Post on 14-Oct-2015
Plan del curso
Bases de la estratigrafa
Historia y principios de la estratigrafa
El tiempo geolgico: biocronologa, geocronologa
Qu es una cuenca sedimentaria?
Estratigrafa y cuencas = Contenido y envase
Tres factores fundamentales en la vida de una cuenca: tectnica, eustatismo, clima
El sistema Tierra. Cmo se fabrican cuencas. Magmatismo asociado.
Procesos de erosin, transporte, y sedimentacin. Ambientes sedimentarios.
Qu es la estratigrafa secuencial?
El objetivo : descifrar el registro estratigrfico en forma ptima
Estratigrafa descriptiva (tradicional) vs. Estratigrafa secuencial (gentica)
Los registros ssmicos, base de la estratigrafa secuencial
Principios y objetos de la estratigrafa secuencial. Facies y ambientes de depsito.
Discontinuidades y eventos. Importancia de la nocin de escala.
Distribucin de facies en una cuenca: paleogeografa
Yuxtaposiciones estratigrficas y paleogeogrficas: la ley de Walther
Reglas de nomenclatura estratigrfica
Correlaciones estratigrficas: fundamentos modernos, mtodos
Tipos de cuencas
Aplicaciones a las cuencas del Per y a su estratigrafa
Edad Media
la Ilada
sub-ramas (interrelacionadas) Bioestratigrafa : Estrechamente vinculada a la paleontologa: estudia el contenido, sucesin y distribucin del registro fsil en las rocas. Cronoestratigrafa : Apunta a la datacin relativa y absoluta de las unidades litoestratigrficas y bioestratigrficas, por:
- Geocronologa : dataciones absolutas por mtodos fsicos basados en la radioactividad natural. - Cicloestratigrafa : basadas en la observacin y clculo de ciclos astronmicos (ciclos de Milankovitch = variaciones orbitales) - Magnetoestratigrafa : basada en la alternancia de la polaridad magntica en los estratos y la escala paleomagntica global. - Quimioestratigrafa : evolucin de la composicin qumica de los sedimentos, como habiendo muestreado la superficie terrestre.
Tiene como objetivo ltimo la integracin y el mejoramiento de la escala temporal geolgica internacional. Litoestratigrafa : Caracterizacin litolgica de las sucesiones estratigrficas, y definicin de unidades litoestratigrficas (formaciones, etc.). Anlisis de facies : Composicin, gnesis, asociaciones, secuencias, distribucin, etc. Participa de la sedimentologa y petrografa sedimentaria. Paleogeografa : Reconstruye los ambientes sedimentarios que han existido, y su distribucin en la cuenca. Estratigrafa secuencial : Estudia los conjuntos sedimentarios con criterios genticos (sedimentolgicos y tectnicos), define secuencias deposicionales y las correlaciona. Anlisis de cuencas : Estudia una cuenca sedimentaria en su conjunto integrando los datos estratigrficos, tectnicos, sedimentolgicos, petrogrficos, cronoestratigrficos, etc. Representa el objetivo ltimo de la estratigrafa, y es de gran importancia econmica por su aplicacin directa en la prospeccin de recursos naturales (hidrocarburos en particular).
