utilizarse en la búsqueda de mineralizaciones de uranio. Un método se basa en la medición directa de la radiactividad gamma de los nucleidos descendientes del uranio (en particular el bismuto 214). Para ello, se puede simplemente medir el nivel total de radiación de fondo en la superficie, o la actividad total de la superficie de nuna roca o de bloques erráticos por separado, con un equipo portátil de detección de radiación gamma. También se pueden realizar estas mediciones utilizando sisemas de medición de rayos gamma colocados en vehículos o en aviones.

Aplicaciones en la extracción En el proceso de extracción se utilizan fundamentalmente las técnicas nucleares para la recuperación de uranio, carbón y petróleo. En la extracción del uranio, la radiactividad de la roca sirve para separar

ITECH Página 3

al mineral de la roca de desecho y determinar la proporción de mineral. En la minería del carbón es importante conocer la potencia de la capa de carbón en los túneles a fin de evitar la extracción de roca de desecho. Otra de las técnicas que ha tenido gran éxito ha sido la absorción de la radiación gamma natural de la roca, aunque no se puede aplicar cuando la roca receptora tiene una baja radiactividad. En esos casos se han ensayado técnicas de retrodispersión gamma, pero sus resultados no han sido del todo satisfactorios. En la extracción de petróleo se utilizan trazadores radiactivos para solucionar problemas de diferentes tipos. Un ejemplo es la investigación de la extracción del petróleo mediante la inyección del agua. Cuando la presión del petróleo en un depósito es muy baja, el petróleo no brota espontáneamente. En estos casos, es usual forzar la salida del petróleo a la superficie inyectando diversos tipos de fluidos en el yacimiento. Posteriormente se estudia la eficiencia de este proceso inyectando un trazador radiactivo en uno de los pozos.

5.1 RADIACTIVIDAD NATURAL

Los nucleos radiactivos suelen clasificarse en dos grupos: 1) nucleos inestables que se encuentran en la naturaleza que se originan lo que se denomina radiactividad natural y 2) nucleos producidos en el laboratorio a traves de reacciones nucleares, que muestran radiactividad artificial. Hay tres series de nucleos radiactivos que existen en la naturaleza. Cada serie empieza con un isotopo radiactivo especifico de larga duración, cuya vida media exceda la de cualquiera de su descendientes. Las tres series naturales empiezan con los isotopos ²³8 U (serie de uranio), ²³5U (serie del actinio) y ²³2Th (serie del torio), y los productos estables finales correspondientes son tres isotopos de plomo 206Pb, 207Pb y 208Pb. La cuarta serie es una serie radiactiva artificial denominada serie del neptunio, ya que este elemento es el miembro de mayor duración de la serie a parte de su producto final estable, el 209Bi. El 237Np es un elemento transuránico (cuyo numero atomico es mayor que el del uranio) que no se encuentra en la naturaleza. La vida media de este elemento es de solo 2.14 exp 6 años, muchos menos que la antigüedad de la tierra; en consecuencia, cualquier 237Np presente cuando se formo la tierra ya se hubiera desintegrado.

Los nucleos qu están afuera del cinturón de estabilidad y los que tienen mas de 83 protones tienden a hacer inestables. La radiactividad es la emisión espontanea de partículas o de radiación electromagnética, o ambas, por estos nucleos. Los principios tipos de radiación son: las partículas α (el nucleo de helio con dos cargas, He²), las partículas β (o electrones), cuyos rayos γ, ondas electromagnéticas de longitud de onda muy corta (0.1 a 10-4nm) la emisión de positrones y la captura de electrones.

ITECH Página 4

5.2 DETECTORES DE RADIACION Aunque la rad es una unidad de física perfectamente aceptable, no es la mejor unidad para medir el grado de daño biológico producido por la radiación, ya que el daño depende no solo de la dosis sino también del tipo de radiación. Por ejemplo, una dosis dada de partículas alfa provoca alrededor de 10 veces mas daño biológico que una dosis igual de rayos X. el factor RBE (relative biologicalenergy) no puede medirse en los pequeños detectores mencionados. En vez de ello, la energía y la cantidad e movimiento de estas partículas energéticas se encuentran a partir de la curvatura de la trayectoria de la particula en un campo magnetico conocido; de ahí la necesidad de detectores de traza. El detector de traza mas simple que hay es la emulsion fotográfica. Una particula cargada ionizada los atomos en una capa de emulsion. La trayectoria de la particula corresponde a una familia de punos en los que han ocurrido cambios químicos en la emulsion. Al revelar la emulsion, se hace visible la trayectoria de la particula. La cámara de niebla contiene un vapor que ha sido superenfriado justo debajo de su punto de condensación normal. Una particula energética que pasa a taves de la cámara ionizada el vapor a lo largo de su trayectoria. El rastro puede verse a simple vista y fotografiarse. Para determinar la carga de las paticulas, a si como su cantidad de movimiento y energía puede aplicarse un campo magnetico. Un aparato denominado cámara de burbujas, inventado en 1952 por donald a. glaser, utiliza un liquido (casi siempre hidrogeno liquido) que se mantiene cerca de su punto de ebullición. Los iones producidos por partículas cargadas incidentes dejan rastros de burbujas, que pueden fotografiarse. Debido a que la densidad del medio detector de una cámara de burbujas es mucho mayor que la densidad del gas en una cámara de niebla, la cámara de burbujas posee una sensibilidad mucho mayor. Una cámara de chispas es un aparato contador que consta de un arreglo de placas conductoras y es capaz de registrar un rastro tridimensional. Las placas con numero par están conectadas a tierra, y las de numero impar se mantienen a un potencial elevado. Los espacios entre las placas contienen un gas noble a presión atmosférica. Cuando una particula cargada pasa por la cámara, el gas se ioniza, dando lugar a una gran fuente de corriente y una serie visible de chispas a lo largo de la trayectoria de la particula. Estas trayectorias pueden fotografiarse o detectarse electrónicamente y enviarse a una computadora para reconstruir la trayectoria y determinar la masa, cantidad de movimiento y energía de la particula. Las cámaras de cables o de arrastre son semejantes a las cámaras de chispas en cuanto a su capacidad para registrar trazas tridimensionales y proporcionar una rápida lectura elctronioca a una computadora para efectos de reconstrucción y exhibición de la trayectoria. Una cámara de cables consta de cables bastante de próximos entre si que colectan los electrones que se crean por el paso de una particula ionizada. Una segunda malla, cuyos cables son perpendiculares a los de la primera, permite determinar la posición xy de la partículas en el plano de los dos conjuntos de cables. Por ultimo, varias de estas mallas de localización xy dispuestas de manera paralela entre si a lo largo del eje z pueden utilizarse para determinar la trayectoria de la particula en tres dimensiones. Los detectores de neutrones son algo mas difíciles de construir que los detectores de partículas cargadas, ya que los neutrones no interactúan eléctricamente con los atomos al pasar a treves de la materia. Los neutrones rapidos, no obstante, pueden detectarse llenando una cámara de iones con hidrogeno gaseoso y detectando la ionización producida por los protones en retroceso a alta velocidad producidos por las colisiones neutrón-proton. Los neutrones lentos con energias menores que 1MeV no transfieren suficiente energía a los protones para ser detectados de esta forma, aunque es posible detectarlos con una cámara de iones llena de BF3 gaseoso. En este caso, los nucleos de boro decaen en un proceso lento de captura de electrones, emitiendo partículas alfa bastante ionizantes que son detectadas fácilmente en la cámaras de iones.

