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MÉXICO

REVISIÓN PETROGRÁFICA DE MUESTRAS PARA DATACIONES RADIOMÉTRICAS

GUÍA CFE 10100-54

SEPTIEMBRE 2012 REVISA Y SUSTITUYE A LA EDICIÓN DE JULIO DE 2000

REVISIÓN PETROGRÁFICA DE MUESTRAS PARA REALIZAR DATACIONES RADIOMÉTRICAS

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C O N T E N I D O

1 OBJETIVO_________________________________________________________________________ 1

2 CAMPO DE APLICACIÓN ____________________________________________________________ 1

3 NORMAS QUE SE APLICAN __________________________________________________________ 1

4 DEFINICIONES _____________________________________________________________________ 1

4.1 Estudio Petrográfico ________________________________________________________________ 1

4.2 Geocronología _____________________________________________________________________ 1

4.3 Isótopo ___________________________________________________________________________ 1

4.4 Lámina Delgada ____________________________________________________________________ 2

4.5 Microscopio Estereoscópico _________________________________________________________ 2

4.6 Microscopio Polarizante _____________________________________________________________ 2

4.7 Mineral ___________________________________________________________________________ 2

4.8 Petrografía ________________________________________________________________________ 2

4.9 Petrología _________________________________________________________________________ 3

4.10 Roca _____________________________________________________________________________ 3

5 CARACTERISTICAS Y CONDICIONES GENERALES ______________________________________ 3

5.1 Métodos de Fechamiento Isotópico____________________________________________________ 3

5.2 Descripción del Estudio _____________________________________________________________ 7

5.3 Presentación de Resultados_________________________________________________________12

6 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE ______________________________________14

7 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL __________________________________________14

8 BIBLIOGRAFÍA ____________________________________________________________________14

APÉNCIE A FORMATOS ______________________________________________________________________16

TABLA 1 - Isótopos padres y sus hijos mas utilizados en dataciones geológicas ________________________ 2

TABLA 2 - Métodos de datación por fenómenos nucleares___________________________________________ 4


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1 OBJETIVO Establecer los lineamientos generales para la revisión petrográfica de muestras de roca para datación por métodos radiométricos. 2 CAMPO DE APLICACIÓN Este documento es aplicable en la CFE en los estudios geológicos y sismológicos que requieren un conocimiento exacto de las edades de las rocas que conforman un macizo rocoso, en los proyectos internos o externos a la institución que desarrolle la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil (GEIC). 3 NORMAS QUE SE APLICAN

CFE 10000-85-2010 Realización de Estudios Petrográficos. NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida.

4 DEFINICIONES

El orden de las definiciones se dio con base a una descripción de lo general a lo particular, de esta manera, al conocer el primer término se comprende mejor el siguiente. 4.1 Estudio Petrográfico Análisis de las características de los minerales que constituyen una roca, su descripción detallada, sus relaciones entre ellos y clasificación conjunta, mediante la observación del ejemplar de mano, al microscopio estereoscópico y de láminas delgadas al microscopio polarizante o petrográfico. 4.2 Geocronología Ciencia de la obtención de datos isotópicos para materiales y eventos geológicos. 4.3 Isótopo Átomo de un elemento que tiene diferente masa. Los isótopos radioactivos son inestables: su núcleo se desintegra en forma espontánea transformándose en átomos completamente diferentes. En el proceso, la radiación y el calor se liberan. La velocidad del decaimiento radioactivo se define como vida media, el tiempo en que la mitad del núcleo decae. El tiempo transcurrido desde la formación de un cristal que contiene un elemento radioactivo puede ser calculado a partir de la velocidad a la cual ese elemento decae. En otras palabras, la cantidad del elemento radioactivo que queda en el cristal (isótopo padre), puede compararse con la cantidad del producto de la desintegración (isótopo hijo).(3) Las edades isotópicas de los minerales son obtenidas mediante la trituración de la roca y separación de los minerales que contienen los productos padre e hijo. Estos minerales son luego analizados para determinar el porcentaje de átomos padre e hijo que se conoce como la vida media, y la edad del mineral puede ser obtenida.


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TABLA 1 - Isótopos padres y sus hijos mas utilizados en dataciones geológicas

Isótopo padre Isótopo hijo Vida media (en años)

Uranio-238 Plomo-206 4.5x109

Uranio-235 Plomo-207 704x106

Torio-232 Plomo-208 14.0x109

Samario-147 Neodimio-143 106x109

Rubidio-87 Estroncio-87 48,8x109

Potasio-40 Argón-40 1,25x109

Carbono-14 Nitrógeno-14 5730

Hidrogeno-3 Helio-3 12,3

4.4 Lámina Delgada Corte de roca de 2 cm de diámetro, desbastado hasta un espesor de 0,3 mm, montado y adherido mediante un cemento (termoplástico o bálsamo de Canadá) a un portaobjeto de vidrio de 7,5 cm x 2,5 cm por 1 mm, protegido por un cubreobjeto de mica transparente de 2,2 cm por lado y 0,5 mm de espesor. 4.5 Microscopio Estereoscópico Llamado también microscopio binocular. “Lupa” de dos oculares y objetivos de diversos aumentos para la observación de ejemplares de mano de rocas muestreadas en campo y la descripción de sus características superficiales generales como textura, estructura y alteraciones. 4.6 Microscopio Polarizante Este equipo también se conoce como microscopio petrográfico. Se emplea para determinar propiedades ópticas de los minerales y de las rocas mediante su examen en láminas delgadas y para la interpretación de texturas y relaciones varias de las sustancias naturales o artificiales. Contiene un lente polarizador similar al utilizado en ciertos tipos de anteojos para sol; la luz que pasa a través de la lámina delgada se polariza. El mineral en la lámina tiene estructuras cristalinas que influencian la luz polarizada en formas medibles, con lo que se identifican sus diferentes propiedades. El microscopio consta de dos lentes, un polarizador y un analizador, situados respectivamente abajo y arriba de una platina giratoria, lentes (Amicci-Bertrand) y varios accesorios como láminas de mica y de yeso, cuña de cuarzo y compensador. Utiliza indistintamente luz polarizada plana y luz con los planos de polarización cruzados. Las láminas delgadas se sujetan a la platina giratoria mediante unas mordazas de muelle o una prensa móvil denominada “carro”. 4.7 Mineral Elemento químico o toda sustancia química de origen inorgánico natural, que tiene propiedades físicas y químicas determinadas, una composición o fórmulas químicas definidas y estructura cristalina característica. 4.8 Petrografía Parte de la petrología que se ocupa de los aspectos descriptivos de las rocas, tales como la forma, estructuras texturas, mineralogía, composición química y clasificación.


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4.9 Petrología Rama de la geología que estudia las rocas, las cuales están formadas por conjuntos de minerales definidos. Trata de los ambientes en que se localizan, de su composición, clasificación y origen, así como de sus relaciones con los procesos e historias geológicas. 4.10 Roca Todo material sólido de origen natural, compuesto de uno o más minerales o mineraloides y que tiene cierto grado de homogeneidad química o mineralógica. 5 CARACTERISTICAS Y CONDICIONES GENERALES En general se piensa en el tiempo en términos de eventos recientes o de lapso de vida. Esto es tiempo histórico. La geología trata rutinariamente con edades mucho más grandes. El concepto humano de tiempo es tan limitado que es muy difícil comprender lo inmenso del geológico, el cual se mide con relación al origen de la tierra (cerca de 4 600 millones de años). Como comparación, basta considerar que criaturas como los humanos comenzaron a aparecer en el último décimo del uno por ciento de la edad del planeta. La edad de los materiales y eventos de la tierra, se obtiene de dos formas diferentes:

a) La edad Relativa que se define como la edad de una roca comparada con otras. Por ejemplo, una roca sedimentaria con huesos de dinosaurios deberá ser relativamente más vieja que una roca con huesos de humanos.

b) La Edad Absoluta que determina el numero de años de un material hasta el presente, mediante el

uso de isótopos radioactivos y otros métodos de datación (Geocronometría o Métodos Radiométricos).

Las dataciones de roca son un apoyo muy valioso para los trabajos de geología; proporcionan información que ayuda al conocimiento de la columna estratigráfica de una región, a la interpretación geofísica y sismológica y complementa la descripción de núcleos recuperados en la perforación. Las dataciones geocronométricas establecen con exactitud la antigüedad de la roca y su relación con un macizo rocoso. Por ejemplo, en la determinación de la edad de una roca ígnea cortada por un barreno, es de suma importancia reconocer si se trata del basamento o de un dique o manto relativamente reciente. La geocronología complementa la interpretación estratigráfica de formaciones que no contienen fósiles o en donde los controles estratigráficos se han perdido por fallamiento, empleando horizontes favorables como los glauconíticos, arcillosos o tobáceos. La datación de rocas como complemento a los estudios geotécnicos es importante debido a que por este medio es posible conocer la edad de estructuras geológicas (discontinuidades como: fallas, fracturas, juntas o diaclasas) que afectan al macizo rocoso. Para determinar con exactitud la edad de una discontinuidad y la probabilidad de su reactivación es necesario conocer la edad de la roca que la contiene, así como sus relaciones con las rocas adyacentes. Es posible determinar por geocronometría la edad de una discontinuidad, dependiendo del método que se utilice y del tipo de material que se extraiga de la roca afectada. Desde el punto de vista geológico, una falla es activa cuando su edad es por lo menos del Mioceno Tardío. El punto de vista ingenieril la considera como aquella falla que se ha movido en el pasado geológico reciente (últimos 30 000 años) y que se puede mover en el futuro próximo (vida de la estructura de una construcción).


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La U.S. Nuclear Regulatory Commission y la Agencia Internacional de Energía Atómica han propuesto el término de falla activa para aquella discontinuidad que presenta un movimiento de deformación tectónica en los últimos 500 000 años o cualquier otra falla en relación estructural con aquella o con macrosismicidad asociada. 5.1 Métodos de Fechamiento Isotópico A continuación se presenta una breve descripción de cada uno de los métodos tradicionales de datación radiométrica y se incluyen otros como el Carbono 14 y trazas de fisión. Los principales métodos de datación radiométrica son los siguientes:

TABLA 2 - Métodos de datación por fenómenos nucleares

Limites de medición Métodos

Inferior Superior

Aplicaciones y observaciones

40K- 40Ar

<104 años y actual

4,5 x 109 años

Gran método para rocas totales y numerosos sistemas; hornblenda, biotita, feldespatos, glauconita.

238U- 234Th-206Pb

Algunos 106 años

3 a 4,5 x 109 años

Gran método clásico. Datación sobre zircones y monacita. Datación de yacamientos de uranio de todo tipo.

87Rb-87Sr

8x106 años

8 x 109 años

Gran método clásico. Aplicado preferentemente a rocas magmaticas y derivadas.

