Datación de uranio-torio
La datación por uranio-torio , también llamada datación por torio-230 , datación por desequilibrio de series de uranio o datación por series de uranio , es una técnica de datación radiométrica establecida en la década de 1960 que se ha utilizado desde la década de 1970 para determinar la edad de los materiales de carbonato de calcio como el espeleotema. o coral . [1] [2] A diferencia de otras técnicas de datación radiométrica comúnmente utilizadas, como la datación con rubidio-estroncio o uranio-plomo , la técnica de uranio-torio no mide la acumulación de un producto de desintegración estable del miembro terminal. En cambio, calcula una edad a partir del grado en que se ha restablecido el equilibrio secular entre el isótopo radiactivo torio-230 y su padre radiactivo uranio-234 dentro de una muestra.
El torio no es soluble en agua natural en las condiciones que se encuentran en o cerca de la superficie de la tierra, por lo que los materiales que crecen en o a partir de esta agua generalmente no contienen torio. [ cita requerida ] En contraste, el uranio es soluble hasta cierto punto en toda el agua natural, por lo que cualquier material que se precipite o se desarrolle a partir de dicha agua también contiene trazas de uranio, típicamente en niveles de entre unas pocas partes por mil millones y unas pocas partes por millón por peso. A medida que pasa el tiempo después de que se haya formado dicho material, el uranio-234 de la muestra con una vida media de 245.000 años se desintegra en torio-230. [3] El torio-230 es en sí mismo radiactivo con una vida media de 75.000 años,[3] así que en lugar de acumularse indefinidamente (como por ejemplo en el caso del sistema uranio-plomo ), el torio-230 se acerca al equilibrio secular con su progenitor radiactivo uranio-234. En equilibrio secular, el número de desintegraciones de torio-230 por año dentro de una muestra es igual al número de torio-230 producido, que también equivale al número de desintegraciones de uranio-234 por año en la misma muestra.
En 1908, John Joly , profesor de geología de la Universidad de Dublín , encontró contenidos de radio más altos en sedimentos profundos que en los de la plataforma continental, y sospechó que los sedimentos detríticos extraían radio del agua de mar. Piggot y Urry encontraron en 1942 que el exceso de radio se correspondía con un exceso de torio. Pasaron otros 20 años hasta que la técnica se aplicó a los carbonatos terrestres ( espeleotemas y travertinos ). A finales de la década de 1980, el método se perfeccionó mediante espectrometría de masas. Después del histórico libro de Viktor Viktorovich Cherdyntsev sobre el uranio-234traducido al inglés, la datación U-Th atrajo la atención de la investigación generalizada en la geología occidental. [4] : 7 (se requiere suscripción)
La datación en serie U es una familia de métodos que se pueden aplicar a diferentes materiales en diferentes rangos de tiempo. Cada método lleva el nombre de los isótopos medidos para obtener la fecha, principalmente una hija y su padre. En la tabla siguiente se enumeran ocho métodos.
El método 234 U / 238 U se basa en el hecho de que 234 U se disuelve preferentemente sobre 238 U porque cuando un átomo de 238 U se desintegra emitiendo un rayo alfa, el átomo hijo se desplaza de su posición normal en el cristal por retroceso atómico . [5] Esto produce un átomo de 234 Th que rápidamente se convierte en un átomo de 234 U. Una vez que se deposita el uranio, la relación de 234 U a 238U vuelve a su equilibrio secular (en el que las radiactividades de los dos son iguales), con la distancia desde el equilibrio disminuyendo en un factor de 2 cada 245.000 años.
Un balance de materiales da, para alguna constante desconocida A , estas expresiones para raciones de actividad (suponiendo que las 230 Th comienzan en cero):
