Los Métodos de Datación Absoluta

Geología del cuaternario

2015

GILMAR ALEXANDER BELTRÁN CALDERÓN

Universidad Mayor de San Andrés – Ingeniería GeológicaGilmar Alexander Beltrán Calderón

LOS MÉTODOS DE DATACIÓN ABSOLUTA

Con los métodos disponibles, en el siglo 19 los geólogos sólo podían establecer una escala de tiempo relativa. La real edad de la Tierra y la duración de la distintas eras sólo se podían estimar. Un cálculo de Lord Kelvin, del año 1862 dio una edad de la Tierra de entre 290 y 40 millones de años. Después del descubrimiento de la radioactividad se desarrollaron los métodos radioactivos, para la determinación de la edad, que permitieron datar en forma absoluta la clasificación relativa de las edades geológicas.

Nicolás Steno formuló en 1669 la ley fundamental de la estratigrafía: En presencia de capas no alteradas las más jóvenes están encima de las más antiguas.

Otra regla dice, que la vida en la Tierra se ha desarrollado forma “única”, que las formas no se repiten- en base a este principio era posible registrar la secuencia de los fósiles y la capas, armarlas en perfiles y compararlas por zonas más amplias.

De esto, finalmente se obtuvo una clasificación de la historia de la Tierra en cuatro grandes eras: Precámbrico, Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. El Mesozoico en Triásico, Jurásico y Cretáceo, y en más finas - pero por esto sólo regionalmente válidos - unidades estratigráficas hasta las capas individuales.

En principio todos los métodos de determinación de edades son más o menos defectuosos y deben ser cotejados con otros métodos. Mediante comparaciones y mejoras de los métodos de mediciones los resultados de las mediciones se mejoraron con el correr de los años.

Determinación de edades mediante el C-14

En las capas superiores de la atmósfera, debido a los rayos UV del espacio so generan constantemente nucleídos. Núcleos atómicos que son alcanzados por los rayos UV, se


desintegran en sus componentes, las fracciones se dispersan a alta velocidad y colisionan con otros núcleos.

Se forman nuevos núcleos atómicos, por ejemplo: 3H, 14C, 32Si.

El nucleído 14C es de especial importancia, y que a través del CO2 entra, siempre en la misma cantidad, en el circuito biológico (CO2, hidratos de carbono, celulosa, grasas, proteínas. ADN, etc.)

Esto significa: La proporción de 12C:14C, en el circuito biológica y con esto, en cada ser viviente (bacterias, hongos, plantas, animales y humanos), es siempre igual.

1 gramo de Carbono de un ser viviente cualquiera, siempre contiene tantos átomos de 14C, que por minuto 12,5 átomos, por desintegración beta, se decaen en 14N.

Si muere una animal o es derribado un árbol, entonces el circuito biológico es abandonado los ´átomos de carbono ya no son reemplazados. Esto significa: El 14C se desintegra, el reloj del tiempo de la vida media, comienza a funcionar.

Después de un TSD del 14C (5739) años, sólo se desintegran 6,25 páto9mos de 14C por minuto, después de 20 300 años, sólo 1 átomo por minuto.

Por lo tanto de la cantidad de átomos radioactivos del 14C, en un fósil de un animal, se puede determinar el momento de su muerte. Con este método se puede retroceder aproximadamente unos 30 000 añas.

La dendrocronología

Este método valora las cifras y los anchos de los anillos anuales de los árboles longevos. Con esto se pueden datar en forma exacta sedimentos, sucesos y condiciones climáticos de los últimos 3000 a 4000 años.

Este método se basa en el estudio de los anillos anuales de los árboles, aplicable también a los fósiles. Año tras año, los árboles van aumentando el diámetro de su tronco debido al paso del invierno para protegerse del frío y fortalecer su crecimiento (pudiendo ser este proceso más o menos notable), generando con ello nuevos anillos. Así pues, con el estudio del número y grosor


de los anillos se deduce el tiempo transcurrido y las condiciones de vida del vegetal. Gracias a yacimientos ininterrumpidos de fósiles se puede abarcar una datación relativa de hasta 11.000 años.

Análisis de las varvas

Uno de los más antiguos métodos para la determinación absoluta de las edades, el análisis de las varvas, fue desarrollado a comienzos del siglo 20 por científicos sueco. Una varva es un manto de sedimentos, que se deposita en aguas estancadas durante un año. Para determinar la edad e los depósitos glaciales del pleistoceno, se contaron las varvas y se compararon entre ellas.

