DATACION POR 40POTASIO

Javier Rengifo GonzálesFísica Experimental

Resumen

1. Datación de edades2. Métodos para datación de edades.3. ¿Qué es el potasio 40?

4. Decaimiento del Potasio 40

5. Calculando la Edad de una roca6. Descripción del método

7. Limitaciones del método

8. Sitios importantes datados por potasio 40

1. Datación de Edades

2. Métodos para Datación de Edades

Datación Relativa

• No se puede establecer una fecha precisa, pero si podemos obtener lo que sucedió antes o después de un acontecimiento.

Datación Absoluta

• Es posible obtener fechas absolutas. Fiables para los acontecimientos del pasado geológico.

Anillos dendrocronológicos

Métodos de Datación de rocas y procesos geológicos

Exposición a los rayos cosmicos.Huellas de fision.Paleomagnetismo.Dataciones radiometricas: Samario-neomidio. Rubidio-estroncio

Uranio-plomo Potasio-Argon. Berilio-Boro. Torio-Radio. Protacinio-Actinio. Carbono-Hidrogeno. Argon-Argon. Tritio-Helio.

Físicos y Geofísicos

Relaciones tectonicas o magneticasDensidad de craterizacion Estructurales

Los fosiles.Los ritmos biologicos. - Dendrocronologia - Anillos de crecimiento en corales

Los relojes molecualres.

Biológicos

El principio de Superposición.Las Varvas.Estratigráficos

Vidas medias de algunos radioisótopos

• El carbono-14, con 6 000 años de vida media, y en otras con vidas extremadamente largas, como la del uranio-238, de 4 500 000 000 de años.

• El potasio-40 al decaer da lugar al nacimiento del argón-40, que tiene una vida media de más de 1 260 000 000 de años aproximadamente; el rubidio-87, por su parte, da lugar al nacimiento del estroncio-87, con una vida media de 48 000 000 000

3. ¿Que es el potasio 40?

• Este radioisótopo convive junto al Potasio-39 (estable y se da en un 93 % en la naturaleza) y el Potasio-41 (estable y se da en un 6% en la naturaleza).Tiene una vida media de 1.277x10^9 años, y decae mediante Captura electrónica. Esto es lo mismo que el decaimiento beta +, donde un protón absorbe un electrón de la capa L o K para convertirse en un neutrón, liberando un positrón, un neutrino y una rayo gamma para ajustar su masa.

4. Decaimiento radioactivo del potasio-40

• El gráfico nos indica el decaimiento del Potasio a través del tiempo. Se puede observar que el decaimiento es exponencial, Por ejemplo: 1-->2-->4-->8-->16-->...

• Decae a dos isótopos estables: calcio 40 y argón 40. Cuando la cantidad de núcleos de K-40 de nuestra muestra es grande, con gran precisión el 89,3% de las partículas emitidas serán positrones.

• Al decaer por emisión beta*, los resultados en ambos casos son núcleos con la misma cantidad de nucleones (40) pero diferente cantidad de protones y neutrones. El potasio 40 tiene 19 protones y 21 neutrones. El calcio 40 tiene 20 protones y 20 neutrones, en tanto que el argón tiene 18 protones y 22 neutrones.

*Decaimiento beta . Esta forma de decaimiento es bastante curiosa. En el decaimiento beta un neutrón se transforma en un protón por emisión de un electrón

5.Calculando la edad de una roca

• El Potasio-40 decae en dos elementos

• Pero tambien podemos expresar el decaimiento exponencial del potasio-40 en los dos elementos de la siguiente manera

)1(404040 . −−=−+− teKCaAr λ

• Donde las constantes de decaimiento es la suma de las dos constantes que describen la conversión en argon y calcio

ca λλλ += 110 )(10585,0 −−= añosxaλ110 )(10720,4 −−= añosxcλ

110 )(10305,5 −−= añosxλ

Ahora bien, dada una cantidad inicial de K-40, la cantidad de átomos que decaen en Ar-40 está dada por:

Que también se puede escribir así:

4040 −=− KAr a

λλ

)1(4040 . −−=− ta eKAr λ

λλ

Despejando el Tiempo

Pero como la relación de concentraciones de argón 40 y de potasio 40 es suficientemente fiable, la fórmula se simplifica en:

⋅+=

t

t

a K

Art

40

40

1ln1

λλ

λ

×

=t

t

K

Art

40

40

1048,0

1

λ

El reloj de potasio-argón nos proporciona la edad del último proceso de cristalización de un mineral. Esto es, la edad de cristalización de una roca ígnea o de metamorfismo en una roca metamórfica.

