datación por trazas de fisión

La datación por trazas de fisión es una técnica de datación radiométrica basada en el análisis de las huellas de daño, o rastros, dejadas por fragmentos de fisión en ciertos minerales y vidrios que contienen uranio . ^{[ 2 ]} La datación por trazas de fisión es un método relativamente simple de datación radiométrica que ha tenido un impacto significativo en la comprensión de la historia térmica de la corteza continental , la cronología de los eventos volcánicos y el origen y la edad de diferentes artefactos arqueológicos . El método implica el uso del número de eventos de fisión producidos por la desintegración espontánea del uranio-238 en minerales accesorios comunes para datar el momento en que la roca se enfrió por debajo de la temperatura de cierre . Las trazas de fisión son sensibles al calor, por lo que la técnica es útil para desentrañar la evolución térmica de rocas y minerales. La mayoría de las investigaciones actuales que utilizan trazas de fisión están dirigidas a: a) comprender la evolución de las cordilleras; b) determinar el origen o procedencia de los sedimentos; c) estudiar la evolución térmica de las cuencas ; d) determinar la edad de estratos mal datados ; y e) datar y determinar la procedencia de artefactos arqueológicos.

En la década de 1930 se descubrió que el uranio (específicamente el uranio-235 ) sufría fisión al ser impactado por neutrones. Esto provocaba marcas de daño en los sólidos que podían revelarse mediante grabado químico. ^{[ 3 ]}

A diferencia de otros métodos de datación isotópica, en la datación por trazas de fisión, el " isótopo hijo " es un efecto en el cristal , no un isótopo hijo en sí. El uranio-238 experimenta desintegración por fisión espontánea a una tasa conocida, y es el único isótopo con una tasa de desintegración relevante para la producción significativa de trazas de fisión naturales; otros isótopos tienen tasas de desintegración por fisión demasiado lentas para ser relevantes. Los fragmentos emitidos por este proceso de fisión dejan rastros de daño (trazas fósiles o trazas iónicas ) en la estructura cristalina del mineral que contiene el uranio. El proceso de producción de trazas es esencialmente el mismo por el cual los iones pesados ​​rápidos producen trazas iónicas. El grabado químico de las superficies internas pulidas de estos minerales revela las trazas de fisión espontáneas, y se puede determinar la densidad de las trazas. Debido a que las trazas grabadas son relativamente grandes (en el rango de 1 a 15 micrómetros), el recuento se puede realizar mediante microscopía óptica , aunque también se utilizan otras técnicas de imagen. La densidad de huellas fósiles se correlaciona con la edad de enfriamiento de la muestra y con el contenido de uranio, que debe determinarse de forma independiente.

Para determinar el contenido de uranio, se han utilizado varios métodos. Un método es la irradiación de neutrones , donde la muestra se irradia con neutrones térmicos en un reactor nuclear, con un detector externo, como la mica , fijado a la superficie del grano. La irradiación de neutrones induce la fisión del uranio-235 en la muestra, y las trazas inducidas resultantes se utilizan para determinar el contenido de uranio de la muestra porque la relación ²³⁵ U: ²³⁸ U es bien conocida y se asume constante en la naturaleza. Sin embargo, no siempre es constante. ^{[ 4 ]} Para determinar el número de eventos de fisión inducida que ocurrieron durante la irradiación de neutrones, se coloca un detector externo en la muestra y tanto la muestra como el detector se irradian simultáneamente con neutrones térmicos . El detector externo suele ser una escama de mica con bajo contenido de uranio, pero también se han utilizado plásticos como el CR-39. La fisión inducida del uranio-235 en la muestra crea trazas inducidas en el detector externo superpuesto, que posteriormente se revelan mediante grabado químico. La proporción entre las trazas espontáneas e inducidas es proporcional a la edad.

Otro método para determinar la concentración de uranio es mediante LA-ICPMS, una técnica en la que el cristal es impactado con un rayo láser y ablacionado, y luego el material se pasa a través de un espectrómetro de masas .

A diferencia de muchas otras técnicas de datación, la datación por trazas de fisión es especialmente adecuada para determinar eventos térmicos de baja temperatura utilizando minerales accesorios comunes en un rango geológico muy amplio (típicamente de 0,1 Ma a 2000 Ma). La apatita , la esfena , el circón , las micas y el vidrio volcánico suelen contener suficiente uranio para ser útiles en la datación de muestras relativamente jóvenes ( Mesozoico y Cenozoico ) y son los materiales más útiles para esta técnica. Además, los epidotos y granates con bajo contenido de uranio pueden utilizarse para muestras muy antiguas ( Paleozoico a Precámbrico ). La técnica de datación por trazas de fisión se utiliza ampliamente para comprender la evolución térmica de la corteza superior, especialmente en las cordilleras. Las trazas de fisión se conservan en un cristal cuando la temperatura ambiente de la roca desciende por debajo de la temperatura de recocido. Esta temperatura de recocido varía de un mineral a otro y es la base para determinar las historias de baja temperatura en función del tiempo. Si bien los detalles sobre las temperaturas de cierre son complejos, estas oscilan aproximadamente entre 70 y 110  °C para la apatita típica, entre 230 y 250  °C para el circón y alrededor de 300  °C para la titanita.

Debido a que calentar una muestra por encima de la temperatura de recocido provoca que el daño por fisión se repare, esta técnica resulta útil para datar el evento de enfriamiento más reciente en la historia de la muestra. Este reinicio del reloj puede utilizarse para investigar la historia térmica de los sedimentos de cuenca , la exhumación a escala kilométrica causada por el tectonismo y la erosión , los eventos metamórficos de baja temperatura y la formación de vetas geotérmicas . El método de trazas de fisión también se ha utilizado para datar yacimientos arqueológicos y artefactos. Se empleó para confirmar las fechas de potasio-argón de los depósitos en la Garganta de Olduvai .

• Datación radiométrica
• Termocronología