Es un método estratigráfico que permite establecer medidas de años absolutas. Se basa en el estudio de lagos glaciares, dando medidas absolutas al seguir activos o relativas al haber desaparecido con el tiempo, quedando la huella de su presencia en forma de depósitos sedimentarios. Se estudia la deposición de arcillas y depósitos limosos, dispuestos en estratos. Estos vienen a ser más claros cuando están compuestos por limos y arenas (depositados en verano), y más oscuros y arcillosos, con presencia de residuos orgánicos (depositados en invierno). El conjunto de un estrato de verano y otro de invierno constituye una varva. El número total facilita pues un valor de tiempo total absoluto o relativo. Este procedimiento abarca datos cronométricos de hasta 25.000 años, limitándose a regiones donde se hayan producido dichos estratos (presencia de lagos glaciares).

La termoluminiscencia


El principio de la datación del termoluminiscencia (datación -TL), se basa en la acumulación de in formaciones sobre la energía absorbida de radiaciones ionizadas en cristales inorgánicos (por eje.: Cuarzo o feldespatos), que estoan contenidos en todas las cerámicas. En un enrejado cristalino, por radiaciones radioactivas, electrones pueden ser estimulados de forma permanente. Si estos cristales se calientan a una determinada temperatura (300 °C) en laboratorio, entonces los electrices regresan a sus lugares de partida, Con esto se emite luz- De la temperatura, de la intensidad y del espectro de la termoluminiscencia y otros parámetros es posible determinar la edad. Este método es adecuado para el cuarzo y cristales de feldespatos, y se aplica especialmente en la arqueología para la determinación de cerámicas.

Datación radiométrica

El descubrimiento de la radioactividad (Becquerel 1896) abrió la oportunidad de la datación radiométrica.

Teoría básica:

Los átomos de los isótopos radioactivos, por ejemplo Uranio (U) y Torio (Th), se desintegran después de un tiempo determinado (vida media) a un isótopo no radioactivo.

De 327 isótopos que se encuentran en la naturaleza, 55 son radioactivos. Isótopos son átomos de un elemento, que se diferencia por la masa atómica, pero que tienen el mismo número de orden. Los isótopos tienen las mismas propiedades químicas.

Esta desintegración es acompañada por una emisión de radiaciones o partículas (partículas alfa, beta y rayos gamma) provenientes del núcleo atómico. Algunos isótopos (“isótopos madres”) se desintegran en un sólo paso a un producto final estable, (por ejemplo carbono 14); en otros la degradación se desarrolla por etapas, o sea por varios isótopos “hijos”, hasta .la formación de un isótopo estable. Una serie de desintegraciones escaladas se presentan, por ejemplo con el Uranio 235, 238 y el Torio 232. En un tiempo determinado se desintegra una cantidad determinada del isótopo madre.

El tiempo en el cual se desintegra la mitad de la cantidad original, se llama vida media. Pueden ser microsegundos y también miles de millones de años. Diez isótopos radioactivos poseen una vida media en el marco de laña historia de la Tierra, estos califican para la datación radiométrica de las rocas.

Cada elemento radioactivo posee su propia vida media; la del Carbono 14 es de 5730 años, la del Uranio 238 es de 4,5 mil millones de años.

En la determinación de las edades mediante la radiometría, se determina la relación de la cantidad de entre el isótopo madre e isótopo hijo. El resultado exige cuidadosos interpretaciones geológicas,


ya que sólo bajo condiciones óptimas, la edad radiométrica de los minerales es igual a la edad de las rocas. Esta edad radiométrica puede ser la edad de la formación primaria de un magma, pero también una transformación metamórfica posterior oi una influencia causada por procesos geológicas.

El método Potasio-Argón

Con la degradación del Potasio 40 radioactiva a Argón 40 y Calcio 40. Con el Argón se pueden datar rocas hasta una edad de 200 hasta 800 millones de años, y con el Calcio de un a dos mil millones de años. El Potasio 40 se encuentra ampliamente distribuido en minerales cómo la Mica, feldespatos, hornablendas. Problemático es el escape de Argón cuando la roca es calentada a más de 125 °C, ya que con esto el resultado de medición es falseado.

El método Rubidio-Estroncio


Con este método fiable se pueden datar las rocas más antiguas. Este método se basa en la degradación del Rubidio 87 a Estroncio 87, y también se usa mucho para comprobar la datación con el método Potasio-Argón, ya que el estroncio a bajas temperaturas no se volatiliza, cómo es el caso con el Argón.

El par de rubidio-estroncio se utiliza a menudo para la datación, y tiene un isótopo no radiogénico el estroncio-86, que puede ser utilizado como un control sobre las concentraciones originales de los isótopos. Este proceso se utiliza a menudo junto con la datación del potasio-argón, sobre las mismas rocas. Se pueden trazar las proporciones de rubidio-87 y estroncio-87 frente al estroncio-86, encontradas en diferentes partes de una muestra de roca, resultando un gráfico llamado una isócrona, que debería ser una línea recta. La pendiente de la línea da la edad medida. Las edades más viejas obtenidas por el método Rb/Sr, puede ser tomadas como un indicador de la edad de la Tierra.