147Sm-143Nd

<350x106 años

4,5 x 109 años A rocas muy antigua. Crecimiento de la corteza. Geoquímica del neodimio

176Lu-176Hf

No citado

3,7 x 109 años

Trazas de la evolución planetaria. Determinación de λ (constante de decaimiento radiactivo) 176Lu

187Re-187Os

Algunos 106 años

4,5 x 109 años

Medida in situ de las mineralizaciones (y no de minerales asociados)

5.1.1 Método Potasio-Argón (40K- 40Ar) La vida media del 40K permite ser utilizado en la datación de materiales tan jóvenes como 100 000 años. También puede ser utilizado para fechar rocas más jóvenes que aquellas que pueden ser datadas por los métodos uranio-plomo y rubidio-estroncio. El método potasio- argón ha sido utilizado ampliamente para datar rocas de los últimos millones de años, cuando los cambios de evolución del ser humano ocurrieron. Por ejemplo el fechamiento potasio-argón de capas de cenizas volcánicas interestratificadas con capas sedimentarias con fósiles humanos ha permitido a los antropólogos fechar las etapas sucesivas de la evolución humana.


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El 40Ar es un gas noble que no forma combinaciones químicas con otros iones en estructuras minerales. Así, al cristalizar en un magma los minerales con 40K , contienen muy poco 40Ar. Con el paso del tiempo, el 40Ar se acumula como producto del decaimiento del 40K . Si el mineral está a baja temperatura, algunos cientos de grados centígrados, el 40Ar quedará atrapado dentro de la estructura cristalina del mineral. Si se colecta una muestra de roca ígnea y se miden con exactitud los contenidos de 40K y 40Ar, se puede calcular la edad de cristalización del mineral porque la vida media del 40K se conoce con exactitud. Con el calentamiento de las rocas durante el metamorfismo, puede perderse parte o todo el 40Ar, consecuentemente la edad isotópica de la roca después del metamorfismo será mas joven que su verdadera edad. Sin embargo, la fecha es importante porque indica la edad del metamorfismo.

5.1.2 Método Uranio-Plomo (238U – 234Th – 206Pb) Este método fue el primero en utilizarse para fechar minerales. Está basado en la desintegración radioactiva de dos isótopos del uranio (235U y 238U). El 235U al final se desintegra para formar 207Pb, mientras que el 238U se desintegra formando 234Th (torio), el que a su vez pasa a 206Pb. Todos los depósitos naturales de uranio contienen los isótopos 235U y 238U por lo tanto, una roca puede ser fechada utilizando ambos isótopos. La fecha determinada del segundo isótopo sirve para checar la del primero. Es posible analizar pequeñas cantidades de uranio y plomo en el mineral zircón (ZrSiO4) y en otros minerales que son comunes en muchas rocas ígneas. Recientes desarrollos en el fechamiento uranio-plomo permiten a los geocronólogos determinar:

a) Si ha habido pérdidas o ganancias de plomo o uranio desde que la roca se formó. b) El tiempo cuando el cambio ocurrió.

c) La edad correcta de la roca a pesar de su alteración.

Debido a que el uranio se lixivia fácilmente de las rocas, muchas de las dataciones de rocas ígneas por este método se realizan por separación de los minerales de silicatos ricos en U como el zircón. Este método se aplica principalmente a rocas cuya edad se supone es más vieja que la que se podría obtener mediante la aplicación del método K-Ar. Su alcance abarca hasta el precámbrico. 5.1.3 Método Rubidio-Estroncio (87Rb – 87Sr) La desintegración radioactiva del 87Rb en 87Sr permite la datación de eventos geológicos. El periodo de desintegración del 87Rb es de 48,8 x 109

años, que es suficientemente grande para permitir la datación sobre una gran parte de la escala del tiempo geológico. Se utiliza para datar rocas ígneas y metamórficas; sin embargo, para edades jóvenes (algunos 10 millones de años) su largo periodo de desintegración limita su empleo, pues rocas del terciario o más jóvenes son a menudo difíciles de datar eficientemente. El análisis del Rb-Sr involucra la determinación de sus concentraciones totales y exacta la composición isotópica del Sr de la muestra. Una roca o mineral contiene una proporción fija de isótopos del Sr cuando cristaliza, pero si está presente el Rb decae y el 87Sr incrementa relativamente a los otros isótopos. La tasa del incremento del 87Sr depende en primer lugar de cuanto Rb estuvo presente. En virtud de que el Sr se sustituye en los minerales de K por isomorfismo, son estos minerales los que contienen inicialmente más Rb. Para calcular edades con el método Rb-Sr es necesario medir la composición isotópica de diversos minerales de la misma roca, o diferentes rocas del mismo magma.


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La relación del 87Sr / 86Sr indica la proporción relativa del Rb y Sr en diferentes minerales cuando la roca se formó. En los magmas la composición isotópica del estroncio es homogénea. Una vez que los minerales de las rocas se han formado, el contenido del 87Sr de un volumen de roca en particular se incrementará con relación a su composición de Rb-Sr y su edad. Cuando una roca es metamorfoseada, el Sr en el sistema es redistribuido a una escala local entre los minerales adyacentes, pero pequeños volúmenes de roca actúan como sistemas cerrados químicamente. En un magma la relación inicial del 87Sr/86Sr depende de la cantidad de rubidio de la fuente de la cual se derivó. 5.1.4 Método Samario-Neodimio (147Sm – 143Nd) Es el método de fechamiento más moderno y está basado en la desintegración de 147Sm a 143Nd. Ha probado ser muy útil para la obtención de edades de rocas que no se podían datar por otros métodos, debido a que ambos elementos son de Tierras Raras relativamente inmóviles en solución, por lo tanto no son removidos fácilmente de una roca aun cuando esta ha sido intemperizada, metamorfoseada o alterada por soluciones hidrotermales. Este método ha sido utilizado para el fechamiento de rocas máficas muy antiguas y rocas derivadas del manto de la tierra. El Samario y el Neodimio pertenecen al grupo de las Tierras Raras o Lantánidos y cada uno tiene varios isótopos. Las Tierras Raras (REE) forman un grupo coherente de elementos traza que sustituyen de modo predominante al calcio en la estructura de los minerales de las rocas. Se concentran sobre todo en el apatito, granate y esfena, pero se pueden encontrar en cantidades importantes en los feldespatos, piroxenos y anfíboles. Debido a la variación progresiva de sus radios iónicos, las Tierras Raras tienden a segregarse en diferentes minerales. El Sm es radioactivo y se transforma en 143Nd estable, en un periodo de desintegración de 1,06 x 1011

años, por lo que es un método apropiado para medir las edades más antiguas. Hay que hacer notar que en algunos casos (en minerales) es posible medir edades más jóvenes, hasta de 100 millones de años. La importancia de las Tierras Raras radica en que se pueden utilizar sus distribuciones en las rocas ígneas para deducir qué minerales se han involucrado en los procesos de fusión parcial o cristalización fraccionada. 5.1.5 Método Carbono 14 La gran mayoría de las fechas radiométricas utilizadas en la geología son obtenidas de isótopos radioactivos más que del carbono 14. Sin embargo, el 14C es probablemente el método de fechamiento isotópico mejor conocido porque es de aplicación extensa en la datación de eventos glaciales y otros de los últimos 70 000 años en las disciplinas de Arqueología, Antropología y Geología. El C tiene 6 protones (Número atómico 6). Dos de sus isótopos son 12C, el cual tiene 6 neutrones y 14C el cual tiene 8 neutrones. El 12C es estable, mientras que el 14C es radioactivo, éste se forma continuamente en la atmósfera superior, cuando los rayos cósmicos de reacciones nucleares sobre el sol bombardean átomos de nitrógeno estable 14N, liberando un protón y formando el isótopo radioactivo 14C el cual, junto con átomos estables de 12C se combinan con oxígeno para formar dióxido de carbono, CO2, éste se mezcla rápidamente a través de la atmósfera y de océanos, lagos, agua subterránea y glaciares de la hidrosfera. Las plantas confeccionan azúcar y almidón de este CO2, incorporando el 14C en sus tejidos. Cuando los animales comen las plantas el 14C llega a ser incluido en sus tejidos también. El 14C se revierte rápidamente a nitrógeno a través de la desintegración beta. Sin embargo, tanto como el organismo vive, nuevo 14C continuamente entra a los tejidos de los organismos. El nivel de 14C en el organismo alcanza una concentración igual a la de 14C en la atmósfera e hidrosfera. Sin embargo, tan pronto como el animal muere, la


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desintegración del 14C no puede ser evitada y la cantidad de carbono radioactivo en el organismo declina constantemente. La cantidad de 14C es medida indirectamente por el conteo de las partículas beta que son emitidas de un material dado cuando se desintegra. El fechamiento carbono 14 ha sido revolucionado por el uso del acelerador de partículas de alta energía para medir directamente el numero de átomos de carbono 14 en una muestra, en vez de contar la emisión de partículas beta. El método 14C ha sido especialmente útil para determinar la fecha de la última glaciación. 5.1.6 Método trazas de fisión Cuando el 235U y el 238U decaen en un cristal, son liberadas partículas alfa de alta velocidad que arañan el cristal dejando huellas de fisión a través de su estructura. Cuando las superficies del cristal son pulidas y grabadas con un fuerte solvente, estas huellas son más visibles y pueden ser contadas bajo un microscopio. Las primeras huellas se forman después de que el mineral cristaliza y el número de huellas por unidad de área, llamada densidad de huellas, se incrementa con el tiempo. La densidad de huellas también aumenta con el contenido de uranio, por lo que es necesario medir la cantidad de este elemento antes de calcular la edad por trazas de fisión. Por este método ha sido datada una gran variedad de cristales y vidrios y puede ser usado para datar rocas muy jóvenes o las más antiguas sobre la Tierra. Este es el método de datación de descubrimiento más reciente, en la década de los 60 s. Depende del 238U, el isótopo más común del uranio, que tiene la propiedad de dividirse en dos fragmentos. El proceso es explosivo y deja un diminuto rastro del daño en el material circundante. Hay una probabilidad real de que en un evento de fisión ocurra una cantidad determinada de 238U en un intervalo de tiempo, así que el número de trazas o huellas de fisión formada está relacionado a la cantidad de 238U presente en ese tiempo. Las trazas o huellas de fisión no se preservan en materiales que son calentados posteriormente, así que el número de trazas de fisión esta relacionado al intervalo de tiempo en que el material estuvo hasta el final de una cierta temperatura crítica, que puede ser el tiempo en el que fue formado o el tiempo de algún evento metamórfico posterior. Aquellos eventos metamórficos de temperaturas menores de 100 °C pueden ser fechados por este método.

