ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL GEOLOGÍA HISTORICA INFORME TÉCNICO no.1 DATACIÓN RADIOMÉTRICA POR DESINTEGRACIÓN DE ISOTOPOS CARBONO 14
ESTUDIANTE: IVÁN ALFREDO FAJARDO GONALE PROFESOR: ING. DAVID ALTAMIRANO MORAN GUA!A"UIL# ECUADOR $%&$%&'$1(
INDICE )*+ INTRODUCCION ANTECENDENTES OBJETIVOS MARCO TEORICO DATACION RELATIVA DATACION ABSOLUTA PRODUCCION ! FIJACION DEL ISOTOPO CARBONO 14 DATACION POR CARBONO 14 MATERIALES DATABLES POR CARBONO 14 CUESTIONES DE DATACION
3 3 3
1 ¿Cómo ocurre la desintegración del carbono 14? (¿más veloz al principio y lento al fnal?, ¿con la misma velocidad siempre?, ¿más lento en los primeros años y rápido al fnal? !
6
" ¿Cómo se puede comprobar sobre la imagen #ue la vida media del carbono 14 es de $%$& años?
7
' n la isla se )an encontrado unos )uesos, al realizar la prueba del Carbono 14 se )a obtenido #ue )ay tres veces más *itrógeno 14 #ue Carbono 14 ¿+u edad tendrán los )uesos?
7
4 n otro lugar de la isla se )an encontrado unos utensilios de madera con una cantidad de Carbono 14 tres veces mayor #ue de *itrógeno 14 ¿+u edad tendrán?
8
$ -l realizar la prueba de Carbono 14 sobre un )ueso de mam./ero no se )a detectado ninguna cantidad de dic)o isótopo ¿+u edad tendrá el )ueso? 0azona la respuesta
8
¿Crees #ue ser.a buena idea datar una roca de "& millones de años con Carbono 14? ¿y un pergamino egipcio con 2ranio '"$? 0azona la respuesta
9
% -l analizar la cantidad de 0ubidio 3% y stroncio 3% #ue contiene una roca se obtiene el mismo valor ¿+u edad tendrá la roca? C ¿+u será más abundante en la roca, 2ranio "'$ o 5lomo "&%? - ¿+u cantidad crees #ue estará presente en ella de Carbono 14?
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFIA
3 4 4 5 6
10 10 10 10 11 11
2
INTRODUCCIÓN La datación por radiocarbono es un método de datación radiométrica que utiliza el isótopo carbono14 !14"# para determinar la edad de materiales que contienen carbono $asta unos 60%000 a&os%
ANTECENDENTES 'n la pr(ctica) la datación se complica porque la concentración atmos*érica de 14" $a +ariado sustancialmente a lo lar,o del tiempo% 'sto $ace que se necesite saber no sólo la cantidad de 14" que queda en la muestra *ósil) sino también la concentración atmos*érica que e-ist.a en el momento de su muerte% /e conocen) m(s o menos con e-actitud) las +ariaciones de 14" $abidas en los ltimos 11%800 a&os ,racias a la dendrocronolo,.a) es decir) al an(lisis de la madera de los anillos ,-*+n 1 !cuas edades conocemos por conteo# de series solapadas de troncos de (rboles +i+os *ósiles de 'uropa%
6magen *o 1 )ttp788999educamadrido rg89eb8ccnsdelasabiduria madrid8:ercicios8;ema$<4
OBJETIVOS • •
"omprender los *undamentos del carbono14% oder determinar con se,uridad qué muestras deben tomarse para la datación) cu(les son los protocolos adecuados para ello%
MARCO TEORICO DATACION RELATIVA Método que se utiliza para ordenar acontecimientos geológicos, rocas o fósiles, sin conocer la edad de los mismos. Principios que se utilizan: •
Principio del Actualismo.
3
•
Principio del uniformismo.
•
Principio de superposición de estratos.
•
Principio de superposición de sucesos o de acontecimientos.
•
Principio de la superposición faunística.
DATACION ABSOLUTA Es el método que se utiliza para ordenar acontecimientos geológicos, rocas o fósiles, conociendo la edad de las rocas. Para conocer la edad de una roca se utiliza el método radiométrico, basado en la desintegración atómica. Las rocas contienen tomos inestables, llamados isótopos radiacti!os, que se desintegran " se transforman en otros.
