datación por exposición superficial

La datación por exposición superficial es un conjunto de técnicas geocronológicas para estimar el tiempo que una roca ha estado expuesta en la superficie terrestre o cerca de ella. Se utiliza para datar avances y retrocesos glaciares , la historia de la erosión, flujos de lava, impactos de meteoritos, deslizamientos de rocas, escarpes de falla , formación de cuevas y otros eventos geológicos. Es especialmente útil para rocas que han estado expuestas entre 10³ ^y 10⁶ ^años . ^{[ 1 ]}

datación por radionúclidos cosmogénicos

La más común de estas técnicas de datación es la datación por radionúclidos cosmogénicos . ^{[ 1 ]} La Tierra es bombardeada constantemente por rayos cósmicos primarios , partículas cargadas de alta energía, principalmente protones y partículas alfa . Estas partículas interactúan con los átomos en los gases atmosféricos, produciendo una cascada de partículas secundarias que a su vez pueden interactuar y reducir sus energías en muchas reacciones al pasar por la atmósfera. Esta cascada incluye una pequeña fracción de hadrones, incluidos los neutrones. Cuando una de estas partículas golpea un átomo, puede desalojar uno o más protones y/o neutrones de ese átomo, produciendo un elemento diferente o un isótopo diferente del elemento original. En rocas y otros materiales de densidad similar, la mayor parte del flujo de rayos cósmicos es absorbido dentro del primer metro de material expuesto en reacciones que producen nuevos isótopos llamados nucleidos cosmogénicos . En la superficie de la Tierra, la mayoría de estos nucleidos se producen por espalación de neutrones . Utilizando ciertos radionúclidos cosmogénicos , los científicos pueden determinar cuánto tiempo ha estado expuesta una superficie en particular, cuánto tiempo ha estado enterrada una pieza de material o con qué rapidez se erosiona un lugar o una cuenca hidrográfica . ^{[ 2 ]} El principio básico es que estos radionúclidos se producen a una tasa conocida y también se desintegran a una tasa conocida. ^{[ 3 ]} Por consiguiente, midiendo la concentración de estos nucleidos cosmogénicos en una muestra de roca y teniendo en cuenta el flujo de los rayos cósmicos y la vida media del nucleido, es posible estimar cuánto tiempo ha estado expuesta la muestra a los rayos cósmicos. El flujo acumulado de rayos cósmicos en un lugar determinado puede verse afectado por varios factores, como la altitud, la latitud geomagnética, la intensidad variable del campo magnético terrestre , los vientos solares y el apantallamiento atmosférico debido a las variaciones de la presión atmosférica. Es necesario estimar las tasas de producción de nucleidos para datar una muestra de roca. Estas tasas se suelen estimar empíricamente comparando la concentración de nucleidos producidos en muestras cuyas edades se han datado por otros medios, como la datación por radiocarbono , la termoluminiscencia o la luminiscencia estimulada ópticamente .

El exceso relativo a la abundancia natural de nucleidos cosmogénicos en una muestra de roca se suele medir mediante espectrometría de masas con acelerador . Los nucleidos cosmogénicos, como estos, se producen por reacciones de espalación en cadena. La tasa de producción de un nucleido en particular depende de la latitud geomagnética, la cantidad de cielo visible desde el punto de muestreo, la elevación, la profundidad de la muestra y la densidad del material en el que está incrustada. Las tasas de desintegración vienen dadas por las constantes de desintegración de los nucleidos. Estas ecuaciones se pueden combinar para obtener la concentración total de radionucleidos cosmogénicos en una muestra en función de su edad. Los dos nucleidos cosmogénicos que se miden con mayor frecuencia son el berilio-10 y el aluminio-26 . Estos nucleidos son especialmente útiles para los geólogos porque se producen cuando los rayos cósmicos impactan contra el oxígeno-16 y el silicio-28 , respectivamente. Los isótopos padres son los más abundantes de estos elementos y son comunes en la corteza terrestre, mientras que los núcleos hijos radiactivos no se producen habitualmente por otros procesos. Como el oxígeno-16 también es común en la atmósfera, debe tenerse en cuenta la contribución a la concentración de berilio-10 del material depositado en lugar del creado in situ . ^{[ 4 ]}¹⁰ Be y ²⁶ Al se producen cuando una porción de un cristal de cuarzo (SiO ₂ ) es bombardeada por un producto de espalación: el oxígeno del cuarzo se transforma en ¹⁰ Be y el silicio se transforma en ²⁶ Al. Cada uno de estos nucleidos se produce a una tasa diferente. Ambos pueden usarse individualmente para datar cuánto tiempo ha estado expuesto el material en la superficie. Debido a que hay dos radionucleidos desintegrándose, la relación de concentraciones de estos dos nucleidos puede usarse sin ningún otro conocimiento para determinar una edad a la que la muestra fue enterrada más allá de la profundidad de producción (típicamente 2–10 metros).

También se miden los nucleidos de cloro-36 para datar rocas superficiales. Este isótopo puede producirse por espalación de calcio o potasio debido a los rayos cósmicos . ^{[ 5 ]}

Véase también

Indicador climático
Liquenometría , medición del tiempo de exposición basada en el crecimiento de los líquenes.