ITECH Página 5

5.3 GEOCRONOLOGIA

El tiempo es el parametro mas complejo de nuestro entorno. Es intangible; no es acumulativo. Su paso se detecta por las modificaciones que sufren los cuerpos con su transcurso crecimiento arboles, deterioro de construcciones, acumulacion de sedimentos, etc. El Tiempo es uno de los tres parametros principales de la Geologia. La Geologia es la ciencia que trata de la forma exterior e interior del globo terrestre; de la naturaleza de las materias que lo componen y de su formacion; de los cambios o alteraciones que estas han experimentado desde su origen y de la colocación que tienen en su actual estado. El control del tiempo es imprescindible para la Geologia. La Geologia es una ciencia natural, territorial e historica. No hay Geologia sin un conocimiento de cuando ocurrieron las cosas. Desde los origenes de la Geologia, la identificacion del tiempo ha sido uno de sus grandes problemas Se han usado muchos y diversos tipos de razonamientos, metodos y tecnicas para su identificacion y medida.

GEOCRONOLOGÍA RELATIVA Ordenar los acontecimientos en el tiempo Se trata de establecer la relacion temporal entre diferentes cuerpos o sucesos (mas antiguo, contemporaneo o sincronico, mas moderno). El Principio de Superposición de los Estratos, es uno de los tres pilares basicos de la geocronologia junto con la Bioestratigrafia y las Dataciones Radiometricas. Segun este, los estratos se depositan horizontales y unos sobre otros, de manera que todo estrato superpuesto a otro que es mas moderno que aquel y a la inversa (Niels Stensen (1669) [difundido por James Hutton 1778]). o Principio de Superposición (horizontalidad original): Cuanto mas distante esta un cuerpo de roca de la posicion original horizontal, se tiende a asignarle una edad mas antigua. No siempre es cierto, pero tiene una aplicacion cotidiana a nivel regional y local; utilizado como criterio de correlacion a nivel europeo. o Principio de Superposición (continuidad lateral): Los "estratos" (entendidos como cuerpos de roca) son originalmente continuos. No siempre es cierto, pero tiene una aplicacion cotidiana, a nivel regional y local. o Principio de Superposición (relaciones de cruce): Un cuerpo o superficie geologica es mas antigua que la superficie o cuerpo que la corta. Es siempre cierto. Es de aplicacion cotidiana. o Principio de Superposición (fragmentos incluidos): Los fragmentos de una roca incluidos en otra, son mas antiguos que esta ultima. Es siempre cierto. o Principio de Superposición (montaña invertida): Cuanto mas variados y antiguos son los cantos de un conglomerado, este es mas moderno. No siempre es cierto, pero tiene una aplicacion cotidiana a nivel local y regional. o Principio de Superposición (de efectos): Cuanto mas diferente es una roca de los sedimentos actuales, se tiende a asignarle una edad mas antigua. No siempre es cierto, pero tiene una aplicacion cotidiana a nivel local y regional. Fue utilizado para realizar las primeras clasificaciones cronoestratigraficas. Todos estos principios, permiten reconstruir una historia geologica local o regional sin escala temporal cuantitativa, elaborar el mapa geologico y reconocer la estructura tectonica, aunque pueden quedar problemas pendientes. James Hutton (1788) identifico por primera vez el contenido temporal de las discontinuidades en Siccar Point (Escocia) entre las pizarras del Ordovicico y las areniscas del Devonico. Relacionar acontecimientos sincrónicos Tiene un amplio rango de utilizacion: Cotidianamente a nivel local o regional, sin pretensiones taxonomicas ni evolutivas (capas de ostreidos, nivel de Natica, etc.); tambien, utilizada en un contexto taxonomico – evolutivo y en relacion con las sucesiones de grupos de fosiles en otras areas de la Tierra. William “Strata” Smith publico “El mapa que cambio el mundo”. Los eventos, ciclos, episodios,

ITECH Página 6

cambios, …, son acontecimientos climaticos excepcionales, o alteraciones en el campo magnetico. Pueden ser organicos (anillos de crecimiento de los arboles, …), o inorganicos (varvas glaciares, bandas magneticas, …). o Anillos de crecimiento de los árboles: (Dendrocronologia, del griego dendros [arbol] + cronos [tiempo]). Utilizado principalmente en Historia, Selvicultura, Arqueologia, etc, y en Geologia solo para formaciones superficiales recientes. En Irlanda se dispone de curvas para el roble de mas de 10.000 anos. Los arboles vivos mas antiguos son los Pinus longaeva de las Montanas Blancas al este de California, datados en 1957 como de 4.350 anos. Es un metodo ya en desuso por la generalizacion de los metodos radioactivos (aumento de la precision y economia). o Varvas glaciares: El Baron Gerard de Geer, padre del termino "Geocronologia", estudia un lago desecado en Raguda (Suecia) yencuentra en 1940 una varva especialmente gruesa, a la que denomino “Varva 0”, por interpretar que representaba el avance maximo de los hielos (?). Posteriormente se ha contrastado con la varvas actuales y se ha identificado el ano -6.839 a.Jc. Hay una escala para Norteamerica que llega a los – 20.000 anos y una escala escandinava que alcanza hasta los – 15.000 anos. Es un metodo en desuso por la generalización de los metodos radioactivos (aumento de la precision y economia). o Magnetoestratigrafía: En los fondos oceanicos hay bandas con polaridad magnetica muy intensa (actual y remanente con el mismo sentido) que alternan con bandas de polaridad magnetica muy débil (actual y remanente con sentidos opuestos). Se interpretan como alternancias en la orientacion del campo magnetico terrestre, registradas en la orientaciones de los minerales ricos en Fe y Ti de las rocas de los fondos oceanicos. Hay variaciones de intensidad mayor o menor; hay variaciones de larga o corta duracion ("excursiones"). Puede construirse una escala global con la correlacion de todos los datos, mientras se disponga de una corteza oceanica abundante, pero es muy escasa la corteza oceanica que se conserva anterior al Jurasico superior (-170 Ma). Hay una Zona de Calma Magnetica Cretacica (n) entre -80 y -108 ma. La polaridad normal se representa en negro (n) y la inversa en blanco (r). Es una herramienta que puede ser muy util para grandes objetivos (correlacion entre series continentales y marinas, calibrado de otras escalas, etc), pero es problematica su aplicacion fuera de los fondos oceanicos; No es de uso cotidiano. Existe una escala magnetoestratigrafica global precisa para los ultimos 5 Ma. La nomenclatura es confusa y equivoca: los nombres propios lo son de geofisicos ilustres, lo cual, no tiene ningun sentido. Hay crones con nombre propio y otros sin nombre. [r = reversed]. La nomenclatura se basa en los crones “n” por encima de la Zona de Calma Magnetica Cretacica, y en los crones “r” por debajo de ella. Las escalas magnetoestratigraficas "definitivas", son el resultado de la correlacion e interpretacion de escalas locales, que no coinciden exactamente, y que presentan tramos con dificultades para su lectura. Hay problemas con el registro sedimentario, por fracturas, por tramos no visibles, etc. Tambien, con el magnetismo, por ser debil, haber superposiciones, etc. o Titrio (H3): Se trata de un isotopo radiactivo natural del hidrogeno, con un nucleo compuesto de un proton y dos neutrones, y que tiene un periodo de semidesintegracion de 12,3 anos. La primera bomba de Hidrogeno se hizo estallar en el atolon Eniwetok (Islas Marshall), el 1 de marzo de 1954. Durante unos pocos segundos se alcanzaron temperaturas de 15 millones de grados, como en en el nucleo del Sol. La isla fue vaporizada y su impacto dejo huellas indelebles en los ecosistemas de la region. El viento y la lluvia extendieron las partículas radioactivas por toda la Tierra, subiendo su concentracion en todas las aguas, incluidos los acuiferos abiertos (no los fosiles). Algunos productos naturales alardean de su calidad por no contener Tritio. o Discordancias (fases tectónicas): Es tradicional y cotidiano su uso como criterio de correlacion. Se suponen sincronicas las discontinuidades (al menos contienen una isocrona). Durante 2/3 del s. XX se las creyo isocronas y globales; Se les dio nombre propio (Fase Taconica, Asintica, Cimmerica, etc.). Hay una tabla que recoge su nombre y posicion estratigrafica. La Tectonica de Placas las situa en sus magnitudes regionales y locales originales. Se continuan usando como criterio de trabajo, con sus limitaciones Se siguen utilizando algunos de sus nombres a escala de orogenias y de erogenos.

