La datación por rastros de fisión es una técnica de datación radiométrica basada en el análisis de los rastros o rastros de daños que dejan los fragmentos de fisión en ciertos minerales y vidrios que contienen uranio . [1] La datación por huellas de fisión es un método relativamente simple de datación radiométrica que ha tenido un impacto significativo en la comprensión de la historia térmica de la corteza continental , el momento de los eventos volcánicos y la fuente y edad de diferentes artefactos arqueológicos . El método implica utilizar el número de eventos de fisión producidos por la desintegración espontánea del uranio-238en minerales accesorios comunes para fechar el tiempo de enfriamiento de la roca por debajo de la temperatura de cierre . Las huellas de fisión son sensibles al calor y, por lo tanto, la técnica es útil para desentrañar la evolución térmica de rocas y minerales. La mayoría de las investigaciones actuales que utilizan trayectorias de fisión tienen como objetivo: a) comprender la evolución de los cinturones de montaña; b) determinar la fuente o procedencia de los sedimentos; c) estudiar la evolución térmica de las cuencas ; d) determinar la edad de los estratos mal fechados ; y e) determinación de la datación y procedencia de los artefactos arqueológicos.
Método
A diferencia de otros métodos de datación isotópica, la " hija " en la datación por vía de fisión es un efecto en el cristal más que un isótopo hijo. El uranio-238 sufre una desintegración por fisión espontánea a un ritmo conocido, y es el único isótopo con una tasa de desintegración relevante para la producción significativa de pistas de fisión naturales; otros isótopos tienen tasas de desintegración por fisión demasiado lentas para tener consecuencias. Los fragmentos emitidos por este proceso de fisión dejan huellas de daño (huellas fósiles o huellas de iones ) en la estructura cristalina del mineral que contiene el uranio. El proceso de producción de pistas es esencialmente el mismo mediante el cual los iones pesados rápidos producen pistas de iones. El grabado químico de las superficies internas pulidas de estos minerales revela pistas de fisión espontáneas y se puede determinar la densidad de las pistas. Debido a que las pistas grabadas son relativamente grandes (en el rango de 1 a 15 micrómetros), el recuento se puede realizar mediante microscopía óptica , aunque se utilizan otras técnicas de formación de imágenes. La densidad de las huellas fósiles se correlaciona con la edad de enfriamiento de la muestra y con el contenido de uranio, que debe determinarse de forma independiente.
Para determinar el contenido de uranio, se han utilizado varios métodos. Un método es la irradiación de neutrones , donde la muestra se irradia con neutrones térmicos en un reactor nuclear, con un detector externo, como mica , fijado a la superficie del grano. La irradiación de neutrones induce la fisión del uranio 235 en la muestra, y las pistas inducidas resultantes se utilizan para determinar el contenido de uranio de la muestra porque la relación 235 U: 238 U es bien conocida y se supone que es de naturaleza constante. Sin embargo, no siempre es constante. [2] Para determinar el número de eventos de fisión inducida que ocurrieron durante la irradiación de neutrones, se adjunta un detector externo a la muestra y tanto la muestra como el detector son irradiados simultáneamente por neutrones térmicos . El detector externo suele ser una escama de mica con bajo contenido de uranio, pero también se han utilizado plásticos como el CR-39. La fisión inducida resultante del uranio-235 en la muestra crea pistas inducidas en el detector externo suprayacente, que luego se revelan mediante grabado químico. La proporción de pistas espontáneas a inducidas es proporcional a la edad.
Otro método para determinar la concentración de uranio es a través de LA-ICPMS, una técnica en la que el cristal se golpea con un rayo láser y se hace una ablación, y luego el material se pasa a través de un espectrómetro de masas .
Aplicaciones
A diferencia de muchas otras técnicas de datación, la datación por huellas de fisión es especialmente adecuada para determinar eventos térmicos de baja temperatura utilizando minerales accesorios comunes en un rango geológico muy amplio (típicamente 0,1 Ma a 2000 Ma). La apatita , la esfena , el circón , las micas y el vidrio volcánico contienen típicamente suficiente uranio para ser útiles en la datación de muestras de edad relativamente joven ( mesozoico y cenozoico ) y son los materiales más útiles para esta técnica. Además, se pueden utilizar epidotas y granates con bajo contenido de uranio para muestras muy antiguas (del Paleozoico al Precámbrico ). La técnica de datación por huellas de fisión se utiliza ampliamente para comprender la evolución térmica de la corteza superior, especialmente en los cinturones montañosos. Las huellas de fisión se conservan en un cristal cuando la temperatura ambiente de la roca cae por debajo de la temperatura de recocido. Esta temperatura de recocido varía de un mineral a otro y es la base para determinar los historiales de baja temperatura frente al tiempo. Si bien los detalles de las temperaturas de cierre son complicados, son aproximadamente de 70 a 110 ° C para la apatita típica, c. 230 a 250 ° C para circón y c. 300 ° C para titanita.
