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

Referencias de apoyo Textos Información en Internet 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 http://gfd.gly.bris.ac.uk/enviro-geochem/Level2Iso/titlepage.html Geological Sciences, Cornell Univ. www.geo.cornell.edu/geology/classes/Geo656/656notes98.html

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

La escala de tiempo geológico

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

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 () Emisión de una partícula- (4He) Decaimiento BETA () Emisión de una partícula- (e-) CAPTURA de ELECTRON Captura de un electrón

Decaimiento Alfa 235U  231Th + 4He 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: 235U  231Th + 4He número de neutrones U 235 92 90 231 Th 141 142 143 número de protones

Decaimiento Beta Es la conversión de un neutrón a un protón y la emisión de un electrón (Partícula Beta) EJEMPLO: 87Rb  87Sr + e- 38 37 49 50 número de neutrones 87 Rb Sr número de protones

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: 40K + e-  40Ar 19 18 21 22 40 K Ar número de neutrones número de protones

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)

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 = N (A) (donde N = número de átomos padre y  = CONSTANTE de DECAIMIENTO) Integrando tenemos: N = N0e- t (B) (donde N0 = número de átomos presente cuando la muestra de roca o mineral fué formada)

Ley de Decaimiento Radioactivo (2) Concentraciones de Isótopos Hija El numero de átomos ragiogénicos Hija (D*) formados = átomos PADRE consumidos D* = N0 – N Substituyendo de Ec. B D* = Ne-t – N y por lo tanto D* = N(e-t – 1) El número TOTAL de átomos HIJA a un Tiempo = t: D = D0 + N(e-t – 1)

Ley de Decaimiento Radioactivo (3) Vida Media La vida media de un nucleido es el tiempo transcurrido para que decaiga la mitad de átomos Padre. Sí substituimos: N = N0/2 en la Ecuación B de arriba, tenemos que: t1/2 = ln2/ 2 4 6 8 1 3 5 Tiempo (unidades de vida media) D Diagrama mostrando el cabio de N y D con el tiempo (en vidas medias) de N0 y D0. 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 . Número de atomos