ITECH Página 7

o Ciclos sedimentarios: En una cuenca sedimentaria, la distribución vertical y lateral de facies es equivalente, de forma que la sucesion y orden de yuxtaposicion (en la horizontal) es la misma que la de superposicion (horizontal). Es la aplicacion de la Ley de Walther del ordenamiento de las facies (1884). No siempre se cumple, y no siempre en su totalidad, por la tectonica sinsedimentaria y las variaciones eustaticas. Se utiliza a nivel local o regional (en algun caso a niveles mas amplios). o Ciclos eustáticos: Entre 1977 y 1988 el Equipo EXXON propone una nueva concepcion de la estructura y genesis de los apilamientos sedimentarios de los margenes continentales distensivos. Identifican variaciones absolutas del nivel del mar, principalmente provocadas por la aceleracion-retardo en la expansion de los fondos oceanicos y su correspondiente elevacion-hundimiento. En los apilamientos sedimentarios esto se refleja en la presencia de episodios de acumulacion de sedimentos (secuencias deposicionales ) en los momentos que el nivel de los mares es alto, separados por discontinuidades sedimentarias generadas cuando este nivel es bajo. o Bioestratigrafía: Es la consecuencia del desarrollo del Principio de la Sucesion Faunistica: "Los grupos de organismos fosiles se suceden en un orden definido y determinado, de manera que cada periodo puede reconocerse por sus fosiles correspondientes”. Se precisan especialistas buenos conocedores de los fosiles, criterios taxonomicos concretos, recoleccion de los fosiles in situ y localizados en columnas, etc. Problemas de aplicacion: fosiles de facies, provincialismo, biotopos, barreras geograficas para los fosiles continentales, inversiones por ambientes a pequena escala, tramos y sucesiones azoicas, etc.

GEOCRONOLOGÍA ABSOLUTA Métodos no radiactivos. Edad de la Tierra o Cronología bíblica literal: En 1650, el obispo James Usher en su obra Annales veteris testamenti, a prima mundi origine deducti, calcula que la Tierra fue creada el 26 de octubre del ano 4004 a.C. a las 9:00 a.m. o Salinidad de los mares: Metodos propuestos a favor de la quimica en los s. XVIII y XIX. Basados en comparar la cantidad de sales que hay actualmente en los mares, con los aportes anuales de sales al mar. El aporte actual de Na de los rios no tiene por que ser representativo; el proceso no tiene por que ser lineal ni continuo; el ciclo del Na es muy complejo. Se empezaban a barajar cifras de cientos de Ma, e incluso de miles de Ma. o Velocidad de erosión: En 1889 Croll estima que hacen falta 20.000 años para erosionar 1m de relieve, lo que le conduce a estimar en 72 Ma la edad de la Tierra (ya habia estimaciones de cientos y de mas de un millar de Ma). La erosion es un proceso muy variable en el tiempo y en el espacio. Los procesos mas efectivos tienen, con frecuencia, magnitudes suprahistoricas; aun hoy no disponemos de datos fiables de magnitud geologica. o Velocidad de sedimentación: En el s. XV Leonardo da Vinci observa la velocidad de sedimentacion fluvial del Po y establece la edad del Planeta en unos 200.000 anos. En el s. XIX Darwin, calculando la velocidad de sedimentacion en una zona del suroeste de Inglaterra, establece un minimo de 300 millones de anos para la edad de la Tierra (necesitaba tiempo para la "Evolucion de las Especies”). Es muy dificil de medir, de elegir el intervalo de tiempo valido, el sistema sedimentario oportuno, etc. A finales del s. XIX y principios del s. XX algunos autores consideraron los espesores maximos de cada sistema, y aumento la cifra de edad de la Tierra mejorando la proporcion entre las duraciones de los Periodos. John Phillips (sobrino de William Smith), en 1860, estima la edad de la Tierra en 96 Ma; Propone ademas, los nombres Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. o Pérdida de calor de la Tierra: Georges Louis Leclerc, Conde de Buffon (1779), habla de 75000 anos; calculo el tiempo que tardaria una esfera fundida del radio de la Tierra en enfriarse hasta su temperatura actual. Se baso en la velocidad de enfriamiento de bolas de hierro y escalando el proceso al tamano de la Tierra.