Debido a que el calentamiento de una muestra por encima de la temperatura de recocido hace que el daño por fisión sane o recobre, la técnica es útil para fechar el evento de enfriamiento más reciente en la historia de la muestra. Este reinicio del reloj se puede utilizar para investigar la historia térmica de los sedimentos de la cuenca , la exhumación a escala de kilómetros causada por el tectonismo y la erosión , los eventos metamórficos de baja temperatura y la formación de vetas geotérmicas . El método de la pista de fisión también se ha utilizado para fechar sitios y artefactos arqueológicos . Se utilizó para confirmar las fechas de potasio-argón de los depósitos en Olduvai Gorge .
Análisis de procedencia de granos detríticos.
Varios minerales datables se encuentran como granos detríticos comunes en areniscas, y si los estratos no se han enterrado demasiado profundamente, estos granos de minerales retienen información sobre la roca fuente. El análisis de la trayectoria de fisión de estos minerales proporciona información sobre la evolución térmica de las rocas generadoras y, por lo tanto, se puede utilizar para comprender la procedencia y la evolución de los cinturones montañosos que arrojan el sedimento. [3] Esta técnica de análisis detrítico se aplica con mayor frecuencia al circón porque es muy común y robusto en el sistema sedimentario, y además tiene una temperatura de recocido relativamente alta, por lo que en muchas cuencas sedimentarias los cristales no se reajustan por calentamiento posterior. .
La datación por huellas de fisión del circón detrítico es una herramienta analítica ampliamente aplicada que se utiliza para comprender la evolución tectónica de los terrenos fuente que han dejado un registro erosivo largo y continuo en los estratos de cuencas adyacentes. Los primeros estudios se centraron en el uso de las edades de enfriamiento en circón detrítico de secuencias estratigráficas para documentar el tiempo y la velocidad de erosión de las rocas en cinturones orogénicos adyacentes (cadenas montañosas). Varios estudios recientes han combinado la datación por U / Pb y / o helio (U + Th / He) en monocristales para documentar la historia específica de los cristales individuales. Este enfoque de doble datación es una herramienta de procedencia extremadamente poderosa porque se puede obtener un historial cristalino casi completo y, por lo tanto, los investigadores pueden identificar áreas de origen específicas con historias geológicas distintas con relativa certeza. [4] Las edades de las huellas de fisión en el circón detrítico pueden ser desde 1 Ma hasta 2000 Ma. [5]
Ver también
- termocronología
Referencias
- ^ RL Fleischer; Precio PB; RM Walker (1975).Pistas nucleares en sólidos. Prensa de la Universidad de California , Berkeley.
- ^ Mervine, Evelyn. "Reactores nucleares de la naturaleza: los reactores de fisión natural de 2 mil millones de años en Gabón, África occidental" . Red de blogs de Scientific American . Consultado el 19 de agosto de 2018 .
- ^ http://rimg.geoscienceworld.org/cgi/content/extract/58/1/205
- ^ http://geology.gsapubs.org/cgi/content/abstract/36/12/915
- ^ http://minerva.union.edu/ft2008/Abstract_volume.html
Otras lecturas
- Naeser, CW, Fission-Track Dating and Geologic Annealing of Fission Tracks , en: Jäger, E. y JC Hunziker, Lectures in Isotope Geology , Springer-Verlag, 1979, ISBN 3-540-09158-0
- USGS, Fission Tracks: Technique , https://web.archive.org/web/20161208062155/http://geology.cr.usgs.gov/capabilities/gronemtrac/geochron/fission/tech.html Consultado el 27 de octubre de 2005.
- Garver, JI, 2008, Datación por vía de fisión. En Enciclopedia de Paleoclimatología y Ambientes Antiguos, V. Gornitz, (Ed.), Serie Enciclopedia de Ciencias de la Tierra, Kluwer Academic Press, p. 247-249.
- Wagner, GA y Van den Haute, P., 1992, Fission-Track Dating; Editores académicos Kluwer, 285 págs.
- Enkelmann, E., Garver, JI y Pavlis, TL, 2008, Exhumación rápida de rocas cubiertas de hielo de Chugach-St. Elias Orogen, sureste de Alaska. Geología, v. 36, n. 12, p. 915-918.
- Garver, JI y Montario, MJ, 2008. Edades de las huellas de fisión detríticas de la Formación Potsdam del Cámbrico Superior, Nueva York: implicaciones para la historia térmica de baja temperatura del terreno de Grenville. En: Garver, JI y Montario, MJ (eds.) Actas de la 11ª Conferencia Internacional sobre Termocronometría, Anchorage Alaska, septiembre de 2008, pág. 87-89.
- Bernet, M. y Garver, JI, 2005, Capítulo 8: Análisis de la pista de fisión del circón detrital, en PW Reiners y TA Ehlers, (eds.), Termocronología a baja temperatura: técnicas, interpretaciones y aplicaciones, revisiones en Serie de Mineralogía y Geoquímica, v. 58, p. 205-237.