curso 3 pregrado uni geocronología

Plan del curso

Bases de la estratigrafa

Historia y principios de la estratigrafa

El tiempo geolgico: biocronologa, geocronologa

Qu es una cuenca sedimentaria?

Estratigrafa y cuencas = Contenido y envase

Tres factores fundamentales en la vida de una cuenca: tectnica, eustatismo, clima

El sistema Tierra. Cmo se fabrican cuencas. Magmatismo asociado.

Procesos de erosin, transporte, y sedimentacin. Ambientes sedimentarios.

Qu es la estratigrafa secuencial?

El objetivo : descifrar el registro estratigrfico en forma ptima

Estratigrafa descriptiva (tradicional) vs. Estratigrafa secuencial (gentica)

Los registros ssmicos, base de la estratigrafa secuencial

Principios y objetos de la estratigrafa secuencial. Facies y ambientes de depsito.

Discontinuidades y eventos. Importancia de la nocin de escala.

Distribucin de facies en una cuenca: paleogeografa

Yuxtaposiciones estratigrficas y paleogeogrficas: la ley de Walther

Reglas de nomenclatura estratigrfica

Correlaciones estratigrficas: fundamentos modernos, mtodos

Tipos de cuencas

Aplicaciones a las cuencas del Per y a su estratigrafa

Edad Media

la Ilada

sub-ramas (interrelacionadas) Bioestratigrafa : Estrechamente vinculada a la paleontologa: estudia el contenido, sucesin y distribucin del registro fsil en las rocas. Cronoestratigrafa : Apunta a la datacin relativa y absoluta de las unidades litoestratigrficas y bioestratigrficas, por:

- Geocronologa : dataciones absolutas por mtodos fsicos basados en la radioactividad natural. - Cicloestratigrafa : basadas en la observacin y clculo de ciclos astronmicos (ciclos de Milankovitch = variaciones orbitales) - Magnetoestratigrafa : basada en la alternancia de la polaridad magntica en los estratos y la escala paleomagntica global. - Quimioestratigrafa : evolucin de la composicin qumica de los sedimentos, como habiendo muestreado la superficie terrestre.

Tiene como objetivo ltimo la integracin y el mejoramiento de la escala temporal geolgica internacional. Litoestratigrafa : Caracterizacin litolgica de las sucesiones estratigrficas, y definicin de unidades litoestratigrficas (formaciones, etc.). Anlisis de facies : Composicin, gnesis, asociaciones, secuencias, distribucin, etc. Participa de la sedimentologa y petrografa sedimentaria. Paleogeografa : Reconstruye los ambientes sedimentarios que han existido, y su distribucin en la cuenca. Estratigrafa secuencial : Estudia los conjuntos sedimentarios con criterios genticos (sedimentolgicos y tectnicos), define secuencias deposicionales y las correlaciona. Anlisis de cuencas : Estudia una cuenca sedimentaria en su conjunto integrando los datos estratigrficos, tectnicos, sedimentolgicos, petrogrficos, cronoestratigrficos, etc. Representa el objetivo ltimo de la estratigrafa, y es de gran importancia econmica por su aplicacin directa en la prospeccin de recursos naturales (hidrocarburos en particular).

Jenfanes

Steno

Darwin

Cuvier

la estratigrafa es la rama de la geologa que estudia

e interpreta las rocas sedimentarias estratificadas

Sempere et al., 1997

ejemplo de aplicacin de la magnetoestratigrafa

ejemplo de aplicacin de la quimioestratigrafa

194.6 0.7 Ma plArAr

Jurassic sandstones

gypsum

Late K onlap

Paleogene foreland deposits

Devonian strata

onlap of Triassic red beds

194.6 0.7 Ma plArAr

Chirotherium barthii usually Lower Triassic (Upper Scythian to Anisian)

