Geocronología y Fuente de los Metales
El sistema isotópico Renio-Osmio (Re-Os) emerge como una herramienta geocronológica y de trazador de fuentes de metales crucial en el estudio de depósitos minerales. Este método se basa en el decaimiento radiactivo del isótopo ¹⁸⁷Re al isótopo ¹⁸⁷Os. Dada la afinidad del Renio (Re) y el Osmio (Os) por el azufre (calcófilos) y el hierro (sidrófilos), este sistema es particularmente útil en el análisis de sulfuros como la molibdenita.
Edad de la mineralización
La diferencia en el comportamiento geoquímico durante la fusión parcial (Re ligeramente incompatible y Os compatible) enriquece la corteza en Re/Os y mantiene una razón ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os relativamente constante en el manto, lo que convierte al sistema Re-Os en un potente indicador de la interacción manto-corteza. La ecuación de decaimiento permite calcular la edad de la mineralización o la razón isotópica inicial de Osmio, revelando información valiosa sobre la fuente de los metales.
Depósitos de cobre, oro y otros
La construcción de isocronas es fundamental cuando tanto la edad como la composición inicial son desconocidas. Este sistema ofrece un amplio rango de aplicabilidad en diversos tipos de depósitos, proporcionando edades precisas y discerniendo la contribución de diferentes reservorios geoquímicos al origen de los metales. Aunque existen controversias sobre la posible alteración de minerales como la molibdenita, numerosos estudios de caso demuestran su efectividad en la geocronología regional y de distrito y en la elucidación de la fuente de los metales en depósitos de cobre, oro y otros.
Contenido:
Principios y Conceptos Básicos del Sistema Re-Os
- El Renio (Re) y el Osmio (Os) son elementos con afinidad por el azufre (calcófilos) y el hierro (sidrófilos).
- El Osmio (Os) pertenece al Grupo del Platino (PGEs).
- Existen diversos isótopos de Osmio (¹⁹²Os, ¹⁹⁰Os, ¹⁸⁹Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁸⁷Os, ¹⁸⁶Os) y Renio (¹⁸⁵Re, ¹⁸⁷Re) con diferentes abundancias naturales.
- Durante la fusión parcial, el Renio (Re) es levemente incompatible, mientras que el Osmio (Os) es compatible, lo que resulta en bajas concentraciones de Os y altas razones de Re/Os en la corteza.
- El manto terrestre tiene una razón ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os de aproximadamente 0.13.
- El sistema Re-Os es una herramienta clave para evaluar la interacción entre el manto y la corteza terrestre.
Sistemática Isotópica General y el Sistema Re-Os
- El cambio en un isótopo radiogénico a lo largo del tiempo se describe mediante la ecuación de decaimiento radiactivo.
- El sistema isotópico Re-Os se basa en el decaimiento beta (β⁻) del ¹⁸⁷Re al ¹⁸⁷Os.
- La ecuación fundamental del sistema Re-Os es: ¹⁸⁷Os(m) = ¹⁸⁷Os(i) + ¹⁸⁷Re (e^(λt) – 1), donde ¹⁸⁷Os(m) es el Osmio medido hoy, ¹⁸⁷Os(i) es el Osmio inicial, ¹⁸⁷Re es el Renio medido hoy, λ es la constante de decaimiento del ¹⁸⁷Re, y t es el tiempo.
- Debido a la dificultad para medir la abundancia absoluta, la ecuación se normaliza dividiendo por un isótopo estable del Osmio, inicialmente ¹⁸⁶Os, pero actualmente se utiliza ¹⁸⁸Os debido al decaimiento de ¹⁹⁰Pt a ¹⁸⁶Os.
- La ecuación normalizada es: (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)m = (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)i + (¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os)m (e^(λt) – 1).
- La constante de decaimiento (λ) del ¹⁸⁷Re es de 1.666 x 10⁻¹¹ años⁻¹.
- La vida media del ¹⁸⁷Re es de 4.16 x 10¹⁰ años.
