La datación por el método de trazas de fisión .

1. La dataciónpor el método de trazas de fisión. Aplicaciones a laexploración minera y petrolera Mélanie Noury

2. Plan • Bases de la termocronología de bajatemperatura • Análisisportrazas de fisión • Aplicacionesde las trazas de fisión a la industriapetrolera • Aplicaciones de la termocronologíaa la industriaminera

3. Bases de la termocronología de bajatemperatura

4. Termocronómetros Ehlers, 2001

5. Termocronómetros de bajatemperatura 75 °C 350 °C Ehlers, 2001

6. Porquéutilizar la termocronología de bajatemperatura ? Clima Erosión Sedimentación Tectonica

7. Porquéutilizar la termocronología de bajatemperatura ? • Los datos termocronologicos son relacionados con : • La transmisión del calor en la corteza superior • Los procesos que cambian la estructura termal de la corteza superior, como : • Geodinamica/tectónica de placas • Tectonica (fallamiento) • Erosión • Flujos de fluidos • Topografía/relieve • Volcanismo

8. Porquéutilizar la termocronología de bajatemperatura ? • Historiatiempo-temperatura de lasrocas • Historia de la exhumación (inicio, duración y cuantificación) • Desarrollo del relieve • Historiatermal de lascuencassedimentarias • Análisis de lasfuentessedimentarias

9. Geocronología • Utiliza la radioactividad natural para fechar “absolutamente”: • Nd cantidad del isótopo hijo al tiempo t , • Nd0 cantidad inicial del isótopo hijo, • Np cantidad del isótopo padre • l constante de decaimiento. Parent Daughter 87Rb 87Sr 147Sm 143Nd 235-238U-232Th 206-8Pb + 4He 40K 40Ar 39Ar 40Ar 176Lu 176Hf

10. Geochronología • Utiliza la radioactividad natural para fechar “absolutamente”: • Nd cantidad del isótopo hijo al tiempo t , • Nd0 cantidad inicial del isótopo hijo, • Np cantidad del isótopo padre • l constante de decaimiento. Parent Daughter 87Rb 87Sr 147Sm 143Nd 235-238U-232Th 206-8Pb + 4He 40K 40Ar 39Ar 40Ar 176Lu 176Hf

11. 40K t 40Ar Temperatura de cierre El decaimientoradioactivo en un sistemaabierto Por la altatemperatura, el isótopohijo se difunde al exterior del sistema (el cristal). Braun et al., 2006

12. Temperatura de cierre El decaimientoradioactivo en un sistemacerrado 40K t 40Ar La temperaturaessuficientementebajaparaque el isótopohijoestécompletamenteretenidodentro del mineral: En cadamomento, la cantidad del isótopohijoesunafunción del tiempo y de la cantidadinicial. Braun et al., 2006

13. Termocronómetros Ehlers, 2001

14. Termochronología Multiple-method thermochronology Un enfriamientomonótonopermiteunainterpretación simple de lasedadestermocronologicas. Rápido Lento

15. Termocronología Un recalentamiento puede parcialemente reiniciar el termocronómetro y reconstruír la historia será más difícil. 40K t 40Ar Braun et al., 2006

16. Análisisportrazas de fisión

17. ¿ Qué es una traza de fisión ? Fleischer et al. (1975) Formadaporfisiónespontánea del 238U quedaña la red cristalina • Mineralesutilizados : • apatita, zircon, titanita

18. ¿ Qué es una traza de fisión ?

19. ¿ Qué es una traza de fisión ? • Formación de lastrazas : función lineal del tiempo • t1/2para la fisiónespontanea del 238U  91015años • = 9 millión de billones de años • Se puededeterminar la edad de unamuestraconociendo la densidad de trazas y suconcentración en uranio.

