Isocronas

Las isócronas buscan evitar la necesidad de la ausencia inicial del elemento hijo al calcular las edades radiométricas. La idea es que se tenga un elemento padre, X, un elemento hijo, Y, y otro isótopo, Z, del elemento hijo que no se genera por desintegración. 

Se asumiría que inicialmente, la concentración de Z e Y es proporcional, ya que sus propiedades químicas son muy similares. La desintegración radiactiva generaría una concentración de Y proporcional a X. Por lo tanto, obtendríamos una ecuación de la forma

Y = c1*X + c2*Z

Tomando suficientes medidas de las concentraciones de X, Y y Z, podemos resolver c1 y c2, y a partir de c1 podemos determinar la edad radiométrica de la muestra.

Apliquemos esto a la datación por potasio-argón, donde X es K₄₃, Y es Ar₄₃ y Z probablemente es Ar₃₃. Si la concentración de K varía en una roca, es improbable que la concentración de argón ₄₃ añadido varíe de forma que produzca una isócrona. 

Pero si la concentración de K no varía, se puede obtener una isócrona si varía la concentración del isótopo no radiogénico Ar₃₃ del producto descendiente. 

Por lo tanto, llamaremos a una isócrona «superisócrona» si la concentración del elemento progenitor varía de una muestra a otra. En caso contrario, la llamaremos «isócrona débil». La pregunta es: ¿qué porcentaje de isócronas son superisócronas y cómo concuerdan sus fechas con las fechas convencionales para su período geológico? 

Creo que es raro encontrar una superisócrona. Si se trata de minerales que excluyen progenitor o descendiente, no se puede obtener una isócrona en absoluto. 

Si se trata de minerales que no excluyen elementos progenitores e hijos, lo más probable es que el elemento progenitor se distribuya uniformemente en todas partes, y se obtendrá una isócrona débil que no puede detectar la adición de productos hijos, lo que podría arrojar edades poco fiables. 

Las isócronas de roca completa también tienden a ser débiles, por la misma razón. Sin embargo, incluso las superisócronas pueden arrojar edades demasiado antiguas debido a las mezclas.

Se pueden producir isócronas K-Ar falsas si un flujo de lava comienza con un exceso de Ar₄₃, que se mezcla bien con potasio. 

Luego, durante el enfriamiento o posteriormente, una mezcla de Ar₄₃ y Ar₄₃ puede penetrar en la roca, más en algunos puntos que en otros. Otros isótopos del argón también funcionarían. Creo que esto producirá una buena isócrona K-Ar, pero la edad calculada carecerá de relevancia.

Existe otra forma de producir isócronas falsas. 

Para una isócrona débil, por ejemplo, una isócrona K-Ar, podemos asumir que inicialmente existe una concentración uniforme de K en todas partes, y concentraciones de Ar₄₃ y Ar₃₆ que forman una isócrona. Luego, una gran cantidad de Ar₄₃ entra, uniformemente, a través de grietas en la roca o por calentamiento. 

Esto conservará la propiedad de la isócrona, pero la hará parecer demasiado antigua.

Mi razonamiento fue que si la lava está completamente mezclada, la concentración de material parental debería ser bastante constante. Si la concentración de sustancia parental no es constante, esto podría indicar que la lava no está completamente mezclada. O podría tener otras explicaciones. Si la lava no está completamente mezclada, es posible obtener una isócrona a partir de la mezcla de dos fuentes diferentes, en cuyo caso la edad radiométrica se hereda de las fuentes y no necesariamente determina la edad del flujo.

Alguien me comentó que muchas isócronas de Rb-Sr son superisócronas. 

Esta información me parece muy interesante y le agradezco. Me gustaría saber en qué estratos se encuentran, ya que mi principal interés es la columna geológica del Cámbrico y superiores. Tengo la impresión de que no se encuentran en esta parte de la columna geológica. ¿Y qué tan bien se correlacionan las fechas con otras de la misma formación?

También existen escenarios de mezcla que pueden producir incluso superisócronas con edades inválidas. Y los geólogos admiten, en cualquier caso, que las isócronas a veces pueden dar edades falsas.

Aquí hay un escenario de mezcla para isócronas falsas. 

Considere esta posibilidad: Hay dos fuentes de lava, A y B. Suponga que se mezclan de modo que en el punto 0 tenemos solo A, en el punto 1 tenemos solo B, y en el medio tenemos concentraciones variables. 

A medio camino entre ellos hay una mezcla de mitad A y mitad B, por ejemplo. Suponga que X es una sustancia madre, Y es su hija, y Z es un isótopo no radiogénico de la hija.

Suponga que A tiene un poco de X y mucho de Y y no mucho de Z, todos distribuidos uniformemente, y B tiene alguna mezcla de Y y Z, todos distribuidos uniformemente. Entonces esta mezcla variable de A y B, con todo A en 0 y todo B en 1, produce una buena isócrona. 

No hay manera de que esta mezcla se pueda distinguir de un caso similar en el que A tiene mucho X y poco Y, y B es el mismo que antes, y pasa mucho tiempo.

Se afirma que la mezcla a menudo se puede detectar. De ser así, la pregunta persiste: para las superisócronas en la columna geológica que se puede demostrar que no son causadas por la mezcla, ¿cómo se correlacionan con otros métodos y con las fechas esperadas para su período geológico?

Entiendo que las isócronas miden el tiempo transcurrido desde la última mezcla de una roca. En el caso de una colada de lava, esta podría ser la época del flujo. O bien, podría darse el caso de que varias coladas provengan del mismo magma bien mezclado, lo que podría dar lugar a una isócrona conjunta que indique la época del flujo. 

Me parece que una sola colada de lava podría no mezclarse bien, por lo que la edad obtenida sería la del magma y no la época del flujo. Esto señala otro problema con la interpretación de las isócronas.

También tengo curiosidad por saber qué parte de la columna geológica se puede datar mediante superisócronas para las que no se puede demostrar ninguna mezcla.