El Método Lu-Hf Herr et al. (1958) Método muy parecido a Sm-Nd Lu (Z = 71) Lu es el elemento más pesado de las Tierras Raras ( HREE, grupo 3). Lu se encuentra en concentraciones altas en minerales de pegmatitas como óxidos (euxenita), carbonatos (bastnestita), fosfatos (xenotima, monazita), y silicatos (alanita, gadolinita). Pero: Lu también en granates! Radio iónico Lu+3 = 0.93 Å  parecido al Ca! Lu tiene 2 isótopos naturales y 33 artificiales (150Lu - 184Lu) Naturales: 175Lu (97.4 %) y 176Lu (2.59%). 175Lu/176Lu = 37.36 ± 0.07 Peso atómico: 174.967 amu

El Método Lu-Hf Hf (Z = 72) Hf es un elemento de alto potencial iónico (HFS): Hf en la tabla periódica (grupo 4) junto con Ti y Zr. Geoquímicamente parecido al Zr (HfO2/ZrO2  0.01- 0.04 en zircones). Hf se encuentra en zircón, badeleita y eudialita en concentraciones altas. Radio iónico Hf+4 = 0.81 Å, Zr+4= 0.80 Å Hf tiene 6 isótopos naturales y 26 artificiales (154Hf-185Hf). Naturales: 174Hf (0.16%); 176Hf (5.2%), 177Hf (18.6%), 178Hf (27.1 %), 179Hf (13.74 %) y 180Hf (35.2 %). Peso atómico: 178.49 amu

Tabla periódica de los elementos

Concentraciones de Lu y Hf en rocas y minerales. Las concentraciones de ambos elementos son en general muy bajas. Sólamente en minerales ricos en álcalis como arfvedsonite (anfíbol) y aegirina (piroxeno), esfena, cromita e ilmenita se pueden encontrar concentraciones mas altas. Abundancias en el sistema solar (rel. a 106 at Si): Lu = 3.67 x 10-2 Hf = 1.54 x 10-1 (Anders & Grevesse,1989).

Sistema Isotópico Lu-Hf 176Lu 176Hf + b– + n +Q Lu es un elemento de las tierras raras pesadas (HREE): Se comporta como un elemento moderadamente incompatible durante los procesos magmáticos, aunque puede ser un elemento compatible en presencia de granate. No es móvil en fluidos acuosos. Hf es un elemento de alto potencial iónico (HFS): Se comporta como un elemento moderadamente incompatible durante los procesos magmáticos, aunque puede ser un elemento compatible en presencia de zircón y/o rutilo. No es móvil en fluidos acuosos. El sistema Lu-Hf tiene un comportamiento similar al Sm-Nd: No se movilizan durante el metamorfismo y/o meteorización La relación Lu/Hf de la “tierra global” debe ser igual a la de los condritos El isótopo hijo es más incompatible que el padre. La ecuación del sistema: En donde 177Hf es un isótopo estable l=1.94 x 10-11 a-1 5

Geoquímica Isotópica del Hf Se define un parámetro eHf: CHURHoy: 176Hf/1177HfHoy=0.282818 Residuo Mayor Lu/Hf 0.28282 176 Hf Fusión 177 Hf Corteza Menor Lu/Hf CHUR (today) time 4.5 Ga age La composición isotópica de Hf en las rocas del manto deberán mostrar una correlación positiva con eNd y negativa con 87Sr/86Sr 6

( Decaimiento Lu-Hf 176Lu → 176Hf + b– + n + Q 176Lu T1/2 = 3.53 x 1010 a 3.57 3.5  = 1.94 ± 0.07 x 10-11 a-1 - e.c. 3% 176Hf 176Yb 176Hf 177Hf = 177Hfi + 176Lu (et - 1) t = 1  ( 176Hf/177Hfm - 176Hf/177Hfi 176Lu/177Hf + 1) ln

Zr

Problemática analítica - Para fechamientos con el método Lu-Hf se necesitan 0.5 - 1.5 g de muestra. - Problemas con la homogenización de muestras de rocas enteras  Lu y Hf en minerales accesorios! - Disolución de la muestra requiere temperaturas altas (como Zr para U-Pb; 200-230 ºC) - Efectos isobáricos Lu-Hf-Yb

Propiedades geoquímicas - Lu y Hf son elementos incompatibles en general. - Lu es relativamente menos incompatible que Hf, - pero en Cpx, Lu es casi compatible durante la fusión parcial y también granates tienen concentraciones elevadas de Lu. - Comportamiento geoquímico de Lu y Hf parecido a Sm-Nd: a) No se movilizan durante el metamorfismo y/o intemperismo. b) La relación Lu/Hf de la “tierra global” debe ser igual a la de las condritas. c) El isótopo hijo es más incompatible que el padre. - Magmas basálticos derivados del manto tienen generalmente relaciones Lu/Hf mas bajas que su fuente.

Patchett & Tatsumoto (1980) Hf es mas incompatible con respecto a Lu y en comparación a Nd/Sm o Rb/Sr Fraccionamiento de Lu-Hf mas fuerte en comparación a Sm-Nd y Rb/Sr en fuentes empobrecidas en elementos traza como MORB 0.282772 * * Blichert-Toft & Albarède (1997) 0.0332 * Patchett & Tatsumoto (1980)

Fraccionamiento de Lu/Hf en sedimentos marinos

Gran variación en Lu/Hf con relaciones Sm/Nd casi constantes Fraccionamiento en sedimentos: Gran variación en Lu/Hf con relaciones Sm/Nd casi constantes Hf es parte del zircón. Este mineral tiene alta resistencia al intemperismo. Hf se queda enriquecido en sedimentos con granos de arena mientras está empobrecido en sedimentos con granos mas finos.

