Geocronología
El método de datación mediante rubidio-estroncio es una técnica de fechado radiométrico utilizado para determinar la edad de rocas y minerales a partir de las cantidades que contienen de los isótopos rubidio (87Rb) y estroncio (87Sr, 86Sr).
El desarrollo de esta técnica fue producto de los trabajos de los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann, quienes luego descubrirían la fisión nuclear en diciembre de 1938.
La utilidad del sistema rubidio-estroncio se debe al hecho que el 87Rb (uno de los dos isotopos del rubidio que se presentan de forma natural) decae al 87Sr con un período de semidesintegración de 48 800 millones de años. Además, el Rb es un elemento sumamente incompatible que, durante la cristalización fraccionada de la corteza terrestre, permanece en la mezcla magmática fundida en vez de formar parte de los minerales del manto. La hija radiogénica 87Sr, producida en este proceso de decaimiento, también fue producida en ciclos de nucleosíntesis estelar anteriores a la creación del Sistema Solar.
Diferentes minerales en un determinado entorno geológico pueden tener a lo largo del tiempo diferentes relaciones de estroncio-87 radiogénico con respecto al estroncio-86 (87Sr/86Sr) que se encuentra en la naturaleza; y se puede determinar su edad mediante la medición de 87Sr/86Sr con un espectrómetro de masa, a partir de conocer la cantidad de 87Sr que existía cuando se formó la roca o el mineral, y calculando la cantidad de 87Rb a partir de medir el contenido de Rb y la relación de masa de 85Rb/87Rb.
Si estos minerales cristalizaron a partir de la misma masa fundida de silicatos, cada mineral tuvo la misma relación inicial 87Sr/86Sr que su padre en la masa fundida. Sin embargo, como el Rb es substituido por K en los minerales y estos minerales poseen diferentes relaciones K/Ca, los minerales tendrán diferentes relaciones Rb/Sr.
Relojes en las RocasEl siguiente proceso de desintegración radiactiva, se ha mostrado particularmente útil en la datación radiactiva de los procesos geológicos:Téngase en cuenta que el uranio-238 y uranio 235-dan lugar a dos de lasseries radiactivas naturales, pero el rubidio-87 y el potasio-40, no dan lugar a series. Cada uno de ellos para, dando un producto hijo, único, que es estable.
Estos datos están extraídos de Dalrymple, The Age of the Earth El resumen de Dalrymple de los isótopos es, que en la naturaleza se encuentran 339 isótopos de 84 elementos. De estos isótopos, 269 son estables y 70 son radiactivos. Dieciocho de los elementos radiactivos tienen semi vidas suficientemente largas, que han sobrevivido desde el comienzo del sistema solar. La tabla anterior incluye los principales isótopos utilizados para los estudios de datación.
| Índice Referencias Dalrymple | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Datación Uranio-PlomoLas edades determinadas por la desintegración radiactiva, siempre están sujetas a suposiciones acerca de las concentraciones originales de isótopos. La serie radiactiva natural que involucran al plomo como elemento hijo, sí ofrecen un mecanismo para poner a prueba las hipótesis. El plomo común contiene una mezcla de cuatro isótopos. El plomo 204, que no es producido por la desintegración radiactiva, proporciona una medida de lo que había de plomo "original". Se observa que en la mayoría de los minerales, las proporciones de los isótopos de plomo es casi constante, de modo que se puede usar el plomo-204, para proyectar las cantidades originales de plomo-206 y plomo-207. (El plomo-208 es el producto final estable de la serie del torio, por lo que no se usa en la datación uranio-plomo.) Los dos dataciones uranio-plomo, obtenidas del U-235 y de U-238, tienen diferentes semi vidas, por lo que si las fechas obtenidas en los dos decaimientos están de acuerdo, esto suma confianza a la fecha. Estas no son siempre las mismas, por lo que en estos procesos surgen algunas incertidumbres.Hay poderosas razones para usar de los isótopos del plomo, como indicativos de las concentraciones en el momento en que el mineral que contiene el plomo, estaba en estado líquido. Dado que los isótopos del plomo son químicamente idénticos, cualquier proceso que contenga plomo en el mineral, será completamente indiscriminado sobre que isótopo lo llevaba. El mineral que se forme incorporará plomo-204, plomo-206 y plomo-207, en la proporción en la que se encontraba, en ese lugar y en ese momento de la formación. Cualquier desviación de las concentraciones originales relativas de plomo-206 y plomo-207, respecto del plomo-204, se puede atribuir a la desintegración radiactiva. Haciendo uso de las constantes de desintegración de ambos 238U y 235U, además de la constancia en la relación isotópica de 238U/235U = 137,88,Holmes y Houtermans desarrollaron un sistema que utilizaban las proporciones de los isótopos de plomo, para producir las isócronas Pb-Pbpara la datación de minerales. Este enfoque se considera generalmente como el más exacto para determinar la edad de la Tierra.
| Índice Conceptos de Decaimiento Beta | ||
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Método Potasio-ArgónLa datación de potasio-argón tiene la ventaja de que el argón es un gas inerte que no reacciona químicamente, y no se espera que forme parte en la solidificación de una roca, por lo que cualquier presencia encontrada dentro de una roca, es muy probablemente el resultado de la desintegración radiactiva del potasio. Puesto que el argón se escapa si la roca se funde, los datos obtenidos corresponden a los de la última vez que estaba fundida la roca. La transición radiactiva que produce el argón es la captura de electrones.Una cosa a tener en cuenta sobre la datación K/Ar es, que nunca va a dar una sobreestimación de la edad, por lo que es una buena herramienta para la determinación de las cotas inferiores.