5.1.7 Otros métodos menos usuales de fechamiento 5.1.7.1 Método Lutecio – Hafnio (176Lu – 176Hf) El 176Lu decae en 176Hf. Este método no es muy utilizado para datar rocas, especialmente debido a que la vida media del 176Lu no es conocida con exactitud, pero la variación que resulta en relación del 176Hf /177Hf se utiliza para diferenciar fuentes magmáticas y para medir la heterogeneidad de la corteza y del manto. 5.1.7.2 Método Renio – Osmio (187Re – 187Os) El decaimiento del 187Re a 187Os no se utiliza para determinar edades de rocas, principalmente por la extremadamente pobre abundancia del Re excepto en ciertos minerales de sulfuros como la molibdenita (MoS). La variación que resulta del 187Os/186Os puede tener algún uso como trazador isotópico, y es de especial interés porque es diferente a otros pares de isótopos padre-hijo debido a que el Re y Os tienen un fuerte carácter calcófilo y siderófilo. 5.2 Descripción del Estudio Para la obtención de la edad de una muestra de roca o mineral es necesario que se realice un análisis petrográfico que sirva de filtro para la datación. Esto es debido principalmente a que en la mayoría de los casos las muestras que se obtienen en afloramientos o sondeos son superficiales y por lo tanto se han visto afectadas por los agentes geológicos que las desintegran, las descomponen o las rompen. Por tal motivo se deberá tener en mente el objetivo de datar la muestra correspondiente es decir, si se trata de datar la edad de la formación de la roca, la de la última alteración que la afectó o la del último recalentamiento o fallamiento a que se vio sujeta.


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No todas las clases de rocas son útiles para el fechamiento isotópico. Las rocas ígneas y metamórficas son las mejores para determinaciones de edades porque sus minerales cristalizaron (o recristalizaron) al mismo tiempo de la formación de la roca. En contraste la mayoría de los minerales en las rocas sedimentarias son derivados de la destrucción de antiguas rocas y esto no puede indicar una fecha segura para el tiempo de formación de la roca sedimentaria. Una excepción es la glauconita, uno de los pocos minerales que se forman cuando el sedimento se acumula; este mineral es rico en potasio y puede proporcionar una fecha para la roca. Independientemente del tipo de datación al que esté destinada la muestra (micropaleontológico, geocronométrico), la toma del ejemplar debe reunir las características siguientes:

a) Localizar en un plano topográfico o geológico el área de muestreo con coordenadas geográficas o del Sistema Universal Transversa de Mercator (UTM).

b) Diseñar un croquis del área y acompañarlo con la descripción geológica general (relaciones

estructurales y estratigráficas), como se observa en el formato A.1.

c) El ejemplar de muestra debe ser identificado con las iniciales del nombre del colector seguido del número consecutivo de muestras y del año.

d) El colector debe conocer el fin que persigue al solicitar el tipo de estudio.

- si el estudio que se requiere es micropaleontológico, las muestras deben analizarse

petrográficamente para determinar si presenta microfósiles, - las muestras para datación geocronométrica deben ser sometidas previamente a un

análisis petrográfico para determinar la calidad de los minerales.

5.2.1 Método Potasio-Argón Este método es útil en estudios regionales o en programas de cartografía, estudios estructurales en áreas complejas y estudios petrológicos detallados. Bajo ciertas condiciones estructurales, la datación de rocas cristalinas (por ejemplo diques, dique estratos o sills, basamento cristalino) puede ayudar a resolver problemas difíciles. La datación de muestras de brecha de falla o milonita puede directamente ubicar el tiempo de la falla. Las tobas volcánicas, bentonita e ignimbritas en general son un material excelente para el geólogo petrolero y el estratígrafo. El vulcanismo es ideal desde el punto de vista que representa un simple evento, pero incluso donde se reconocen capas índices importantes, muchas de las unidades permanecen sin fechar. Además, recientemente ha habido un gran avance en la datación de ciertos minerales arcillosos para determinar el depósito e historia diagénetica de los sedimentos. Tiene aplicaciones en el alcance de las épocas metalogénicas a escala continental, en los estudios regionales de provincias minerales, para resolver la edad de un sistema de vetas en una mina. El tiempo de diferentes eventos de alteración puede ser diferenciado a través de la datación de minerales secundarios como la sericita y adularia. El desarrollo minero o los programas de exploración mineral pueden ser más eficientes y menos caros con el uso juicioso de las determinaciones de edad por este método. El ejemplar de roca a datar debe de reunir, además de las generales, las siguientes cualidades:

- muestra lo más sana posible (sin alteración),

- no debe colectarse cerca de contactos, zonas de falla o fracturas (si el objetivo a datar es un rasgo estructural, la muestra debe ser representativa de éste, por ejemplo una falla),

- sin rasgos de eventos metamórficos tardíos en el caso de rocas ígneas o sedimentarias,

- masa mínimo aproximado de 5 kg.


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La revisión petrográfica consiste en determinar, mediante la observación de una lámina delgada al microscopio polarizante, el tipo, contenido mineralógico, grado de alteración y fracturamiento de la roca a fechar. La selección de este método de datación dependerá de la presencia y porcentaje de alguno de los siguientes minerales:

a) En el caso de ser una roca volcánica: - sanidino, - plagioclasa,

- hornblenda,

- nefelina,

- anortoclasa,

- biotita,

- leucita.

b) En el caso de ser una roca plutónica:

- biotita, - hornblenda,

- nefelina,

- muscovita,

- lepidolita.

c) En el caso de ser una roca metamórfica.

- biotita, - muscovita,

- lepidolita,

- hornblenda,

d) En el caso de ser una roca sedimentaria.

- glauconita.

Para obtener la edad de formación de la muestra, estos minerales no deben estar alterados. Por este método sólo las rocas volcánicas y metamórficas se pueden datar por roca total.

5.2.2 Método Uranio – Plomo Este método es útil en estudios regionales de áreas complejas o en programas de cartografía para conocer la edad de rocas antiguas cuya fecha no puede ser determinada por el método K-Ar. Dada la resistencia del mineral zircón a los agentes de intemperismo y a los ataques de soluciones hidrotermales, no existe inconveniente en que la muestra a datar se encuentre alterada, deformada o fracturada.


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Principalmente se aplica a rocas ígneas intrusivas representativas de grandes cuerpos o a rocas metamórficas cuyas edades abarcan el Paleozoico o se extienden hasta el Precámbrico. Se debe reconocer en primer término la presencia de minerales portadores de uranio, tales como el zircón:

a) El ejemplar a datar deberá ser colectado en afloramientos que el geólogo sospeche que representan rocas ígneas o metamórficas muy antiguas y que algunos de sus constituyentes contienen minerales portadores de uranio,

b) la roca deberá ser previamente estudiada al microscopio petrográfico para determinar su contenido

del mineral zircón o de otros minerales que contengan uranio,

c) el análisis petrográfico determinará la cantidad mínima de muestra que deberá ser colectada para

su datación. 5.2.3 Método Rubidio – Estroncio El rubidio no está distribuido uniformemente en las diferentes rocas, sus abundancias aproximadas en ppm son:

ROCA ppm Ultrabásica 1 Basalto 30 Granito 150 Lutita 140

Las muestras para la datación Rb-Sr deben tener un intervalo determinado de Rb/Sr, y cada una debe ser lo suficientemente grande para representar un sistema cerrado químicamente. El intervalo del Rb/Sr generalmente puede ser obtenido de muestras seleccionadas con una composición diversa. El criterio del tamaño se puede cumplir con ejemplares que sean 10 veces más grandes que el diámetro del grano mineral más grande. La edad de un mineral por el método Rb-Sr data el tiempo de su formación, la edad del emplazamiento original de una roca ígnea, o la edad del último evento metamórfico que afectó a la roca. Los análisis de isótopos de estroncio en minerales de ganga con alto contenido del mismo pueden ayudar a caracterizar la solución hidrotermal y su origen. Las variaciones en la composición isotópica del Sr en la secuencia paragenética pueden ayudar a determinar los procesos de formación del depósito mineral. Este método se utiliza para datar básicamente rocas ígneas ácidas (riolitas, granitos, ignimbritas) y metamórficas. La revisión petrográfica para la aplicación de este método se limitará a establecer si el ejemplar de interés representa a una roca ígnea ácida o metamórfica. 5.2.4 Método Samario – Neodimio La técnica para determinar la edad es más conveniente para rocas muy antiguas y es particularmente importante porque el Sm y el Nd se mantienen sin ser afectados relativamente por un metamorfismo débil, que por otro lado puede causar la redistribución del Rb, Sr, U, Th y Pb.


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Los lantánidos se reparten en todas las rocas como elementos traza. En las rocas basálticas se encuentran principalmente en los clinopiroxenos, anfíboles y granates, mientras que en los granitos, en los feldespatos y las micas. En la práctica este método se utiliza para establecer la génesis de cuerpos granitoides.

a) El ejemplar a datar debe ser colectado en afloramientos que el geólogo sospeche que representan rocas Tierras Raras o Lantánidos.

b) La roca debe ser previamente estudiada al microscopio petrográfico para determinar su contenido de minerales susceptibles de contener Tierras Raras como por ejemplo:

- clinopiroxenos, - anfíboles,

- granates,

- apatito,

- esfena,

- feldespatos,

- micas.

c) El análisis petrográfico determinará la cantidad mínima de muestra que debe ser colectada para su

datación.

5.2.5 Método Carbono 14 El fechamiento por radiocarbono es el principal método para determinar la edad de materiales orgánicos desde el presente hasta unos 40 000 años de antigüedad. Es raramente utilizado para datar rocas porque la vida media del 14C es de solo 5 730 años, por lo que es imposible datar materiales más antiguos que 70 000 años. Además, el método puede ser usado sólo para datar los restos de organismos, no rocas ni materiales inorgánicos. El método de carbono 14 es altamente versátil. Ha sido utilizado para datar una amplia variedad de materiales orgánicos como madera, carbón de leña, turba, conchas, huesos, papel, ropa, polen, hojas carbonizadas, semillas y otros objetos que contienen carbón en muchos estudios antropológicos, arqueológicos y geológicos. Entre las muestras que usualmente se fechan por radiocarbono están las siguientes:

a) Carbón vegetal: es, junto con la madera, el tipo de muestra mas adecuado para ser fechado, por su alto contenido de carbono y por su estabilidad una vez que la madera de la que proviene se quemó. La cantidad mínima de carbón requerido es de 6 g, pero es preferible que sea mayor, ya que la exactitud de la fecha se incrementa con el tamaño de muestra dentro de ciertos límites.

b) Madera: mismos requerimientos que para las muestras de carbón vegetal, cantidad mínima de

muestra 12 g. c) Concha: cantidad mínima de muestra 70 g; proporciona fechas menos confiables que los

anteriores por la incorporación de carbonatos que no están en equilibrio con la atmósfera.