Aplicaciones del Sistema Isotópico Re-Os en el Estudio de Depósitos Minerales: Geocronología y Fuente de los Metales
- El sistema Re-Os se utiliza para determinar la edad de la mineralización y la fuente de los metales en depósitos minerales.
- Edad de la Mineralización:
- Métodos indirectos: Utilizan sistemas isotópicos en minerales asociados a la ganga o alteración (Rb-Sr, Sm-Nd, K-Ar, ⁴⁰Ar/³⁹Ar, U-Pb), enfocándose en elementos litófilos.
- Métodos directos: Aplican sistemas isotópicos directamente en los minerales de mena (Rb-Sr en Esfalerita, Sm-Nd en Fluorita, U-Th-Pb en Calcita y minerales con U, Re-Os en Molibdenita y otros Sulfuros), enfocándose en elementos calcófilos y siderófilos.
- Re-Os en Molibdenita: Es un geocronómetro eficaz debido a su bajo contenido de Os inicial, su alto contenido de Re y Os, y su bajo error asociado. La edad calculada a partir de la ecuación se denomina «edad modelo». También se utiliza el método de la isocrona en molibdenitas.
- Si la edad se conoce por otros métodos, se puede calcular la razón inicial de Os (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)i.
- Si la razón inicial de Os se puede estimar, se puede calcular la edad (t).
- Si ambos son desconocidos, se construyen isocronas. La pendiente de la isocrona proporciona la edad.
- Ejemplos de datación con Re-Os en molibdenita incluyen la Provincia del Suroeste Norteamericano, el Distrito Cananea, el Prospecto Tameapa, y el pórfido de Cu-Mo El Teniente. Se han identificado múltiples pulsos de mineralización en regiones como el Suroeste Americano y el pórfido de Cu-Mo Bagdad, Arizona.
- Fuente de los Metales:
- La razón inicial de Osmio (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os)i obtenida de los estudios de Re-Os puede indicar la fuente de los metales.
- Estudios en sulfuros de El Teniente, Chile, muestran iniciales de Os entre 0.17 y 0.19, sugiriendo una posible fuente en la corteza o el manto.
- Las isocronas de Re-Os en sulfuros como las piritas de Chuquicamata, Chile, y los sulfuros del Cinturón Ibérico de Pirita (Tharsis-Rio Tinto) proporcionan información sobre la homogeneidad de la fuente.
- La relación entre la inicial de Os y el contenido de Cu se ha investigado en pórfidos como el de Grasberg, Irian Jaya.
- En el pórfido Cu-Mo de Bagdad, Arizona, la razón inicial de Os es más radiogénica que en pórfidos chilenos, indicando una fuerte componente cortical.
- Estudios en el Copperbelt de África Central (Konkola, Nkana, Chibuluma, Nchanga) han permitido datar eventos de mineralización (~815 Ma y ~576 Ma) y sugerir diferentes fuentes de Osmio para estos eventos. Se ha propuesto que la mineralización es resultado de la migración de salmueras.
- El sistema Re-Os también se ha aplicado al estudio del origen del oro en el Witwatersrand, Sudáfrica.
- Estudios en depósitos magmáticos como Candelaria, Chile, y Platreef, Bushveld Complex, Sudáfrica.
- Edad de la Mineralización:
Controversias
- Existe debate sobre la alteración de la molibdenita, donde la remobilización de Re y Os podría generar edades erróneas.
- Sin embargo, otros estudios sugieren la inalterabilidad de la molibdenita, incluso bajo condiciones de metamorfismo de alta temperatura.
- El análisis de sulfuros con razones ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os extremadamente altas («Low-Level Highly Radiogenic Sulfides») requiere consideraciones especiales en la interpretación de las isocronas debido a posibles errores correlacionados.
Autor y Fecha de Publicación
- Autor: Fernando Barra, University of Arizona Department of Geosciences, Tucson, AZ.
- Fecha de Publicación: No se especifica una fecha de publicación en el documento proporcionado. Se infiere que es un material académico o de presentación dada su estructura y contenido.
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