Jurassic sandstones

gypsum Late K onlap

Paleogene foreland deposits

Devonian strata

onlap of Triassic red beds

estratigrafa y

anlisis de cuencas

parte 2 : geocronologa

Thierry Sempere

convenio UNI-IRD, 2012

para entender mejor la

geocronologa es preciso recordar elementos de :

estructura de la materia

geoqumica

mineraloga

tomo = ncleo rodeado de electrones en rbitas

ncleo = protones + neutrones

cargas: protn = +

neutrn = 0

electrn =

masas : mp mn, >> me

Z = nmero de protones (nmero atmico)

N = nmero de neutrones

A = Z + N (masa atmica)

tabla peridica de los elementos qumicos

clasificacin de Goldschmidt

clasificacin mineralgica (cationes)

elementos mayores :

son constituyentes estequiomtricos de los minerales

Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na, K, H

elementos menores : Ti, Mn, P

elementos trazas : todos los dems

estructuras de los silicatos

ejemplo de cristal

(halita, = NaCl)

aniones (E-) cationes (E+)

tamao relativo de los principales radios inicos

istopos istopos de un elemento E :

Z(E) es constante, caracterstico del elemento

N(E) vara : no modifica el comportamiento qumico, pero s la masa atmica (A = Z + N)

posibilidad de fraccionacin si A no es muy grande (H,C,N,O,S)

un istopo de un elemento E se escribe

istopos estables = eternos istopos inestables = radioactivos

el istopo inestable (padre) tiende a transformarse en otro elemento (hijo)

AE Z

istopos

mismo Z, diferentes A : el nmero de neutrones es variable

notacin general para un nucleido: 6

14 C

istopos estables

eternos

fraccionacin qumica imposible

fraccionacin por masa slo posible

istopos radioactivos

l istopos inestables decaen a otros nucleidos

3 tipos de radioactividad

emisin a (alfa) : se emite un ncleo de 4He

Zh = Zp - 2 Nh = Np - 2 Ah = Ap - 4

emisin b- (beta -) : se emite un electrn (e-)

Zh = Zp + 1 Nh = Np - 1 Ah = Ap

captura de electrn o emisin b+ de positrn (e+)

Zh = Zp - 1 Nh = Np + 1 Ah = Ap



l la tasa de decaimiento es constante, y no es

afectada por P, T, etc.




afectada por P (presin), T (temperatura), etc.

l el nucleido padre = el nucleido radioactivo que

decae




afectada por P, T, etc.

l el nucleido padre = el nucleido radioactivo que

decae

l el/los nucleido(s) hijo(s) son los productos

atmicos radiognicos

aplicacin a la geocronologa isotpica

decaimiento radioactivo D = Nelt - N = N(elt -1)

se puede conocer la edad (t) de la muestra si se conoce :

D la cantidad del nucleido hijo producido

N la cantidad del nucleido padre original restante

l el constante de decaimiento para el sistema considerado

tiempo

1

sistemas geocronolgicos posibles

el sistema K-Ar

40K 40Ca (emisin b-) ~88,3 %

y a la vez 40Ar (b+ + captura de electrn) ~11,7 % 40Ca es muy comn; y no se puede distinguir 40Ca radiognico y 40Ca no radiognico

40Ar es un gas inerte que puede entramparse en las fases slidas que tienen K, porque se forma en ellos

la ecuacin de decaimiento apropriada es:

40Ar = 40Aro + 40K (e-lt -1)

donde l = 0.581 x 10-10 a-1 (captura de electrn)

el sistema Rb-Sr

87Rb 87Sr + b- (l = 1.42 x 10-11 a-1)

Rb se comporta como K micas y FK

Sr se comporta como Ca plagioclasa y apatita (pero no entra en los clinopiroxenos)

88Sr : 87Sr : 86Sr : 84Sr promedios = 10 : 0.7 : 1 : 0.07

86Sr es un istopo estable, no creado por decaimiento de ningn padre

tcnica de los iscronos se requiere 3 muestras cogenticas con Rb/Sr variado

que pueden ser :

3 rocas cogenticas derivadas de una sla fuente por fusin parcial, o cristalizacin fraccionada, etc.

