DATACIÓN RADIOMÉTRICA

Es esencial una investigación de la edad de la Tierra y de los tiempos en que ocurrieron diversos acontecimientos geológicos en todo estudio de la historia física de la Tierra. El evolucionista precisa de vastos lapsos de tiempo en la historia de la Tierra. Su hipótesis acerca del origen y desarrollo de la vida sobre la Tierra afirma que se produjeron unos cambios casi imperceptibles de manera muy gradual durante vastas épocas para producir el mundo tal como lo vemos ahora ante nosotros.

En todos los estudios del pasado, pero muy principalmente en geocronología, es tremendamente importante mantener las verdaderas observaciones separadas de las inferencias especulativas. Es muy fácil combinarlas en la investigación de un problema tan complicado como el de la geocronología, pero son muy diferentes. Los hechos son ciertos, pero las inferencias son derivadas de los hechos y pueden ser ciertas o falsas, o sólo parcialmente ciertas. El geólogo dice que, esencialmente, el pasado debería ser interpretado a la luz del presente —“el presente es la clave del pasado”.

«Hasta el descubrimiento de la radiactividad, los geólogos estaban en una posición análoga a la de un historiador que supiese, por ejemplo, que la invasión romana de Inglaterra fue seguida por la conquista normanda, y que estos dos acontecimientos sucedieron antes de la batalla de Waterloo, pero que no pudiera hallar ningún registro de las fechas de éstos o de los otros grandes sucesos de la historia.» Hasta el descubrimiento de la radiactividad los geólogos habían establecido solamente una cronología relativa. La radiactividad suministra un método para establecer una cronología absoluta.

En principio, la datación radiactiva funciona similarmente a un reloj de arena para dar una medida del tiempo. Si sabemos que la arena tarda 60 minutos en descender de la cámara superior a la inferior, entonces sabemos que, como promedio, cae 1/3.600 de la cantidad total de arena por segundo a la cámara inferior (ya que una hora tiene 3.600 segundos). Para saber el número aproximado de segundos que han pasado, o el tiempo que ha pasado desde que la arena empezó a caer cuando aún no ha transcurrido una hora, podríamos medir la cantidad de arena que ha caído hasta aquel instante y dividirla por la cantidad que cae por segundo. En los primeros tiempos de los métodos de datación radiométrica, se utilizaba de manera similar la desintegración radiactiva de ciertos elementos para determinar la edad de la tierra y asignar fechas a los varios sucesos geológicos. Por ejemplo, en el caso del isótopo del uranio de peso atómico 238, cada segundo se descompone un 4,9 x 10–18 de la masa del uranio (cualquiera que ésta sea) a torio de peso atómico 234. El torio se desintegra entonces a protoactinio, y así siguiendo la serie hasta el radio y el radón, terminando en el plomo de peso atómico 206.

RADIACTIVIDAD: Es el término aplicado a aquellos fenómenos naturales en los que el núcleo de un átomo deviene inestable y emite o «expulsa» una partícula α o β. Generalmente, este suceso va acompañado de la emisión de varias radiaciones.

LAS SERIES RADIACTIVAS: Los elementos radiactivos se pueden clasificar en grupos o en series de tal manera que cualquier elemento del grupo está formado por la desintegración del elemento anterior a él. Son pocos los grupos que aparecen naturalmente, y hay otros grupos que se pueden producir mediante el bombardeo de átomos con neutrones a alta velocidad, protones, etc. Algunas de las series que se

encuentran naturalmente y que son de interés en la datación radiométrica son: (1) la serie uranio-radio, empezando con el U238 y acabando en el Pb206; (2) las series del actinio, empezando con el U235 y acabando con el Pb207; (3) la serie del torio, empezando con el Th232 y acabando en el Pb208; (4) la serie rubidio-estroncio, empezando con el Rb87

y acabando en el Sr87; (5) la serie potasio-argón, empezando con el K40 y acabando en el Ar40 (6) la serie del carbono-14, empezando con C14 y acabando en el N14 (nitrógeno-14).

DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA: Mediante la desintegración radiactiva, el Potasio-40 se convierte en argón. ¿Cuánto tiempo se precisa para efectuar esta transformación? ¿Cuánto tiempo se necesita para que una cantidad de potasio se transforme en argón? Esta transformación ¿se efectúa de manera uniforme, con una tasa constante? Consideremos las respuestas a estas preguntas en lo que concierne a los elementos radiactivos. No hay manera de predecir cuándo se desintegrará un átomo determinado de un elemento radiactivo. Puede expulsar una partícula α o una partícula β dentro de unos pocos segundos, o puede permanecer estable por un tiempo muy largo. Si quisiéramos ponernos a observar unos pocos átomos radiactivos podría ser que no tuviéramos ni tiempo de acomodarnos, o podría ser que pudiéramos tomarnos una larga siesta (quizás de millones de años) antes de que sucediera nada. Pero si tenemos un gran número de átomos de un elemento radiactivo, entonces la cosa cambia, porque habrá desintegraciones radiactivas constantemente.

