Fundamentos de Geoquímica: Clasificación de Elementos, Isótopos y Coeficientes de Distribución

Clasificación de Elementos y Conceptos Isotópicos

Clasificación de Elementos Geoquímicos

Elementos Mayores: Son elementos que predominan en cualquier estudio de la roca. Sus concentraciones se expresan como peso por ciento (wt%) del óxido. Las determinaciones por lo general se hacen para los cationes y se supone que están acompañadas por una cantidad apropiada de oxígeno. Así, la suma de los óxidos de los elementos mayores totalizará cerca del 100%.

Elementos Traza: Se definen como aquellos elementos que están presentes a niveles inferiores al 0,1 wt% y sus concentraciones se presentan en ppm (partes por millón), ppb (partes por billón) y ppt (partes por trillón).

Isótopos

Isótopos Radiogénicos: En esta categoría se incluyen los isótopos que decaen espontáneamente debido a su radiactividad natural y los que son isótopos finales (isótopos hijos) de un esquema de decaimiento.

Isótopos Estables: Los isótopos estables contribuyen significativamente a la comprensión de especies de fluidos y volátiles en la geología, y pueden ser fraccionados sobre la base de las diferencias de masa.

Metodologías para el Tratamiento y Representación de Datos Geoquímicos

Técnicas para la Obtención de Datos Originales y Sin Perturbaciones

El estudio geoquímico se realiza a través de promedios de datos obtenidos, lo cual es una excelente forma de graficar y demostrar la información. Mediante datos estadísticos, es posible representar las muestras utilizando la media, moda, desviación estándar, etc. Otra manera de estudiar estos datos geoquímicos es a través de regresión o normas, las cuales toman una gran cantidad de datos asociados para luego buscar una correlación entre ellos. Es importante señalar que la representación de los datos geoquímicos es compleja y ha sido un desafío significativo para los geólogos durante muchos años.

Diagrama de Araña (Multielemento Normalizado)

El diagrama de araña es un tipo multielemento y normalizado. Puede basarse en una estimación del manto primitivo, meteorito condrítico o MORB (Mid-Ocean Ridge Basalt). Los diagramas de araña se utilizan para visualizar la composición mineralógica del manto terrestre y son útiles para representar la química del basalto. También se emplean en rocas ígneas y, en menor medida, en rocas sedimentarias.

Compatibilidad de Elementos Traza

Elemento Compatible: Un elemento compatible es un elemento traza que está presente en la fase mineralógica.

Elemento Incompatible: Cuando hablamos de un elemento incompatible, hacemos referencia a los elementos que están presentes en el material fundido, es decir, son incompatibles con la estructura del mineral.

El Coeficiente de Distribución de Nernst (Kd)

Definición y Significado del Coeficiente de Distribución (Kd)

El coeficiente de distribución de Nernst (Kd) sirve para describir la distribución de elementos traza entre fases (mineral y fundido).

Significado de Kd

• (a) Kd = 1: El elemento está igualmente distribuido entre el mineral y el fundido.
• (b) Kd > 1: Existe una preferencia por la fase mineral. El elemento es considerado compatible en el sistema mineral-fundido.
• (c) Kd < 1: Existe una preferencia por la fase fundida. El elemento es considerado incompatible en el sistema mineral-fundido.

Elementos de Tierras Raras (REE) y Normalización

Los Elementos de Tierras Raras (REE) son extremadamente útiles debido a que presentan condiciones físicas y químicas similares. Esto surge porque forman iones estables 3+. Las diferencias de comportamiento químico se relacionan con la disminución del tamaño iónico a medida que aumenta el número atómico. Estas pequeñas diferencias de tamaño y comportamiento son explotadas por una serie de procesos geológicos que causan que la serie REE se fraccione entre sí. En geoquímica, esto nos permite estudiar la génesis de la roca y conocer sus procesos geológicos.

Importancia de la Normalización con Meteoritos Condríticos

Es fundamental normalizar con meteoritos condríticos porque este proceso elimina la variación de abundancia entre elementos de números atómicos pares e impares. Además, permite identificar cualquier fraccionamiento del grupo de elementos de tierras raras en relación con los meteoritos condríticos.

Conceptos Fundamentales de Isótopos

¿Qué es un Isótopo? Son átomos del mismo elemento que poseen distinto número de neutrones, es decir, su masa atómica es diferente.

¿Qué se entiende por Vida Media (o Semivida)? La vida media de un isótopo radiactivo es el tiempo que tarda el número de isótopos padres en decaer a la mitad de su valor original. (Este concepto se ilustra típicamente con un diagrama de decaimiento).