Jenfanes
Steno
Darwin
Cuvier
la estratigrafa es la rama de la geologa que estudia
e interpreta las rocas sedimentarias estratificadas
Sempere et al., 1997
ejemplo de aplicacin de la magnetoestratigrafa
ejemplo de aplicacin de la quimioestratigrafa
194.6 0.7 Ma plArAr
Jurassic sandstones
gypsum
Late K onlap
Paleogene foreland deposits
Devonian strata
onlap of Triassic red beds
194.6 0.7 Ma plArAr
Chirotherium barthii usually Lower Triassic (Upper Scythian to Anisian)
Jurassic sandstones
gypsum Late K onlap
Paleogene foreland deposits
Devonian strata
onlap of Triassic red beds
estratigrafa y
anlisis de cuencas
parte 2 : geocronologa
Thierry Sempere
convenio UNI-IRD, 2012
para entender mejor la
geocronologa es preciso recordar elementos de :
estructura de la materia
geoqumica
mineraloga
tomo = ncleo rodeado de electrones en rbitas
ncleo = protones + neutrones
cargas: protn = +
neutrn = 0
electrn =
masas : mp mn, >> me
Z = nmero de protones (nmero atmico)
N = nmero de neutrones
A = Z + N (masa atmica)
tabla peridica de los elementos qumicos
clasificacin de Goldschmidt
clasificacin mineralgica (cationes)
elementos mayores :
son constituyentes estequiomtricos de los minerales
Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na, K, H
elementos menores : Ti, Mn, P
elementos trazas : todos los dems
estructuras de los silicatos
ejemplo de cristal
(halita, = NaCl)
aniones (E-) cationes (E+)
tamao relativo de los principales radios inicos
istopos istopos de un elemento E :
Z(E) es constante, caracterstico del elemento
N(E) vara : no modifica el comportamiento qumico, pero s la masa atmica (A = Z + N)
posibilidad de fraccionacin si A no es muy grande (H,C,N,O,S)
un istopo de un elemento E se escribe
istopos estables = eternos istopos inestables = radioactivos
el istopo inestable (padre) tiende a transformarse en otro elemento (hijo)
AE Z
istopos
mismo Z, diferentes A : el nmero de neutrones es variable
notacin general para un nucleido: 6
14 C
istopos estables
eternos
fraccionacin qumica imposible
fraccionacin por masa slo posible
istopos radioactivos
l istopos inestables decaen a otros nucleidos
3 tipos de radioactividad
emisin a (alfa) : se emite un ncleo de 4He
Zh = Zp - 2 Nh = Np - 2 Ah = Ap - 4
emisin b- (beta -) : se emite un electrn (e-)
Zh = Zp + 1 Nh = Np - 1 Ah = Ap
captura de electrn o emisin b+ de positrn (e+)
Zh = Zp - 1 Nh = Np + 1 Ah = Ap
istopos radioactivos
l istopos inestables decaen a otros nucleidos
istopos radioactivos
l istopos inestables decaen a otros nucleidos
l la tasa de decaimiento es constante, y no es
afectada por P, T, etc.
istopos radioactivos
l istopos inestables decaen a otros nucleidos
l la tasa de decaimiento es constante, y no es
afectada por P (presin), T (temperatura), etc.
l el nucleido padre = el nucleido radioactivo que
decae
istopos radioactivos
l istopos inestables decaen a otros nucleidos
l la tasa de decaimiento es constante, y no es
afectada por P, T, etc.
l el nucleido padre = el nucleido radioactivo que
decae
l el/los nucleido(s) hijo(s) son los productos
atmicos radiognicos
aplicacin a la geocronologa isotpica
decaimiento radioactivo D = Nelt - N = N(elt -1)
se puede conocer la edad (t) de la muestra si se conoce :
D la cantidad del nucleido hijo producido
N la cantidad del nucleido padre original restante
l el constante de decaimiento para el sistema considerado
tiempo
1
sistemas geocronolgicos posibles
el sistema K-Ar
40K 40Ca (emisin b-) ~88,3 %
y a la vez 40Ar (b+ + captura de electrn) ~11,7 % 40Ca es muy comn; y no se puede distinguir 40Ca radiognico y 40Ca no radiognico
40Ar es un gas inerte que puede entramparse en las fases slidas que tienen K, porque se forma en ellos
la ecuacin de decaimiento apropriada es:
40Ar = 40Aro + 40K (e-lt -1)
donde l = 0.581 x 10-10 a-1 (captura de electrn)
el sistema Rb-Sr
87Rb 87Sr + b- (l = 1.42 x 10-11 a-1)
Rb se comporta como K micas y FK
Sr se comporta como Ca plagioclasa y apatita (pero no entra en los clinopiroxenos)
88Sr : 87Sr : 86Sr : 84Sr promedios = 10 : 0.7 : 1 : 0.07
86Sr es un istopo estable, no creado por decaimiento de ningn padre
tcnica de los iscronos se requiere 3 muestras cogenticas con Rb/Sr variado
que pueden ser :
3 rocas cogenticas derivadas de una sla fuente por fusin parcial, o cristalizacin fraccionada, etc.
