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Geocronología, el paso del tiempo en las rocas y los minerales

Las técnicas para extraer los secretos de las muestras de rocas se han multiplicado.

12-06-2013

Por Naix’ieli Castillo García, DGDC-UNAM



Las rocas son un libro abierto de información. Conociendo su edad y el tiempo en el que se formaron, los geocrónologos pueden conocer y plantear hipótesis sobre cómo se fue la historia de la formación de los continentes, cómo evolucionan los volcanes y en que época ocurrieron erupciones.

Los estudios geocronológicos también se usan para conocer cómo ha evolucionado la vida en nuestro planeta, pues mediante el fechamiento de fósiles de plantas y animales se pueden construir líneas de tiempo en las que se aprecia que especies convivieron entre sí, o en que época se extinguieron; también se pueden establecer migraciones antiguas.

Estudiar cómo ha pasado el tiempo en las rocas y yacimientos, también es de gran utilidad para la búsqueda y el aprovechamiento de recursos naturales  como el petróleo y las aguas subterráneas.

Átomos que sirven como relojes de arena

En México, hay una gran tradición en el fechamiento de rocas y minerales. Los trabajos iniciaron a finales de los años 50 y, hoy, nuestro país destaca entre las naciones latinoamericanas por la diversidad de métodos geocronológicos, aunque Brasil, cuenta con un mayor número de laboratorios y equipo técnico.

Para fechar realmente la edad absoluta de una roca o de un mineral, se necesita un proceso que haya estado activo durante toda la historia del objeto que se quiere datar. La radiactividad constituye este proceso constante, explica el maestro Alejandro Rincón Orta, uno de los pioneros de la geocronología en México

Los átomos de los elementos radiactivos son inestables, sus núcleos se transmutan espontáneamente emitiendo energía o partículas para buscar configuraciones más estables. Esto significa que, tras muchos años, se convierten en otros elementos químicos. Estos átomos radiactivos pueden usarse como relojes de arena que llevan un registro del paso del tiempo.

En la naturaleza existen cadenas de elementos radiactivos. Por ejemplo, el uranio 238, tiene en su núcleo 238 partículas de las cuales 92 son protones, cuando su núcleo se desintegra emite quantos de energía, partículas beta o partículas alfa;  si emite una partícula alfa, entonces emite dos protones y dos neutrones y su masa atómica disminuye en cuatro unidades. Ese uranio 238 se convirtió en un elemento de masa 234, pero su número atómico pasó de ser 92 a 90 que corresponde al elemento torio.

Este nuevo elemento, el torio, si emite nuevamente una partícula beta, se convierte en protactinio, un elemento con la misma masa, pero con número atómico 91 y si emite otra, se convierte nuevamente en uranio 234.

Una cadena radiactiva puede empezar con uranio 238 y terminar en plomo 206, en un proceso irreversible y constante.

Siguiendo la analogía del reloj de arena, Alejandro Rincón Orta, señala que en la parte de arriba del reloj de arena se encuentra el elemento radiactivo y la parte de abajo del reloj es el elemento estable o elemento hijo.

Por ejemplo, explicó, el uranio tarda alrededor de un millón de años en que se estabilice la cadena y cada átomo del elemento padre que se destruye forma un átomo del elemento hijo. Para saber cuánto tiempo ha pasado en una roca o un mineral, se pueden establecer ecuaciones que ligan la cantidad de elemento padre, la cantidad de elemento hijo y el tiempo durante el cual el proceso tiene lugar.

Este método de fechamiento es muy bueno, comentó; sin embargo, hay que tener cuidado porque se asume que el reloj no tiene fugas, que la velocidad de decaimiento del elemento original es constante y que al inicio del proceso no había elemento hijo.

Geocronología en México

Para usar la geoquímica isotópica y aplicar las técnicas de fechamiento, es necesario contar con instrumentos que permitan ver y contar la cantidad de átomos que hay en las muestras de rocas y minerales que se están estudiando.

Los espectrómetros de masas son instrumentos que permiten analizar con mucha precisión la composición de una muestra. Este instrumento separa los núcleos de los átomos según su masa y su carga. Así se puede saber que isótopos existen.

Hace 50 años, cuando iniciaron los primeros estudios del geocronología en nuestro país, hacía muy poco tiempo desde que se habían desarrollado las técnicas para fechar rocas y minerales a través de elementos radioactivos. En ese entonces, no era común comprar los instrumentos sino que se desarrollaban y construían en los propios laboratorios de los institutos de Física y Geofísica de la UNAM.

Hoy en día, los especialistas dedicados a la geocronología, reconocen el esfuerzo llevado a cabo por el Instituto de Física de la UNAM donde se desarrollaron los primeros instrumentos de espectrometría de masas.

Los pioneros de la geocronología mexicana, como el doctor Dante Morán Centeno y Fernando Ortega Gutierrez, del Instituto de Geología, relatan que en el principio dedicarse a esta disciplina era un via crucis por la falta de un esfuerzo integrado e institucional. Una muestra es el hecho de que algunos equipos nunca sirvieron porque aunque se compraron no contaban con la infraestructura adecuada y suficiente para hacerlos funcionar.

Por otra parte, como este tipo de instrumentos eran muy nuevos y las técnicas de fechamiento se encontraban en desarrollo, muchos de los datos obtenidos eran imprecisos. Más adelante se corrigieron cuando las técnicas se fueron estandarizando y haciendo más robustas.

Hoy en día, las técnicas para extraer los secretos de las muestras de rocas se han multiplicado y los equipos se adquieren de compañías que se dedican exclusivamente al desarrollo, mejora y comercialización de estos instrumentos.

Actualmente los laboratorios de avanzada en la materia son el Laboratorio Universitario de Geoquímica Isotópica (LUGIS), el Laboratorio de Geocronología del CICESE y el Laboratorio de Estudios Isotópicos del Centro de Geociencias de la UNAM en Juriquilla, Querétaro.

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