3 de noviembre de 2011

Determinación de edades de las rocas

Determinación de edades de las rocas

Arqueometría – una rama científica multidisciplinaria

La física, en las últimas décadas le dio una herramienta a los arqueólogos distintas herramientas, como por ejemplo la dat5aciu´pon por termo luminiscencia, análisis del radio carbono, análisis de activación de neutrones, análisis por fluorescencia de rayos X, investigaciones magneto métricas, etc., que hacen posible determinar la edad y la composición o la autenticidad de un artefacto arqueológico.
Este nueva disciplina científica de la arqueometría (del griego: Archio = viejo; metron = medir) representa una rama de la investigación multidisciplinaria, donde los físicos, arqueólogos, historiadores pueden traer luz a nuestro pasado oscuro.
La datación mediante la luminiscencia, parea determinar la edad de artículos de cerámica, se realiza desde años con éxito en cooperación con arqueólogos en diversas universidades.
Desarrollo de métodos relativos y absolutos
Con los métodos disponibles, la geología, en el siglo 19 establecer una escala de tiempo relativa. La verdadera edad de la tierra y el tiempo que duraron de los períodos de tiempos sólo se pudieron estimar. Un cálculo, por ejemplo de Lord Kelvin de 1862, dio una edad de la Tierra de 20 a 40 millones de años. Después del descubrimiento de la radioactividad se desarrollaron métodos radiométricos para la determinación de la edad, que permitieron, datar en forma absoluta la escala de tiempo. En 1669 Nicolás Steno formuló la ley base de la estratigrafía: En secuencias de capas no alteradas las capas más jóvenes se encuentran sobre las más antiguas. Otra regla dice que la vida se desarrolló en la Tierra de manera “mono direccional”, que las formas no se repiten. En base de estos principios sería posible, fue posible de registrar la secuencia de los fósiles y capas, disponerlos en perfiles y compararlos por grandes espacios. De esto resultó finalmente clasificación global de la historia de la Tierra en cuatro grandes épocas: Precámbrico, Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico, y las siguientes subdivisiones en sistemas o períodos, por ejemplo el Mesozoico en Triásico, Jurásico y cretácico y más finos – pero sólo válidos regionalmente - unidades estratigráficas hasta llegar a las capas individuales.
Todos los métodos de mediciones de edades son imperfectos y deben ser calibrados con otros métodos.

Datación mediante el Carbono 14

En las capas superiores de la atmósfera, por la radiación cósmica se forman constantemente nucleótidos radioactivos. Núcleos atómicos, que son impactados por estas radiaciones, se fragmentan. Estos fragmentos se dispersan a gran velocidad y colisionan con otros núcleos. Se forman nuevos núcleos, por ejemplo 3H, 14C o 32Si.
El nucleído radio activo, es 14C de especial importancia, porque a través del CO entra en el ciclo biológico, ya que debido al comportamiento climático, los átomos del C14 son distribuidos uniformemente por toda la biósfera de nuestro, planeta. El 14C es radioactivo y tiene un vida media de 5730 años: La desintegración: C → N + e-
A la larga se produce un equilibrio entre los átomos en desintegración y los nuevos. En realidad el C 14 no debería existir en la naturaleza, debido al período de vida media. Pero como el C 14 constátenseme se desintegra pero también constantemente es formado de nuevo, ingresa en el ciclo biológico (CO, carbohidratos, celulosa, grasas, proteínas, ADN, etc.) vuelva a aparecer siempre en la misma proporción:
Esto significa: La relación de cantidades del C 12: C 14, en el ciclo biológico y con esto en todos los seres vivientes (Bacterias, hongos, plantas, animales, humanos), es siempre la misma.
1 gramo de Carbono, de cualquier ser viviente, siempre contiene tantos átomos de C 14, que por minuto 12,5 átomos, por la disgregación beta, se desintegran en N 14. Si un animal muere o es talado un árbol, entonces res abandonado el ciclo, los átomos de Carbono ya no son reemplazados.
Esto significa: El C 14 se desintegra, el reloj del, período de vida media comienza a correr.
Después de un período de vida media (5730 años) sólo se degradan 6,25 átomos de C 14 por minuto, después de 20 300 años. Sólo 1 átomo por minuto. Por lo tanto de la cantidad de átomos de C 14 en una fósil de un ser viviente, se puede determinar el momento de su muerte. Ester método funciona aproximadamente unos 30 000 años hacia atrás.
La escala del tiempo con el carbono activo presenta ciertas incertidumbres; pueden aparecer errores de entre 2 000 hasta 5 000 años. El mayor problema es la contaminación después de la deposición, que pueden originarse por filtraciones de aguas subterráneas, ingresos de carbonos más jóvenes o más viejos, como también por contaminaciones durante la toma de muestra o en el mismo laboratorio.

Dendrocronología


Este método evalúa el número y el ancho de los añillos anuales, en árboles longevos. Con esto se pueden datar en forma exacta sedimentos, sucesos y condiciones climáticos de los últimos 3000 a 4000 años

Análisis de las varvas

Uno de los métodos más antiguos para la determinación de las edades, es el análisis de las varvas, y fue desarrollado por científicos suecos a principios del siglo 20. Una varva es una capa de sedimentación, que se formado durante un año por la precipitación de materia en aguas estancadas. Para determinar la edad de las sedimentaciones de la era glacial del pleistoceno, se contaron las varvas y se las compararon entre ellas.