PRODUCCION ! FIJACION DEL ISOTOPO CARBONO 14 Las reacciones que se producen en la parte superior de la atmos*era mediante los neutrones cosmicos ,-*+n ' $acen que el contenido de la atmos*era en carbono sera contante) de acuerdo con la reacción !1# 14
1
N + 0 N →
14
7
6
1
C + 1 H
!1#
Las plantas asimilan el carbono de la atomos*era durante la *otos.ntesis) ,racias a la incorporación de "2 en este proceso% 'ste isotopo se encuentra en los animales) a sea por in,erir plantas o a tra+és de la respiración% la composicion isotopica de carbono en un or,anismo +i+iente es la misma que la de la atmos*era que lo rodea% ero tan pronto como el or,anismo muere) cesa el equilibrio de su carbono isotopico con el de la atmos*era% La desinte,racion del carbono14 mediante la reacción !2# 14 6
C →
14 7
0
N + −1e
!2#
no se compensa mas por el carbono de la atmos*era% s) la proporcion de carbono14 disminue en un or,anismo muerto%
4
6magen *o " tomada de internet 0e/erencia 9eb )ttp788cienciaescom8n
DATACION POR CARBONO 14 'l método de datación por carbono14 es la técnica basada en isótopos m(s able para calcular la edad de muestras tipo or,(nicas de menos de 60%000 a&os% ras el deceso del or,anismo +i+o no se incorporan nue+os (tomos de 14
C
a los teidos) la concentración del isótopo +a decaendo
con*orme +a trans*orm(ndose en
14
N
% s. pues) al medir la cantidad
de radiacti+idad en muestras de ori,en or,(nico) se obtiene la cantidad de
14
C
que an queda en el material% : a partir de a$. la
anti,;edad estimada del *ósil% La *órmula es la si,uiente !2#
t =
−T 1/ 2 ln 2
ln
( ) N
N 0
!2#
No: cantidad de 14" ori,inal del *ósil !al morir#%
5
N: cantidad de 14" nal del *ósil !al encontrarlo#% or tanto) N / N 0
es la proporción de 14" que le queda respecto a la que
ten.a en el momento de morir% /e la mide en tanto por ciento% T / : periodo de semidesinte,ración del 14"%
/: tiempo estimado de anti,;edad del *ósil%
1 2
La disminución de 14" si,ue una pauta conocida por los cient.cos es el proceso de la desinte,ración radioacti+a% /e sabe que a los 5%730 a&os de la muerte de un ser +i+o) la cantida de 14" en sus restos *osiles se $a reducido a la mitad !50<#) mientras que a los 57%300 a&os solo queda el 0%1< del que tenia cuando estaba +i+o% /i conocemos que tanto es el porcentae de carbono 14 que contiene un res de *osil) podremos calcular cuanto tiempo lle+a sin +ida el +esti,io que estamos analizando) siempre cuando $a,amos la estimación alrededor de la concentración de carbono en esa época%
MATERIALES DATABLES POR CARBONO 14 La ,ran maor.a) si no todos) de los compuestos or,(nicos pueden ser datados% "iertas materias inor,(nicas) como el mineral de ara,onita de una conc$a) pueden ser datadas siempre cuando la *ormación mineral in+olucró asimilación de carbono 14 en equilibrio con la atmós*era% =uestras que $an sido datados por radiocarbono desde la creación del método incluen el carbón) pinturas murales) ramas) cabello) madera) semillas) residuos de san,re) $uesos) polen) cuero) turba) barro de la,o) el suelo) cer(mica) corales) teidos) papel o per,amino) resinas) a,ua) entre otros% retratamiento *.sicos qu.micos se realizan en estos materiales para eliminar los posibles contaminantes antes de ser analizados por sus componentes de radiocarbono%
CUESTIONES DE DATACION 1 ¿Cómo se puede comprobar sobre la imagen #ue la vida media del carbono 14 es de $%$& años?
