UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
* FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA

GEOFISICA GENERAL
TEMA:
METODO RADIOMETRICO LUTECIO - HAFNIO


MÉTODO RADIOMÉTRICO DE LUTECIO – HAFNIO
El 178Lu se desintegra mediante emisión de partículas β debido al decaimiento radiactivo dando como resultado partículas de 176Hf, el método consiste en el cálculo de la ley de composición isotópica del Hf por desintegración radioactiva en la muestra. Este método es usado cuando los métodos convencionales de datación no pueden ser aplicados a ciertas rocas o minerales. Durante un largo tiempo no fue posible usar el método del Lu/Hf ya que era grande la dificultad para determinar la vida media del 178Lu; otro problema era el de separar el Hafnio puro de los otros elementos. Sin embargo esto no fue un impedimento, en 1980 Patchett y Tatsumoto después de superar estas dificultades logran datar minerales y rocas utilizando este método. Esto resulto un gran progreso para la geocronología de rocas terrestre y extraterrestre. En efecto, empleando las bases de la teoría desarrolladas para la interpretación de la composición isotópica de estroncio y neodimio, es ahora posible determinar la composiciónisotópica de Hf en rocas ígneas a fin de estudiar sus orígenes.

El Lutecio-176 es radioactivo y está sujeto a los múltiples decaimientos por emisión β sobretodo a 176Hf, aunque aproximadamente el 3 +/- 1% decae a 176Yb,sin embargo este ultimo puede no tenerse en cuenta en comparación con la vida media del 176Lu, la desintegración ocurre según:

Cada una de estas reacciones conduce a un estado excitado de Hafnio-176, luego pasan a un estado fundamental por la emisión γ. Dos métodos se usaron para determinar la vida media del Lutecio 176. Estos fueron análisis de lutecio, teniendo minerales con edad conocida, los resultados dieron un rango variable de 2 a 7x1010 años y un cálculo de pendiente de Lu/Hf isócrono formado por 10 acondritas con una edad de 4.55x109 años dando un valor de (3.53 ± 0.14)x109 años. Este dato era similar al recién estimado de 3.8x109 años.
Lutecio y hafnio ocurre en la mayoría de rocas y es interesante que la concentración promedio de lutecio en rocas ígneas no varía mucho con el incremento diferencial de basalto a granito, los minerales importantes en contenido de lutecio son el zircón, biotita y apatito con algo de lantánidos únicos tal como fosfatos y xenotima, los silicatos como allanita y gadolinita y los oxidos samarskita y euxinita.
TABLA DE CONCENTRACION DE LUTECIO/HAFNIO EN ROCAS

MORBS: (Mid-Ocean Ridges Basalts) Estos son magmas,basaltos de las dorsales oceánicas, secundarios que han sufrido una cristalización fraccionada (aproximadamente un 60%)

Esta tabla lista los datos analizados en diferentes rocas, aunque son pocos los datos del análisis para ambos (lutecio y hafnio), es evidente también la relación de Lu/Hf en las rocas ígneas es aproximadamente 0.2 o menor, esto sugiere fuertemente que la datación en las muestras de rocas en conjunto podrían ser imposible realizar. Sin embargo hay una hay una variación en esta la relación Lu/Hf ya que los basaltos tiene un valor bastante más grande que las rocas ígneas acidas (granito).
Geoquímicamente el lutecio y hafnio son similares al samario y neodimio, el hafnio se concentra en relación al lutecio en silicatos líquidos producido por una mezcla parcial en el manto. En consecuencia, los magmas basálticos procedentes del manto inferior por lo general poseen Lu/Hf proporcionales a las rocas de su origen. Por supuesto los residuos sólidos que quedan después de la extracción del magma serán proporcionalmente reducidos en Hafnio, así obteniendo altas proporciones de Lu/Hf que el magma original después de la fusión ocurrida. Es muy posible que en los granates se tenga un escenario importante de estos efectos, debido a la gran afinidad por el lutecio, esto se puede utilizar para prevenir o impedir al menos en el lutecio, la entrada de masa fundida que hagaaumentar la relación de los residuos sólidos de Lu/Hf en mayor grado que de otros minerales en el manto.

Erupciones submarinas en las dorsales oceánicas producen flujos de lava fresca llamadas 'pillow', lavas que se forman lentamente producto de una fisura (crack) en el fondo del mar. 
VALORACION DE EDADES
Debido al decaimiento radioactivo del 178Lu, la abundancia del 176Hf en las rocas que contienen lutecio incrementa en función del tiempo y la edad real de estas rocas puede ser obtenida mediante la siguiente ecuación:

El primer término se refiere a la relación correspondiente al presente día de la muestra, la segunda relación es la obtenida cuando el sistema se formo, y la tercera relación es la de 176Lu a 177Hf correspondiente a la muestra ahora; ʎ es la constante de decaimiento del 176Lu ((1.94 ±0.07) x 10-11 a-1) y t es el tiempo que ha transcurrido desde que se formo la roca o mineral.
El análisis consiste en disolver los polvos de una roca en una mezcla de HF y HNO3 a 160°C durante cuatro días, en un recipiente sellado con una bomba recubierta por teflón, este proceso asegura que se descompondrán los minerales ricos en Hafnio (especialmente el zircón). El Hafnio y Lutecio son separados y purificados por el método del intercambio iónico empleando HF y otros ácidos como diluyentes. La disolución de isotopos es utilizada con el fin de determinar la concentraciónde Lutecio y Hafnio, y la medida de la relación de 176Hf/177Hf son corregidas por un fraccionamiento isotópico a 179Hf/177Hf = 0.7325.
CONSIDERACION CON ESTE METODO
* No es muy factible aplicar este método en las rocas graníticas debido a la muy heterogénea distribución.
* Estos dos elementos se producen en minerales accesorios; el lutecio se encuentra en su mayoría en esfena y apatito, además el hafnio en circones los cuales tienen una distribución desigual en las rocas graníticas.
* Esta comprobado por estudios de Patchett and White que este método es óptimamente aplicable para el estudio de la evolución del manto y la génesis del magma.
* Las rocas ígneas y metamórficas que fueron analizados de la corteza terrestre con el fin de obtener datos adecuados relacionados con el origen del hafnio, llevan consigo una interrogante de parte de los expertos si este Hafnio es el resultado de la alteración de Lutecio en los primeros momentos magmáticos de la creación o vino de un deposito de condritas que llegaron a la tierra paralelo a su creación.
* La vida media del 176Lu es 38 mil millones de años, este sistema de datación es muy similar en muchos aspectos al Samario-Neodymium, ya que ambos elementos suelen concentrarse en los mismos minerales también. Sin embargo este último es más fácil de datar, por lo tanto el método Lu/Hf es usado con menos frecuencia.