Geología

Geocronología

La datación samario-neodimio o fechado mediante samario-neodimio es una técnica útil para determinar las edades de rocas y meteoritos. La técnica se basa en el decaimiento del isótopo samario (Sm) que posee una vida media muy larga hacia el isótoponeodimio (Nd). El contenido del isótopo Nd es utilizado para brindar información sobre la fuente de material ígneo como también sobre su antigüedad. Los diversos reservorios dentro de las partes sólidas de la Tierra poseen diversos valores de relaciones iniciales de¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, especialmente con respecto al manto.- ........................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=88269e1941a416e75466a814ba1a4ae07b83036f&writer=rdf2latex&return_to=Dataci%C3%B3n+samario-neodimio

El samario-neodimio citas es útil para determinar las relaciones de edad de las rocas y meteoritos, basado en la descomposición de un isótopo samario larga vida a un isótopo neodimio radiogénica. Nd las relaciones de isótopos se utilizan para proporcionar información sobre la fuente de ígnea se funde, así como para proporcionar datos de edad. Los diversos depósitos dentro de la tierra sólida tendrán valores diferentes de relaciones de 143Nd/144Nd iniciales, especialmente con referencia al manto.

La utilidad de Sm-Nd de citas es el hecho de que estos dos elementos son tierras raras. Son, por tanto, teóricamente, no es particularmente susceptible a la partición durante la fusión de rocas de silicatos. Los efectos de fraccionamiento de cristalización de los minerales félsicas cambia la relación Sm/Nd de los materiales resultantes. Esto, a su vez, influye en las relaciones de 143Nd/144Nd con crecimiento hacia el interior de 143Nd radiogénicos.

Se supone que el manto que ha sufrido una evolución condrítico, y por lo tanto las desviaciones en relación 143Nd/144Nd iniciales puede proporcionar información acerca de cuándo una roca o un yacimiento en particular se separó de la capa en el pasado de la Tierra.

En muchos casos, los datos isotópicos Rb-Sr y Sm-Nd se utilizan juntos.

Sm-Nd datación radiométrica

Samario tiene cinco isótopos naturales y neodimio tiene siete. Los dos elementos se unen en una relación de padre e hija por la desintegración alfa del 147Sm a 143Nd con una vida media de 1,061011 años.

146Sm es un nucleido casi extinta que se desintegra a través de la emisión alfa para producir Nd142, con una vida media de 1,08108 años.

146Sm es en sí producida por la desintegración de 150Gd a través de desintegración alfa con una vida media de 1,79106 años.

Un isochron se calcula normalmente. Al igual que con Rb-Sr y Pb-Pb geoquímica isotópica, la relación 143Nd/144Nd inicial del sistema isótopo proporciona información importante sobre la formación de la corteza y de la evolución isotópica del sistema solar.

Sm y Nd geoquímica

La concentración de Sm y Nd en minerales de silicato aumentan con el orden en que se cristalizan a partir de un magma de acuerdo a la serie de reacción de Bowen. Samario se acomoda más fácilmente en minerales máficos, por lo que una roca máfica que cristaliza minerales máficos se concentrará neodimio en la fase de fusión más rápido en relación con samario. Por lo tanto, como una roca se somete a cristalización fraccionada a partir de un máfica a una composición más félsica, la abundancia de Sm y Nd cambios, como lo hace la relación entre Sm y Nd.

Por lo tanto, las rocas ultramáficas tienen baja Sm y Nd y altas relaciones de Sm/Nd. Rocas félsicas tienen altas concentraciones de Sm y Nd pero baja relación Sm/Nd.

La importancia de este proceso es aparente en el modelado de la edad de la formación de la corteza continental.

El modelo CHUR

A través del análisis de las composiciones isotópicas de neodimio, DePaolo y Wasserburg descubrieron que las rocas ígneas terrestres siguieron de cerca la línea de depósito uniforme condríticos.

Meteoritos condritas se cree que representan el material más antiguo que se formó en el sistema solar antes de formar planetas. Tienen relativamente homogéneos firmas de elementos traza, por lo que su evolución isotópica puede modelar la evolución de todo el sistema solar y de la Tierra a granel.

Después de trazar las edades y relaciones 143Nd/144Nd iniciales de rocas ígneas terrestres en una evolución Nd vs diagrama de tiempo, DePaolo y Wasserburg determinado que las rocas arcaicas tenían proporciones de isótopos de Nd iniciales muy similares a la definida por la línea de la evolución CHUR.

Epsilon notación

Desde salidas 143Nd/144Nd de la línea de la evolución CHUR son muy pequeñas, y DePaolo Wasserburg argumentaron que sería útil crear una forma de notación que 143Nd/144Nd descritos en términos de sus desviaciones de la línea de la evolución CHUR. Esto se denomina la notación épsilon cuales una unidad de épsilon representa un una parte por 10000 desviación de la composición CHUR. Algebraicamente, unidades épsilon se pueden definir por la ecuación:

Dado que las unidades épsilon son más grandes y por lo tanto, una representación más tangible de la relación inicial de isótopos de Nd, mediante el uso de estos en lugar de las relaciones isotópicas iniciales, es más fácil de comprender y por lo tanto comparar proporciones iniciales de la corteza con diferentes edades. Además, las unidades épsilon se normalizar las relaciones iniciales de Chur, eliminando así los efectos causados por diversos métodos de corrección de fraccionamiento de masa analíticos aplicados.