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Isócronas Rubidio-Estroncio
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Rubidio-EstroncioEl método de datación de rubidio-estroncio, se usa a menudo en los estudios geológicos.
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Edad de la TierraA la intrigante pregunta de "¿Cuántos años tiene la Tierra?" podemos por supuesto, proporcionar solo modelos y modelos, basados en la mejor información que podamos conseguir. Si bien existen numerosos procesos naturales que pueden servir como relojes, también hay muchos procesos naturales que pueden restablecer o mezclar estos procesos dependientes del tiempo e introducir incertidumbres. Para tratar de establecer un razonable límite en la edad, se podría suponer que la Tierra se formó al mismo tiempo que el resto del sistema solar. Si las pequeñas masas que se convierten en meteoritos son parte de ese sistema, entonces, una medida del tiempo de solidificación de esos meteoritos, da una estimación de la edad de la Tierra. La ilustración siguiente apunta a un escenario para el desarrollo de este tipo de estimación de edad."Las rocas más antiguas de la tierra que han sido fechadas hasta el momento, incluyen granitos de 3,4 mil millones de años de edad en Barberton Mountain de Sudáfrica, granitos de 3,7 mil millones de años de edad del sudoeste de Groenlandia, ..." Levin, 1983. Pero más tarde, en 1983: "Los geólogos que trabajan en las montañas del oeste de Australia, han descubierto granos de roca que tienen de 4,1 hasta 4,2 mil millones de años de edad, siendo con mucho el más antiguo que se ha encontrado en la Tierra". Esta datación se realizó en granos de circón, un mineral tan estable que pueda mantener su identidad a través de la actividad volcánica, de la erosión y de la sedimentación. Es un compuesto de zirconio, silicio y oxígeno, que en su forma incolora se utiliza para hacer gemas brillantes. Se han encontrado muestras de más de 3,5 mil millones de años en ocho o más sitios, entre ellos Wisconsin, Minnesota, Sudáfrica, Groenlandia y Labrador. A partir de muestras de meteoritos se obtuvieron edades más avanzadas, en la zona de 4,5 mil millones de años. El gráfico de abajo sigue el tratamiento de Krane sobre estudios Rb-Sr de muestras de meteoritos de Wetherill, con el fin de mostrar la naturaleza del cálculo de la edad, por medio de las líneas isócronas.
El método de datación rubidio/estroncio trata con estas dos dificultades, mediante el isótopo no radiactivo estroncio-86 como estándar de comparación. Las cantidades relativas de estroncio-87 y estroncio-86 se determinan con gran precisión, y el hecho de que los datos se ajusten a una línea recta, es un fuerte argumento de que no se perdió ninguno de los componentes de la mezcla durante el proceso de envejecimiento. La edad de 4,5 mil millones de años de la Tierra, es consistente con los resultados de los procesos del potasio/argón y del uranio/plomo. También se obtienen resultados similares, a partir del estudio de los eventos de fisión espontánea del uranio-238 y el plutonio-244. Una de las referencias estándares para el modelado de la edad de la Tierra es G. Brent Dalrymple, The Age of the Earth, Stanford University Press, 1991.
| Índice Referencia Krane Sec 6.7 | ||||||
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Datación de Meteorito"Los meteoritos, que muchos consideran que son los restos de un planeta que se interrumpió originalmente, y que fué formado casi al mismo tiempo que la Tierra, han proporcionado edades por uranio-plomo y por rubidio-estroncio de unos 4,6 mil millones de años. De estos datos, y de las estimaciones de cuanto tiempo se necesitaría para producir, las cantidades de los diversos isótopos de plomo que ahora se encuentran en la Tierra, los geológos creen que 4,6 mil millones de años para la edad de la Tierra, pueda ser aceptada con confianza". Levin.
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Datación de Rocas LunaresLas edades de las rocas lunares que trajeron a la Tierra las misiones Apolo, varían desde 3,3 a unos 4,6 mil millones de años. Las determinaciones de las edades más viejas, se derivan de las rocas recogidas en las tierras altas lunares, que pueden representar la corteza lunar original.
| Índice Referencia Dalrymple Cap. 5 | ||
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Edad de la LunaNuestros mejores pistas sobre la edad de la Luna, son las fechas radiométricas de las rocas más antiguas de la Luna, las de las tierras altas lunares. Dalrymple informa que trece muestras de las tierras altas lunares, dieron las edades más antiguas. Estas fueron recogidas por el Apollo 15, 16, 17 y Luna 20. Los datos radiométricos varían desde 3,9 hasta 4,5 Gy. Si tomamos las edades mayores como la edad de la Luna, entonces podemos poner esa edad en alrededor de 4,5 Gy.Una muestra de la clase de datos que conduce a tal proyecto de edad, es la isócrona rubidio-estroncio de la muestra lunar 72417, que produce un tiempo para la última fusión de 4,47 Gy. Esta isócrona se estudió con Dalrymple, y está acreditada a Papanastassiou y Wassenburg en 1975.
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