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d) Hueso: se fecha el carbono que se encuentra como materia orgánica, el cual decrece con la edad del hueso. Las muestras deben de ser lo más grandes posible. En muestras muy viejas es posible que cantidades de 10 kg a 15 kg de hueso no proporcionen el carbono suficiente para obtener una fecha.

e) Hojas, semillas y fibras vegetales: se requieren por lo menos 12 g. f) Suelos y sedimentos: pueden ser fechados cuando contienen proporciones altas de materia

orgánica. La cantidad mínima requerida es de 1 kg.

Precauciones al colectar la muestra:

- manejarla con un instrumento metálico y no tocarla con las manos,

- si se obtiene de un corte, éste se limpia de arriba hacia abajo y las muestras se extraen empezando por la capa inferior, para evitar la contaminación con material de otras capas,

- colocarla en bolsas de papel aluminio, de plástico o en un frasco de vidrio. Bajo ningún

concepto deben utilizarse bolsas de papel, cajas de cartón o madera, etcétera. Las etiquetas se ponen exclusivamente en el exterior del recipiente,

- si la muestra está húmeda, debe ser secada. No se agreguen insecticidas, fungicidas u otras

sustancias,

- eliminar las raicillas o fibras vegetales recientes, si hay duda sobre su naturaleza o contenido de materia orgánica, es conveniente obtener de 1 kg a 2 kg.

La revisión petrográfica de muestras para la datación por este método se restringe a la verificación de la presencia o ausencia de materia orgánica. 5.2.6 Método trazas de fisión Las trazas en minerales pueden ser detectadas bajo un microscopio ordinario si se labran o graban primeramente con ácido para incrementar su tamaño. Su velocidad de formación es de casi 4 trazas por milímetro cuadrado por millón de años para un mineral con una parte por millón (ppm) de uranio. La cantidad de uranio presente se mide por irradiación de la muestra en un reactor nuclear. Esta fisión produce el isótopo 235U que es mucho menos abundante y un conteo de las trazas resultantes dará la cantidad de uranio presente. La revisión petrográfica en este tipo de método se limita a la verificación de la presencia o ausencia de minerales susceptibles de ser marcados con las huellas de fisión al ser irradiados en un reactor nuclear. 5.3 Presentación de Resultados 5.3.1 Información utilizada en un estudio petrográfico El estudio petrográfico debe presentarse en el Formato A.2 , del cual a continuación se explican sus componentes: 5.3.1.1 Muestra Ejemplar de roca que se pretenda analizar. 5.3.1.2 Colector Nombre completo de la persona que colectó el ejemplar.


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5.3.1.3 Localización Nombre del lugar, arroyo, río, pueblo, u otro sitio donde se colectó la muestra, acompañado de datos exactos como coordenadas geográficas o del Sistema Universal Transversa de Mercator (UTM). 5.3.1.4 Descripción del afloramiento Datos geológicos característicos del lugar donde se colectó la muestra como posición estratigráfica, estructuras, alteraciones, relaciones con otros tipos de roca, minerales que contenga, textura y clasificación a simple vista. 5.3.1.5 Análisis megascópico Características de la roca en ejemplar de mano, con observaciones por medio de lupa o sin ella. 5.3.1.5.1 Color En roca intemperizada y en roca fresca, es decir, interno, libre de intemperismo. 5.3.1.5.2 Estructura y textura Estructura se refiere a los grandes rasgos que se observan a simple vista en los afloramientos, tales como el bandeamiento, la lineación y la vesicularidad. La textura se refiere al modo de asociación de los minerales constituyentes de la roca y de sus relaciones mutuas. 5.3.1.5.3 Mineralogía Relación de los minerales observables a simple vista o con lupa. 5.3.1.6 Análisis microscópico Observación de la lámina delgada con la ayuda del microscopio petrográfico o polarizante. 5.3.1.6.1 Textura Modo de asociación de los minerales y sus relaciones mutuas. 5.3.1.6.2 Minerales esenciales Aquellos que forman el nombre específico de la roca (cuarzo, ortoclasa y plagioclasa en un granito). 5.3.1.6.3 Minerales accesorios Aquellos que son lo suficientemente importantes para indicar la variedad de la roca (biotita y en menor cantidad la hornblenda en un granito de biotita y hornblenda). Modifican el nombre especifico, poniéndose en primer lugar el más abundante. Pueden ser esenciales en ciertos tipos de roca, como las metamórficas. Se incluyen también los otros formados por cristalización primaria como la esfena, magnetita y apatita. 5.3.1.6.4 Minerales secundarios Son los formados por alteración posterior, como la clorita que se desarrolla a partir de la biotita y hornblenda y aquellos introducidos en fisuras o cavidades, como la calcedonia, calcita y zeolita.


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5.3.1.6.5 Matriz o cementante En rocas ígneas se denomina matriz a la porción de grano fino que engloba y une a los minerales principales. En el caso de rocas sedimentarias se conoce así al material detrítico (arenas o arcillas) que rodean a los fragmentos constituyentes; si es de origen químico (carbonatos o sílice) se le denomina cementante. 5.3.1.7 Caracteres especiales Espacio reservado para observaciones que no se incluyen en los incisos anteriores, tales como grado de alteración, dimensiones y tipo de fracturamiento, porosidad, aplicación a determinada rama de la geología como geohidrología, geotecnia, metalogenia. 5.3.1.8 Origen Evento durante el cual se forma la roca, puede ser ígneo intrusivo, extrusivo o piroclástico, metamórfico de contacto, regional o cataclástico o sedimentario (detrítico o químico). 5.3.1.9 Clasificación Nombre de la roca. 5.3.1.10 Los resultados obtenidos de la datación radiometrica de las muestras de roca enviadas para su

fechamiento a laboratorios externos deben referirse en el formato A.3. 6 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE Exceptuando el desecho del diesel que se utiliza para lubricar el disco de la sierra con el que se hace el corte de la roca, la elaboración de un estudio petrográfico no implica deterioro al medio ambiente. Es recomendable tener el lubricante sobrante en recipientes adecuados para su disposición final. 7 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Al hacer los cortes de las rocas con sierras manuales, utilizar careta o lentes protectores, guantes y ropa apropiada. Durante las observaciones al microscopio utilizar objetivos especiales para lentes graduados si se requiere; después de una sesión prolongada descansar la vista sin exponer los ojos a cambios bruscos de temperatura. 8 BIBLIOGRAFÍA [1] Ruvalcaba Sepúlveda, M.A. - 1999; Tiempo Geológico. Apuntes de Geotecnia. México,

Inédito U.N.A.M. [2] De la Llata Romero, R. - 1999; Estudios Geológicos y Geotécnicos. Notas del Curso

Mariano Ruiz Vázquez 1999 “Cimentaciones en Roca”. Sociedad Mexicana de Mecánica de Rocas, A. C. Colegio de Ingenieros Civiles de México, A. C., 23 y 24 de Septiembre de 1999.

[3] Munguía Aizpurúa, O. - 1998; Métodos Geocronológicos. México, Informe inédito CFE,

GEIC, Departamento de Geología, 25pp.


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[4] Chávez Aguirre, J.M. - 1999; Geología Aplicada a la Ingeniería Civil. México, Apuntes Inéditos UNAM.

[5] González Partida, E. - 1987; Apuntes de decaimiento radiactivo. México, UNAM-

FIDEPFI, Inéditos, 60 pp. [6] Cepeda Dávila, L. - 1998; Apuntes de Petrología Ígnea. México, UNAM – FI, en

prensa. [7] Geochron Laboratories Division - 1993; Isotopic Analyses for Science and Industry. USA,

Krueger Enterprises, Inc., 26 pp. [8] Hall, A. - 1987; Igneous Petrology. USA, Longman Scientific and Technical.

John Wiley and Sons, Inc., 573 pp. [9] Instituto Nacional de Antropología e

Historia; Instructivo del INAH. México, Departamento Prehistoria. Sección de Laboratorios, pp.31-34.

[10] Fauré, Gunter - 1977M; Principles of Isotope Geology. USA, John Wiley and Sons,

464 pp. [11] Harper, C. T. - 1973; Geochronology: Radiometric Dating of Rocks and

Minerals. USA, Dowden, Hutchinson and Ross, Inc. Stroudsburg, Pennsylvania. 469 pp.

[12] Kenneth, H, W. - 1992; Earth’s Dynamic Systems; USA, Mcmillan

Publishing Company, pp. 182-186. [13] Tarbuck, E.y F.Lutges - 1999; “Ciencias de la Tierra” Una Introducción a la Geologia

Fisica. Ediciones Prentice Hall, Madrid,España.


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APÉNDICE A

FORMATOS A.1 FORMATO DATOS DE CAMPO Proyecto:_________________________________ Colector:______________________________

Fecha:____________________________________

Número de muestra

Localidad coordenadas

Color Textura Espesor Relaciones

estructurales-estratigráficas

Roca probable


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A.2 FORMATO ESTUDIOS PETROGRÁFICOS A.2.1 Datos de Campo Muestra: __________________________________ Colector:_________________________________________

Localidad: ______________________________________________________________________________________ Descripción del afloramiento: _______________________________________________________________________ A.2.2 Descripción Macroscópica Color: _________________________________________________________________________________________ Estructura y textura: ______________________________________________________________________________ Minerales observables: ____________________________________________________________________________ A.2.3 Descripción Microscópica Textura: ________________________________________________________________________________________ Mineralogía:

a) Minerales senciales: _______________________________________________________________ b) Minerales accesorios: _____________________________________________________________ c) Minerales secundarios: ____________________________________________________________ d) Matrizocementente: _______________________________________________________________ e) Caracteres especiales: _____________________________________________________________

A.2.4 ORIGEN DE LA ROCA A.2.5 CLASIFICACIÓN Fecha : _______________________ Petrógrafo:_______________________________________________________


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A.3 Formato Tabla de Resultados de las Dataciones Radiométricas y su Posición Estratigráfica Proyecto: _________________________________ Colector: ______________________________ Fecha: ____________________________________