20. ¿ Qué es una traza de fisión ? • Las trazas son orientadasaleatoriamente • Las trazas de fisiónse puedenobservar con un microscopiosolamentedespués de un ataquequímico Trazas de fisión en un zircon

21. Mostrear 6-8 kg de roca. 500 g. si tenemos una fraccion densa

22. Pulverización de lasrocas Tamización 100-200 µm Separación mineral (mesa vibrante) Preparación de las muestras

23. Separación mineral

24. Separación mineral

25. Apatitas y zircones separados Apatitas Zircones

26. Montar los zircones en Teflon® Zircon grains mounted in Teflon® Hot plate for zircon mounting

27. Montar las apatitas en epoxy Montaje de apatita

28. Pulimiento • Zircon o apatita con trazaslatentes (invisibles) • Montar los granos en epoxy o Teflon® • Pulirparaexponerunasuperficieinterna

29. Pulimiento 6 etapas

30. Revelar las trazas • Ataque quimico para revelar las trazas • Apatitas : 20s a 28°C en HNO3 • Zircones : varias horas a 228°C en NaOH+KOH. • El ataque quimico es mas rapido en las partes defectuosas del mineral como las trazas Ataque quimico

31. Revelar las trazas • Ataque quimico para revelar las trazas • Apatitas : 20s a 28°C en HNO3 • Zircones : varias horas a 228°C en NaOH+KOH. • El ataque quimico es mas rapido en las partes defectuosas del mineral como las trazas

32. Revelar las trazas

33. Revelar las trazas Contando las trazas se puedeconocer la cantidad de fisiones que se producierondesde el cierredelsistema. ¡ Perono se conoce la cantidadinicial de atomospadres! ¿ Quéhacer ?

34. El método del detector externo • Trazasatacadasvisibles en la superficie del grano • Poner en la superficie un detector externoque no contieneuranio => Mica blanco muscovite sheet

35. El método del detector externo

36. El método del detector externo • Determinación del contenido en U utilizando el 235U • La proporción entre 238U y 235U esestable en el universo (7.2527x10-3) • Irradiacióncon neutrones muscovite sheet muscovite sheet

37. El método del detector externo • Se produce unafisióninducida de los atomos de 235U en el grano • Formación de trazasinducidas en el mica y en el grano

38. El método del detector externo • Ataquequimico de lastrazasinducidas en el mica durante la irradiación con HF a 48% durante 18 min a 20°C.

39. El método del detector externo Montaje Mica Grano Mica

40. El método del detector externo • Microscopio con luz transmitida y reflejada • Plataforma X-Y automatizada • Tableta de digitalizar • Computadora • (Camara digital)

41. El método del detector externo • Recuento de las trazas espontaneas en los granos => rs (densidad de trazas espontaneas ) • Recuento de las trazas inducidas en la mica => ri (densidad de trazas inducidas)

42. El método del detector externo l: decay constant of 238U (4.47 x 109y) lf: fission decay constant of 238U (8.2 x 1015y) F : neutron flux s : cross section of neutron capture (580.2 x 10-24 cm2) c: geometry factor (0.5) I: 238U/235U ratio (7.2527x10-3) rs, ri: density of spontaneous and induced tracks

43. El método del detector externo Así se conoce el tiempotdesdecúal la muestrapasó la temperatura de cierre del sistema ¡ Pero un recalentamiento puede parcialmente reiniciar el termocronometro !

44. Cicatrización de las trazas La temperaturaaumenta => Las trazascicatrizan

45. Cicatrización de las trazas Trazasnuevas Trazasviejas La temperaturabaja => Nuevastrazas (largas)

46. Cicatrización de las trazas • Las trazas se acortan hasta disaparecerpor la cicatrización de la red mineral a altatemperatura. ZCP

47. Cicatrización de las trazas • Las trazas se acortan hasta disaparecerpor la cicatrización de la red mineral a altatemperatura. Zona de cicatrización parcial ZCP

48. Cicatrización de las trazas • Las trazas se acortan hasta disaparecerpor la cicatrización de la red mineral a altatemperatura. • Es un processo non-lineal, fuertamentedependiente de la temperatura • Se puedehacermodelosnumericosparaestudiar la historiatermica de lasmuestras. ZCP

49. Trazas confinadas y horizontales

50. Trazas confinadas y horizontales