ITECH Página 8

o Ciclos astronómicos: El matematico (astronomo y meteorologo) yugoslavo M. Milankovich formulo en 1941 la teoria de los ciclos climaticos y de su relacion con las constantes orbitales de la Tierra. En algunas sucesiones estratigraficas se reconocen ciclos con relaciones 1/4, 1/5 y 1/6, cuyas estimaciones de edad se aproximan a los Ciclos de Milankovich. El problema, era identificar el numero de transgresiones y multiplicar por la duracion de los ciclos. Métodos no radiactivos. Edad de los procesos o Relojes moleculares de proteínas: Al comparar la secuencia de una misma proteina de diferentes especies, Pauling y Zuckerkandl (1962) constataron que habia una relacion lineal entre la cantidad de sustituciones aminoacidicas en la hemoglobina entre las parejas de especies y su tiempo de divergencia. o Anillos de crecimiento de animales: En los corales solitarios campaniformes, se pueden reconocer discontinuidades en las etapas mas frias (supuesto crecimiento anual); entre ellas, lineas muy finas (supuesto crecimiento diario): relaciones entre ano / dias y dias / horas. En pelecipodos y gasteropodos, se reconocen vidas mas cortas y por ello menos anillos y datos, crecimiento anual y diario menos evidente (solo años y dias excepcionales): datos de la historia ambiental y ecologica. o Nautiloideos con cámaras: Los actuales tienen 30 lineas de crecimiento (una por dia) entre septos mayores; el mes lunar actual es 29,53 dias. Los antiguos progresivamente menos, lo que indica que la Luna estaba mas cerca de la Tierra y giraba mas rapido; la Tierra rotaba mas deprisa sobre su eje. Los primeros nautiloideos (- 420 Ma) tienen solo 9 lineas de crecimiento entre septos; .la Luna daba una vuelta a la Tierra cada 9 dias Tierra y Luna se han frenado mutuamente; las rotaciones (mas la Luna que es mas pequena, y menos la Tierra que es mas grande). A principios del Fanerozoico, un dia de solo 21 horas, una Luna enorme en el cielo (a menos de la mitad de distancia) y apareciendo Nueva cada 9 dias. o Racemización de los aminoácidos: Las proteinas de los tejidos esqueleticos animales y la madera vegetal basan su estructura primaria en los aminoacidos. La racemizacion es la conversion progresiva de los aminoacidos libres, todos levogiros, a dextrogiros. Se aplica sobre huesos y dientes. Permite estimaciones de edades desde unos pocos miles a algunos millones de anos. La racemizacion es una reacción quimica y su velocidad varia mucho con la temperatura. Puede aportar fechas muy equivocadas. Se ha aplicado a los restos humanos de Norteamerica, obteniendose edades de -48.000 y -70.000 años; fueron atribuidos a -11.000 y -8.000 por U-Pb, a -3.600 y 4.800 por 14C. Y probablemente sus edades sean todavia menores. o Cerco de hidratación de la obsidiana: El espesor de la obsidiana hidratada aumenta con el tiempo en los bordes de los fragmentos de esta roca. Su medida permite valorar edades desde unos pocos anos hasta algunos millones de anos. Por este metodo se ha obtenido una estratigrafia del yacimiento Prospect Farm de Kenia, desde los -2.500 a -120.00 anos, con errores inferiores a 100 anos. o Distancia a las dorsales: Se supone constante la velocidad de expansion del fondo oceanico. La edad de una colada volcanica o de un sedimento es una función matematica; no es propiamente un metodo de datacion absoluta. La velocidad de expansion es solo relativamente constante; los fondos oceanicos estan articulados por fracturas. Es un metodo de primera correlacion en este campo de trabajo. Métodos radioactivos. Minerales y secuencias de elementos En 1896 Becquerel descubre la descomposicion del Uranio. Su descubrimiento le hace merecedor del premio Nobel, compartido con Pierre y Marie Curie, que son los que estudian los fenomenos de radiacion descubiertos por Becquerel y les dan nombre: radioactividad. En 1907 Rutheford indica la posibilidad de datar minerales [elementos primarios / elementos radiogenicos]. En 1907 Bertram Boltwood hace las primeras dataciones; publica sus resultados en una prestigiosa revista geologica, pero los geologos no le hacen mucho caso y acaba por dedicarse a otras cosas. Arthur Holmes propone una edad para la Tierra de 1600 Ma, en 1913. 30 anos mas tarde, se dira que la Tierra tiene 4000 Ma. Para ser geologicamente utiles, los atomos radioactivos tienen que tener vidas medias muy largas.

ITECH Página 9

Ademas, no debe haber perdidas de nucleidos padres ni de nucleidos hijos desde el momento de formacion del material que se esta datando (sistema cerrado); tienen que conocerse con precision las constantes de desintegracion de cada elemento (vida media); la relacion entre el intervalo temporal de formacion del mineral y la edad de la roca ha de ser pequena; los metodos de medicion de la proporcion padre/hijo tienen que ser precisos; o no hay hijos en el mineral original o se puede determinar con precisión su proporcion original. El mineral ideal, es el que, cuando se forma, contiene gran cantidad de isotopos padre pero no contiene isotopos hijos; ha de ser quimica y fisicamente resistente, para que no pierda isotopos padres o hijos; ha de ser un mineral relativamente frecuente. En la Naturaleza se pueden encontrar tres isotopos del Carbono. El C12 y el C13 son estables, mientras que el C14 se desintegra a N14 con una vida media de unos 5.730 +/- 40 anos. Se forma en las capas altas de la atmosfera por bombardeo de partículas cosmicas (14N + n 14C + p); se desintegra 14C 14N + β (electron) (0.0000000001%) solo hasta 70.000 años.

Métodos radioactivos. Otros métodos o Huellas de fisión: Se producen cuando un atomo (el 99% de las veces U-238) se desintegra emitiendo una particula α (nucleo de He). Esta particula α causa un dano estructural masivo en los cristales, que es visible al microscopio tras atacar con acido. El numero de huellas en un area dada es proporcional a la edad del mineral. Sobre minerales con U (apatito, esfena circon), cuanto mas U es posible medir edades menores. o Termoluminiscencia: Es la radiacion en forma de luz que emiten algunos cuerpos al ser excitados termicamente. Se debe a la presencia de elementos radiactivos en materiales con estructura cristalina. Los elementos radiactivos se desintegran con el tiempo, liberando electrones que quedan entre las grietas y distorsiones de la malla cristalina. Cuando se calienta el material de forma brusca a mas de 500o C, se liberan los electrones produciendo un haz luminico; la intensidad de esta radiacion varia con la antiguedad del material excitado. Es un metodo valido para edades de 1.000 a 500.000 anos). o Resonancia del espín electrónico: Es una variante del metodo por termoluminiscencia. Se mide la luz emitida pero sin calentar la muestra. Permite valoraciones de cientos a algunos millones de anos. Se aplica a estalactitas, huesos y esmalte de dientes (hidroxiapatito): cuando se forma una estalactita por precipitacion del CaCO3 disuelto en el agua, tambien se incorpora a la roca el uranio radioactivo que iba disuelto en el agua. La edad del fosil = paleodosis / dosis anual La tecnica de ESR aplicada a dientes estriba en el origen de la radiacion interna que ha recibido el fosil, producida por la desintegracion de un isotopo radioactivo del uranio. Los mamiferos vivos no tienen uranio radioactivo en sus tejidos, sus restos fosilizados lo tienen por haberlo incorporado una vez muertos y ya enterrados. Las dataciones trabajan sobre diversos modelos simples de adquisicion del uranio despues de la muerte del animal. No puede hablarse cuando se trabaja directamente con fosiles de datacion absoluta o exacta, sino solo de datación radiometrica, cuya fiabilidad depende de que la realidad se parezca al modelo. Ultimamente se combinan las dataciones por Series de Uranio y ESR para obtener cronologias mas fiables a partir de tejidos animales fosiles.