Para que un elemento radiogénico sea utilizable en la datación falta tres condiciones:

1) Que se trate de un elemento relativamente común.2) Que su vida media no sea demasiado grande ni demasiado pequeña respecto al

intervalo de tiempo que queremos medir.3) Que el elemento hijo se pueda distinguir de las eventuales cantidades del mismo

isótopo ya presente en el mineral desde su formación.

Hay tres tipos de desintegración radiactivas:

1) Pueden emitirse partículas alfa. La emisión significa que el número másico del isotopo se reduce en 4 y el número atómico en 2.

2) Cuando se expulsa una partícula beta, o electrón, de un núcleo, el número másico se mantiene inalterado.

3) A veces un electrón es capturado por el núcleo. El electrón se combina con un protón y forma un neutrón.

DECAIMIENTO RADIOACTIVO:

D = Nelt - N = N(elt -1)Se puede conocer la edad (t) de la muestra si se conoce:D: la cantidad del nucleído hijo producido N: la cantidad del nucleído padre original restante l : el constante de decaimiento para el sistema considerado

MÉTODOS RADIACTIVOS

Método Potasio-Argón: El primero de los métodos citados, se basa en la desintegración radiactiva del isótopo del potasio, 40K, que da como producto final el isótopo del argón, 40Ar. Al ser el potasio un elemento común presente en muchas de las rocas de la corteza terrestre y dada la constante de desintegración de su isótopo radiactivo, este reloj isotópico permite medir edades desde casi 100.000 años (0.1 Ma) a más de 4.500 millones de años, que es la edad aceptada al presente para la formación de nuestro planeta. La posibilidad de datar un amplio espectro de tipos de rocas, con diversidad de composición química y su amplio rango de aplicación, hacen de este método una herramienta de alto valor para ubicar en el tiempo las diferentes unidades geológicas de un área, en especial si se lo ayuda con un buen control geológico y petrológico. Debido a la probable pérdida de argón por difusión gaseosa desde el momento de cristalización de la roca, por procesos geológicos posteriores, las edades obtenidas por este método se consideran como "edad mínima", aunque en gran número de los casos el resultado obtenido corresponde a la de extrusión o de emplazamiento (rocas volcánicas). En otros casos, puede corresponder a la de episodios tectotérmicos o de diagénesis.

ALGUNAS APLICACIONES: En Geología Regional, en la Edad de las Rocas Eruptivas, en la Edad de Diagénesis de Rocas Pelíticas, etc.

Método Rubidio-Estroncio: Se basa en la desintegración radiactiva del isótopo del rubidio, 87Rb, en el isótopo estable del estroncio, 87Sr. Dado que el período de semidesintegración del 87Rb es muy largo, 47.000 millones de años, la cantidad del isótopo hijo formado, 87Sr, en rocas de edad reciente será muy pequeña, por lo que su rango de aplicación es más reducido que el del sistema potasio-argón. Además, como todas las rocas en el momento de su formación poseen una cierta cantidad de 87Sr-no radiogénico (estroncio inicial), es necesario conocer su concentración en la roca para poder

# á

tom

os

padre

s

tiempo

1

½

¼

determinar con precisión la cantidad de 87Sr-radigénico formado por el decaimiento del 87Rb de la roca. Ese dato y el de la cantidad actual del isótopo padre, 87Rb, permiten precisar el valor de la relación 87Srrad/87Rb y calcular la edad del material en estudio.

Rocas menores de 25-30 Ma son por lo general difíciles de datar; asimismo, en las que poseen alto contenido de estroncio y bajo de rubidio, los errores analíticos son mayores que lo generalmente aceptado. Su rango de edad se ubica por encima de 60 millones de años, con las facilidades existentes al presente. En la práctica se utiliza el método conocido como "isócrona rubidio/estroncio", para lo que es necesario contar con por lo menos cuatro muestras cogenéticas de un mismo afloramiento y que tengan diferente valor de la relación Rb/Sr. La selección de las muestras para la construcción del diagrama isocrónico se efectúa mediante el análisis químico de Rb y Sr del conjunto de muestras a analizar por medio de espectrometría de fluorescencia de rayos-X.

ALGUNAS APLICACIONES: En Geología Regional, Edad de Rocas Eruptivas, Edad de Rocas Metamórficas, etc.

Método Carbono-14: La determinación de edades radiométricas por el método de carbono-14 o radiocarbono, es la principal metodología existente para la datación de materiales orgánicos portadores de carbono, cuya antigüedad esté comprendida entre casi el presente y 40.000-50.000 años atrás. Se basa en la existencia natural del isótopo radiactivo del carbono, 14C, que es producido en la alta atmósfera continuamente y que al oxidarse rápidamente en CO2, ingresa en el circuito fotosintético de las plantas, transmitiéndose a través de las cadenas tróficas a los otros organismos, siendo además incorporado en la hidrosfera. De esa manera en todos los seres vivos y durante su vida, existe una cierta proporción de este isótopo; en forma general puede decirse que la cantidad de carbono-14 que existe en la materia orgánica es proporcional a la concentración de carbono total. Cuando el organismo muere, ese equilibrio secular existente entre él y el flujo de carbono-14 de la atmósfera se interrumpe. Por lo tanto, gradualmente y de acuerdo al período de semidesintegración del 14C (5.730 años), la concentración de ese isótopo disminuirá debido al decaimiento radiactivo. Si se mide la cantidad de carbono-14 remanente en la muestra en estudio, se puede determinar el tiempo transcurrido desde la muerte de ese organismo hasta el presente.

