Tema 5 - Trabajo Práctico 5 - Isótopos Estables

1.- Una sienita químicamente homogénea posee la siguiente composición isotópica de 18O ():

Cuarzo MagnetitaMuestra 1 6,5 2,8Muestra 2 8,1 3,2Muestra 3 9,0 3,4

Teniendo en cuenta que en una primera aproximación el fraccionamiento en equilibrio sigue la siguiente fórmula 1000 ln qz-mt = A (106/T2) + B [pág. 268 Rollinson]

y que para el par cuarzo-magnetita A = 6,29 y B = 0 (Chiba et al., 1989), calcular las temperaturas de equilibrio para las tres muestras.

2.- Una metapelita en facies de granulita posee cuarzo y ortopiroxeno en equilibrio con valores de 18O de 10,2 y 7,9 por mil, respectivamente.Usando la ecuación 1000 ln qz-px = 2,75 106/T2

calcular la temperatura de equilibrio.

3.- En un depósito mineral se ha producido la formación de muscovita a partir de un fluido hidrotermal. Calcular la composición isotópica del agua en equilibrio con muscovita a partir de los siguientes datos obtenidos en el mineral:18O muscovita = 7,4 por milD muscovita = -91 por milTemperatura de formación = 500 °C (calculada a partir del estudio de inclusiones fluidas)

Usar las siguientes fórmulas: 1000 ln = -3,89 + 2,38 (106/T2) para la composición isotópica del oxígeno

1000 ln = 19,1 - 22,1 (106/T2) para la composición isotópica del hidrógeno

4.- Para obtener información sobre las paleotemperaturas del “Mar Patagoniano” (Oligoceno superior – Mioceno inferior) fue analizada la composición isotópica del oxígeno en conchillas de Crassostrea hatcheri, provenientes de la Formación Centinela, en exposiciones ubicadas en la estancia La Siberia, sureste del lago Cardiel, Santa Cruz. Los datos de la tabla 1 provienen de micromuestreos del área ligamental de dos individuos. Usando la fórmula de Epstein et al. (1953):

Tº(C) = 16,5 – 4,3 (18Oc – 18Ow) + 0,14 (18Oc – 18Ow)2

calcular la temperatura para cada localidad muestreada y presentar los resultados en forma de gráficos 2D (temperaturas vs áreas muestreadas secuencialmente).Discusión de los resultados.18Oc y 18Ow son los contenidos en los carbonatos y en el agua marina normal, respectivamente. 18Ow se desconoce cuando se consideran paleocéanos, tomando

18Ow el valor de 0 por mil (Rye y Sommer, 1980). La salinidad del agua se considera normal.

Meseta Chica 2 Meseta Chica 118OC 18OC

Muestra (VPDB) Muestra (VPDB)1 -1,31 1 -0,3

2 -1,21 2 0,11

3 -1,45 3 0,25

4 -1,15 4 1,39

5 -1,93 5 0,68

6 -1,15 6 0,37

7 -1,69 7 -0,4

8 -1,25 8 -0,37

9 -0,95 9 -0,58

10 -1,73 10 -0,74

11 -1,28 11 -0,6

12 -1,77 12 -0,14

13 -1,47 13 0,12

14 -1,51 14 0,35

15 -1,50 15 0,73

16 -1,73 16 1,38

17 -0,93 17 1,05

18 -1,67 18 0,44

19 -0,97 19 0,1

20 -1,69 20 -0,22

21 -1,09 21 -0,41

22 -2,02 22 -0,46

23 -1,34 23 -0,81

24 -1,19 24 -0,83

Tabla 1: Datos de las micromuestras tomadas en serie a lo largo del área ligamental de ejemplares de Crassotrea hatcheri de las localidades Meseta Chica 2 y La Colmena 1 (Deladino et al., 2000)

5.- Una de las formas de conocer la actividad de un volcán es a través del estudio de las emanaciones de gases que produce. La composición química de esos gases es un reflejo directo de su actividad. Los gases procedentes del magma pueden circular a través de la roca de caja e interactuar con acuíferos y cuerpos de agua superficiales. Las modificaciones de la composición química de esas aguas pueden ser usadas como guía precursora de la actividad volcánica. En la isla Decepción se encuentra uno de los volcanes activos de la península Antártica. Actualmente su actividad consiste en fumarolas con emisiones ricas en hidrógeno y dióxido de carbono. Para determinar si la actividad fumarólica está influenciada por aporte de aguas magmáticas se analizaron las composiciones isotópicas de H y O de fumarolas, acuíferos, agua de mar y precipitaciones.Con los valores obtenidos (tabla 2) realizar un diagrama 2H vs 18O y comparar los datos con la línea de aguas meteórica mundial 2H = 818O + 10 por mil ([7.13] Rollinson, 1993).