ITECH Página 10

5.4 LEVANTAMIENTO RADIACTIVO El elemento uranio está compuesto de una mezcla de isótopos radiactivos que se desintegran formando una serie de nucleidos descendientes. Son radiactivos y pueden utilizarse en la búsqueda de mineralizaciones de uranio. Un método se basa en la medición directa de la radiactividad gamma de los nucleidos descendientes del uranio (en particular el bismuto 214). Para ello, se puede simplemente medir el nivel total de radiación de fondo en la superficie, o la actividad total de la superficie de una roca o de bloques erráticos por separado, con un equipo portátil de detección de radiación gamma. También se pueden realizar estas mediciones utilizando sisemas de medición de rayos gamma colocados en vehículos o en aviones. Otro método consiste en medir los isótopos de radón, que son productos de desintegración del uranio. El radónes un gas inerte muy móvil que sale a la superficie a través de las fisuras existentes en las rocas. Se puede medir por su actividad alfa.

Diagrafía de pozos de sondeo En la exploración de petróleo y de minerales, hay que perforar antes de que se pueda determinar si vale la pena explotar el mineral o no. La perforación es siempre costosa, especialmente cuando se realizan miles de perforaciones (de un metro de profundidad). Por lo tanto, hay que reunir toda la información posible sobre la perforación. Los testigos podrían mandarse al laboratorio para su análisis. No obstante, en la mayoría de los casos resulta más rápido analizarlos en el lugar. Con este objetivo se han creado diversos equipos (que pueden ser portátiles o transportados) para el análisis por fluorescencia X basados en la dispersión de la energía. Una técnica muy conveniente es hacer pasar una sonda a través de la perforación y obtener un análisis de la roca circundante. Se emplean corrientemente algunos dispositivos para la diagrafía de pozos de sondeo, otros se encuentran en

proceso de desarrollo. La técnica más directa es registrar la radiactividad natural (radiactividad espectrométrica bruta o gamma). Esto permite obtener una información directa sobre el uranio, el torio y el potasio, y de forma indirecta sobre la composición mineral. De esta manera, por ejemplo, se consigue información sobre el carbón. Las vetas de carbón tienen una concentración de elementos radiactivos diferente de la de la roca circundante.

ITECH Página 11

Los otros dispositivos nucleares para la diagrafía de pozos de sondeo se basan en la interacción de la radiación con la roca circundante. Estas sondas están compuestas de una fuente de radiación y de un detector protegido contra esa fuente. La radiación proveniente de la fuente reacciona con el material circundante. Al ocurrir estas reacciones cambian las propiedades de la radiación. Se mide la nueva radiación y se puede llegar a conclusiones sobre la composición de la roca. La utilización de la radiación nuclear tiene la ventaja de que por lo general es muy penetrante. Por esa razón, se puede obener información en los pozos perforados llenos de agua y se puede analizar de forma simultánea un gran volumen de roca. Sondas gamma-gamma. Estas sondas constan de una fuente gamma y uno o más instrumentos — detectores de centelleo — apropiados para la medición de la radiación gamma. La intensidad de la radiación gamma, que retorna al detector en retrodispersión depende de la densidad de la roca. Por lo tanto, esta técnica se utiliza más comúnmente en la exploración de petróleo y carbón. El carbón tiene una densidad mucho menor que la roca circundante y por ende puede observarse fácilmente en los registros gamma-gamma. Asimismo, el método detecta variaciones en la porosidad por lo que resulta útil para detectar en qué capas de la roca hay petróleo, gas o agua. Se pueden detectar también minerales metálicos de alta densidad. Instrumentos neutrón-neutrón. Se utilizan actualmente varios instrumentos de diagrafía de pozos de sondeo que tienen como base la interacción de las partículas neutrónicas con los materiales. Cuando los neutrones rápidos interaccionan con la materia, las reacciones más importantes son la dispersión y captura neutrónicas. En los procesos conocidos como dispersión elástica, los neutrones rápidos de alta velocidad inicial son moderados gradualmente. Este proceso es más eficaz en un medio que contenga hidrógeno. El contenido de hidrógeno se puede determinar midiendo el flujo de neutrones térmicos durante la irradiación de la roca con neutrones rápidos. Este método se puede utilizar también en las diagrafías en busca de petróleo, gas o agua. Se suele aplicar en la exploración de petróleo y gas, y también se emplean corrientemente otros instrumentos neutrón-neutrón para la diagrafía. El análisis de los elementos en los pozos de sondeo se puede realizar por fluorescencia X y una técnica denominada "Análisis por activación gamma de captura". Hasta el presente ninguno de los dos métodos ha recibido amplia utilización, si bien se ha determinado diversas aplicaciones muy prometedoras. La técnica gamma será especialmente útil en la exploración del carbón. Con esta técnica se pueden determinar casi todos los componentes del carbón, lo que significa que se pueden evaluar con precisión tanto el contenido de cenizas como la potencia calorífica. El método se emplea también para registrar metales específicos, y se han obtenido buenos resultados en el caso del cobre y la plata.

Aplicaciones en la extracción En el proceso de extracción se utilizan fundamentalmente las técnicas nucleares para la recuperación de uranio, carbón y petróleo. En la extracción del uranio, la radiactividad de la roca sirve para separar al mineral de la roca de desecho y determinar la proporción de mineral. En la minería del carbón es importante conocer la potencia de la capa de carbón en los túneles a fin de evitar la extracción de roca de desecho. Otra de las técnicas que ha tenido gran éxito ha sido la absorción de la radiación gamma natural de la roca, aunque no se puede aplicar cuando la roca receptora tiene una baja radiactividad. En esos casos se han ensayado técnicas de retrodispersión gamma, pero sus resultados no han sido del todo satisfactorios. En la extracción de petróleo se utilizan trazadores radiactivos para solucionar problemas de diferentes tipos. Un ejemplo es la investigación de la extracción del petróleo mediante la inyección de agua. Cuando la presión del petróleo en un depósito es muy baja, el petróleo no brota espontáneamente. En estos casos, es usual forzar la salida del petróleo a la superficie inyectando diversos tipos de fluidos en el yacimiento. Posteriormente se estudia la eficiencia de este proceso inyectando un trazador radiactivo en uno de los pozos. Se aplica presión y se analiza el recorrido del trazador radiactivo por los demás pozos adyacentes.