3 minerales coexistentes en la misma roca pero con relaciones K/Ca diferentes
a b c to 86Sr
87Sr
o
( )
86Sr
87Sr
86Sr
87Rb
3 muestras plotean en a, b, c en el tiempo to ,
debido a relaciones variables de Rb / Sr
despus de cierto tiempo (t0 t1),
cada muestra pierde algo de 87Rb y gana una cantidad equivalente de 87Sr
a b c
a1
b1
c1 t1
to
86Sr
87Sr
86Sr
87Rb
86Sr
87Sr
o
( )
hasta el tiempo t2 cada muestra sigue evolucionando
nueva lnea, ms inclinada
a b c
a1
b1
c1
a2
b2
c2
t1
to
t2
86Sr
87Sr
86Sr
87Sr
o
( )
86Sr
87Rb
la tcnica de los iscronos produce 2 resultados de valor :
1. La edad de las rocas (dada por la pendiente = lt)
2. (87Sr/86Sr)o = el valor inicial de 87Sr/86Sr
Rb-Sr isochron for the Eagle Peak Pluton, central Sierra Nevada Batholith, California, USA. Filled circles are whole-rock analyses, open circles are hornblende separates. The regression equation for the data is also given.
After Hill et al. (1988), Amer. J. Sci., 288-A, 213-241.
el sistema U-Th-Pb
sistema complejo :
F 2 istopos radioactivos de U: 238U, 235U
F 1 istopo radioactivo de Th: 232Th
F los otros istopos de U y Th tiene medias vidas cortas
F 3 istopos radiognicos de Pb: 206Pb, 207Pb, 208Pb F 238U 234U 206Pb (l = 1.5512 x 10-10 a-1) F 235U 207Pb (l = 9.8485 x 10-10 a-1)
F 232Th 208Pb (l = 4.9475 x 10-11 a-1)
U, Th, y Pb son elementos incompatibles, y se concentran en los primeros lquidos
= ncleo de helio
He
Chew et al., 2008
datacin U-Pb de zircones detrticos
Chew et al., 2007 datacin U-Pb de zircones magmticos y metamrficos
ejemplos de
datos U-Pb de Per
termocronologa por trazas de fisin
el uranio (U) se insierta preferencialmente en ciertos minerales los ncleos de los istopos del U (incl. 238U) son susceptibles de fisionarse estas fisiones espontneas daan el cristal-huesped, donde dejan trazas estas trazas se cicatrizan encima de una cierta temperatura se conservan desde el momento que se pasa por debajo de esta temperatura contar estas trazas permite datar el enfriamiento y por lo tanto la exhumacin de la roca que contiene el cristal concretamente: zircn (silicato de zirconio) : ~210 C apatita (fosfato de calcio) : ~90 C
siempre recordar que:
1. se data un mineral (magmtico o detrtico)
que lleva un elemento qumico
que ha decado por radioactividad
(o la roca total si no se puede aislar un mineral)
2. la edad otenida es la edad
a la cual el sistema mineralgico
se cerr (enfriamiento relativo)
U-Pb
trazas de fisin
(U/Th)-He
40Ar-39Ar
principales geocronometros
U-Pb
40Ar-39Ar
trazas de fisin (U/Th)-He
U-Pb sobre zircn
U-Th-Pb sobre monacita
U-Pb sobre apatita
40Ar-39Ar sobre mica blanca
trazas de fisin sobre apatita
trazas de fisin sobre zircn
geocronometros comunmente usados sobre material detrtico
cristalizacin crecimiento cristalino
metamorfismo de alto grado
exhumacin / metamorfismo
de grado intermedio
exhumacin / metamorfismo de bajo grado
sobre apatita
apatita = Ca5(PO4)3(OH, F, Cl)
sistemas geocronolgicos (en realidad termocronolgicos)
siempre recordar que:
1. se data un mineral (magmtico o detrtico)
que lleva un elemento qumico
que ha decado por radioactividad
(o la roca total si no se puede aislar un mineral)
2. la edad otenida es la edad
a la cual el sistema mineralgico
se cerr (enfriamiento relativo)