Isotopos ligeros y estables

ISOTOPOS LIGEROS Y ESTABLES


El campo de la geoquímica de isótopos estables, pudiese parecer una disciplina un tanto especializada. Sin embargo, la geoquímica de isótopos estables tiene un amplio rango de aplicaciones y las bases y principios son relativamente fáciles de entender. La geoquímica puede convenientemente dividirse en: geoquímica orgánica e inorgánica, cada una con variassubdivisiones. Dentro del amplio campo de la geoquímica inorgánica, se pueden hacer distinciones entre geoquímica de cationes y de aniones (Fig.1). La mayoría de los no-especialistas están familiarizados con la geoquímica catiónica, la cual en su mayor parte involucra las mediciones de las concentraciones (%moles, % en peso, ppm, etc.) de elementos mayores, menores y trazas en rocas minerales y fluidos.La estimación de temperaturas normalmente se realizan en base la partición o fraccionación de cationes entre fases coexistentes (es decir, geotermometría de granate-biotita, por ejemplo). Los patrones de las concentraciones de los elementos trazas y abundancias de REE (tierras raras), regularmente se usan para determinar el origen de las rocas (es decir, basaltos de islas oceánica OIB VS basaltosde rifts medio oceánicos MORB; así como el grado de diagénesis de rocas carbonatadas marinas). Las abundancias de los isótopos radioactivos y radiogénicos pueden ser usadas para determinar orígenes de rocas, grado de contaminación y mezcla con otras fuentes y en la determinación de edades absolutas.
En contraste a los cationes, los iones y complejos ionizados como: OH, CO3, NO3, PO4 songeneralmente estequiométricos. Tiene poco sentido hablar de concentraciones de Oxigeno en la mayoría de los minerales. Siempre habrá 12 átomos de oxigeno por unidad de fórmula de granate, 6 en piroxenos, 4 en olivinos, etc.. Sin embargo, hay una gran variedad de pares de isótopos estables de elementos formadores de iones (H, C, N, O, S) y las abundancias de los isótopos de estos elementos, varían enrespuesta a diferentes condiciones geológicas, en forma similar a la de los cationes. Por ejemplo, la diferencia en el cociente 18O/16O entre fases minerales coexistentes, varia en función de la temperatura, igual al comportamiento en la variación de Fe y Mg entre granate y piroxeno. Por lo tanto, la medición del valor o magnitud del cociente (18O/16O)granate / (18O/16O )piroxeno, puede ayudarnos adeterminar la temperatura de formación del mineral. Las fuentes u orígenes de los fluidos puede determinarse a partir de la composición isotópica de oxigeno e hidrogeno del agua, se pueden identificar patrones en la fotosíntesis a partir de cocientes isotópicos del Carbono, se pueden determinar los cocientes de fluido/roca en fluidos hidrotermales, también se puede trazar y determinar los patronesde migración de ciertas aves en base a las variaciones isotópicas. A partir del solo análisis isotópico en carbonatos marinos, se puede estimar paleo-temperaturas y reconstrucciones paleoambientales y paleoclimáticas, así podemos continuar describiendo aplicaciones, porque las aplicaciones son numerosas.
Aunque ya quedo establecido en capítulos anteriores, podemos definir de nuevo que losisótopos son ... átomos de un mismo elemento con diferente masa atómica (La sistemática nuclear fue abordada en el cuarto capitulo de esta serie de notas, para aquellos lectores que deseen refrescar dichos conceptos, pueden referirse a dicho capitulo). Algunos elementos como el Fluor (F) y el Sodio (Na) son mono-isotópicos, es decir tienen un solo isótopo. Por otro lado, hay elementos que tienen variosisótopos, como el oxígeno que tienen 3 isótopos 16O, 17O y 18O. De todos los elementos que tienen isótopos, solo los de hidrógeno tienen nombre, 1H Proteum, 2H Deuterium y 3H Tritium, de estos solo los dos primeros son estables, mientras que el tercero es radiactivo con una vida media de 12.7 años.
Los tres isótopos de Hidrógeno tienen propiedades químicas muy similares pero tienen diferentes...