El M

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El Método Rubidio-EstroncioHahn y Walling (1938)
Rb y Sr son elementos trazas que ocurren en casi
todas las rocas ígneas, metamórficas y
sedimentarias. Rb Rb es un metal alcalino (grupo
IA en la tabla periódica) y no forma minerales
propios. Rb es químicamente muy parecido al
K. Radios iónicos Rb 1.48 Å K 1.33
Å Sustitución K ?? Rb Minerales con
concentraciones altas de K (fsp, micas)
también tienen cantidades altas de Rb Relación
K/Rb ca. 250 en general en pegmatitas hasta K/Rb
6. Sr Sr es un elemento alcalino térreo (grupo
IIA) y forma algunos minerales propios (raros)
Estroncianita (SrCO3, hidrotermal), Celestita
(SrSO4, en carbonatos). Sr es químicamente
parecido al Ca. Radios iónicos Sr2 1.13Å
Ca2 0.99Å. Sustitución Ca ?? Sr
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IA
IIA
Tabla periódica de los elementos
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Concentraciones de Rb y Sr en rocas y minerales
(valores promedio en ppm)
Rb K Sr Ca rocas últra- máficas 0.2
40 1 25,000 basaltos 30
8,300 465 76,000 tonalitas 110 25,200 440 25,
300 granitos 170 42,000 100
5,100 sienitas 110 48,000 200 18,000 lutitas
140 26,600 300 22,100 areniscas 60 10,700
20 39,100 carbonatos 3 2,700 610
302,300 turbiditas 110 25,000 180 29,000 ag
uas 1-3 - biotitas 800-1,200 lt20 ortocla
sa 500 lt100 plagioclasa 300 300-500 apatito
lt4 100-200
3
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Isotopía
Rb (Z37) tiene dos isótopos naturales 85Rb
(72.1654) y 87Rb (27.8346) Pesos atómicos
84.9117 y 86.9094 amu, respectivamente. Además
tiene 27 isótopos inestables (74Rb-102Rb) Peso
atómico del Rb?
85Rb 84.9117 x 0.721654 61.2769 87Rb 86.9094
x 0.278346 24.1909 total 85.4678
amu (85.46776 amu Catanzaro et al., 1969)
Relación isotópica 85Rb/87Rb 2.59265 (IUGS,
Steiger Jäger, 1977). Todas la rocas de la
tierra muestran esta relación 2.59265, aunque hay
decaimiento! Por qué?? (Ver la vida media del
sistema Rb-Sr y compárala con la edad de la
tierra!)
87Rb es radiactivo y decae con una vida media
(T1/2) de 48.8(13) x 109 a al 87Sr con emisión
de partículas b - (Emax 275 KeV bajo!!!) l??

• 1.42 x 10-11 a-1 Steiger y Jäger, 1977 antes
  1.47 y 1.39 x 10-11 a-1
• Nueva Propuesta 1.3980.003 x 10-11 a-1 (Nebel
  et al., AGU Fall Meeting, Dec. 2006)

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Sr (Z38) tiene 4 isótopos naturales 84Sr,
86Sr, 87Sr y 88Sr con abun- dancias (valores
promedios!!) de 0.56, 9.87, 7.04 y 82.53 y
pesos atómicos de 83.9134, 85.9092, 86.9089 y
87.9056 amu, respectivamente. El peso atómico
de Sr es aproximadamente 87.62 amu. Sr tiene
además 26 isótopos inestables (73Sr - 102Sr). (En
comparación a la relación 85Rb/87Rb y el peso
atómico de Rb, las abundancias de los isótopos de
Sr y el peso atómico de Sr dependen del contenido
de Rb en la muestra y su edad y puede variar
considerablemente gt hay que calcular estos
valores para cada muestra individual!)
Solamente las relaciones isotópicas 86Sr/88Sr
0.1194 y 84Sr/86Sr 0.056584 son estables! La
relación 87Sr/86Sr puede ser entre 0.6988
(meteoritos) y cualquier valor superior (hasta
10,000 o más).
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Geocronología con el método de Rb-Sr
Método isotópico!! (no es radiométrico!!) Ecuación
básica sobre la producción de hijos
radiogenicos D Dinic N (el t-1)
D isótopos hijos presentes (hoy) Dinic
isótopos hijos presentes en el momento del inicio
del decaimiento (tiempo inicial, en
algunos libros Do) N isótopos padres l
constante de decaimiento t edad para Sr
o (el espectrómetro mide relaciones isotópicas!!)