Muestras 2H por mil 18O por milAgua de mar -4

-7-6-6

-0,4-1,6-1,1-1,2

Precipitaciones -94-72-76-87-68

-11,9-10,8-10,1-11,7-9,1

Acuífero -89-87

-12,4-10,9

Fumarolas -101-85-73

-13,7-9,4-9,6

Tabla 2 Datos isotópicos en diversos reservorios de agua en la Isla Decepción, Antártida.

6.- El origen de los fluidos mineralizantes en yacimientos hidrotermales puede estar relacionado con la exsolución de volátiles del propio magma, con la circulación de agua meteórica o agua de mar, o con la combinación de alguno de ellos. El análisis de la composición isotópica de H y O en minerales asociados a la formación del depósito hidrotermal nos da información sobre el origen de los fluidos involucrados. Se presentan datos (tabla 3) de dos casos para ser analizados: a) depósitos de cobre El Teniente y Rio Blanco-Los Bronces en la región central de Chile y b) mineralizaciones de Au en Córdoba y La Rioja, Argentina.

Graficar los datos en un diagrama D vs 18O y comparar con la línea de agua meteórica mundial, con los rangos conocidos para aguas magmáticas primarias (D = -65 +/- 15 por mil y 18O = 8 +/- 2 por mil), agua magmática relacionada a subducción (D = -20 +/- 10 por mil y 18O = 10 +/- 2 por mil) y agua de mar (D = 0 por mil y 18O = 0 por mil). Discutir los resultados.

Depósito Mineral analizado 18O (a) D (b)San Ignacio(Córdoba)

Mica blanca 5,0 -93

Puigari(Córdoba)

Mica blanca 9,5 -79

La Bragada(Córdoba)

Mica blanca 10,6 -100

Callana VI(La Rioja)

Mica blanca 10,8 -61

Vallecito(La Rioja)

Mica blanca 8,4 -61

La Pirca(La Rioja)

Clorita 9,1 (c) -50 (d)

Tabla 3. Composiciones isotópicas de hidrógeno y oxígeno en fluidos asociados a mineralizaciones en Córdoba y La Rioja, Sierras Pampeanas, Argentina.

(a) Composición calculada de 18O de agua en equilibrio con mica blanca (Chacko et al., 1996; Matsuhisa et al., 1979).

(b) Composición calculada de D de agua en equilibrio con mica blanca (Sheppard & Gilg, 1996).(c) Composición calculada de 18O de agua en equilibrio con clorita (Wenner & Taylor, 1971).(d) Composición calculada de D de agua en equilibrio con clorita (Graham et al., 1987).

Depósito Mineral analizado 18O (a) D (b)

Los Bronces Turmalina 7,48,48,8

-51-80-73

El Teniente Turmalina 7,6 -36

Tabla 4. Composiciones isotópicas de hidrógeno y oxígeno en fluidos asociados a mineralización en depósitos de cobre Los Bronces y El Teniente, Chile.

(a) Composición calculada de 18O de agua en equilibrio con turmalina (Kotzer et al., 1993).(b) Composición calculada de D de agua en equilibrio con turmalina (Kotzer et al., 1993).

7.- La composición isotópica del azufre de tres muestras de galena y esfalerita en una zona mineralizada es la que se muestra en la tabla 5. Las temperaturas indicadas en la tabla corresponden al momento de la formación de ambas especies minerales, de acuerdo a trabajos experimentales. Demostrar usando un gráfico que estos datos son aproximadamente consistentes con la siguiente ecuación

sl/gn = 34Ssl - 34Sgn ≈ 1000 ln sl/gn = C/T2

y calcular la constante C. Sí el análisis de otro par mineral del mismo depósito da los siguientes valores 34Ssl =0,52 y 34Sgn = 1,28 ¿cuál es la temperatura aproximada de su formación?

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3

34Ssl 0,62 1,15 1,56

34Sgn -1,53 -1,62 -1,78

Temperatura (°C) 300 230 185Tabla 5. Composición isotópica de azufre en muestras de galena y esfalerita en una zona

mineralizada.

8.- En la naturaleza existen tres tipos de isótopos estables de Mg. Sus abundancias y masas respectivas se indican en la siguiente tabla. Calcular el peso atómico del Mg con cuatro decimales. Comparar con la masa indicada en la tabla periódica.

Isótopo % de abundancia Masa (uma)24Mg 78.70 23.9850425Mg 10.13 24.9858426Mg 11.17 25.98259