El rango de edad en que puede ser utilizado, según las técnicas en uso, oscilan entre pocos años y 100.000 años. En INGEIS el rango se halla entre 200-250 y 40.000 años.

ALGUNAS APLICACIONES: Arqueología, Antropología, Geología de Cuaternario, Oceanografía, Edad de Acuíferos, etc.

Método uranio - plomo: Se pueden utilizar dos isótopos del uranio:

U238 dando Pb206+8He4 y U235 dando Pb207+7He4

La vida media de estos procesos es de 4.498 y 713 millones de años, respectivamente. Al principio se utilizó la acumulación de helio para medir el tiempo, pero esto fracasó debido a la facilidad con la que el helio escapa de la roca. Actualmente el zircón, que generalmente contiene pequeñas trazas de uranio, es el mineral preferido para esta determinación, ya que la cantidad de plomo (i.e. la cantidad de plomo no radiactivo) original es muy baja y el mineral es muy resistente, previniendo la lixiviación del uranio.

Torio - plomo: Th232 da Pb208 + 6He4, vida media 13.900 m.a. (m.a. = millones de años). Por una u otra razón, este método da resultados dispares, por lo que nunca se consideran definitivos.

Plomo – plomo: Debido a que el Pb207se acumula aproximadamente seis veces más de prisa que el Pb206 se puede obtener una edad, si nos basamos en que el material a datar, en principio, no tenía ninguno de estos dos isótopos del plomo. El plomo (Pb204) no radiactivo se encuentra siempre asociado con el Pb206 y Pb207 en las menas de plomo. En la suposición de que todo el Pb206 y Pb207 sea radiactivo, se puede obtener una estimación de la edad de la tierra desde que la corteza cristalizó, por comparación de la proporción de isótopos en las menas de plomo en las distintas eras geológicas.

ALGUNAS APLICACIONES : Edades U/Pb en zircones definen a la Superunidad Raúl-Condestable como una de las más antiguas del Batolito de la Costa ya que la actividad magmática félsica se dio entre 116.7 ± 0.4 y 114.5 ± 1 Ma (de Haller et al., 2006). Esta superunidad está localizada al oeste de la parte principal más joven de Batolito de la Costa e incluye domos lava de dacitas-andesitas y complejos. Los depósitos IOCG de Raúl-Condestable están conectados en espacio y tiempo con el magmatismo de la Superunidad Raúl-Condestable. La mineralización fue emplazada en el corazón de un domo de dacita andesita en una paleopendiente de 2 a 3 km, rodeando dos intrusivos tonalíticos formados entre 115.1 ± 0.4 y 114.8 ± 0.4 Ma (de Haller et al., 2006). La edad U/Pb de 115.2 ± 0.3 Ma en una titanita hidrotermal de las vetas del IOCG, indica que la mineralización fue contemporánea con el emplazamiento de las tonalitas (de Haller et al., 2006). Metodo RE-OS: Este método tiene la gracia de datar directamente un mineral de mena. Macsaev et al. ocupan este método en su trabajo en El Teniente ya que la geología es compleja y existen muchos eventos super impuestos, ocupan las edades de molibdenita para compararlas con edades de cristalización de zircones y edades de silicatos de alteración. Se elige molibdenita de vetillas y brechas hidrotermales escogidas a mano.

ALGUNAS APLICACIONES : En Ecuador, el distrito aurífero de Nambija está constituido por skarns oxidados desarrollados en rocas volcanoclásticas de la unidad Piuntza del Triásico. Estos depósitos se situan en una zona en forma de lente de 20 km de largo, afectado por metamorfi smo de contacto dentro del Batolito de Zamora. Presenta leyes altas de Au (10 a 30 g/t) acompañadas por bajos contenidos de sulfuros de Fe, Cu, Zn y Pb (Fontboté et al., 2004). Edades mínimas Re/Os de 145.92 ± 0.46 y 145.58 ± 0.45 en molibdenitas, son compatibles con la formación del skarn y la mineralización de Au durante el magmatismo del jurásico tardío (Fontboté et al., 2004). Una edad K/Ar en hornblenda de 141 ± 5 Ma (PRODEMINCA, 2000) en un pórfido, al norte del distrito de Nambija, apoya una relación genética con los intrusivos porfi ríticos

félsicos que cortan el batolito jurásico de Zamora y que afloran cerca de varios skarns de Au (VII. Franja de pórfidos y skarns de Cu-Au delJurásico superior).

BIBLOGARFIA:

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/42/htm/sec_12.html

http://www.sedin.org/PDFS/CC-03A.pdf

http://glosarios.servidor-alicante.com/geologia/datacion-radiometrlca-datacion-radiactiva