87Sr 87Sri 87Rb(el t-1)
gt resolución por t
87Sr/86Srhoy 87Sr/86Sri 87Rb/86Sr (el t-1)
y b x m
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Ecuación para calcular una edad con el sistema
Rb-Sr
Medición con el espectrómetro ?? (ver
diapositivas 9-12)
?? (ver diapositivas 13-15 y abajo)
1.42 x 10-11 a-1
Para la obtención del parámetro 87Rb/86Sr en la
equación de la edad se requieren las
concentraciones de Rb y Sr, los pesos atómicos de
Rb y Sr y las abundancias de los isótopos.
Conc. Rb 87Rb peso atómico Sr
x
x
87Rb/86Sr
Conc. Sr 86Sr peso atómico Rb
87Rb 86Sr abundancias isotópicas
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Diagrama Compston-Jeffrey (1959) Evolución de la
relación 87Sr/86Sr
Los 4 sistemas origi- naron hace 800 Ma con una
relación 87Sr/86Sr de 0.704 (inicial). Después,
la relación 87Sr/86Sr evolucionó a lo largo de
una serie de líneas rectas divergentes con
pendientes depen- diendo de la relación 87Rb/86Sr
de cada sistema.
0.704
Faure (1986)
8
9
Evolución de la relación 87Sr/86Sr Al inicio 3
rocas (a,b,c) con diferentes relaciones Rb/Sr al
tiempo to
to
a
b
c
9
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Después de un tiempo (t0 ?t1) cada muestra gana
una cantidad de 87Sr, dependiendo de su
concentración de Rb (87Rbgt87Sr)
10
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Al tiempo t2 (hoy) cada roca tiene un aumento en
87Sr proporcional a la concentración de Rb
original. Principio de la isócrona (Nicolaysen,
1961)
Isócrona con la pendiente m elt-1
La intersección de la isócrona con el eje Y da el
valor 87Sr/86Srinicial (ver página 7)
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Opciones para obtener la relación 87Sr/86Srinicial
1. Cálculo con una regresión lineal (p.ej. de
Gauss no salen errores!) 2. Cálculo con
programas de computación, considerando los
errores individuales de cada muestra (p. ej.
ISOPLOT Ludwig, 2000). 3. Buscar minerales
sin Rb (p.ej. apatitos) y medir su relación
87Sr/86Sr. 4. Usar un valor modelado (se
obtienen edades modelo de Rb-Sr!)
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Dilución Isotópica
- método más preciso para determinar
concentraciones de elementos - se mezcla un spike
(trazador) casi monoisotópico, con concentración
conocida, con una muestra natural.
N concentración de un elemento (p.ej. Rb) en la
muestra (ppm) S cantidad del spike añadido AbS
abundancia de los isótopos A y B en el spike
AbN abundancia de los isótopos A y B en la
muestra natural Rm relación isotópica A/B de la
mezcla spike-muestra
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Spike de 84Sr Criterios para escoger el
spike 1. No radiogénico 2. No radiactivo 3. No
el más abundante 4. Sin isóbaros 5. No el
isótopo de refe- rencia
84Sr, 86Sr, 87Sr, 88Sr
85Rb, 87Rb
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Adición del Spike
Rb natural Spike Mezcla
muestra-spike
87Rb
Medición con el EM
85Rb
87Rb
85Rb
87Rb
85Rb
99.16
72.165
27.835
0.84
Muestra con composición isotópica y peso
conocidos concentración desconocida. Spike con
composición isotópica, concentración y peso
conocidos.
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Requisitos para un fechamiento con el método de
Rb-Sr
- Las muestras deben ser cogenéticas. - Las
muestras deben tener una variación amplia en la
relación Rb/Sr. - Qué el sistema isotópico de
Rb-Sr halla permanecido cerrado después de la
formación de la muestra que
queremos fechar.
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Todas las relaciones isotópicas medidas en un
espectrómetro de masas se presentan con sus
errores Desviación estándar ??
?1? 68.3 probabilidad
?2? 95.5 probabilidad
Geyh and Schleicher, 1990
OJO! Este error se disminuye con el aumento de n!!
2?Mean 2?/ n
?? ? (xi - x)2/ n-1


(error medio de la desviación)
Desviación estándar de n mediciones
Valor indi- vidual
Valor promedio después de n mediciones
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Edades de Minerales
biotita
roca tot.