ITECH Página 12

Tratamiento de los minerales Hay varias posiblidades de utilizar las técnicas nucleares en el tratamiento de los minerales, así como en la producción y purificación de los metales del carbón y del petróleo. En las diferentes fases de los procesos se utilizan sistemas de control nucleónico, analizadores de elementos y trazadores. En el tratamiento de los minerales, una de las técnicas nucleares que se utiliza con más frecuencia es la espectrometría por fluorescencia X, que permite realizar un análisis continuo de los elementos. En el mundo existen algunas empresas que fabrican analizadores por fluorescencia X con fines comerciales, y también funcionan varias instalaciones de este tipo. Esto permite que se analicen a la vez varios aspectos del proceso. En general, se analizan al menos el material de entrada, el producto final y las colas. Se suelen tener en cuenta dos sistemas diferentes. En uno de ellos, se introducen las sondas en los recipientes o tuberías del sistema principal. En el otro se realiza un muestreo automático y se transportan las muestras por tuberías al analizador. Con una sonda se puede determinar simultáneamente varios elementos. El nivel de un material en un recipiente cerrado se puede medir utilizando técnicas nucleares, a saber, la dispersión y la absorción de rayos gamma. La primera es más eficaz, pero en los casos en que el acceso se limita a solo una parte del recipiente o cuando el diámetro de éste es demasiado grande, se puede utilizar la técnica de retrodispersión. Las aplicaciones corrientes son el control automático del nivel de llenado en los hornos, en las vasijas de almacenamiento y en los dispositivos de transporte. Las técnicas de absorción de rayos gamma pueden emplearse en aquellos casos en que el calor, los materiales corrosivos o el estado físico del material impiden la utilización de otros métodos. Cuando el diámetro de un canal de flujo, a saber, una tubería, es constante, la absorción de rayos gamma puede servir para medir la densidad del material. En las mezclas de agua y mineral triturado se mide directamente la cantidad de mineral transportado cuando se conoce el caudal de agua. También pueden insertarse sondas especiales en la mezcla para determinar su densidad. En condiciones controladas la densidad es proporcional a la cantidad de mineral, carbón o de un metal determinado en la mezcla. Si se conoce la densidad del material, por la absorción de rayos gamma se puede medir su peso. Una de las aplicaciones típicas es la medición del flujo de materiales en una correa transportadora. El contenido de agua en el carbón se suele determinar directamente, por lo general, con ayuda de la técnica neutrónica mencionada anteriormente; el principio de esta técnica es el mismo que el que se utiliza para determinar el agua y el petróleo en los pozos de sondeo. En general, las técnicas A AN, las de rayos gamma de captura y de rayos gamma diferidos son muy útiles en el análisis del proceso por las mismas razones que para las diagrafías de pozos de sondeo. La radiación nuclear tiene un gran poder de penetración, lo que permite analizar un gran volumen de material en bruto. A pesar de estas ventajas evidentes, las técnicas de activación neutrónica no tienen un uso amplio. Esto quizás se deba a cierta reticencia a utilizar fuentes radiactivas en las plantas industriales. No obstante, en las plantas de producción y aprovechamiento del carbón, se prefieren los analizadores por activación neutrónica debido a que el carbón es una matriz muy favorable para el A AN. Esto permite medir el carbón y todos los componentes importantes de las cenizas con exactitud y rapidez.

ITECH Página 13

5.5 INTERPRETACION DE METODOS RADIACTIVOS

Métodos geocronológicos basados en la radioactividad U - Pb y Th - Pb

Hay distintos métodos que se han ido desarrollando TRANSP-4/12

1- Métodos históricos.

Se basaban en la determinación de la cantidad total de U, Th y Pb en un mineral, sin necesidad

de determinaciones isotópicas. Para obtener buenos resultados es necesario que todo el Pb

sea radiogénico y que el mineral haya permanecido como sistema cerrado para los tres

elementos desde su cristalización, condición que muy raramente se cumple. Tiene únicamente

un valor exploratorio. Es rápido y barato. Se usa exclusivamente en circones accesorios de

rocas ácidas a intermedias. Tambien se determinaron edades midiendo las cantidades de gas

He ()

2- Métodos aplicables a Rocas igneas totales. (Isocronas.)

2-1.- Isocrona 238U 206Pb (edad 206)

2-2.- Isocrona 235U 207Pb (edad 207)

2-3.- Isocrona 232Th 208Pb (edad 208)

2-4.- Isocrona 207Pb-206Pb (edad 207-206)

3- Método aplicable a minerales ricos en Pb y desprovistos de U y Th (método del Pb común

en galenas).

4.- Métodos aplicables a rocas y minerales ricos en U y Th y totalmente desprovistos de Pb

inicial

4-1.- Diagrama 207Pb / 206Pb - tiempo

4-2- Diagrama 207Pb / 235U - 206Pb / 238U (Curva CONCORDIA)

ITECH Página 14

MINERALES RICOS EN U y Th.

En los primeros trabajos de geocronologia se emplearon Uraninita (Pechblenda) y Monacita

debido a que incorporan grandes cantidades de U y nada de Pb, pero su escasez restringe las

posibilidades de utilización.

Otros minerales que se pueden utilizar en este método son: Circón, Epidota, Esfena, Apatito y

Badellyita (oxido de circón).

La esfena tiene una temperatura de bloqueo de mas de 550ºC. Las temperaturas de bloqueo de la

epidota y la monacita son menos conocidas pero se cree que es relativamente alta, del mismo

orden que la de la esfena. La badellyita es muy útil para datar rocas básicas que a menudo no

contienen circón.

Pero el mineral más frecuentemente utilizado es el circón (ZrSiO4) porque:

-es retentivo respecto a U, Th, Pb y todos los isótopos radiogénicos intermedios.

-está distribuido ampliamente en gran variedad de rocas, tanto intermedias como ácidas.

-es un mineral muy resistente a los acontecimientos térmicos y por tanto las edades en él

determinadas son muy precisas.

-debido a la similitud de carga y r.i. del U4+ (1.05 Å), y Th4+ (1.10 Å) con el Zr4+ (0.87 Å), el circón

contiene como promedio 1330 p.p.m. de U y 560 p.p.m. de Th.

En cambio el Pb2+ no puede sustituir al Zr4+ debido a su gran radio iónico y baja carga. Por tanto el

circón contiene muy poco o nada de Pb en el momento de su formación.

El único problema es que se trate de un circón de 2º ciclo y guarde memoria de la edad de la roca

primitiva. Por ejemplo en rocas metamórficas se encuentran circones redondeados que pueden

representar granos detriticos procedentes de rocas más antiguas. En rocas ígneas pueden

encontrarse incluso circones que han sobrevivido a la fusión de sedimentos para dar el magma.

Para diferenciar esto perfectamente haría falta separar los circones alotriomorfos (heredados) de

los circones idiomorfos (de neoformación).

Actualmente existen microsondas electrónicas capaces de analizar isótopos por lo que se han

podido hacer varias determinaciones de edad en un único grano de circón y así se ha podido

reconstruir la compleja historia geológica de algunos granos de circón.

ITECH Página 15

Las rocas que contengan esos minerales deben de tener al menos 100 ó 200 M.a. de edad, debido

al ritmo tan lento de producción del 207Pb.

INTERPRETACION DE LAS EDADES OBTENIDAS POR EL METODO K-Ar. EDADES DE

ENFRIAMIENTO o TEMPERATURAS DE BLOQUEO DEL ARGON

La edad obtenida por K-Ar no es necesariamente la edad de cristalización ya que la pérdida por

difusión del 40Ar radiogénico puede ocurrir a temperaturas muy por debajo de la cristalización

ignea (1200-1000ºC) e incluso por debajo de la cristalización metamórfica de grados medio y alto

(700 a 400ºC). Esto es debido al fenómeno de la difusión (es decir, que los átomos del Ar

radiogénico no se adaptan bién a los huecos de los lugares estructurales del K donde se forman

y tienden a escapar de las redes cristalinas) por la cual; eventualmente encuentran su camino

hacia arriba llegando a juntarse con el 40Ar atmosférico que constituye cerca del 1% de la

atmósfera terrestre. La difusión del Ar es tanto mayor cuanto mayor es la temperatura.