Termoluminiscencia.

El principio de la datación mediante la termoluminiscencia (datación TL) se basa en el acumulamiento de informaciones sobre la energía absorbida de radiaciones ionizantes en cristales inorgánicos (por ejemplo, cuarzo o feldespatos), que están contenidos en todas las cerámicas. En una rejilla de cristales, por la radiación radioactiva pueden ser incitados electrones en forma permanente. Si estos cristales, en un laboratorio son calentados a una determinada temperatura (aprox. 300 °C), entonces los electrones vuelven a su estado inicial. Con esto se emite luz. A partir de la temperatura, de la intensidad y el espectro de la termoluminiscencia y otros parámetros es posible determinar la edad de la muestra. Este método es apropiado para el cuarzo y el feldespato y se aplica especialmente en la arqueología para la determinación de las edades en artículos de cerámica encontrados.

Determinación de la edad radiométrica

El descubrimiento de la radioactividad (1896) se abrió la posibilidad para la determinación de la edad radiométrica.


Teoría básica:

Los átomos de los isótopos radioactivos, por ejemplo Uranio (U) Y Torio (Th), se degradan conforma a las leyes naturales a isótopos no radioactivos. De 327 isótopos que se encuentran en forma natural, 55 son radioactivos. (Isótopos son átomos de un elemento que se diferencian por la masa atómica pero que tienen el mismo número de orden. Los isótopos tienen las mismas propiedades químicas).
Esta desintegración es acompañada por emisiones de radiaciones o partículas (partículas alfa, beta y rayos gamma) provenientes del núcleo atómico. Algunos isótopos (isótopos padres), se degradan en un paso a un producto final estable (por ejemplo, el carbono 14), otros la desintegración es escalonada hasta la formación de un isótopo estable, o sea pasando por varios “isótopos hijos”. Series de degradaciones radioactivas de multi etapas, aparecen donde el Uranio 235, Uranio 238 y Torio 232. En un tiempo establecido se degrada una cantidad determinada del isótopo padre. El tiempo en el cual se degrada la mitad de da la cantidad de materia se llama tiempo de vida media. Esto pueden ser microsegundos o también algunos miles de millones de años. Diez isótopos radioactivos, tiene una vida media en el marco de la historia de la Tierra, ellos son los que se consideran para la determinación radiométrica de la edad de rocas.
Cada elemento radiactivo tiene su propia edad media; la del carbono 14 es de 5730 años, la del Uranio 236, es de 4,5 mil millones de años.
En una determinación radiométrica de edades se determina la proporción de cantidades entre el isótopo padre/hijo en un mineral. El resultado requiere una interpretación geológica muy cuidadosa, ya que sólo bajo condiciones favorables la edad radiométrica idéntica con la edad de la roca. La edad radiométrica puede ser la formación primaria de magma o también una transformación metamórfica posterior o la influencia de unos procesos orogénicos.

El método Potasio Argón

Con la desintegración del Potasio 40 radioactivo a Argón 40 y Calcio 40, se pueden datar rocas con una edad de 200 hasta800 millones de años (con Argón), mediante el Calcio de un mil millones hasta dos mil millones de años. El Potasio 40 está muy extendido en minerales formadores de rocas, como micas, feldespatos y hornblendas. Problemático es la fuga de Argón, cuando la roca es expuesta a temperaturas mayores de 125 °C, ya que con esto, el resultado de medición es falsificado.

El método Rubidio-Estroncio

Con este método fiable se pueden datar las rocas más antiguas. Este método se basa en la desintegración de Rubidio 87 a Estroncio 87, y muchas veces también se emplea para comprobar las dataciones con el método Potasio-Argón, ya que el Estroncio no se evapora en presencia de un calentamiento menor, como es el caso del Argón.

El método del Torio 230

Los métodos con el Torio sirven para mediciones de sedimentos marinos. El Uranio en el agua de mar se desintegra formando Torio 230, que se deposita en el fondo del mar.
El Torio 230 es un eslabón de la serie de desintegración del Uranio 238, tiene una edad media de 80 000 años. El Protactinio 231, que se deriva del uranio 235 tiene una edad media de 34 300 años.

Métodos con Plomo

La “edad Ploma alfa” determinando el contenido total del Plomo y la actividad de las partículas alfa (contenido Uranio-Torio) de concentrados de Circonio, Monacita, Xenotima, espectro métricamente. El método Uranio-Plomo se basa en la desintegración de Uranio 238 a Plomo 206 y de uranio 235 en plomo 207. Con velocidades de desintegración para el Torio 232 hasta el Plomo 208 se pueden obtener tres dataciones independientes entre sí, para una misma muestra. Las relaciones. Las determinadas relaciones Plomo 206 y Plomo 207, pueden ser transformados en la tal llamado edad Plomo-Plomo. Este método se usa principalmente para 'muestras del precámbrico'. Como subproducto de la datación Uranio-Torio-Plomo, se puede deducir adicionalmente una edad Uranio-Uranio, que se deriva de la relación Uranio 235 a Uranio 238.

Fuente: http://www.bio.vobs.at
Traducido del alemán por A. Gundelach Noviembre 2011