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Isótopos Cosmogénicos Núclidos cosmogénicos se forman por interacción de rayos cósmicos (producidos por el sol) con núcleos de átomos de la atmósfera o.

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1 Isótopos Cosmogénicos Núclidos cosmogénicos se forman por interacción de rayos cósmicos (producidos por el sol) con núcleos de átomos de la atmósfera o de la superficie de minerales terrestres expuestos al sol. Se producen núclidos estables y radiactivos. Los últimos tienen vidas medias relativamente cortas. Sin producción constante por interacción con rayos cósmicos, hoy no hubiera presencia de estos núclidos en la tierra. No todos los núclidos cosmogénicos llegan a la superficie de la tierra desviación por el campo magnético y dependencia de la latitud (blindaje máximo en el ecuador). El uso principal de los isótopos cosmogénicos radiactivos es en la geocronología cuaternaria.

2 Componentes de la irradiación cósmica: Protones, partículas, neutrones, fragmentos de núcleos y myones (partículas elementales) Wagner (1995)

3 Núclidos importantes, sus vidas medias y aplicaciones

4 Radiocarbono ( 14 C) Ref.: Taylor, R.E. (1987): Radiocarbon dating - an archaeological perspective. Acad. Press, London, 212 pp. El método 14 C es el método más antiguo y más usado en la geocronología cuaternaria. Primeros fechamientos por Arnold & Libby 1949,1950 > material del flujo de lava del Xitle! Premio Nobel para Libby en 1960 Relación 12 C/ 14 C = /1 Producción del 14 C en la estratósfera (bombardeo por neutrones) T 1/2 = 5730 a ; = x a -1 (5570 a (Libby); 5568 a) 14 N + n 14 C + p; 14 C 14 N Q

5 Producción de 14 CO 2 Producción anual: ca. 7.5 kg/a Hoy: ca. 75 t 14 C en la tierra

6 Fechamientos con el método de radiocarbono requieren una relación 14 C/ 12 C atmosférica constante > No siempre real (producción de 14 CO 2 por combustibles fósiles y pruebas nucleares). Efectos de Vries y Suess

7 Comparación de fecha- mientos por 14 C y U-serie en corales de Barbados. En el rango ka, edades por 14 C son hasta 3.5 ka más jóvenes!! Bard et al., Nature, 1990

8 Calibración de datos 14 C por dendrocronología

9 Metodología: 14 C es un método radiométrico!! -conteo de partículas emitidas por CO 2 en contadores -conteo de decaimientos en benzeno por centelleo -conteo de 14 C con un espectrómetro de aceleración (AMS) Ox = Estándar ácido oxálico NBS t = 1/ ln (A 14 C ox / A 14 C muestra)

10 Correcciones necesarias: - efectos por fraccionamiento 14 C corr = 14 C med x [1-(2( 13 C + 25)/1000)] - efectos de depósito (reservoir effects) p. ej. aguas profundas (con edades hasta 1.7 ka). No hay intercambio y mezcla rápida con aguas superficiales - calibración por dendrocronología Presentación de edades por 14 C: convencionalescalibradas - a B.P. (B.P. = 1950!!)- a cal B.P. - a BC (AC)- a cal BC - a AD (DC)- a cal AD

11 Accelerator Mass Spectrometer (AMS)

12 Materiales fechables por 14 C. Para AMS se requiere solamente 1mg de muestra (convertido en grafito).

13 Tritio ( 3 H) Tritio se forma en la atmósfera de la interacción de neutrones cósmicos con N: 14 N + n 3 H + 12 C Tritio decae con emisión de partículas - a 3 He estable 3 H 3 He MeV T 1/2 = a, = x a -1 ; 3 H = uma La concentración de tritio se mide en TU (Tritium units). 1 TU = 1 átomo tritio/10 18 átomos de H. La concentración natural de 3 H en la atmósfera es ca. 25 TU. Sin embargo, como consecuencia de las pruebas nucleares, la atmósfera ha tenido en los años 60s concentraciones de hasta TU.

14 Concentración promedio de tritio en precipitaciones del hemisferio norte en 1963, en TU.

15 Aplicación mas importante del método 3 H en aguas subterraneas. Se supone que el agua está en equilibrio cuando está todavía en contacto con la atmósfera. En acuíferos la disminución de 3 H es sólamente producto del decaimiento radiactivo. Determinación de tasas de flujo en acuíferos y movimientos de contaminantes en el agua del subsuelo.

16 10 Be 10 Be se produce en la atmósfera por reacciones de protones cósmicos con alta energía y N 2 y O 2 y sobre la superficie de la tierra en minerales expuestos a la atmósfera. 10 Be decae con emisión de partículas - a 10 B estable 10 Be 10 B Q T 1/2 = 1.51 x 10 6 a Be (Z = 4) tiene 8 isótopos ( 6 Be, 7 Be, 8 Be, 9 Be, 10 Be, 11 Be, 12 Be, 14 Be), pero sólamente 9 Be es estable. Promedio de la tasa de deposición global x 10 6 átomos 10 Be/cm 2 /a.

17 10 Be sale rápidamente de la atmósfera vía deposición húmeda (lluvias) o seca. Una gran cantidad cae en los océanos. Be es un elemento altamente reactivo con partículas y se incorpora rápidamente en sedimentos. Aquí empieza el decaimiento fechamientos de tasas de sedimentación.

18 Sedimentos son subducidos en márgenes continentales (o arcos de islas). Una parte del 10 Be de estos sedimentos se puede incorporar a la cuña del manto (mantle wedge) y así a los magmas evidencia para sedimentos reciclados. No hay 10 Be en el manto!

19 Una pequeña cantidad de rayos cósmicos llega a la superficie de la tierra donde pueden reaccionar con 16 O en minerales (cuarzo) expuestos a la atmósfera y formar 10 Be. Si no hay erosión equilibrio. Si hay erosión: N 10 Be = P 10 Be/ + E/L (1-e -( +E/L)t ). La ecuación se puede resolver por t si se sabe la tasa de producción P de 10 Be, la tasa de erosión E (g/cm 2 /a) y la profundidad de atenuación de los rayos cósmicos en el mineral (L). Cuarzo geoquímicamente sistema cerrado. No se mezcla 10 Be interno con 10 Be atmosférico

20 Medición con AMS (relación 10 Be/ 9 Be) se requieren 1 g (sed. marinos) g (cuarzo) 100 mg (loess)

21 26 Al y 36 Cl Como 10 Be producción en la atmósfera y en situ. Al (Z = 13) tiene 10 isótopos, pero solamente el 27 Al es estable. 26 Al producido únicamente de Ar atm. (depende de la latitud) 26 Al 26 Mg +( +, e.c) Q (dec. ramificado) T 1/2 = x 10 6 a Al geoquímicamente parecido al Be En sedimentos mar. y continentales x 10 9 átomos/g tasa de producción 26 Al/ 10 Be en la atm. constante = 4 x Cl (Z = 17) tiene 16 isótopos, pero sólamente 35 Cl (75.77%) y 37 Cl (24.23%) son estables. 36 Cl 36 Ar Cl 36 S (e.c) T 1/2 = 301 x 10 3 a

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