Debido a todas las consideraciones anteriores se puede concluir que las edades K-Ar no son en

realidad edades de "cristalización" sino edades de "enfriamiento" y nos indican el momento en

que la roca o mineral por su baja temperatura ya no permiten la difusión del Ar y se comportan

como sistemas cerrados •La temperatura para la cual una roca o mineral se cierra, es decir, no

permite la difusión del Ar se llama "temperatura de bloqueo" o "umbral de difusión". Estas

temperaturas son diferentes en los diferentes minerales y varian además con el tamaño del

grano ( a menor tamaño hay más posibilidad de difusión porque el Ar llega antes al borde del

cristal y circula más libremente que en el interior del cristal.) Bi (150 a 250ºC)Ms y Sanid (250 a

350ºC)Ho (400 a 500ºC). Por tanto, suponiendo análogo tamaño de grano, la edad obtenida en

Ho > Ms y Sanid > Bi

Estas edades se refieren a distintos estadios en el ascenso y en la historia del enfriamiento de

las rocas.

Entre la edad de cristalizacion determinada por Rb-Sr en roca total y las edades de temperaturas

de bloqueo obtenidas en biotitas de grano fino se han encontrado muchas diferencias que se

pueden atribuir a tiempos de enfriamiento:

150 Ma. en el Precámbrico de Greenville (Canadá)

70 Ma. en el cinturón orogénico Caledoniano de las Islas Británicas.

ITECH Página 16

EJEMPLO DE DATACION DE UNA FORMACION GEOLOGICA

HART (1964) estudia una intrusión cuarzo-monzonítica (Terciaria) que intruye en unas rocas

metamórficas Precámbricas (Idaho Spring Formation). Son gneisses cuarzoªfeldespáticos-

biotíticos, esquistos con biotita, cuarzo y feldespato y anfibolitas.Ya habia determinaciones de

edad que daban los siguientes resultados:

-1350 a 1400 M.a. para el metamorfismo regional.

- 55 M.a. para la intrusión cuarzo-monzonítica.

Hart (1964) cogió muestras desde el contacto hasta lejos de él obteniendo los resultados de la

TRANSP- 7/8

:Se puede observar :

1) La Ho retiene el Ar radiogénico mejor que la Bi

2) El FK no sirve para datar por el K-Ar porque pierde Ar rapidamente, incluso a temperatura

ambiente.

El método del K-Ar nos ha permitido resolver gran cantidad de problemas geologicos, resumidos en

la TRANSP- 8/8

SIGNIFICADO DE LAS RELACIONES ISOTOPICAS PRIMORDIALES

Las relaciones isotópicas primordiales son las que existían en los elementos presentes en la Nébula

Solar Primitiva y que heredaron todos los materiales del Sistema Solar. El razonamiento que se

sigue a continuación para la obtención de la relación isotópica primordial de Sr es aplicable a las

relaciones de los otros isótopos radiogénicos: Nd, Pb, etc.

OBTENCION DE LA RELACION ISOTOPICA 87Sr/86Sr PRIMORDIAL BABI

(BABI = Basaltic Achondrite Best Initial)

(Faure & Hurley, 1963, p. 31 a 36)

ITECH Página 17

Generalmente se está de acuerdo en que la materia solar indiferenciada (de una

composición posiblemente análoga a las condritas carbonáceas) y a partir de la cual por acrección,

se formó el protoplaneta Tierra, tenía una relación 87Sr/86Sr muy cercana al llamado valor primordial.

La diversificación subsiguiente de la composición isotópica del Sr se produjo como

consecuencia de la diferenciación geoquímica de la Tierra que dio lugar a rocas y minerales en los

que existen distintas relaciones de los isotopos de Sr al tener a su vez distintas relaciones Rb/Sr.

La relacion isotópica primordial de Sr, es decir la que tenía la materia solar indiferenciada a

partir de la cual y por acreción se formó el planeta Tierra no ha sido posible estudiarla en materiales

terrestres ya que todas las rocas formadas en la época de formación de la Tierra han sido

destruidas por procesos geológicos o bien han sido transformadas por metamorfismo o han sido

enterradas en las profundidades del manto. Todas las rocas accesibles en la actualidad representan

material ya evolucionado a partir de otros primitivos.

El averiguar el valor de esta relación es necesario para saber, cuando ahora se analiza un material

qué cantidad de 87Sr es primordial y que cantidad es radiogénico. Se ha podido obtener gracias al

estudio de los meteoritos.

Los meteoritos son fragmentos de cuerpos planetarios de mayores dimensiones que se supone se

formaron en el Sistema Solar aproximadamente al mismo tiempo que los planetas y sus satélites.

Esos cuerpos planetarios sufrieron una diferenciación química por cortos periodos de tiempo que

duraron quizá solo algunas decenas o quizá centenas de millones de años. Durante este proceso

en los de mayores dimensiones ocurrió la fusión y hubo una segregación de dos fases:

- Aleación metálica de Fe-Ni

- Liquidos silicatados

Los líquidos silicatados se enfriaron y se formaron distintas variedades de rocas. Colisiones entre

los distintos cuerpos planetarios produjeron gran variedad de brechas con fragmentos de diversos

orígenes y composiciones.

La mayoría de los autores suponen que los meteoritos que han caido sobre la Tierra y sobre los

planetas interiores del Sistema Solar se originaron a partir del cinturón de asteroides entre las

órbitas de Marte y Jupiter. En cualquier caso parece muy probable que los meteoritos representen

material de nuestro Sistema Solar y que preservan un record de la composición isotópica de Sr de

sus cuerpos planetarios padres.

ITECH Página 18

En general se aceptan las siguientes premisas:

1º) Todos ellos cristalizaron en un corto intervalo de tiempo.

2º) Todos ellos tenían la misma composición isotópica primordial de Sr en el momento de su

formación.

3º) Todos ellos se han comportado desde entonces como sistemas cerrados para el Rb y para el Sr.

4º) La cantidad de Rb en ellos es variable, pero en general es pequeña por lo que la evolución

isotópica durante el periodo de diferenciación interna es muy pequeña y se puede considerar que su

relación es la misma que habia en la nébula solar en el momento de formación de los cuerpos

planetarios.

En toda una serie de meteoritos se han medido tanto 87Rb/86Sr como 87Sr/86Sr y se ha podido

comprobar que cuanto mas ricos son en 87Rb tanto mas ricos son en 87Sr, es decir que hay una

relación lineal entre ambos valores 87Rb/86Sr y 87Sr/86Sr. Trcronprim-1/2

En la figura se ha trazado la recta que une todos los puntos. Esta recta es una isocrona, es

decir que todos los materiales representados por los puntos situados en ella tienen la misma edad,

siendo ésta proporcional a la pendiente de la recta.

La ecuación de la isocrona es:

(87Sr/86Sr)t = (87Sr/86Sr)0 + t (87Rb/86Sr)t

Por lo tanto en este caso tendremos una edad aproximada del Sistema Solar y por tanto de la

Tierra. La ordenada en el origen de esta recta, se puede obtener directamente en la figura cuando

Rb=0, teniendose el valor (87Sr/86Sr)0 = 0,698990, que es en este caso la RELACION ISOTOPICA

PRIMORDIAL (BABI).