Notas

^ Schaefer , Joerg M.; Codilean, Alexandru T.; Willenbring, Jane K.; Lu, Zheng-Tian; Keisling, Benjamín; Fülöp, Réka-H.; Val, Pedro (10 de marzo de 2022). "Técnicas de nucleidos cosmogénicos" . Imprimaciones de métodos de reseñas de la naturaleza . 2 (1): 1– 22. doi : 10.1038/s43586-022-00096-9 . ISSN 2662-8449 . S2CID 247396585 .
↑ Vanacker, V.; von Blanckenburg, F.; Govers, G.; Campforts, B.; Molina, A.; Kubik, PW (2015-01-01). "Respuesta transitoria del río, capturada por la pendiente del canal y su concavidad" . Geomorphology . 228 : 234–243 . Bibcode : 2015Geomo.228..234V . doi : 10.1016/j.geomorph.2014.09.013 .
↑ Dunai, Tibor J. (2010). Nuclidos cosmogénicos: principios, conceptos y aplicaciones en las ciencias de la superficie terrestre . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-87380-2.
↑ Nishiizumi, K.; Kohl, CP; Arnold, JR; Dorn, R.; Klein, I.; Fink, D.; Middleton, R.; Lal, D. (1993). "Papel de los nucleidos cosmogénicos in situ ¹⁰ Be y ²⁶ Al en el estudio de diversos procesos geomórficos". Earth Surface Processes and Landforms . 18 (5): 407. Bibcode : 1993ESPL...18..407N . doi : 10.1002/esp.3290180504 .
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Referencias

Geomorfología e isótopos cosmogénicos in situ. Cerling, TE y Craig, H. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 22, 273-317, 1994.
Nuclidos cosmogénicos terrestres in situ: teoría y aplicación. Gosse, JC y Phillips, FM Quaternary Science Reviews, 20, 1475–1560, 2001.
Un método completo y de fácil acceso para calcular las edades de exposición superficial o las tasas de erosión a partir de mediciones de 10Be y 26Al. Balco, Greg; Stone, John Oj Lifton, Nathaniel A.; Dunaic, Tibor J.; Quaternary Geochronology Volumen 3, Número 3, agosto de 2008, Páginas 174-195.
Calibración geológica de las tasas de producción de espalación en el proyecto CRONUS-Earth. Borchers, Brian; Marrero, Shasta; Balco, Greg; Café, Marc; Goehring, Brent; Lifton, Nathaniel; Nishiizumi, Kunihiko; Phillips, Fred; Schaefer, Jörg; Piedra, Juan. Geocronología cuaternaria Volumen 31, febrero de 2016, páginas 188–198.

Enlaces externos

Sistema en línea para el cálculo de la edad de exposición
Laboratorio de Isótopos Cosmogénicos, Universidad de Washington
datación por exposición superficial
Datación cosmogénica del tren de bloques erráticos de las estribaciones. Archivado el 7 de junio de 2011 en Wayback Machine.
Datación de deslizamientos de rocas
Laboratorio de isótopos cosmogénicos
Nuevas técnicas para la datación por exposición superficial

[Schaefer2022-1] Schaefer , Joerg M.; Codilean, Alexandru T.; Willenbring, Jane K.; Lu, Zheng-Tian; Keisling, Benjamín; Fülöp, Réka-H.; Val, Pedro (10 de marzo de 2022). "Técnicas de nucleidos cosmogénicos" . Imprimaciones de métodos de reseñas de la naturaleza . 2 (1): 1– 22. doi : 10.1038/s43586-022-00096-9 . ISSN 2662-8449 . S2CID 247396585 .

[2] Vanacker, V.; von Blanckenburg, F.; Govers, G.; Campforts, B.; Molina, A.; Kubik, PW (2015-01-01). "Respuesta transitoria del río, capturada por la pendiente del canal y su concavidad" . Geomorphology . 228 : 234–243 . Bibcode : 2015Geomo.228..234V . doi : 10.1016/j.geomorph.2014.09.013 .

[:0-3] Dunai, Tibor J. (2010). Nuclidos cosmogénicos: principios, conceptos y aplicaciones en las ciencias de la superficie terrestre . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-87380-2.

[Nishiizumi-4] Nishiizumi, K.; Kohl, CP; Arnold, JR; Dorn, R.; Klein, I.; Fink, D.; Middleton, R.; Lal, D. (1993). "Papel de los nucleidos cosmogénicos in situ ¹⁰ Be y ²⁶ Al en el estudio de diversos procesos geomórficos". Earth Surface Processes and Landforms . 18 (5): 407. Bibcode : 1993ESPL...18..407N . doi : 10.1002/esp.3290180504 .

[Stone-5] Stone, J; Allan, G; Fifield, L; Cresswell, R (1996). "Cloro-36 cosmogénico a partir de la espalación de calcio". Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (4): 679. Bibcode : 1996GeCoA..60..679S . doi : 10.1016/0016-7037(95)00429-7 .

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