Datacion Trazas Fision Noury

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    06-Nov-2015

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La datacin por el mtodo de trazas de fisin.Mlanie Noury

Aplicaciones a laexploracin minera y petroleraBuenas tardes a todos, Primero disculpe mi accento, si hay alguno problema, puedo hablar en francs tambien !Gracias para darme la occasin de presenter el metodo de trazas de fision, es el metodo que utilizo para mi tesis doctoral.Entonces hoy voy a hablar de este metodo y de sus aplicaciones en la industria 1PlanBases de la termocronologa de baja temperaturaAnlisis por trazas de fisinAplicaciones de las trazas de fisin a la industria petroleraAplicaciones de la termocronologa a la industria minera

Bases de la termocronologa de baja temperaturaTermocronmetros

Ehlers, 2001Cronometros que se utilizan en geologia.Corresponden a temperaturas. Permiten fechar temparutara de la rocas.Por ejemplo4Termocronmetros de baja temperatura

75 C350 CEhlers, 2001FT apatite entre 80 y 110 centigradosFT zircones entre 220 y 250 C5

TectonicaClimaErosinSedimentacinPorqu utilizar la termocronologa de baja temperatura ?Processos que afectan los isotermos / la estructura termica de la tierra.6

Los datos termocronologicos son relacionados con :La transmisin del calor en la corteza superior Los procesos que cambian la estructura termal de la corteza superior, como :Geodinamica/tectnica de placasTectonica (fallamiento)Erosin Flujos de fluidosTopografa/relieveVolcanismoPorqu utilizar la termocronologa de baja temperatura ?Vamos a fechar cosas relacionadas con estos procesos7Historia tiempo-temperatura de las rocasHistoria de la exhumacin (inicio, duracin y cuantificacin)Desarrollo del relieveHistoria termal de las cuencas sedimentariasAnlisis de las fuentes sedimentarias

Porqu utilizar la termocronologa de baja temperatura ?Se puede conocer mas sobre :8GeocronologaUtiliza la radioactividad natural para fechar absolutamente:

Nd cantidad del istopo hijo al tiempo t ,Nd0 cantidad inicial del istopo hijo, Np cantidad del istopo padrel constante de decaimiento.

Parent Daughter87Rb 87Sr147Sm 143Nd 235-238U-232Th 206-8Pb + 4He40K 40Ar39Ar 40Ar176Lu 176Hf

Funciona con el mismo principio que la geochronologia 9Parent Daughter87Rb 87Sr147Sm 143Nd 235-238U-232Th 206-8Pb + 4He40K 40Ar39Ar 40Ar176Lu 176Hf

GeochronologaUtiliza la radioactividad natural para fechar absolutamente:

Nd cantidad del istopo hijo al tiempo t ,Nd0 cantidad inicial del istopo hijo, Np cantidad del istopo padrel constante de decaimiento.

Temperatura de cierrePor la alta temperatura, el istopo hijo se difunde al exterior del sistema (el cristal).

El decaimiento radioactivo en un sistema abiertoBraun et al., 200640K40ArtUn concepto muy importante para entender lo que vamos a ver despues esla T de cierrePadres dan hijos por decaimiento radioactivo.Los hijos no hacen parte de la red cristalina . LEERLa T corresponde a la vibracion de los atomos. => Cero absoluto=> Cuando el mineral vibre mucho, los atomos hijos, ademas si son gases, salen del mineral

11Temperatura de cierreEl decaimiento radioactivo en un sistema cerrado40K40ArtLa temperatura es suficientemente baja para que el istopo hijo est completamente retenido dentro del mineral:

En cada momento, la cantidad del istopo hijo es una funcin del tiempo y de la cantidad inicial.

Braun et al., 2006Al contrario si En este caso ..se dice que el sistema o el mineral esta cerrado.

12Termocronmetros

Ehlers, 2001Cada mineral tiene una temperatura de cierre diferente por cada metodo13TermochronologaUn enfriamiento montono permite una interpretacin simple de las edades termocronologicas.

Multiple-method thermochronologyRpidoLentoDiferentes metodos => historia termica 14TermocronologaUn recalentamiento puede parcialemente reiniciar el termocronmetro y reconstrur la historia ser ms difcil. 40K40ArtBraun et al., 2006Problema :

Vamos a ver que la trazas de fision pueden resolver este problema !15Anlisis por trazas de fisinAntes de explicarle principios del metodo,Voy a hablar de aspectos practicos 16

Formada por fisin espontnea del 238U que daa la red cristalina

Qu es una traza de fisin ? Minerales utilizados :apatita, zircon, titanita

Fleischer et al. (1975)Dao dentro de la red cristalina.Energia liberada, los atomos hijos se repelan danando la red.17 Qu es una traza de fisin ?