El hecho de que estos meteoritos se alineen en isocrona indica que efectivamente son

ciertas las premisas que habiamos aceptado:

- que todos ellos se habian formado en un intervalo de tiempo

relativamente pequeño.

- que la relación (87Sr/86Sr)0 era similar en todos ellos.

- que se han comportado como sistemas cerrados desde que cristalizaron

en sus respectivos cuerpos padres.

ITECH Página 19

Aunque se considera que todos los meteoritos cristalizaron en un corto intervalo de tiempo,

hay pequeñas diferencias por lo que no todos los autores utilizan este valor primordial BABI. Por

ejemplo Faure & Hurley, 1963, p.40, dicen que la mejor estimación es la realizada en la Acondrita

Pasamonte, meteorito silicatado pobre en Rb. En este meteorito se considera Rb=0 y por tanto la

medida directa (87Sr /86Sr)o se toma como relación primordial. Su valor es:

Acondrita Pasamonte: 0,7004 ± 0,002

Otros valores son:

JUSI: 0,698976± 0,000055 ( a partir de las acondritas Juvinas y Sioux County)

ADOR: 0,69884± 0.0003 (a partir de la acondrita augítica de Angra dos Reis)

ALL: 0,69877 ± 0.00002 ( en los cóndrulos ricos en Ca-Al y pobres en álcalis aislados de la condrita

carbonácea Pueblito de Allende).

En la Trcronprim-2/2 se tiene la representación de algunos de estos valores primordiales.

A pesar de que estos objetos serian los primeramente formados a partir de la nébula solar y su

relación isotópica por tanto sería la mas proxima a la primordial, la mayoria de los autores utilizan el

BABI, ya que las acondritas basálticas han cristalizado a partir de liquidos silicatados y se parecen

mucho a las rocas igneas terrestres. Se pueden considerar representativas de la (87Sr/86Sr)0 en la

nébula solar en el momento de la formación de los objetos planetarios.

Ademas como su relacion Rb/Sr es muy baja ( 0,002), aunque haya pasado un poco de tiempo

entre la formación de los primeros objetos del Sistema Solar y la formación de las acondritas, su

relación 87Sr/86Sr ha aumentado poco desde su cristalización.

El BABI nos puede servir como punto de referencia para determinar si un objeto planetario

cualquiera se formó antes o despues de las acondritas basálticas.

SIGNIFICADO DEL PUNTO DEL CORTE INFERIOR DE LA RECTA DISCORDIA CON LA

CURVA CONCORDIA

A1).- INTERPRETACION COMO PERDIDA EPISÓDICA POR METAMORFISMO

En la TRANSP-12/12 se tiene un diagrama en el que se han proyectado analisis de circones de Sri

Lanka. Las posibilidades actuales de analizar distintas zonas de un unico grano mineral permiten

ITECH Página 20

interpretaciones muy precisas. Los circones estudiados se encuentran en metasedimentos de

facies granuliticas (Kroner et al., 1987). Se han distinguido dos generaciones de circones:

Circones de formas redondeadas

Circones de bordes irregulares

Circones de nucleo redondeado y borde irregular.

Los puntos correspondientes a estos analisis permiten trazar dos rectas discordia:

Discordia 1: corta a la concordia a los 3200 Ma, que corresponde a la edad de cristalización de la

roca fuente de los circones detríticos y a los 1100 Ma, edad de perdida de Pb debida al

metamorfismo de facies de granulita que transformó los sedimentos a rocas metamorficas.

Discordia 2: corta a la concordia a los 1100 Ma y en el presente. Representa la perdida continuada

de Pb desde el momento del metamorfismo a la actualidad.

A2).- INTERPRETACION COMO PERDIDA EPISÓDICA POR ALTERACIÓN

Otro trabajo que viene a corroborar la pérdida de Pb como una pérdida episódica es el de KROGH

& DAVIS, 1975

Estos autores consiguieron separar las zonas alteradas de las zonas frescas de unos circones

metamícticos atacandoles con ácido y lixiviando las zonas alteradas.

Al analizarlos separadamente se encontró que las zonas alteradas de los circones () daban

edades más jóvenes que el resto fresco (*). Con todos los circones se construye una recta llamada

discordia, que corta a la concordia en 2 puntos. El superior representa la edad de cristalización y el

punto de corte inferior sería la edad de la alteración, que coincide con el acontecimiento

GRENVILLE, que afectó a muchos terrenos en Norteamérica.

B).- INTERPRETACION COMO PERDIDA POR DIFUSION CONTINUA A LO LARGO DEL

TIEMPO

Pero en otros casos la interpretación es menos clara.

ITECH Página 21

Por ejemplo TILTON, 1960 reunió todos los datos de circones separados de rocas precámbricas

(2300 a 2800 M.a.) pertenecientes a los 5 continentes y al proyectarlos vió TRANSP- 12/12 que

todos los puntos obtenidos se podrían unir con una recta "discordia" que cortaría a la "concordia"

en dos puntos:

t1 = 2600 M.a.

t2 = 600 M.a.

Los 2600 M.a. son lógicos de admitir como edad de cristalización. La interpretación de los 600 M.a.

es más problemática. Si se admite la hipótesis anterior de "perdida del Pb episódica" habría que

admitir la existencia de un "episodio geológico" hace 600 M.a., lo cual era muy raro.

Entonces se ideo la explicación de la DIFUSION CONTINUA DEL PLOMO hacia fuera del material

a lo largo de toda la historia geológica. Esta curva de difusión continua no cortaría a la concordia

sino que iría al origen y no se han encontrado muestras que se proyecten en esa zona final curva.

TRANSP- 12/12

SILVER, 1963 separación de circones de unas 2 o 3 Tm de roca y luego los separaron por

"familias":

Por igual tamaño

Por igual color

Por igual radioactividad etc.

Entonces obtenían una serie de puntos alineados a los largo de una misma recta, igual que había

obtenido Tilton en Zr de distintas rocas.

La importancia de esta pérdida por difusión continua no se conoce con certeza pero tampoco debe

suponerse la hipótesis de "pérdida episódica" a no ser que se tenga confirmación por otros

métodos.

ITECH Página 22

CONCLUSION

Hemos aprendido que a lo largo del sitio de reconstrucción geológica del pasado lo que se conoce

como geocronologia o geología histórica es efectuado por una serie de métodos que constatan y

nos ayudan a llevar a cabo métodos radiactivos los cuales nos sirven para saber, la edad de la

roca, tipo de roca, litología, estratificación, tipo de material, era, eón y fauna que predominaban en

el planeta hace cientos de millones de años. Las referencias obtenidas en los diversos métodos

geocronologicos como son los radiactivos y también lecturas y geología superficial, me acercan a

obtener un perfil más amplio en lo que a la geología histórica pertenecen.

Los métodos radiactivos los podemos utilizar en diferentes situaciones ya que van desde la

exploración y explotación minera, metalurgia hasta la geología del petróleo y del gas que se utilizan

en las industrias petroleras, las rocas con mayor contenido radiactivos son las lutitas, limos y

arcillas con lo cual emplearemos dichos métodos para avanzar en la investigación de las ciencias

de la tierra.