Torio-230

Los métodos basados en la proporción de torio se utilizan en dataciones de sedimentos oceánicos demasiado antiguos para poder utilizar las técnicas con radiocarbono. Con el tiempo, el uranio del agua del mar decae en el isótopo torio 230 (también llamado ionio) que se precipita en los sedimentos del fondo oceánico. Puesto que se ha desintegrado durante más tiempo, los científicos detectan una disminución de la concentración en niveles superiores, se puede desarrollar una escala temporal.

El torio 230, que forma parte de la serie de desintegración del uranio 238, tiene una vida media de 80.000 años. La del protactinio 231, derivado del uranio 235, es de 34.300 años. Ambos elementos precipitan con las mismas proporciones pero a velocidades diferentes. Su relación varía con el tiempo, mostrando diferencias mayores en los sedimentos más antiguos.

El método de datación del ionio-torio, aplicado a muestras del fondo marino formadas en los últimos 300.000 años, se basa en el supuesto de que el contenido inicial de ionio en los


sedimentos acumulados ha permanecido constante en toda la sección estudiada y que no deriva de la desintegración de uranio. La antigüedad de la muestra depende del exceso de ionio, ya que éste decrece con el tiempo.

En el método del déficit de ionio, el cálculo de la edad de un fósil de concha o coral, entre 10.000 y 250.000 años, se basa en el aumento de ionio hacia un equilibrio con el uranio 238 y 224, que entran en el carbonato poco después de su formación o entierro. Se pueden usar relaciones de desequilibrio similares para evaluar edades de carbonatos en tierra; esta técnica es un complemento de la metodología del carbono 14.

Los métodos con el Plomo

En este caso se establece la edad cuando se determina mediante la espectrometría, la actividad de las partículas alfa (el contenido Uranio-Torio) de los concentrados de Circonio, Monacita y Xenotima- El método Uranio-Plomo se basa en la velocidad de desintegración del uranio 235 a Plomo 207. Con las velocidades para Torio 232 hasta el Plomo 208 se pueden obtener tres indicaciones independientes, para la edad de una misma muestra. Las relaciones determinadas de Plomo 206 y Plomo 207, pueden ser transformados a la edad Plomo-Plomo. Este método se aplica principalmente para muestras del precámbrico. Como un sistema paralelo de la datación Uranio-Torio-Plomo, adicionalmente se pueden calcular las edades de la relación Uranio 235 a Uranio 238

La edad plomo-alfa se estima determinando, con técnicas espectrográficas, el contenido total de plomo y de radiactividad alfa (derivada de la transición uranio-torio) en concentrados de circón, monacita o xenotima. El método plomo-alfa, o de Larsen, se aplica en rocas posteriores al precámbrico. En la técnica del uranio-plomo, la antigüedad de un material geológico se calcula basándose en la velocidad conocida de la transformación radiactiva de uranio 238 en plomo 206 y de uranio 235 en plomo 207. Emparejándolo con el ritmo de desintegración de torio 232 en plomo 208, se pueden obtener tres medidas independientes de la edad de una misma muestra. La razón entre las concentraciones calculadas de plomo 206 y 207 se convierte en una edad llamada plomo-plomo. Este método se aplica mejor en materiales precámbricos. Además, se puede calcular una edad uranio-uranio, derivada de la proporción entre uranio 235 y 238, calculada como un subproducto de la técnica de datación del uranio-torio-plomo.

Datación por trazas de fisión

Esta técnica, también conocida como método de las trazas de fisión espontánea, se sirve de los rastros de las trayectorias de partículas nucleares en un mineral por la fisión espontánea de impurezas de uranio 238. La edad se calcula determinando la razón entre las densidades de trazas de fisión espontánea y las de fisión inducida. Este método proporciona los mejores resultados en micas, tectitas y meteoritos. Se ha usado para asistir en dataciones de 40.000 a 1 millón de años,


intervalo no cubierto por las técnicas del carbono 14 y del potasio-argón. Sin embargo, las rocas sometidas a altas temperaturas o a bombardeo de rayos cósmicos pueden producir fechas erróneas.

Bibliografía:

http://eltamiz.com/2009/04/22/%C2%BFcomo-se-sabe-la-edad-de-las-rocas/

http://datacionyfosilesbrad.blogspot.com/

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/nuclear/clkroc.html

http://www.ugr.es/~eaznar/matgeo/apuntes/datacion_radiometrica.pdf

http://eltamiz.com/2009/04/22/%C2%BFcomo-se-sabe-la-edad-de-las-rocas/

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