Aspectos generales

LAS TOBAS EN ESPA ˜

NA

245.250

± 0.49 ka, m´as recientemente, por TIMS -espectrometr´ıa de masa por ionizaci´on

t´

ermica- (Cheng et al., 2000).

La determinaci´

on de la vida mitad del

230

Th resulta m´

as problem´

atica ya que a la uraninita en

equilibrio secular se le a˜

nade un trazador (

229

Th y

236

U) de actividad conocida por unidad de masa,

por lo tanto con el error de la pesada. Meadows et al. (1980) determinaron la vida mitad del

234

U

por espectrometr´ıa alfa en 75.4

± 0.6 ka, mientras que Cheng et al. (2000) obtuvieron 75.69 ±

0.23 ka por espectrometr´ıa de masa. A pesar de estas diferencias en las vidas mitad, las dataciones

obtenidas var´ıan de pocos a˜

nos y, en espectrometr´ıa alfa, suelen ser menores que los m´

argenes de

error.

- El uranio es un elemento poco com´

un en las rocas de la corteza terrestre (2.8 ppm en promedio

(CRC, 2005) que f´

acilmente forma ´

oxidos con gran propensi´

on a formar uranilo (UO

2

)

+2

, un ion

complejo que se disuelve en el agua. El uranio puede presentarse en cinco estadios de valencia

diferentes pero, en medio oxidante, pasa a hexavalente y forma sales solubles que suelen precipitar

conjuntamente con otras sales, como los carbonatos durante el proceso de desgasificaci´

on del CO

2

disuelto en el agua y formaci´

on de tobas. El uranio suele formar complejos con la materia org´

anica

y los fosfatos.

- El torio es un elemento considerado de 3 a 4 veces m´

as abundante en la corteza terrestre que

el uranio, pero su solubilidad en aguas superficiales es muy baja y se le ha considerado como un

elemento muy insoluble e inm´

ovil en aguas naturales. La solubilidad de la torianita en agua pura es

de 0.00001 ppb de Th como Th(OH)

0

4

(Langmuir and Herman, 1980). Sin embargo, la solubilidad

aumenta por la formaci´

on de complejos con materia org´

anica y f´

osforo. La presencia de arcillas

contribuye a disminuir la movilidad del torio tal como demuestran los estudios de adsorci´

on de Th

en la capa basal (001) de los filosilicatos (Schmidt et al., 2012).

2.2.

LA PUESTA A CERO DEL RELOJ RADIOISOT ´

OPICO

En las tobas, la puesta a cero del reloj viene determinada por la coprecipitaci´

on de calcita y

uranio en el proceso de su formaci´

on. Dada la baja solubilidad del torio y su retenci´

on por las

arcillas, los manantiales que originan tobas, no suelen contener torio y, por tanto, solo llevan en

soluci´

on uranio. En el instante de precipitar la calcita conjuntamente con el uranio en soluci´

on

empieza su desintegraci´

on y la puesta en marcha del reloj radioisot´

opico.

Para la correcta determinaci´

on de la edad es preciso que el sistema quede cerrado a cualquier

modificaci´

on que pueda volver a poner a cero el reloj. Por lo tanto, es imprescindible que el sistema

geoqu´ımico se mantenga cerrado y no siempre resulta f´

acil determinar si un sistema ha permanecido

cerrado durante miles de a˜

nos. En el caso de las tobas es imprescindible realizar l´

aminas delgadas

para comprobar la posible existencia de varias generaciones de calcita. En efecto, la mayor parte

de las facies tob´

aceas presentan unas texturas muy porosas que favorecen los procesos diagen´

eticos

y, por ello son materiales poco adecuados para ser datados. La t´ıpica textura porosa facilita repe-

tidos procesos de disoluci´

on y precipitaci´

on, o sea, muchas puestas a cero del reloj radioactivo e,

incluso, favorece la colonizaci´

on de estos dep´

ositos por vegetaci´

on con la subsiguiente edafizaci´

on.

Sin embargo, los distintos micro-ambientes de precipitaci´

on y las altas tasas de acumulaci´

on (no

son raras las que alcanzan varios mil´ımetros por a˜

no) hacen que los dep´

ositos porosos queden f´

acil-

mente sellados en pocos a˜

nos. Las construcciones tob´

aceas presentan una gran variedad de facies y

resulta necesario seleccionar los dep´

ositos de calcita m´

as ”puros”, es decir con el menor contenido

en arcillas.