Número de

muestra

Localidad

Coordenadas

UTM

Litología

Posición

estratigráfica

Datación

M.A Observaciones

MÉXICO

JULIO 2000

REVISIÓN PETROGRÁFICA DE MUESTRASPARA DATACIONES RADIOMÉTRICAS

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

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C O N T E N I D O

1 INTRODUCCIÓN ___________________________________________________________________ 1

2 OBJETIVO ________________________________________________________________________ 2

3 CAMPO DE APLICACIÓN ___________________________________________________________ 2

4 NORMAS QUE SE APLICAN ________________________________________________________ 2

5 DEFINICIONES ____________________________________________________________________ 2

5.1 Petrología ________________________________________________________________________ 2

5.2 Petrografía _______________________________________________________________________ 2

5.3 Estudio Petrográfico _______________________________________________________________ 2

5.4 Roca _____________________________________________________________________________ 2

5.5 Mineral ___________________________________________________________________________ 3

5.6 Lámina Delgada ___________________________________________________________________ 3

5.7 Microscopio Polarizante ___________________________________________________________ 4

5.8 Microscopio Estereoscópico _______________________________________________________ 4

5.9 Geocronología ____________________________________________________________________ 5

5.10 Isótopo ___________________________________________________________________________ 5

6 MÉTODOS DE FECHAMIENTO ISOTÓPICO ___________________________________________ 6

6.1 Método Potasio-Argón (40K-40Ar) ____________________________________________________ 6

6.2 Método Uranio-Plomo (238U-234Th-206Pb) _____________________________________________ 7

6.3 Método Rubidio-Estroncio (87Rb-87Sr) _______________________________________________ 7

6.4 Método Samario-Neodimio (147Sm-143Nd)_____________________________________________ 8

6.5 Método Carbono 14 ________________________________________________________________ 8

6.6 Método Trazas de Fisión ___________________________________________________________ 9

6.7 Otros Métodos Menos Usuales de Fechamiento _____________________________________10

7 DESCRIPCIÓN DEL ESTUDIO ______________________________________________________10

7.1 Método Potasio-Argón ____________________________________________________________11

7.2 Método Uranio - Plomo ___________________________________________________________12

7.3 Método Rubidio - Estroncio _______________________________________________________13

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7.4 Método Samario - Neodimio _______________________________________________________13

7.5 Método Carbono 14 _______________________________________________________________14

7.6 Método Trazas de Fisión __________________________________________________________15

8 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ________________________________________________15

8.1 Información Utilizada en un Estudio Petrográfico ____________________________________15

9 MEDIDAS DE SEGURIDAD ________________________________________________________17

10 IMPACTO AMBIENTAL ____________________________________________________________17

11 FORMATOS ______________________________________________________________________ 17

11.1 Datos de Campo _________________________________________________________________ 17

11.2 Estudios Petrográficos ___________________________________________________________17

11.3 Tabla de Resultados de las Dataciones Radiométricas y su Posición Estratigráfica _____17

12 BIBLIOGRAFÍA ___________________________________________________________________ 21

FIGURA 1 Corte de una muestra de roca, para preparación de la lámina delgada __________________ 3

FIGURA 2 Lámina delgada para su observación al microscopio polarizante _______________________ 3

FIGURA 3 Microscopio petrográfico o polarizante ______________________________________________ 4

FIGURA 4 "Lupa" o microscopio estereoscópico _______________________________________________ 5

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1 INTRODUCCIÓN

En general se piensa en el tiempo en términos de eventos recientes o de lapso de vida. Esto es tiempo histórico. Lageología trata rutinariamente con edades mucho más grandes. El concepto humano de tiempo es tan limitado quees muy difícil comprender lo inmenso del geológico, el cual se mide con relación al origen de la tierra (cercade 4600 millones de años). Como comparación, basta considerar que criaturas como los humanos comenzaron aaparecer en el último décimo del uno por ciento de la edad del planeta.

La edad de los materiales y eventos de la tierra, se obtiene de dos formas diferentes:

- la Edad Relativa que se define como la edad de una roca comparada con otras. Porejemplo, una roca sedimentaria con huesos de dinosaurios deberá ser relativamente másvieja que una roca con huesos de humanos. (1)

- la Edad Absoluta que determina el numero de años de un material hasta el presente,mediante el uso de isótopos radioactivos y otros métodos de datación (Geocronometría oMétodos Radiométricos).

Las dataciones de roca son un apoyo muy valioso para los trabajos de geología; proporcionan información que ayudaal conocimiento de la columna estratigráfica de una región, a la interpretación geofísica y sismológica y complementala descripción de núcleos recuperados en la perforación.

Las dataciones geocronométricas establecen con exactitud la antigüedad de la roca y su relación con un macizorocoso. Por ejemplo, en la determinación de la edad de una roca ígnea cortada por un barreno, es de sumaimportancia reconocer si se trata del basamento o de un dique o manto relativamente reciente.

La elaboración de planos del basamento cristalino es de mucha utilidad en su interpretación estructural y exploracióngeofísica, así como en la mejor comprensión de los factores que controlaron el depósito de los sedimentosposteriores.

La geocronología complementa la interpretación estratigráfica de formaciones que no contienen fósiles o en dondelos controles estratigráficos se han perdido por fallamiento, empleando horizontes favorables como los glauconíticos,arcillosos o tobáceos.

La datación de rocas como complemento a los estudios geotécnicos es importante debido a que por este medio esposible conocer la edad de estructuras geológicas (discontinuidades) como fallas, fracturas, juntas o diaclasas queafectan al macizo rocoso. Para determinar con exactitud la edad de una discontinuidad y la probabilidad de sureactivación es necesario conocer la edad de la roca que la contiene, así como sus relaciones con las rocasadyacentes.

Es posible determinar por geocronometría la edad de una discontinuidad, dependiendo del método que se utilice ydel tipo de material que se extraiga de la roca afectada. Desde el punto de vista geológico, una falla es activa cuandosu edad es por lo menos del Mioceno Tardío. El punto de vista ingenieril la considera como aquella falla que se hamovido en el pasado geológico reciente (últimos 30 000 años) y que puede moverse en el futuro próximo (vida dela estructura de una construcción). La U.S. Nuclear Regulatory Commision y la Agencia Internacional de EnergíaAtómica han propuesto el término de falla activa para aquella discontinuidad que presenta un movimiento dedeformación tectónica en los últimos 500 000 años o cualquier otra falla en relación estructural con aquella o conmacrosismicidad asociada. (2)

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2 OBJETIVO

Establecer los lineamientos generales de la revisión petrográfica en muestras de roca para datación por métodosradiométricos.

3 CAMPO DE APLICACIÓN

Este documento es aplicable en la CFE en los estudios geológicos, geofísicos y sismológicos que requieren unconocimiento exacto de las edades de las rocas que conforman un macizo rocoso, en los proyectos internos oexternos a la institución que desarrolle la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil (GEIC).

4 NORMAS QUE SE APLICAN

CFE 10000-85-1996 Realización de Estudios Petrográficos.

NOM-008-SCFI-1993 Sistema General de Unidades de Medida.

NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe tomarse en cuenta la edición en vigoro la última edición en la fecha de apertura de las propuestas de la licitación, salvo que la Comisión indique otra cosa.

5 DEFINICIONES

El orden de las definiciones se dio con base a una descripción de lo general a lo particular, de esta manera, al conocerel primer término se comprende mejor el siguiente.

5.1 Petrología

Rama de la geología que estudia las rocas, las cuales están formadas por conjuntos de minerales definidos. Tratade los ambientes en que se localizan, de su composición, clasificación y origen, así como de sus relaciones con losprocesos e historias geológicas.

5.2 Petrografía

Parte de la petrología que se ocupa de los aspectos descriptivos de las rocas, tales como la forma, estructuras,texturas, mineralogía, composición química y clasificación.

5.3 Estudio Petrográfico

Análisis de las características de los minerales que constituyen una roca, su descripción detallada, sus relacionesentre ellos y clasificación conjunta, mediante la observación del ejemplar de mano, al microscopio estereoscópicoy de láminas delgadas al microscopio polarizante o petrográfico.

5.4 Roca

Todo material sólido de origen natural, compuesto de uno o más minerales o mineraloides y que tiene cierto gradode homogeneidad química o mineralógica (figura 1).

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FIGURA 1 - Corte de una muestra de roca, para preparación de la lámina delgada

5.5 Mineral

Elemento químico o toda sustancia química de origen inorgánico natural, que tiene propiedades físicas y químicasdeterminadas, una composición o fórmulas químicas definidas y estructura cristalina característica.

5.6 Lámina Delgada

Corte de roca de 2 cm de diámetro, desbastado hasta un espesor de 0,3 mm, montado y adherido mediante uncemento (termoplástico o bálsamo de Canadá) a un portaobjeto de vidrio de 7,5 x 2,5 cm por 1 mm, protegido porun cubreobjeto de mica transparente de 2,2 cm por lado y 0,5 mm de espesor (figura 2).

FIGURA 2 - Lámina delgada para su observación al microscopio polarizante

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5.7 Microscopio Polarizante

Este equipo también se conoce como microscopio petrográfico. Se emplea para determinar propiedades ópticas delos minerales y de las rocas mediante su examen en láminas delgadas y para la interpretación de texturas y relacionesvarias de las sustancias naturales o artificiales. Contiene un lente polarizador similar al utilizado en ciertos tipos deanteojos para sol; la luz que pasa a través de la lámina delgada se polariza. El mineral en la lámina tiene estructurascristalinas que influencian la luz polarizada en formas medibles, con lo que se identifican sus diferentes propiedades.

El microscopio consta de dos lentes, un polarizador y un analizador, situados respectivamente abajo y arriba de unaplatina giratoria, lentes (Amicci-Bertrand) y varios accesorios como láminas de mica y de yeso, cuña de cuarzo ycompensador. Utiliza indistintamente luz polarizada plana y luz con los planos de polarización cruzados. Las láminasdelgadas se sujetan a la platina giratoria mediante unas mordazas de muelle o una prensa móvil denominada “carro”(figura 3).

5.8 Microscopio Estereoscópico

Llamado también microscopio binocular. “Lupa” de dos oculares y objetivos de diversos aumentos para laobservación de ejemplares de mano de rocas muestreadas en campo y la descripción de sus característicassuperficiales generales como textura, estructura y alteraciones (figura 4).

FIGURA 3 - Microscopio petrográfico o polarizante

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FIGURA 4 - “Lupa” o microscopio estereoscópico

5.9 Geocronología

Ciencia de la obtención de datos isotópicos para materiales y eventos geológicos.

5.10 Isótopo

Átomo de un elemento que tiene diferente masa.

Los isótopos radioactivos son inestables: su núcleo se desintegra en forma espontánea transformándose en átomoscompletamente diferentes. En el proceso, la radiación y el calor se liberan. La velocidad del decaimiento radioactivose define como vida media, el tiempo en que la mitad del núcleo decae. El tiempo transcurrido desde la formaciónde un cristal que contiene un elemento radioactivo puede ser calculado a partir de la velocidad a la cual ese elementodecae. En otras palabras, la cantidad del elemento radioactivo que queda en el cristal (isótopo padre), puedecompararse con la cantidad del producto de la desintegración (isótopo hijo). (3)

Las edades isotópicas de los minerales son obtenidas mediante la trituración de la roca y separación de los mineralesque contienen los productos padre e hijo. Estos minerales son luego analizados para determinar el porcentaje deátomos padre e hijo que se conoce como la vida media, y la edad del mineral puede ser obtenida. (1)

Isótopos padres y sus hijos más utilizados para dataciones geológicas.

