El método de datación por fisión de traza en apatitos (AFT) es una técnica de la termocronología que trabaja con el momento exacto en que el mineral cruza su temperatura de cierre (~120 a 60 °C) (relacionado al gradiente geotermal) , con ello permite la datación a partir de la desintegración espontánea del U238. Otros resultados obtenidos de esta datación es la historia de enfriamiento de las rocas a profundidades menores a 5 km, donde se ha utilizado AFT para la comprensión de la dinámica superficial de la corteza, la tectónica, cálculo de tazas de exhumación y erosión, entre otros.
Termocronología de baja temperatura La termocronología de baja temperatura es el uso de la datación radiomética para medir el momento cuando ciertos minerales pasan por su temperatura de cierre, por lo que es el uso de sistemas isotópicos para el comprendimiento de la dinámica cortical a temperaturas menores a 300 °C (fisión de traza en zircones).
Dentro de las técnicas más utilizadas en esta área son la datación de Fisión de Trazas y (U-Th)/He en apatitos, detallando la información de la historia termal a baja temperatura de las rocas en la corteza terrestre a <5 km (considerando gradiente geotérmico de 25-30 °C/Km). Ambas metodologías se utilizan en conjunto para la construcción de la historia de exhumación de las rocas.
La Fisión de Traza en apatitos es uno de las técnicas de la termocronología, que a partir de la temperatura de cierre del apatito, provee información detallada de la historia de exhumación de las rocas a temperatura inferiores a ~120 °C.
Dentro de sus aplicaciones se encuentra el cálculo de las tazas de exhumación de las rocas, cartografía de fallas geológicas, procedencia de fuentes sedimentarias, entre otros eventos tectónicos en la evolución de la corteza terrestre.
Datación con AFT miniaturadeimagen|Trazas de fisión en apatitos (trazas en negro dentro del mineral) Esta metodología de datación se basa en el decaímiento isotópico espontáneo del U238 (vida media: 4.5 x 109 años) en minerales de apatitos. Las trazas de fisión son rastros en la matriz cristalina del mineral que representan un daño atómico intenso ocurrido por la fisión del uranio, lo que libera dos partículas pesadas (“fission fragments”) altamente cargadas en sentidos opuestos, el rastro que siguen se ioniza, permitiendo la conservación de la traza de fisión. De igual forma, tanto el U235 como el Th232 pueden producir huellas de fisión, pero su vida media es demasiado larga, como para producir un número significativo de trazas. miniaturadeimagen|Zoom x12500 en microscopio. Líneas negras a rosadas corresponden a trazas de fisión en el mineral (apatito en este caso) La preparación de la muestra consta de la recolección de roca en terreno, teniendo en cuenta los objetivos y usos de la AFT. Posteriormente el trabajo de laboratorio corresponde a la separación y selección de apatitos, montaje y púlido, ataque químico con HNO3, montaje de detector externo e irradiación de la muestra, para la formación de trazas inducidas.
De los principales resultados del AFT se tiene: a) datación por el cálculo del decaímiento radioactivo del Uranio-238; b) construcción de la historia de axhumación, por la medición y análisis estadísticos de los largos de traza de fisión, y finalmente c) el cálculo composicional (proporción de cloro en la estructura mineral) de los apatitos, según la medida del diámetro de la traza en superficie (Dpar)
Desintegración isotópica Al igual que otros métodos de datación isotópica, la edad de la muestra se encuentra determinada por la ley de desintegración radiactiva, utilizando la cantidad de isótopos padre corresponde al contenido de U238 obtenido a partir del número de trazas de fisión del U235, inducidas por radiación (U238/U235=137.88) y cantidad de “isótopos hijos” correspondiente al número de trazas de fision presentes en el grano, de ocurrencia natural en el mineral.
Donde lambda corresponde a la constante de desintegración, D al producto de isótopos hijos y N al remanente de isótopos padre.
Otros resultados del AFT Por otro lado, el análisis estadístico de los largos de traza de fisión, permiten la identificación de procesos de exhumación, enterramiento, determinación de la profundidad de emplazamiento de rocas ígneas, cálculo de tazas de exhumación entre otros. Todo lo anterior, dado que las huellas de fisión exhiben un proceso de recocido o cicatrización de las trazas en la “Partial Annealing Zone” (“PAZ” ) la que ocurre entre los ~110±10 °C y ~60 °C.
Las longitudes de las trazas pueden variar desde pocas micras hasta un promedio de 14-15 micras. La distribución de frecuencias puede presentarse como unimodal, simétrica o asimétrica, o distribución bimodal/mixta (explicado con detalle en Gallagher et al. 1998). Vale destacar que dos historias de exhumación aún siendo diferentes, pueden presentar una misma curva de exhumación.
A modo general, el estudio de los largos de traza dan información fundamental para la comprensión de la historia de enfriamiento de las rocas al acercarse a la superficie, permitiendo la comprensión de la historia termal menor a 5 km de profundidad. Finalmente, la medida del diámetro de la apertura en la traza de fisión, observada en superficie en el eje-C (Dpar) se relaciona directamente con el contenido de cloro en el mineral. Este control composicional ha sido observado por distintos autores, concluyendo que a mayor contenido de Cl, el apatito presenta mayor resistencia a la temperatura (en comparación a F- u OH-apatitos) y con ello varía su temperatura de PAZ.
Dependiendo de la planificación de la toma de muestras, se pueden identificar distintos procesos tectónicos, esto considerando los output existentes a partir del análisis de AFT (y la termocronología). Si la toma de muestras se realiza de tal modo de trazar un perfil perpendiculas al rumbo de las estructuras principales, se pueden identificar distintos escenarios morfo-tectónicos asociados a las tazas de exhumación de la transecta.
Equipamiento centro|miniatura|Microscopio para la datación de trazas de fisión en apatito. Las trazas de fisión que se observan llegan a medir decenas de micras, por lo que el laboratorio requiere de un microscopio especial para su trabajo. En la figura se pueden observa las diferentes partes y su función.
Referencias
Categoría:Métodos de datación radiométrica