6
>rafca *o 1, muestra el tiempo #ue le toma a una muestra perder el
/obre la ,raca de desinte,ración del porcentae de carbono contenido en la muestra) nos ubicamos en el 50< lo cual nos quiere decir que $a perdido 50 porciento de sus isotopos de carbono con respecto a su +alor ori,inal en un tiempo de 5750 a&os) a este tiempo en el cual la muestra le toma perder el 50< de sus isotopos de carbono se le llama >>tiempo de +ida media??% " ¿Cómo ocurre la desintegración del carbono 14? (¿más veloz al principio y lento al fnal?, ¿con la misma velocidad siempre?, ¿más lento en los primeros años y rápido al fnal? ! eniendo en cuenta que a la mitad del 14" contenido en el resto *osil le toma apro-imadamente 5%730 a&os en desinte,rarse para que el 99%9< se $aa desinte,rado al cabo de 57%300 a&os) podemos in*erir en que la desinte,ración de los isotopos decrecen relati+amente a un ritmo +eloz al principio muc$o menor al nal% ' n la isla se )an encontrado unos )uesos, al realizar la prueba del Carbono 14 se )a obtenido #ue )ay tres veces más *itrógeno 14 #ue Carbono 14 ¿+u edad tendrán los )uesos? nalizando el problemas podemos dar por entendido que el porcentae de nitró,eno 14 es 3 +eces maor que el de carbono 14) por lo tanto tenemos que en la muestra se $a desinte,rado alrededor de un 75< por ciento del isotopo de "14% desarrollando la *ormula para calcular la edad de los $uesos con respecto al porcentae de "14 contenido en la muestra) tenemos que @o 100 < cantidad de 14" ori,inal del *ósil% @ 25< cantidad de 14" al $allar el *osil% 7
t =
t =
−T 1/ 2 ln 2
ln
−5750 ln 2
( ) ( ) N
N 0
0.25
ln
1
t =11500 años
>rafca *o ", muestra el tiempo #ue le toma a una muestra perder el
4 n otro lugar de la isla se )an encontrado unos utensilios de madera con una cantidad de Carbono 14 tres veces mayor #ue de *itrógeno 14 ¿+u edad tendrán? el porcentae de carbono 14 es 3 +eces maor que el de nitro,eno 14) por lo tanto tenemos que en la muestra se $a desinte,rado alrededor de un 25< por ciento del isotopo de "14% desarrollando la *ormula para calcular la edad de los $uesos con respecto al porcentae de "14 contenido en la muestra) tenemos que @o 100 < cantidad de 14" ori,inal del *ósil% @ 75< cantidad de 14" al $allar el *osil%
t =
t =
−T 1/ 2 ln 2
ln
−5750 ln 2
( ) ( ) N
N 0
ln
0.75 1
t =2386 años
8
>rafca *o ', muestra el tiempo #ue le toma a una muestra perder el
$ -l realizar la prueba de Carbono 14 sobre un )ueso de mam./ero no se )a detectado ninguna cantidad de dic)o isótopo ¿+u edad tendrá el )ueso? 0azona la respuesta /i no se $allan isotopos de carbono en una muestra) no podemos indicar por este método la edad absoluta de los $uesos del mam.*ero% odemos in*erir si en una edad relati+a) la cual datariamos mas alla de los 33000 a&os que le toma apro-imadamente en desinte,rarse el isotopo carbono 14 en su totalidad% '-isten m(s isótopos radiacti+os adem(s del "arbono 14% =as abao en el documento aparece un listado de ellos unto a sus periodos de desinte,ración !+ida media#%
G023* 5 06)3/o 3*n/,* ,n,3,*7 86 /,-)o9 8*7o06 8,* -,* 6,n/+0*3,n 7o6 ,6o/o)o6
9
¿Crees #ue ser.a buena idea datar una roca de "& millones de años con Carbono 14? ¿y un pergamino egipcio con 2ranio '"$? 0azona la respuesta 1% Atilizar el carbono 14 para datar muestra de millones de a&os) estar.a *uera del par(metro establecidos para datar elementos or,anicos en ciertos casos inor,(nicos) adem(s que para este tiempo el isotopo "14 se $a desinte,rado en su totalidad por lo que seria una practica innecesaria% 2% el desarrollo del per,amino tiene alrededor de mas de 3000 a&os de anti,;edad) podr.a utilizarse pero con su uso +endr.an incon+enientes tales como seria una opción económicamente in+iable) innecesaria e inecaz a que $abr.a incon+enientes con la datación de la edad absoluta +ariando en miles de a&os su edad% % -l analizar la cantidad de 0ubidio 3% y stroncio 3% #ue contiene una roca se obtiene el mismo valor a ¿+u edad tendrá la roca? B(ndose este caso de que $a el mismo porcentae entonces) $abr.a una cantidad del 50< de isotopos de rubidio 87 asi como del estroncio 87% 'ntonces) teniendo una relación i,ual de isotopos podemos estimar que la edad de la roca es de apro-imadamente 47 millones de a&os% 'star.a en el tiempo de +ida media de desinte,ración del isotopo rubidio 87 b ¿+u será más abundante en la roca, 2ranio "'$ o 5lomo "&%? 10