Isótopo padre Isótopo hijo Vida media (en años)

Uranio-238 Plomo-206 4,5x109

Uranio-235 Plomo-207 704x106

Torio-232 Plomo-208 14,0x109

Samario-147 Neodimio-143 106x109

Rubidio-87 Estroncio-87 48,8x109

Potasio-40 Argón-40 1,25x109

Carbono-14 Nitrógeno-14 5730

Hidrógeno-3 Helio-3 12,3

Fuente: Kenneth, Hamblin W., 1992. Earth’s Dynamic Systems; USA, Macmillan Publishing Company, pp.182-186 in Chávez Aguirre J.M. (1999) (4)

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6 MÉTODOS DE FECHAMIENTO ISOTÓPICO

A continuación se presenta una breve descripción de cada uno de los métodos tradicionales de datación radiométricay se incluyen otros como el carbono 14 y trazas de fisión.

Los principales métodos de datación radiométrica son los siguientes:

Métodos de datación por fenómenos nucleares(5)

6.1 Método Potasio-Argón (40K- 40Ar)

La vida media del 40K permite ser utilizado en la datación de materiales tan jóvenes como 100 000 años. Tambiénpuede ser utilizado para fechar rocas más jóvenes que aquellas que pueden ser datadas por los métodosuranio-plomo y rubidio-estroncio. El método potasio- argón ha sido utilizado ampliamente para datar rocas de losúltimos millones de años, cuando los cambios de evolución del ser humano ocurrieron. Por ejemplo el fechamientopotasio- argón de capas de cenizas volcánicas interestratificadas con capas sedimentarias con fósiles humanos hapermitido a los antropólogos fechar las etapas sucesivas de la evolución humana.(1)

MétodosLímites de medición Aplicaciones y

observacionesInferior Superior

40K - 40Ar < 104 años y actual 4,5 x 109 añosGran método para rocas

totales y numerosossistemas; hornblenda,biotita, feldespatos,

glauconita

238U - 234Th - 206Pb Algunos 106 años 3,0 a 4,5 x 109 añosGran método clásico.

Datación sobre zirconesy monacita. Datación deyacimientos de uranio

de todo tipo

87Rb- 87Sr 8 x 106 años 8 x 109 añosGran método clásico

Aplicadopreferentemente a

rocas magmáticas yderivadas

147Sm - 143Nd <350 x 106 años 4,5 x 109 añosA rocas muy antiguas.

Crecimiento de lacorteza. Geoquímica del

neodimio

176Lu - 176Hf No citado 3,7 x 109 añosTrazas de la evolución

planetaria.Determinación de λ

(constante dedecaimiento radioactivo)

176Lu

187Re - 187Os Algunos 106 años 4,5 x 109 añosMedida in situ de las

mineralizaciones (y node mineralesasociados)

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El 40Ar es un gas noble que no forma combinaciones químicas con otros iones en estructuras minerales. Así, alcristalizar en un magma los minerales con 40K, contienen muy poco 40Ar. Con el paso del tiempo, el 40Ar se acumulacomo producto del decaimiento del 40K. Si el mineral está a baja temperatura, algunos cientos de grados centígrados,el 40Ar quedará atrapado dentro de la estructura cristalina del mineral. Si se colecta una muestra de roca ígnea y semiden con exactitud los contenidos de 40K y 40Ar, se puede calcular la edad de cristalización del mineral porque lavida media del 40K se conoce con exactitud. (4)

Con el calentamiento de las rocas durante el metamorfismo, puede perderse parte o todo el 40Ar, consecuentementela edad isotópica de la roca después del metamorfismo será mas joven que su verdadera edad. Sin embargo, la fechaes importante porque indica la edad del metamorfismo. (1)

6.2 Método Uranio-Plomo (238U – 234Th – 206Pb)

Este método fue el primero en utilizarse para fechar minerales. Está basado en la desintegración radioactiva de dosisótopos del uranio (235U y 238U). El 235U al final se desintegra para formar 207Pb, mientras que el 238U se desintegraformando 234Th (torio), el que a su vez pasa a 206Pb. Todos los depósitos naturales de uranio contienen los isótopos235U y 238U por lo tanto, una roca puede ser fechada utilizando ambos isótopos. La fecha determinada del segundoisótopo sirve para checar la del primero. (1)

Es posible analizar pequeñas cantidades de uranio y plomo en el mineral zircón (ZrSiO4) y en otros minerales queson comunes en muchas rocas ígneas. Recientes desarrollos en el fechamiento uranio-plomo permiten a losgeocronólogos determinar:

- si ha habido pérdidas o ganancias de plomo o uranio desde que la roca se formó,

- el tiempo cuando el cambio ocurrió,

- la edad correcta de la roca a pesar de su alteración.

Debido a que el uranio se lixivia fácilmente de las rocas, muchas de las dataciones de rocas ígneas por este métodose realizan por separación de los minerales de silicatos ricos en U como el zircón.

Este método se aplica principalmente a rocas cuya edad se supone es más vieja que la que se podría obtenermediante la aplicación del método K-Ar. Su alcance abarca hasta el Precámbrico.

6.3 Método Rubidio-Estroncio (87Rb – 87Sr)

La desintegración radioactiva del 87Rb en 87Sr permite la datación de eventos geológicos.(3)

El periodo de desintegración del 87Rb es de 48,8 x 109 años, que es suficientemente grande para permitir la dataciónsobre una gran parte de la escala del tiempo geológico. Se utiliza para datar rocas ígneas y metamórficas; sinembargo, para edades jóvenes (algunos 10 millones de años) su largo periodo de desintegración limita su empleo,pues rocas del Terciario o más jóvenes son a menudo difíciles de datar eficientemente.

El análisis del Rb-Sr involucra la determinación de sus concentraciones totales y exacta la composición isotópica delSr de la muestra.

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Una roca o mineral contiene una proporción fija de isótopos del Sr cuando cristaliza, pero si está presente el Rb decaey el 87Sr incrementa relativamente a los otros isótopos. La tasa del incremento del 87Sr depende en primer lugar decuanto Rb estuvo presente. En virtud de que el Sr se sustituye en los minerales de K por isomorfismo, son estosminerales los que contienen inicialmente más Rb. (4)

Para calcular edades con el método Rb-Sr es necesario medir la composición isotópica de diversos minerales de lamisma roca, o diferentes rocas del mismo magma.

La relación del 87Sr / 86Sr indica la proporción relativa del Rb y Sr en diferentes minerales cuando la roca se formó.

En los magmas la composición isotópica del estroncio es homogénea. Una vez que los minerales de las rocas se hanformado, el contenido del 87Sr de un volumen de roca en particular se incrementará con relación a su composiciónde Rb-Sr y su edad. (3)

Cuando una roca es metamorfoseada, el Sr en el sistema es redistribuido a una escala local entre los mineralesadyacentes, pero pequeños volúmenes de roca actúan como sistemas cerrados químicamente.

En un magma la relación inicial del 87Sr/86Sr depende de la cantidad de rubidio de la fuente de la cual se derivó.

6.4 Método Samario-Neodimio (147Sm – 143Nd)

Es el método de fechamiento más moderno y está basado en la desintegración de 147Sm a 143Nd. Ha probado sermuy útil para la obtención de edades de rocas que no se podían datar por otros métodos, debido a que amboselementos son de Tierras Raras relativamente inmóviles en solución, por lo tanto no son removidos fácilmente deuna roca aun cuando esta ha sido intemperizada, metamorfoseada o alterada por soluciones hidrotermales. Estemétodo ha sido utilizado para el fechamiento de rocas máficas muy antiguas y rocas derivadas del manto de laTierra.(1)

El Samario y el Neodimio pertenecen al grupo de las Tierras Raras o Lantánidos y cada uno tiene varios isótopos.Las Tierras Raras (REE) forman un grupo coherente de elementos traza que sustituyen de modo predominante alcalcio en la estructura de los minerales de las rocas. Se concentran sobre todo en el apatito, granate y esfena, perose pueden encontrar en cantidades importantes en los feldespatos, piroxenos y anfíboles. Debido a la variaciónprogresiva de sus radios iónicos, las Tierras Raras tienden a segregarse en diferentes minerales.(6)

El Sm es radioactivo y se transforma en 143Nd estable, en un periodo de desintegración de 1,06 x 1011 años, porlo que es un método apropiado para medir las edades más antiguas. Hay que hacer notar que en algunos casos (enminerales) es posible medir edades más jóvenes, hasta de 100 millones de años.(5)

La importancia de las Tierras Raras radica en que se pueden utilizar sus distribuciones en las rocas ígneas paradeducir qué minerales se han involucrado en los procesos de fusión parcial o cristalización fraccionada.

6.5 Método Carbono 14

La gran mayoría de las fechas radiométricas utilizadas en la geología son obtenidas de isótopos radioactivos másque del carbono 14. Sin embargo, el 14C es probablemente el método de fechamiento isotópico mejor conocido porquees de aplicación extensa en la datación de eventos glaciales y otros de los últimos 70 000 años en las disciplinas deArqueología, Antropología y Geología.(1)

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El C tiene 6 protones (Número atómico 6). Dos de sus isótopos son 12C, el cual tiene 6 neutrones y 14C el cual tiene8 neutrones.

El 12C es estable, mientras que el 14C es radioactivo, éste se forma continuamente en la atmósfera superior, cuandolos rayos cósmicos de reacciones nucleares sobre el sol bombardean átomos de nitrógeno estable 14N, liberando unprotón y formando el isótopo radioactivo 14C el cual, junto con átomos estables de 12C se combinan con oxígeno paraformar dióxido de carbono, CO2, éste se mezcla rápidamente a través de la atmósfera y de océanos, lagos, aguasubterránea y glaciares de la hidrosfera. Las plantas confeccionan azúcar y almidón de este CO2, incorporando el14C en sus tejidos. Cuando los animales comen las plantas el 14C llega a ser incluido en sus tejidos también.

El 14C se revierte rápidamente a nitrógeno a través de la desintegración beta. Sin embargo, tanto como el organismovive, nuevo 14C continuamente entra a los tejidos de los organismos. El nivel de 14C en el organismo alcanza unaconcentración igual a la de 14C en la atmósfera e hidrosfera. Sin embargo, tan pronto como el animal muere, ladesintegración del 14C no puede ser evitada y la cantidad de carbono radioactivo en el organismo declinaconstantemente. (1)

La cantidad de 14C es medida indirectamente por el conteo de las partículas beta que son emitidas de un materialdado cuando se desintegra.

El fechamiento carbono 14 ha sido revolucionado por el uso del acelerador de partículas de alta energía para medirdirectamente el numero de átomos de carbono 14 en una muestra, en vez de contar la emisión de partículas beta.

