La datación por exposición superficial es una colección de técnicas geocronológicas para estimar el tiempo que una roca ha estado expuesta en la superficie de la Tierra o cerca de ella. La datación por exposición de la superficie se utiliza para datar avances y retrocesos de los glaciares , historia de la erosión, flujos de lava, impactos de meteoritos, deslizamientos de rocas, escarpes de fallas , desarrollo de cuevas y otros eventos geológicos. Es más útil para rocas que han estado expuestas entre 10 3 y 10 6 años. [1]
La más común de estas técnicas de datación es la datación con radionucleidos cosmogénicos . [2] La Tierra es bombardeada constantemente con rayos cósmicos primarios , partículas cargadas de alta energía, principalmente protones y partículas alfa . Estas partículas interactúan con los átomos de los gases atmosféricos, produciendo una cascada de partículas secundarias que a su vez pueden interactuar y reducir sus energías en muchas reacciones a medida que atraviesan la atmósfera. Esta cascada incluye una pequeña fracción de hadrones, incluidos neutrones. Cuando una de estas partículas golpea un átomo, puede desalojar uno o más protones y/o neutrones de ese átomo, produciendo un elemento diferente o un isótopo diferente del elemento original. En las rocas y otros materiales de densidad similar, la mayor parte del flujo de rayos cósmicos se absorbe dentro del primer metro de material expuesto en reacciones que producen nuevos isótopos llamados nucleidos cosmogénicos . En la superficie de la Tierra la mayoría de estos nucleidos se producen por espalación de neutrones . Utilizando ciertos radionucleidos cosmogénicos , los científicos pueden fechar cuánto tiempo ha estado expuesta una superficie particular, cuánto tiempo ha estado enterrada una determinada pieza de material o qué tan rápido se está erosionando un lugar o una cuenca de drenaje . [3] El principio básico es que estos radionucleidos se producen a un ritmo conocido y también se desintegran a un ritmo conocido. [4] En consecuencia, midiendo la concentración de estos nucleidos cosmogénicos en una muestra de roca y teniendo en cuenta el flujo de los rayos cósmicos y la vida media del nucleido, es posible estimar cuánto tiempo ha estado expuesta la muestra a la rayos cósmicos. El flujo acumulativo de rayos cósmicos en un lugar particular puede verse afectado por varios factores, incluida la elevación, la latitud geomagnética, la intensidad variable del campo magnético de la Tierra , los vientos solares y el blindaje atmosférico debido a las variaciones de la presión del aire. Es necesario estimar las tasas de producción de nucleidos para datar una muestra de roca. Estas tasas suelen estimarse empíricamente comparando la concentración de nucleidos producidos en muestras cuyas edades han sido datadas por otros medios, como la datación por radiocarbono , la termoluminiscencia o la luminiscencia estimulada ópticamente .
El exceso con respecto a la abundancia natural de nucleidos cosmogénicos en una muestra de roca generalmente se mide mediante espectrometría de masas con acelerador . Los nucleidos cosmogénicos como estos se producen mediante cadenas de reacciones de espalación. La tasa de producción de un nucleido particular es función de la latitud geomagnética, la cantidad de cielo que se puede ver desde el punto del que se toma la muestra, la elevación, la profundidad de la muestra y la densidad del material en el que está incrustada la muestra. Las tasas de desintegración vienen dadas por las constantes de desintegración de los nucleidos. Estas ecuaciones se pueden combinar para dar la concentración total de radionucleidos cosmogénicos en una muestra en función de la edad. Los dos nucleidos cosmogénicos medidos con mayor frecuencia son el berilio-10 y el aluminio-26 . Estos nucleidos son particularmente útiles para los geólogos porque se producen cuando los rayos cósmicos chocan con oxígeno-16 y silicio-28 , respectivamente. Los isótopos originales son los más abundantes de estos elementos y son comunes en el material de la corteza terrestre, mientras que los núcleos hijos radiactivos no suelen producirse mediante otros procesos. Como el oxígeno-16 también es común en la atmósfera, se debe tener en cuenta la contribución a la concentración de berilio-10 del material depositado en lugar del creado in situ . [5] El 10 Be y el 26 Al se producen cuando una porción de un cristal de cuarzo (SiO 2 ) es bombardeada por un producto de espalación: el oxígeno del cuarzo se transforma en 10 Be y el silicio se transforma en 26 Al. Cada uno de estos nucleidos se produce a un ritmo diferente. Ambos se pueden utilizar individualmente para determinar cuánto tiempo ha estado expuesto el material en la superficie. Debido a que hay dos radionucleidos en descomposición, la relación de concentraciones de estos dos nucleidos se puede utilizar sin ningún otro conocimiento para determinar la edad a la que la muestra fue enterrada más allá de la profundidad de producción (normalmente entre 2 y 10 metros).
También se miden nucleidos de cloro-36 para datar las rocas superficiales. Este isótopo puede producirse mediante espalación de calcio o potasio con rayos cósmicos . [6]