Tienen este forma conicaEso son fotos de lo que sepodria ver en los cascos de los austronautas americanos cuando fueron en la luna.Es el dap que hiso el viento solar en los cascos.18Formacin de las trazas : funcin lineal del tiempo

t1/2 para la fisin espontanea del 238U 91015 aos= 9 millin de billones de aos

Se puede determinar la edad de una muestra conociendo la densidad de trazas y su concentracin en uranio. Qu es una traza de fisin ?

Las trazas son orientadas aleatoriamente

Las trazas de fisin se pueden observar con un microscopio solamente despus de un ataque qumicoTrazas de fisin en un zircon Qu es una traza de fisin ?Como hacemos para obtener este imagen20Mostrear

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

Pulverizacin de las rocasTamizacin 100-200 mSeparacin mineral (mesa vibrante)

Preparacin de las muestrasMachucador => ArenaTamizacionMinerales densos => lavamos la arena con mesa vibrante gardar parte densa.Apatitas (entre 3.1 y 3.2 - Ca5(PO4)3(OH,Cl,F)) y zircones (3.9 - 4.8 ZrSiO4)

22

Separacin mineralFranz =>eliminar parte maeticaLicores densos => partes entre 3.1 y 3.3 por apatitas y arriba de 3.3 por zircones23Separacin mineral

ZirconesApatitas

Apatitas y zircones separadosApatitas => transparentes achaparradosZircones => de transparente a rojizo, gran relieve y son aciculares25

Zircon grains mounted in Teflon

Hot plate for zircon mountingMontar los zircones en Teflon26

Montaje de apatita

Montar las apatitas en epoxy

Zircon o apatita con trazas latentes (invisibles)

Montar los granos en epoxy o Teflon

Pulir para exponer una superficie interna

PulimientoPulimiento

6 etapasAtaque quimico para revelar las trazasApatitas : 20s a 28C en HNO3Zircones : varias horas a 228C en NaOH+KOH.

El ataque quimico es mas rapido en las partes defectuosas del mineral como las trazas

Revelar las trazas

Ataque quimicoAtaque quimico para revelar las trazasApatitas : 20s a 28C en HNO3Zircones : varias horas a 228C en NaOH+KOH.

El ataque quimico es mas rapido en las partes defectuosas del mineral como las trazasRevelar las trazas

Revelar las trazasImagen de lo que obtenemos32

Revelar las trazasContando las trazas se puede conocer la cantidad de fisiones que se producieron desde el cierre del sistema. Pero no se conoce la cantidad inicial de atomos padres ! Qu hacer ?Trazas atacadas visibles en la superficie del grano

Poner en la superficie un detector externo que no contiene uranio=> Mica blanco

muscovite sheetEl mtodo del detector externoEl mtodo del detector externo

Determinacin del contenido en U utilizando el 235U

La proporcin entre 238U y 235U es estable en el universo (7.2527x10-3)

Irradiacin con neutrones

El mtodo del detector externo

muscovite sheetmuscovite sheetSe produce una fisin inducida de los atomos de 235U en el grano

Formacin de trazas inducidas en el mica y en el grano

El mtodo del detector externo

Ataque quimico de las trazas inducidas en el mica durante la irradiacin con HF a 48% durante 18 min a 20C.

El mtodo del detector externo

Grano MicaEl mtodo del detector externoMontajeMicaMicroscopio con luz transmitida y reflejadaPlataforma X-Y automatizadaTableta de digitalizarComputadora(Camara digital)

El mtodo del detector externoRecuento 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)

El mtodo del detector externo

l:decay constant of 238U (4.47 x 109 y)lf: fission decay constant of 238U (8.2 x 1015 y)F : neutron fluxs : 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 tracksEl mtodo del detector externo

El mtodo del detector externoAs se conoce el tiempo t desde cal la muestra pas la temperatura de cierre del sistema

Pero un recalentamiento puede parcialmente reiniciar el termocronometro !

La temperatura aumenta => Las trazas cicatrizanCicatrizacin de las trazas

La temperatura baja => Nuevas trazas (largas)Trazas nuevasTrazas viejasCicatrizacin de las trazasLas trazas se acortan hasta disaparecer por la cicatrizacin de la red mineral a alta temperatura.

Cicatrizacin de las trazasZCPpozo46

Cicatrizacin de las trazasZona de cicatrizacin parcialZCPLas trazas se acortan hasta disaparecer por la cicatrizacin de la red mineral a alta temperatura.

pozo47Las trazas se acortan hasta disaparecer por la cicatrizacin de la red mineral a alta temperatura.

Es un processo non-lineal, fuertamente dependiente de la temperatura

Se puede hacer modelos numericos para estudiar la historia termica de las muestras.

Cicatrizacin de las trazasZCP

Trazas confinadas y horizontales

Trazas confinadas y horizontales

Enfriamiento rapidoTrazas largasZCP

ZCPEnfriamiento continuoDistribucin asimetricaGallagher et al., 1998Clculo de las longitudes de trazas

Calentamiento contin