El método 14C ha sido especialmente útil para determinar la fecha de la última glaciación.

6.6 Método Trazas de Fisión

Cuando el 235U y el 238U decaen en un cristal, son liberadas partículas alfa de alta velocidad que arañan el cristaldejando huellas de fisión a través de su estructura. Cuando las superficies del cristal son pulidas y grabadas con unfuerte solvente, estas huellas son más visibles y pueden ser contadas bajo un microscopio. Las primeras huellas seforman después de que el mineral cristaliza y el número de huellas por unidad de área, llamada densidad de huellas,se incrementa con el tiempo. La densidad de huellas también aumenta con el contenido de uranio, por lo que esnecesario medir la cantidad de este elemento antes de calcular la edad por trazas de fisión. Por este método ha sidodatada una gran variedad de cristales y vidrios y puede ser usado para datar rocas muy jóvenes o las más antiguassobre la Tierra.(1)

Este es el método de datación de descubrimiento más reciente, en la década de los 60s. Depende del 238U, el isótopomás común del uranio, que tiene la propiedad de dividirse en dos fragmentos. El proceso es explosivo y deja undiminuto rastro del daño en el material circundante. Hay una probabilidad real de que en un evento de fisión ocurrauna cantidad determinada de 238U en un intervalo de tiempo, así que el número de trazas o huellas de fisión formadasestá relacionado a la cantidad de 238U presente en ese tiempo. Las trazas o huellas de fisión no se preservan enmateriales que son calentados posteriormente, así que el número de trazas de fisión esta relacionado al intervalo detiempo en que el material estuvo hasta el final de una cierta temperatura crítica, que puede ser el tiempo en el quefue formado o el tiempo de algún evento metamórfico posterior. Aquellos eventos metamórficos de temperaturasmenores de 100 °C pueden ser fechados por este método. (4)

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6.7 Otros Métodos Menos Usuales de Fechamiento

6.7.1 Método Lutecio – Hafnio (176Lu – 176Hf)

El 176Lu decae en 176Hf. Este método no es muy utilizado para datar rocas, especialmente debido a que la vida mediadel 176Lu no es conocida con exactitud, pero la variación que resulta en relación del 176Hf /177Hf se utiliza paradiferenciar fuentes magmáticas y para medir la heterogeneidad de la corteza y del manto (Patchet et al, 1981 in (3)).

6.7.2 Método Renio – Osmio (187Re – 187Os)

El decaimiento del 187Re a 187Os no se utiliza para determinar edades de rocas, principalmente por la extremadamente

pobre abundancia del Re excepto en ciertos minerales de sulfuros como la molibdenita (MoS2). La variación que

resulta del 187Os/186Os puede tener algún uso como trazador isotópico, y es de especial interés porque es diferentea otros pares de isótopos padre-hijo debido a que el Re y Os tienen un fuerte carácter calcófilo y siderófilo (Allegreand Luck, 1980 in (3)).

7 DESCRIPCIÓN DEL ESTUDIO

Para la obtención de la edad de una muestra de roca o mineral es necesario que se realice un análisis petrográficoque sirva de filtro para la datación. Esto es debido principalmente a que en la mayoría de los casos las muestras quese obtienen en afloramientos o sondeos son superficiales y por lo tanto se han visto afectadas por los agentesgeológicos que las desintegran, las descomponen o las rompen. Por tal motivo se deberá tener en mente el objetivode datar la muestra correspondiente es decir, si se trata de datar la edad de la formación de la roca, la de la últimaalteración que la afectó o la del último recalentamiento o fallamiento a que se vio sujeta.

No todas las clases de rocas son útiles para el fechamiento isotópico. Las rocas ígneas y metamórficas son lasmejores para determinaciones de edades porque sus minerales cristalizaron (o recristalizaron) al mismo tiempo dela formación de la roca. En contraste la mayoría de los minerales en las rocas sedimentarias son derivados de ladestrucción de antiguas rocas y esto no puede indicar una fecha segura para el tiempo de formación de la rocasedimentaria. Una excepción es la glauconita, uno de los pocos minerales que se forman cuando el sedimento seacumula; este mineral es rico en potasio y puede proporcionar una fecha para la roca.

Independientemente del tipo de datación al que esté destinada la muestra (micropaleontológico, geocronométrico),la toma del ejemplar debe reunir las características siguientes: (3)

a) Localizar en un plano topográfico o geológico el área de muestreo con coordenadas geográficaso del Sistema Universal Transversa de Mercator (UTM).

b) Diseñar un croquis del área y acompañarlo con la descripción geológica general (relacionesestructurales y estratigráficas), como se observa en el formato anexo (croquis y coordenadas delárea).

c) El ejemplar de muestra debe ser identificado con las iniciales del nombre del colector seguido delnúmero consecutivo de muestras y del año.

d) El colector debe conocer el fin que persigue al solicitar el tipo de estudio.

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- si el estudio que se requiere es micropaleontológico, las muestras deben analizarsepetrográficamente para determinar si presenta microfósiles,

- las muestras para datación geocronométrica deben ser sometidas previamente a unanálisis petrográfico para determinar la calidad de los minerales.

7.1 Método Potasio-Argón

Este método es útil en estudios regionales o en programas de cartografía, estudios estructurales en áreas complejasy estudios petrológicos detallados. Bajo ciertas condiciones estructurales, la datación de rocas cristalinas (porejemplo diques, dique estratos o sills, basamento cristalino) puede ayudar a resolver problemas difíciles. La dataciónde muestras de brecha de falla o milonita puede directamente ubicar el tiempo de la falla. Las tobas volcánicas,bentonita e ignimbritas en general son un material excelente para el geólogo petrolero y el estratígrafo. El vulcanismoes ideal desde el punto de vista que representa un simple evento, pero incluso donde se reconocen capas índicesimportantes, muchas de las unidades permanecen sin fechar. Además, recientemente ha habido un gran avance enla datación de ciertos minerales arcillosos para determinar el depósito e historia diagénetica de los sedimentos. Tieneaplicaciones en el alcance de las épocas metalogénicas a escala continental, en los estudios regionales de provinciasminerales, para resolver la edad de un sistema de vetas en una mina. El tiempo de diferentes eventos de alteraciónpuede ser diferenciado a través de la datación de minerales secundarios como la sericita y adularia. El desarrollominero o los programas de exploración mineral pueden ser más eficientes y menos caros con el uso juicioso de lasdeterminaciones de edad por este método.

El ejemplar de roca a datar debe de reunir, además de las generales, las siguientes cualidades: (4) (3)

- muestra lo más sana posible (sin alteración),

- no debe colectarse cerca de contactos, zonas de falla o fracturas (si el objetivo a datar esun rasgo estructural, la muestra debe ser representativa de éste, por ejemplo una falla),

- sin rasgos de eventos metamórficos tardíos en el caso de rocas ígneas o sedimentarias,

- masa mínimo aproximado de 5 kg.

La revisión petrográfica consiste en determinar, mediante la observación de una lámina delgada al microscopiopolarizante, el tipo, contenido mineralógico, grado de alteración y fracturamiento de la roca a fechar. La selecciónde este método de datación dependerá de la presencia y porcentaje de alguno de los siguientes minerales:

a) En el caso de ser una roca volcánica:

- sanidino,

- plagioclasa,

- hornblenda,

- nefelina,

- anortoclasa,

- biotita,

- leucita.

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b) En el caso de ser una roca plutónica:

- biotita,

- hornblenda,

- nefelina,

- muscovita,

- lepidolita.

c) En el caso de ser una roca metamórfica.

- biotita,

- muscovita,

- lepidolita,

- hornblenda,

d) En el caso de ser una roca sedimentaria.

- glauconita.

Para obtener la edad de formación de la muestra, estos minerales no deben estar alterados. Por este método sólolas rocas volcánicas y metamórficas se pueden datar por roca total.

7.2 Método Uranio - Plomo

Este método es útil en estudios regionales de áreas complejas o en programas de cartografía para conocer la edadde rocas antiguas cuya fecha no puede ser determinada por el método K-Ar. Dada la resistencia del mineral zircóna los agentes de intemperismo y a los ataques de soluciones hidrotermales, no existe inconveniente en que la muestraa datar se encuentre alterada, deformada o fracturada. Principalmente se aplica a rocas ígneas intrusivasrepresentativas de grandes cuerpos o a rocas metamórficas cuyas edades abarcan el Paleozoico o se extiendenhasta el Precámbrico. Se debe reconocer en primer término la presencia de minerales portadores de uranio, talescomo el zircón:

- el ejemplar a datar deberá ser colectado en afloramientos que el geólogo sospeche querepresentan rocas ígneas o metamórficas muy antiguas y que algunos de sus constituyentescontienen minerales portadores de uranio,

- la roca deberá ser previamente estudiada al microscopio petrográfico para determinar sucontenido del mineral zircón o de otros minerales que contengan uranio,

- el análisis petrográfico determinará la cantidad mínima de muestra que deberá sercolectada para su datación.

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7.3 Método Rubidio - Estroncio

El rubidio no está distribuido uniformemente en las diferentes rocas, sus abundancias aproximadas en ppm son:

ROCA ppm

Ultrabásica 1Basalto 30Granito 150Lutita 140

Las muestras para la datación Rb-Sr deben tener un intervalo determinado de Rb/Sr, y cada una debe ser losuficientemente grande para representar un sistema cerrado químicamente. El intervalo del Rb/Sr generalmentepuede ser obtenido de muestras seleccionadas con una composición diversa.

El criterio del tamaño se puede cumplir con ejemplares que sean 10 veces más grandes que el diámetro del granomineral más grande. (7)

La edad de un mineral por el método Rb-Sr data el tiempo de su formación, la edad del emplazamiento original deuna roca ígnea, o la edad del último evento metamórfico que afectó a la roca.

Los análisis de isótopos de estroncio en minerales de ganga con alto contenido del mismo pueden ayudar acaracterizar la solución hidrotermal y su origen. Las variaciones en la composición isotópica del Sr en la secuenciaparagenética pueden ayudar a determinar los procesos de formación del depósito mineral.

Este método se utiliza para datar básicamente rocas ígneas ácidas (riolitas, granitos, ignimbritas) y metamórficas.

La revisión petrográfica para la aplicación de este método se limitará a establecer si el ejemplar de interés representaa una roca ígnea ácida o metamórfica.

7.4 Método Samario - Neodimio

La técnica para determinar la edad es más conveniente para rocas muy antiguas y es particularmente importanteporque el Sm y el Nd se mantienen sin ser afectados relativamente por un metamorfismo débil, que por otro ladopuede causar la redistribución del Rb, Sr, U, Th y Pb. (8)

Los lantánidos se reparten en todas las rocas como elementos traza. En las rocas basálticas se encuentranprincipalmente en los clinopiroxenos, anfíboles y granates, mientras que en los granitos, en los feldespatos y lasmicas.