Nd modelo Edad

Desde CHUR define proporciones iniciales de las rocas continentales a través del tiempo, se deduce que las medidas de 143Nd/144Nd y 147Sm/144Nd, con el uso de Chur, podían producir las edades modelo para la separación de la capa de la masa fundida que se formó ninguna corteza terrestre. Esto se ha denominado t-CHUR. Con el fin de una edad Tchur ser calculado, fraccionamiento entre Nd/Sm tendría que haber ocurrido durante la extracción de magma desde el manto para producir una roca continental. Este fraccionamiento entonces causar una desviación entre las líneas de evolución isotópicas del manto y la corteza. La intersección entre estas dos líneas de evolución a continuación, indica la edad de formación de la corteza. La edad Tchur se define por la siguiente ecuación:

 La edad Tchur de una roca, se puede producir una edad de formación de la corteza en su conjunto si la muestra no ha sufrido alteración después de su formación. Desde Sm/Nd son elementos de las tierras raras, su inmovilidad característica permite a sus relaciones para resistir la partición durante el metamorfismo y la fusión de las rocas de silicatos. Esto por lo tanto permite que las edades de formación de corteza a calcular, a pesar de cualquier metamorfismo de la muestra ha sido objeto.

Las rocas contienen la historia de la Tierra porque en ellas han quedado registrados los distintos procesos geológicos que han ocurrido durante la existencia del planeta. En el siglo XIX, aunque ya se reconocía el proceso de formación de las rocas, no se sabía exactamente el tiempo que se habían llevado esos procesos y, por eso mismo, se ignoraba qué edad tenían los fósiles. Las dataciones dependían de métodos relativos, que permitían interpretar la historia geológica y elaborar una escala relativa del tiempo geológico, hasta el desarrollo de las técnicas de fechamiento radiométrico. Por esto, se pueden distinguir dos tipos de dataciones de técnicas diferentes: datación relativa y datación absoluta. Datación relativa Cuando las rocas se colocan en una secuencia de formación adecuada, no se establece una fecha precisa pero sí se puede obtener información sobre lo que sucedió antes o después de un acontecimiento; además, sitúa los acontecimientos sólo en orden secuencial y no en el tiempo en que tuvieron lugar. Ésta técnica se basa en los principios geológicos fundamentales: Ley de la Superposición, Horizontalidad Original, Principio de Intersección, Inclusiones o Incrustaciones, Discontinuidades Estratigráficas y Correlación de Capas Rocosas. Datación absoluta Mediante este tipo de datación es posible obtener fechas absolutas, es decir fiables, para los acontecimientos del pasado geológico; estos métodos proporcionan edades numéricas. Al comienzo del siglo XX se hizo un descubrimiento revolucionario: si bien la mayor parte de los isótopos de los 92 elementos naturales son estables, algunos son inestables y se desintegran espontáneamente de los elementos despidiendo partículas subatómicas y transformándose de un elemento a otro para convertirse en otros isótopos más estables liberando energía en el proceso; a estos átomos inestables se les conoce como isótopos radioactivos. Los métodos de datación absoluta utilizan elementos radioactivos que son: las varvas, la dendrocronología, la densidad de cráteres, la exposición a rayos cósmicos las huellas de fisión, la termoluminiscencia y la datación absoluta con radioactividad o radiométrica; esta última, es la más utilizada actualmente ya que es la que nos permite medir con más precisión. Datación radiométrica La datación radiométrica es una técnica empleada en la estimación de la edad absoluta (numérica) de materiales geológicos tales como rocas, minerales o materia orgánica, que se logra a partir de isótopos radiactivos; los cuales se fundamentan en las series de desintegración de isótopos con tasas constantes de decaimiento radioactivo. Los isótopos inestables tienen como consecuencia la descomposición o desintegración espontánea del núcleo, este proceso fue denominado radioactividad en 1907. El físico neozelandés, Ernest Rutherford, sugirió la posibilidad de datar minerales mediante la reactividad, calculando la porción entre la cantidad de elementos radioactivos (llamados elementos padres o primarios) y las sustancias derivadas (llamados elementos hijos o radiogénicos). En la década de los setenta se confirmó la propiedad clave de las transmutaciones radioactivas.

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

Que se trate de un elemento relativamente común. Que su vida media no sea demasiado larga ni demasiado corta respecto al intervalo de tiempo que queremos medir (la vida media de cada elemento radioactivo es constante y se puede medir con precisión). Que el elemento hijo se pueda distinguir de las eventuales cantidades del mismo isótopo ya presente en el mineral desde su formación.

La edad de una roca es, casi siempre, la media de varias determinaciones en mineral y en roca total: los márgenes de error son a veces considerables por lo que, para mayor seguridad, se procura utilizar más de un método.