Para obtener edades de minerales mediante el
sistema Rb-Sr se requiere el par ROCA ENTERA -
MINERAL! Edades de Rb-Sr mediante una isócrona
(roca entera-mineral) son edades de enfriamiento!
(o recalentamiento) Temperaturas de cierre
(Rb-Sr) biotita 32040ºC muscovita
450-500ºC plagioclasa ? 400ºC
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Cálculo de tasas de enfriamiento usando edades
de minerales y roca entera
Ejemplo granodiorita de Puerto Vallarta
Edad de la roca entera (p.ej. obtenida por
isócrona Rb-Sr o zircones por U-Pb)
Camino de enfriamiento
Edad de la hornblenda por K-Ar (Temp. cierre ca.
530C)
Edad de la biotita (Rb-Sr) (Temp. cierre ca.
300C) Edad de la biotita (K-Ar) (Temp. cierre
ca. 280C)
Tasa de enfriamiento (intervalo 530-300C) ca.
45C/Ma
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20
Rehomogeneización del sistema isotópico de Sr (en
minerales) después de un evento metamórfico
20
Faure Mansing, 2005
21
Dickin, 1995
21
22
Edades de muestras de rocas enteras (ejemplos de
isócronas)
Edades de rocas enteras obtenidas por una
isócrona se interpretan normalmente como edades
de la cristalización (pero atención en casos de
metamorfismo de alto grado!!)
22
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Basalto lunar
Geyh Schleicher, 1990
23
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Granitos
Glauconitas
Figuras tomadas de Faure Mansing, 2005
24
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Pseudo Isócrona (o falsa isócrona)
25
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Rb-Sr en Libyan Desert Glass (LDG) (vidrio de
impacto)
Las tectitas LDG se formaron hace 29 Ma
(fechamiento por trazas de fisión). Sin
embargo, el sistema Rb-Sr en las
tectitas conserva la edad panafricana (557 Ma) de
las rocas precur- soras.
26
Schaaf Müller-Sohnius, 2002
27
Distribución de las edades en LDG
27
28
Mezcla de magmas
28
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Mezcla de aguas
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30
Evolución de la relación 87Sr/86Sr en el agua de
mar en el Fanerozoico
30
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87Sr/86Sr en foraminíferos
87Sr/86Sr 0.70915
En el presente, todas los aguas de los océanos
del mundo tienen esta relación.
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Carbonatos sobreyacientes a la brecha del impacto
Chicxulub
Escobar, 2005, tesis Maestría
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Aplicaciones de la isotopía de Sr en ciencias
antropológicas
Las proporciones 87Sr/86Sr se han utilizado como
trazadores para identificar migración y áreas
geográficas de proveniencia al comparar las
diferencias entre las firmas isotópicas de Sr en
dientes y huesos humanos con el suelo.
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El esmalte de los dientes, la sustancia mas dura
de nuestro cuerpo, es una envoltura muy
resistente de la parte mas suave llamada
dentina. Ambos materiales consisten
predominantemente de fosfato de calcio. Sin
embargo, se forman de manera diferente El
esmalte mineraliza una sola vez cuando se forma
el diente al cual protege. (87Sr/86Sr conserva
las condiciones de la juventud) La
dentina y los huesos se forman y cambian
continuamente a través de nuestra vida.(87Sr/86Sr
representa las condiciones de cuando murió el
individuo)
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35
Dientes de Teotihuacán
35
36
Ejemplo de residencia y ejemplo de migración en
Teotihuacán.
Hueso y esmalte de la muestra 31370 tienen
relaciones 87Sr/86Sr iguales. Este individuo no
migró. Hueso y esmalte de la muestra 20271 tienen
relaciones 87Sr/86Sr diferentes. Evidencia de
migración.
36
37
Sr en vinos
Horn et al., 1993
37
38
87Sr/86Sr en vinos
Horn et al., 1993
38
39
Evidencias para mezcla (adulteración) de algunos
vinos, comparando sus firmas isotó- picas con
las de los suelos correspondientes.
39
Horn et al., 1993
40
Evolución de la relación 87Sr/86Sr en las aguas
del río Rhin (Rhein)
40
41
41
42
Rb-Sr en rocas riolíticas pleistocénicas
Riolitas post-caldera de la Long Valley Caldera,
California
Heumann et al., 2002, GCA
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Apatito (Ca5(PO4)3 )(F,Cl, OH)
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