El Método Lu-Hf Herr et al. (1958) Método muy parecido a Sm-Nd

Presentación del tema: "El Método Lu-Hf Herr et al. (1958) Método muy parecido a Sm-Nd"— Transcripción de la presentación:

1 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 = ± 0.07 Peso atómico: amu

2 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). Hf se encuentra en zircón, badeleita y eudialita en concentraciones altas. Radio iónico Hf+4 = 0.81 Å, Zr+4= 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: amu

3 Tabla periódica de los elementos

4 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).

5 ( 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 a-1 - e.c. 3% 176Hf 176Yb 176Hf 177Hf = 177Hfi + 176Lu (et - 1) t = 1  ( 176Hf/177Hfm - 176Hf/177Hfi 176Lu/177Hf + 1) ln

6 Geoquímica Isotópica del Hf
Se define un parámetro eNd: CHURHoy: 176Hf/1177HfHoy= Residuo Mayor Lu/Hf 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

7 Zr

8 Problemática analítica (TIMS)
- Para fechamientos con el método Lu-Hf se necesitan 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; ºC) Efectos isobáricos Lu-Hf-Yb Hoy se usa LA-ICPMS

9 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.

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11 Patchett & Tatsumoto (1980)
En fuentes empobrecidos de REE (como MORB) > más alto fraccionamiento de Lu/Hf. Hf es mas incompatible con respecto a Lu y en comparación a Nd/Sm o Rb/Sr * * Blichert-Toft & Albarède (1997) * Patchett & Tatsumoto (1980)

12 Fraccionamiento de Lu/Hf en sedimentos marinos
Low Lu/Hf Alto Lu/Hf Interm. Lu/Hf

13 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.

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15 Byerly & Lassiter, Geology, 2014

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17 RMCG, 2014

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19 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! Químicamente parecido al Mo! 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: amu

20 Os (Z = 76) Osmio es un metal noble del grupo VIII de la tabla periódica y parte de los platinoides (PGEs; Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt). El más denso de todos los elementos (D 22.59)! El elemento metálico más duro! Os se encuentra en meteoritas de Fe (Ø 15,000 ppb, Re = 1,000 ppb). También en osmiridio. En rocas ígneas ~0.3 ppb! Radio iónico Os+4 = 0.71 Å, igual al Re . Siderófilo! Tetroxido de Os altamente volátil y extremadamente toxico! Os tiene 7 isótopos naturales y 28 artificiales (162Os-196Os). Naturales: 184Os ( %), 186Os (1.593%), 187Os (1.513%), 188Os (13.29%), 189Os (16.22%), 190Os (26.38%), 192Os (40.98%) Peso atómico: amu

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22 Gray (2009)

23 Gray (2009)

24 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

25 ( 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 a-1 t = 1  ( 187Os/188Osm - 187Os/188Osi 187Re/188Os +1) ln También se usa el 186Os como referencia!

26 Aplicaciones geocronológicas

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28 Re y Os: siderófilos

29 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

30 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) = ; 187Re/188OsCHUR = 0.423

31 Isotopía de Os en el Campo Volcánico Michoacán-Guanajuato
Re: ppb Os: ppb Lower crust: 187/188 Os = 0.6 !! Chesley et al., EPSL (2002)

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33 Arenas pesadas , Alberta, Canada
3-50 ppb Re ppt Os