En la práctica este método se utiliza para establecer la génesis de cuerpos granitoides.

a) El ejemplar a datar debe ser colectado en afloramientos que el geólogo sospeche que representanrocas ígneas intrusivas o metamórficas muy antiguas y que algunos de sus minerales contienenTierras Raras o Lantánidos.

b) La roca debe ser previamente estudiada al microscopio petrográfico para determinar sucontenido de minerales susceptibles de contener Tierras Raras como por ejemplo:

- clinopiroxenos,

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- anfíboles,

- granates,

- apatito,

- esfena,

- feldespatos,

- micas.

c) El análisis petrográfico determinará la cantidad mínima de muestra que debe ser colectada parasu datación.

7.5 Método Carbono 14

El fechamiento por radiocarbono es el principal método para determinar la edad de materiales orgánicos desde elPresente hasta unos 40 000 años de antigüedad.

Es raramente utilizado para datar rocas porque la vida media del 14C es de solo 5 730 años, por lo que es imposibledatar materiales más antiguos que 70 000 años. Además, el método puede ser usado sólo para datar los restos deorganismos, no rocas ni materiales inorgánicos.

El método de carbono 14 es altamente versátil. Ha sido utilizado para datar una amplia variedad de materialesorgánicos como madera, carbón de leña, turba, conchas, huesos, papel, ropa, polen, hojas carbonizadas, semillasy otros objetos que contienen carbón en muchos estudios antropológicos, arqueológicos y geológicos.(1)

Entre las muestras que usualmente se fechan por radiocarbono están las siguientes (9):

a) Carbón vegetal: es, junto con la madera, el tipo de muestra mas adecuado para ser fechado, porsu alto contenido de carbono y por su estabilidad una vez que la madera de la que proviene sequemó. La cantidad mínima de carbón requerido es de 6 gramos, pero es preferible que seamayor, ya que la exactitud de la fecha se incrementa con el tamaño de muestra dentro de ciertoslímites.

b) Madera: mismos requerimientos que para las muestras de carbón vegetal, cantidad mínima demuestra 12 gr.

c) Concha: cantidad mínima de muestra 70 gr; proporciona fechas menos confiables que losanteriores por la incorporación de carbonatos que no están en equilibrio con la atmósfera.

d) Hueso: se fecha el carbono que se encuentra como materia orgánica, el cual decrece con la edaddel hueso. Las muestras deben de ser lo más grandes posible. En muestras muy viejas es posibleque cantidades de 10 a 15 kg de hueso no proporcionen el carbono suficiente para obtener unafecha.

e) Hojas, semillas y fibras vegetales: se requieren por lo menos 12 gr.

f) Suelos y sedimentos: pueden ser fechados cuando contienen proporciones altas de materiaorgánica. La cantidad mínima requerida es de 1 kg.

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Precauciones al colectar la muestra:

- manejarla con un instrumento metálico y no tocarla con las manos,

- si se obtiene de un corte, éste se limpia de arriba hacia abajo y las muestras se extraenempezando por la capa inferior, para evitar la contaminación con material de otras capas,

- colocarla en bolsas de papel aluminio, de plástico o en un frasco de vidrio. Bajo ningúnconcepto deben utilizarse bolsas de papel, cajas de cartón o madera, etcétera. Lasetiquetas se ponen exclusivamente en el exterior del recipiente,

- si la muestra está húmeda, debe ser secada. No se agreguen insecticidas, fungicidas uotras sustancias,

- eliminar las raicillas o fibras vegetales recientes,

- si hay duda sobre su naturaleza o contenido de materia orgánica, es conveniente obtenerde 1 a 2 kg.

La revisión petrográfica de muestras para la datación por este método se restringe a la verificación de la presenciao ausencia de materia orgánica.

7.6 Método Trazas de Fisión

Las trazas en minerales pueden ser detectadas bajo un microscopio ordinario si se labran o graban primeramentecon ácido para incrementar su tamaño. Su velocidad de formación es de casi 4 trazas por milímetro cuadrado pormillón de años para un mineral con una parte por millón (ppm) de uranio. La cantidad de uranio presente se mide porirradiación de la muestra en un reactor nuclear. Esta fisión produce el isótopo 235U que es mucho menos abundantey un conteo de las trazas resultantes dará la cantidad de uranio presente. (4)

La revisión petrográfica en este tipo de método se limita a la verificación de la presencia o ausencia de mineralessusceptibles de ser marcados con las huellas de fisión al ser irradiados en un reactor nuclear.

8 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

8.1 Información Utilizada en un Estudio Petrográfico

El estudio petrográfico debe presentarse en el formato 11.2, del cual a continuación se explican sus componentes:

8.1.1 Muestra

Ejemplar de roca que se pretenda analizar.

8.1.2 Colector

Nombre completo de la persona que colectó el ejemplar.

8.1.3 Localización

Nombre del lugar, arroyo, río, pueblo, u otro sitio donde se colectó la muestra, acompañado de datos exactos comocoordenadas geográficas o del Sistema Universal Transversa de Mercator (UTM).

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8.1.4 Descripción del afloramiento

Datos geológicos característicos del lugar donde se colectó la muestra como posición estratigráfica, estructuras,alteraciones, relaciones con otros tipos de roca, minerales que contenga, textura y clasificación a simple vista.

8.1.5 Análisis megascópico

Características de la roca en ejemplar de mano, con observaciones por medio de lupa o sin ella.

8.1.5.1 Color

En roca intemperizada y en roca fresca, es decir, interno, libre de intemperismo.

8.1.5.2 Estructura y textura

Estructura se refiere a los grandes rasgos que se observan a simple vista en los afloramientos, tales como elbandeamiento, la lineación y la vesicularidad. La textura se refiere al modo de asociación de los mineralesconstituyentes de la roca y de sus relaciones mutuas.

8.1.5.3 Mineralogía

Relación de los minerales observables a simple vista o con lupa.

8.1.6 Análisis microscópico

Observación de la lámina delgada con la ayuda del microscopio petrográfico o polarizante.

8.1.6.1 Textura

Modo de asociación de los minerales y sus relaciones mutuas.

8.1.6.2 Minerales esenciales

Aquellos que forman el nombre específico de la roca (cuarzo, ortoclasa y plagioclasa en un granito).

8.1.6.3 Minerales accesorios

Aquellos que son lo suficientemente importantes para indicar la variedad de la roca (biotita y en menor cantidad lahornblenda en un granito de biotita y hornblenda). Modifican el nombre especifico, poniéndose en primer lugar el másabundante. Pueden ser esenciales en ciertos tipos de roca, como las metamórficas. Se incluyen también los otrosformados por cristalización primaria como la esfena, magnetita y apatita.

8.1.6.4 Minerales secundarios

Son los formados por alteración posterior, como la clorita que se desarrolla a partir de la biotita y hornblenda y aquellosintroducidos en fisuras o cavidades, como la calcedonia, calcita y zeolita.

8.1.6.5 Matriz o cementante

En rocas ígneas se denomina matriz a la porción de grano fino que engloba y une a los minerales principales. En elcaso de rocas sedimentarias se conoce así al material detrítico (arenas o arcillas) que rodean a los fragmentosconstituyentes; si es de origen químico (carbonatos o sílice) se le denomina cementante.

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8.1.7 Caracteres especiales

Espacio reservado para observaciones que no se incluyen en los incisos anteriores, tales como grado de alteración,dimensiones y tipo de fracturamiento, porosidad, aplicación a determinada rama de la geología como geohidrología,geotecnia, metalogenia.

8.1.8 Origen

Evento durante el cual se forma la roca, puede ser ígneo intrusivo, extrusivo o piroclástico, metamórfico de contacto,regional o cataclástico o sedimentario (detrítico o químico).

8.1.9 Clasificación

Nombre de la roca.

9 MEDIDAS DE SEGURIDAD

Al hacer los cortes de las rocas con sierras manuales, utilizar careta o lentes protectores, guantes y ropa apropiada.

Durante las observaciones al microscopio utilizar objetivos especiales para lentes graduados si se requiere; despuésde una sesión prolongada descansar la vista sin exponer los ojos a cambios bruscos de temperatura.

10 IMPACTO AMBIENTAL

Exceptuando el desecho del diesel que se utiliza para lubricar el disco de la sierra con el que se hace el corte de laroca, la elaboración de un estudio petrográfico no implica deterioro al medio ambiente. Es recomendable sinembargo, ubicar el lubricante en recipientes adecuados para su reciclaje.

11 FORMATOS

11.1 Datos de Campo

11.2 Estudios Petrográficos

11.3 Tabla de Resultados de las Dataciones Radiométricas y su Posición Estratigráfica

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FORMATO 11.2 - Estudios Petrográficos

I.- DATOS DE CAMPO

Muestra No. 1: Colector:

Localidad:

Descripción del afloramiento:

II.- DESCRIPCIÓN MACROSCÓPICA

Color:

Estructura y textura:

Minerales observables:

III.- DESCRIPCIÓN MICROSCÓPICA

Textura:

Mineralogía:

a) Minerales esenciales:

b) Minerales accesorios:

c) Minerales secundarios:

d) Matriz o cementante:

e) Caracteres especiales:

IV.- ORIGEN DE LA ROCA

V.- CLASIFICACIÓN

Fecha: Petrógrafo:

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GUÍA

CFE 10100-54


12 BIBLIOGRAFÍA

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2 De la Llata Romero, R. (1999). Estudios Geológicos y Geotécnicos. Notas del CursoMariano Ruiz Vázquez 1999 “Cimentaciones en Roca”.Sociedad Mexicana de Mecánica de Rocas, A. C.Colegio de Ingenieros Civiles de México, A. C., 23 y 24 deSeptiembre de 1999.

3 Munguía Aizpurúa, O. (1998). Métodos Geocronológicos. México, Informe inédito CFE,GEIC, Departamento de Geología, 25pp.

4 Chávez Aguirre, J.M. (1999). Geología Aplicada a la Ingeniería Civil. México, ApuntesInéditos UNAM.

5 González Partida, E. (1987). Apuntes de decaimiento radiactivo. México, UNAM-FI-DEPFI, Inéditos, 60 pp.

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8 Hall, A. (1987). Igneous Petrology. USA, Longman Scientific andTechnical. John Wiley and Sons, Inc., 573 pp.

9 Instituto Nacional deAntropología e Historia. (Sin fecha). Instructivo del INAH. México, Departamento de

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Harper, C. T. (1973). Geochronology: Radiometric Dating of Rocks andMinerals. USA, Dowden, Hutchinson and Ross, Inc.Stroudsburg, Pennsylvania. 469 pp.

Kenneth, H, W. (1992). Earth’s Dynamic Systems; USA, Mcmillan PublishingCompany, pp. 182-186.

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