Se presentan una tabla con varios métodos radioactivos ordenados por periodos de desintegración:

CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS MÉTODOS DE DATACIÓN RADIOMÉTRICA
Elemento Padre	Elemento Hijo	Vida Media (años)	Observaciones utilizables
Samario 147	Neodimio 143	105.000x10^6	rocas metamórficas muy antiguas
Rubidio 87	Estroncio 87	47.000 x 10^6	cualquier tipo de roca
Uranio 238	Plomo 206	4.510 x 10^6	método más preciso
Potasio 40	Argón 40	1.300 x 10^6	método más común
Uranio 235	Plomo 207	713 x 10^6	igual que el uranio238/plomo206
Berilio 10	Boro 10	1.5 x 10^6	rocas sedimentarias
Torio 230	Radio 226	75.000	sedimentos marinos de menos de un millón de años
Protactinio 231	Actinio 227	34.300	sedimentos marinos de menos de un millón de años
Carbono 14	Nitrógeno 14	5.730	materiales de origen biológico
Argón 39	Potasio 39	269	agua o hielo inferiores a mil años
Tritio	Helio 3	12.430	agua o hielo de sólo unas décadas

Nota: Extraído de Origen e Historia de la Tierra, de Francisco Anguita Virella. Edit. Rueda.

Midiendo los átomos producidos por las desintegraciones en las rocas los físicos han podido fechar, por ejemplo, que la edad de la Tierra tiene más de 4,500 millones de años, que la vida en la tierra tiene más de 3,500 millones de años, que hasta hace unos 600 millones de años los microbios dominaban el planeta, que los seres humanos anatómicamente modernos aparecieron hace aproximadamente 100,000 años, entre otras muchas más dataciones. Capas de roca datadas por cortesía del USGS, Western Region Geologic Information. Descripción de Métodos Radiométricos: Método del Carbono 14 A diferencia del resto de los métodos de datación radiométrica lo que se data con el carbono 14 no es el nacimiento de un mineral, sino la muerte de un ser vivo, por lo que datar materiales tan variados como madera, huesos, etcétera, han hecho de este método un auxiliar inestimable para arqueólogos, historiadores y también para geólogos especialistas en el cuaternario reciente. En teoría se puede seguir detectando carbono 14 en muestras de hace 70,000 años, pero el inconveniente radica en que en muestras de más de 30,000 años el margen de error se hace demasiado grande. Método del Rubidio-Estroncio Anteriormente era el método más fiable para obtener edades en rocas antiguas, se aplica a una gran variedad de minerales y puede usarse en los tres tipos de rocas, aunque el campo especial de aplicación del método es en rocas endógenas; es ideal en las metamórficas antiguas. Método del Potasio-Argón Es el más común de los métodos ya que tiene a su favor la universalidad del potasio, aunque su inconveniente es el carácter gaseoso del argón, que es propenso a escapar bajo ciertas condiciones lo que puede dar edades menores de las reales. Lo normal es usar este método en combinación con el rubidio-estroncio. El rendimiento óptico se obtiene en rocas volcánicas Mesozoicas y Cenozoicas. Método del Argón 39/Argón 40 El método del argón radiactivo es sólo una variante del potasio-argón pero adaptado para edades muy jóvenes, entre 100 y 1000 años. Hasta ahora se ha utilizado para medir edades de aguas y de hielo. Método del Berilio 10 Reconocido con este nombre debido a que con este sistema sólo se miden las desintegraciones del elemento padre, comenzó en los años setenta y en los últimos años se ha extendido. Mide edades que van de cientos de miles de años hasta unos quince millones de años y es el único fiable en este rango de edades (salvo el potasio-argón), suele ser más útil en rocas volcánicas y tiene la capacidad de datar rocas sedimentarias. Métodos de Torio y Protactinio Estos dos isótopos son productos intermedios en cadenas de desintegración del uranio, y son útiles en el rango de edades 10^4 a 10^5 años. Se encuentran en sedimentos marinos recientes. Método Uranio-Plomo Se tienen dos series de transmutaciones que se utilizan en conjunto con el nombre de métodos de plomo. El uso combinado de los dos métodos permite una comprobación independiente de las edades. Estos métodos son los más difíciles pero también proporcionan información más segura. Al principio, los métodos uranio-plomo se emplearon tan sólo en minerales de uranio, y actualmente se mide la relación en rocas sedimentarias como las calizas; además, se obtienen dataciones muy precisas con márgenes de error de solo uno ó dos millones de años para rocas arcaicas (Precámbrico). Método del Tritio El tritio producido en la atmósfera se incorpora al ciclo del agua y rápidamente se comienza a descomponer en helio3, lo que limita su utilidad como elemento cronológico a dos o tres décadas. La principal utilidad del sistema tritio-helio está en la datación de capas de helio o masas aisladas de agua. Método del Samario-Neodimio La larga vida media de esta transmutación indica que el neodimio se acumula muy lentamente, por lo que este método es adecuado para rocas más antiguas de mil millones de años; se puede decir que es un método reciente (1975).