'l tiempo de +ida media del uranio 235 es de 713 ma% 'ntonces bas(ndonos en este supuesto) a que adem(s la edad absoluta calculada en la pre,unta anterior la cual *ue establecia en 47 ma% odemos decir que le porcentae de uranio 235 sera abundante a comparación que el isotopo plomo 207% c ¿+u cantidad crees #ue estará presente en ella de Carbono 14? para un tiempo de 47 ma los isotopos de carbono 14 se $abran desinte,rado en su totalidad%
CONCLUSIONES Bespués de $aber analizado todas cada una de las cuestiones con respecto a datación radiométrica con carbono 14 otros método de datación con otros isotopos ) el desarrollo de las respuestas se muestra a continuación 1% 'l tiempo de +ida media de desinte,ración del 50< porciento de los isotopos de carbono 14 en una muestra or,anica en ciertos casos inor,(nica) ser( de apro-imadamente 5750 a&os 2% La desinte,ración de los isotopos de carbono 14 se desarrolla r(pido al inicio en relación a su nal en donde es lenta% 3% /i tenemos un 75< por ciento de desinte,ración de isotopos "14 en la muestra) su edad absoluta ser( de 11515 a&os 4% /i tenemos un 25< por ciento de desinte,ración de isotopos "14 en la muestra) su edad absoluta ser( de 2403 a&os% 5% 'l uso de la datación por el método de carbono 14 no puede ser empleada para muestras que ten,as mas de 60000 a&os) a que pasado este tiempo la desinte,ración de los isotopos ser( total% 6% a% @o se debe utilizar el método de datación por isotopos de "14 para muestras que ten,as ma de anti,;edad) a que es una practica innecesaria como se menciono anteriormente% b% tampoco se debe utilizar métodos como el de isotopos de uranio 325 capaces de datar muestra de millones de a&os) para datar muestras de pocos miles de a&os) seria mu costoso) adem(s de inecaz en la datación de la edad absoluta de la muestra%
11
RECOMENDACIÓNES 'l método de datación por carbono 14 tiene sus limitaciones) por lo tanto es importante tener en cuenta las si,uientes consideraciones%
al manipular la muestra que queremos datar) es posible alterar las condiciones de la misma) por lo tanto es importante tratar de no entrar en contacto con esta e+itar cualquier contaminación% "ometer un error calibrando la presencia del carbono 14 en la atmos*era en épocas pasadas) a que la cantidad de "14 atmos*erico $a Cuctuado a tra+és de los si,los% 'ntonces tener en cuenta al momento de datar) tener un indicio de la edad relati+a que pueda tener la muestra conocer la presencia de "14 atmos*erico en ese tiempo%
BIBLIOGRAFÍA
C;6/,on6 * 06o780 *303* 7* */*3,on )o0 6,n/+0*3,on )o0 C14 $ttpDDconcurso%cnice%mec%esDcnice2006Dmaterial082Dacti+idades DpaleoEc14Dacti+idad%$tm
Con3)/o
*/*3,n
3*0
$ttpDDes%FiGipedia%or,DFiGiD"arbono14
V,o
)0;<*
7
3*0
$ttpsDDFFF%outube%comDFatc$H+I63adLJ-:
P0o<7-*6
*/*3,n9
3*0
149
149 149
$ttpsDDco*radiadelaciencia%FiGispaces%comDleD+ieFDdatacion%pd *
C*0
149
3;6/,on6
-/oo7+,3*6
$ttpDDFFF%andaluciain+esti,a%comDespanolDciencianimadaDsite sDcarbonoDcarbono%$tm
D*/*3,n
)o0
R*,o3*0
$ttpDDFFF%radiocarbon%comDespanolDsobrecarbono datacion%$tm
C*0 7o+*0,/-o69
# T0*<*o */*3,n 3*0
C*0o A7on6o#Ro0?+; F0*n3,63o A7=on6o C*no Gon7. $ttpDDFFF%dsi%uclm%esDpersonalD=i,uelKracianiDmiGicurriDBoce nciaDMioin*ormaticaDFebEMNDBocumentacionDrabaosD"arbono <2014D"arbonoE14%pd*
12