6. Descripción del método

Este método es válido para las rocas de entre 0,5 millones y

varios millones de antigüedad.

• El potasio radiactivo (40potassium) decae en el argón en un cierto plazo, así que la edad de ciertas rocas o los minerales puede ser descubierto midiendo la cantidad de argón que contienen. Este método es útil para los arqueólogos que trabajan en las áreas sobre donde las erupciones volcánicas han dejado capas de ceniza y debajo de un depósito arqueológico. Las capas volcánicas pueden ser anticuadas, y el material arqueológico fechará al período entre esas dos erupciones volcánicas. Es importante recordar que este método da la edad del mineral, no el artefacto.

Volcan Misti, erupciono en 14440

7. Limitaciones del método

• La técnica trabaja bien para casi cualquier roca ígnea o volcánica, a condición de que la roca no da ninguna evidencia de pasar con un proceso de la calefacción-recristalización después de su formación inicial.

• Esta técnica es la más útil a los arqueólogos y a los paleo antropólogos cuando los flujos de lava o las tobas volcánicas forman los estratos que cubren los estratos que llevan la evidencia de la actividad humana. Las fechas obtenidas con este método entonces indican que los materiales arqueológicos no pueden ser más jóvenes que el estrato de la toba volcánica o de la lava. Porque los materiales anticuados usando este método no son el resultado directo de la actividad humana

• La datación del Potasio-argón es exacta a partir de 4.3 mil millones años (la edad de la tierra) a cerca de 100.000 años antes del presente. En 100.000 años, solamente 0.0053% del potasio-40 en una roca habrían decaído a argon-40, empujando los límites de actuales dispositivos de detección. Eventual, la datación del potasio-argón puede poder proporcionar las fechas tan recientes como 20.000 años antes de presente.

8. Sitios importantes datados con este método

Garganta de Olduvai• Constituye uno de los lugares más

importantes en el este de África en relación a yacimientos paleontológicos y arqueológicos prehistóricos olduvayenses y achelenses. Los barrancos de este cañón también son conocidos oficiosamente con el sobrenombre de "cuna de la humanidad".

• Está ubicada al Este de la llanura del Serengeti en el norte de Tanzania, dentro de lo que es el Gran Valle del Rift, una gran depresión que comprende unos 2.900 Km., donde la tectónica y la erosión han dejado al descubierto sedimentos de una antigüedad comprendida entre algo más 1,7 y 2 millones de años (Plioceno superior - Pleistoceno).

Laetoli• El yacimiento del Paleolítico inferior de

Laetoli, en Tanzania, es famoso por sus icnitas de humanos antiguos, preservadas en cenizas volcánicas. El sitio está localizado 45 km al sur de Olduvai.

• El sitio (Site-G) pertenece al Plioceno, datado, con el método potasio-argón, en 3.7 millones de años antes del presente

• Las líneas de huellas de homínido, descubiertas en 1976-1977 por Mary Leakey, Richard Hay y su equipo, están preservadas en ceniza de una erupción del volcán Sadiman, a 20 km de allí. La lluvia liviana convirtió una capa de 15 cm de grueso en tufa sin destruir las impresiones dejadas por los pies de todos los animales que caminaron por allí. Con el transcurso de años y siglos fueron cubiertas por otros depósitos de cenizas.

Créditos• Radioactividad: http://www.cab.cnea.gov.ar/divulgacion

/radiactividad/c_radiactividad_f7.html• (1) Vida media del Potasio: Pablo Perez y Mariana Zeller:

pablperez@yahoo.com, marianzeller@hotmail.com Laboratorio 5-FCEN-UBA-Verano 2002

• Significado del tiempo medido por radiactividad• http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/42/

htm/sec_10.html• Datación por Potasio 40: http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio-

Arg%C3%B3n• Tiempo Geológico: http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect2/Sect2

_1b.html• Datación por Potasio-Argon: http://id-archserve.ucsb.edu/anth3/

courseware/Chronology/09_Potassium_Argon_Dating.html

Gracias