3 minerales coexistentes en la misma roca pero con relaciones K/Ca diferentes

a b c to 86Sr

87Sr

o

( )

86Sr

87Sr

86Sr

87Rb

3 muestras plotean en a, b, c en el tiempo to ,

debido a relaciones variables de Rb / Sr

despus de cierto tiempo (t0 t1),

cada muestra pierde algo de 87Rb y gana una cantidad equivalente de 87Sr

a b c

a1

b1

c1 t1

to

86Sr

87Sr

86Sr

87Rb

86Sr

87Sr

o

( )

hasta el tiempo t2 cada muestra sigue evolucionando

nueva lnea, ms inclinada

a b c

a1

b1

c1

a2

b2

c2

t1

to

t2

86Sr

87Sr

86Sr

87Sr

o

( )

86Sr

87Rb

la tcnica de los iscronos produce 2 resultados de valor :

1. La edad de las rocas (dada por la pendiente = lt)

2. (87Sr/86Sr)o = el valor inicial de 87Sr/86Sr

Rb-Sr isochron for the Eagle Peak Pluton, central Sierra Nevada Batholith, California, USA. Filled circles are whole-rock analyses, open circles are hornblende separates. The regression equation for the data is also given.

After Hill et al. (1988), Amer. J. Sci., 288-A, 213-241.

el sistema U-Th-Pb

sistema complejo :

F 2 istopos radioactivos de U: 238U, 235U

F 1 istopo radioactivo de Th: 232Th

F los otros istopos de U y Th tiene medias vidas cortas

F 3 istopos radiognicos de Pb: 206Pb, 207Pb, 208Pb F 238U 234U 206Pb (l = 1.5512 x 10-10 a-1) F 235U 207Pb (l = 9.8485 x 10-10 a-1)

F 232Th 208Pb (l = 4.9475 x 10-11 a-1)

U, Th, y Pb son elementos incompatibles, y se concentran en los primeros lquidos

= ncleo de helio

He

Chew et al., 2008

datacin U-Pb de zircones detrticos

Chew et al., 2007 datacin U-Pb de zircones magmticos y metamrficos

ejemplos de

datos U-Pb de Per

termocronologa por trazas de fisin

el uranio (U) se insierta preferencialmente en ciertos minerales los ncleos de los istopos del U (incl. 238U) son susceptibles de fisionarse estas fisiones espontneas daan el cristal-huesped, donde dejan trazas estas trazas se cicatrizan encima de una cierta temperatura se conservan desde el momento que se pasa por debajo de esta temperatura contar estas trazas permite datar el enfriamiento y por lo tanto la exhumacin de la roca que contiene el cristal concretamente: zircn (silicato de zirconio) : ~210 C apatita (fosfato de calcio) : ~90 C

siempre recordar que:

1. se data un mineral (magmtico o detrtico)

que lleva un elemento qumico

que ha decado por radioactividad

(o la roca total si no se puede aislar un mineral)

2. la edad otenida es la edad

a la cual el sistema mineralgico

se cerr (enfriamiento relativo)

U-Pb

trazas de fisin

(U/Th)-He

40Ar-39Ar

principales geocronometros

U-Pb

40Ar-39Ar

trazas de fisin (U/Th)-He

U-Pb sobre zircn

U-Th-Pb sobre monacita

U-Pb sobre apatita

40Ar-39Ar sobre mica blanca

trazas de fisin sobre apatita

trazas de fisin sobre zircn

geocronometros comunmente usados sobre material detrtico

cristalizacin crecimiento cristalino

metamorfismo de alto grado

exhumacin / metamorfismo

de grado intermedio

exhumacin / metamorfismo de bajo grado

sobre apatita

apatita = Ca5(PO4)3(OH, F, Cl)

sistemas geocronolgicos (en realidad termocronolgicos)

siempre recordar que:

1. se data un mineral (magmtico o detrtico)

que lleva un elemento qumico

que ha decado por radioactividad

(o la roca total si no se puede aislar un mineral)

2. la edad otenida es la edad

a la cual el sistema mineralgico

se cerr (enfriamiento relativo)

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