2.3.

EL PROBLEMA DE LAS TOBAS CONTAMINADAS

La presencia de arcillas en los dep´

ositos de calcita (denominada dirthy calcites) va asociada a

la contaminaci´

on de la muestra por torio. En una muestra con

232

Th resulta imposible determinar

qu´

e parte del contenido en

230

Th proviene de la contaminaci´

on y qu´

e otra procede del decaimiento

94

---

7. DATACI ´

ON DE LAS TOBAS POR EL M ´

ETODO DEL URANIO-TORIO

de su padre, el

234

U. Por lo tanto hay que evitar las muestras que contengan sedimentos detr´ıticos.

En las tobas, la presencia de torio heredado viene indicado por la presencia de

232

Th y la relaci´

on

de actividades

230

Th/

232

Th es indicativa del grado de contaminaci´

on. En general, se considera que

si la relaci´

on

230

Th/

232

Th es superior a 17 la edad obtenida es muy pr´

oxima a la que obtendr´ıamos

sin contaminaci´

on (Juli`

a and Bischoff, 1991).

Dado que las calcitas “puras” son extraordinariamente raras, especialmente en las tobas, existe

una abundante bibliograf´ıa sobre distintas t´

ecnicas destinadas a corregir el posible efecto contami-

nante siempre y cuando esta contaminaci´

on de detr´ıticos sea inferior al 1 %. El m´

etodo que aporta

los mejores resultados para eliminar una ligera contaminaci´

on de los carbonatos es la “utilizaci´

on

de is´

ocronas”. Este m´

etodo considera que la contaminaci´

on de la muestra es con una relaci´

on ra-

dioisot´

opica constante (por ejemplo originada a partir de la erosi´

on de un determinado dep´

osito)

aunque no homog´

enea en toda la muestra (por ejemplo m´

as elevada en una determinada frac-

ci´

on granulom´

etrica). La r´

eplica de varios an´

alisis de la misma muestra permite eliminar el efecto

contaminante y obtener una edad is´

ocrona (Bischoff and Fitzpatrick, 1991; Luo and Ku, 1991).

2.4.

PROCESO ANAL´

ITICO

El desarrollo de la geocronolog´ıa basada en relaciones isot´

opicas, sigue estando estrechamente

relacionado con la evoluci´

on de las t´

ecnicas anal´ıticas de cuantificaci´

on elemental. Se trata de

contabilizar la cantidad de ´

atomos de un determinado elemento qu´ımico para compararlos con la

cantidad de ´

atomos de otro elemento qu´ımico que resulta de la desintegraci´

on del primero y calcular

la edad aplicando la ley de desintegraci´

on. Por lo tanto, la precisi´

on anal´ıtica constituye un punto

crucial en la determinaci´

on de las edades, sobre todo sabiendo que la concentraci´

on de determinados

radiois´

otopos en una muestra puede ser muy peque˜

na, muy inferior a 1 ppb.

Dado que la abundancia de los radion´

ucleos de la serie de desintegraci´

on del

238

U es proporcional

a sus vidas mitad y ´

estas var´ıan de segundos a millones de a˜

nos, existe una gran desproporci´

on entre

sus abundancias. Sin embargo, desde una aproximaci´

on anal´ıtica basada en la actividad de cada

radion´

ucleo se sabe que en equilibrio secular todos tienen la misma actividad. Por lo tanto, aunque

la abundancia puede ser muy peque˜

na su actividad es f´

acilmente medible por espectrometr´ıa alfa

(Fig. 7.4).

Figura 7.4: Equipos de espectroscopia alfa de la casa ORTEC. a: Montaje modular de los a˜

nos 80, con c´

amaras

de vac´ıo dobles equipadas con un detector de silicio vertical, un amplificador y selector del rango de trabajo de

energ´ıa. Los dos m´

odulos de la drecha son el multicanal y una unidad de memoria. b: Equipo “Octˆ

ete”, compacto,

de los a˜

nos 90 con c´

amaras de vac´ıo individuales y detector horizontal. c: Detalle del interior del detector y d:

soporte para planchetas verticales.

95

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