Para explicar la geoquímica Hf-Nd de BSE, se requiere BSE debajo de la línea DM-CC: Para explicar la geoquímica Hf-Nd de BSE, se requiere mas que los dos compo- nentes (DM y CC): Probablemente la corteza oceánica y/o mesetas basálticas subducidas y almacenadas en el Manto, en la historia antigua de la tierra. Ningún basalto terrestre se ha formado del manto primitivo no diferenciado! Blichert-Toft & Albarède, EPSL (1997)

El Método Re-Os Herr & Merz (1955) Re (Z = 75) Renio es un metal noble del grupo VIIB de la tabla periódica y comparte muchas características con los platinoides (PGEs). Re se encuentra en concentraciones considerables en molibdenita (MoS2: pocos ppm hasta 1.9%) y en sulfuros de Cu, komatiitas y meteoritas. En rocas ígneas ~0.5 ppb! Radio iónico Re+4 = 0.71 Å, parecido a Mo +4 = 0.68 Å . Siderófilo! Re tiene 2 isótopos naturales y 31 artificiales (160Re-192Re). Naturales: 185Re (37.4%) y 187Re (62.6%). Peso atómico: 186.207 amu

El Método Re-Os Os (Z = 76) Osmio es un metal noble del grupo (VIII) de los platinoides (PGE: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt). Os se encuentra en minerales como osmiridio y en rocas ultramáficas (con sulfuros de Cu y Ni) y en meteoritas (hasta 70 ppm!). Ø 0.4 ppm en la corteza. Radio iónico Os +4 = 0.71 Å. Siderófilo! Os tiene 7 isótopos naturales y 27 artificiales (162Os-196Os). Naturales: 184Os (0.02%); 186Os (1.58%), 187Os (1.6%), 188Os (13.3%), 189Os (16.1%), 190Os (26.4%) y 192Os (41.0%). Peso atómico: 190.2286 amu.

Sistema Isotópico Re-Os 187Re  187Os + b- + n + Q Re es un elemento que comparte muchas características con los platinoides: Es un elemento siderófilo y calcófilo. Se comporta como un elemento incompatible durante los procesos magmáticos, aunque su comportamiento exacto aún no es del todo claro Os es un metal noble del grupo del Iridio Es un elemento siderófilo Se comporta como un elemento extremadamente compatible durante los procesos magmáticos (DOs/Olivino>>10) Re/Os peridotitas = 0.08 Re/Os Basalto = 8.9 La ecuación del sistema: En donde 188Os es un isótopo estable l=1.64 x 10-11 a-1 18

Geoquímica Isotópica del Os De manera similar a otros sistemas isotópicos, la relación Re/Os de la “tierra global” puede considerarse idéntica a la de los meteoritos condríticos: Valor de los Condritos: 187Os/188OsHoy=0.12753 Los procesos magmáticos producirán un fraccionamiento extremo en Re/Os: Valores altos y variables en rocas corticales (Re/Os>9). Por lo tanto, la relación 187Os/188Os crecerá rápidamente. Valores bajos y relativamente homogéneos en rocas del manto (Re/Os<0.08). Por lo tanto, la relación 187Os/188Os será baja y relativamente homogénea. 19

Re/Os peridotitas = 0.08 Re/Os basalto = 8.9 Concentraciones de Re y Os en rocas y minerales. Re se comporta como un elemento incompatible durante los procesos magmáticos. Os se comporta como un elemento extremadamente compatible durante los procesos magmáticos (DOs/Olivino>>10) Re/Os peridotitas = 0.08 Re/Os basalto = 8.9

( Decaimiento Re-Os 187Re → 187Os + b- + n + Q (Qmax muy bajo: 8KeV) T1/2 = 4.23  0.12 x 1010 a (Lindner, 1989) = 4.56  0.11 x 1010 a (Luck & Allègre, 1983) = 4.3 = 4.27  = 1.64  0.04 x 10-11 a-1 t = 1  ( 187Os/188Osm - 187Os/188Osi 187Re/188Os +1) ln También se usa el 186Os como referencia!

Aplicaciones geocronológicas

Isótopos de Hf y Os en Basaltos de Hawaii Mezcla EM1 y DMM (“Depleted Mantle MORB”) Isótopos de Hf y Os en Basaltos de Hawaii El agua del mar puede contaminar la isotopía de Sr y Pb, pero la de Nd, Hf y Os no.

Corteza Continental vs. Litósfera Subcontionental: Nd vs.  ()Os La litósfera subcontinental y la corteza continental no se pueden distinguir fácilmente con la isotopía de Nd, pero con la de Os sí. ()Os = ( -1) x 104 187Os/188Os Muestra 187Os/188Os CHUR 187Os/188Os CHUR(hoy) = 0.12863; 187Re/188OsCHUR = 0.423

Isotopía de Os en el Campo Volcánico Michoacán-Guanajuato !! Chesley et al., EPSL (2002)