La radiación cósmica procedente del sol y de nuestra galaxia (principalmente protones y, en menor proporción, partículas alfa, electrones y otras partículas) y sobre todo neutrones de procedencia extragaláctica son capaces de atravesar las altas capas atmosféricas, alcanzar la superficie terrestre e interactuar con algunos elementos presentes en los minerales y transformar sus núcleos. El análisis estadístico de la presencia de estos núcleos cosmogénicos sobre la parte más superficial de las rocas se está convirtiendo en un método infalible en el conocimiento del tiempo de exposición de esas superficies y, por tanto, de la evolución geomorfológica de la superficie terrestre (Gosse y Phillips, 2001). Este método de datación por análisis de la proporción de isótopos cosmonucléidos está siendo ya aplicado con éxito, tanto en los Andes como en México, en áreas próximas a las áreas de experimentación del grupo de investigación (Kull et al., 2008; Vázquez y Heine, 2004; Smith et al., 2005; Zech et al., 2007a, b).

El equipo aplicará este método, principalmente en el análisis del isótopo Cl 36 -válido para rocas volcánicas sin presencia de cuarzo-, para la datación de testigos de fases glaciares (bloques morrénicos y superficies de abrasión) (Bowen et al., 2002; Briner et al., 2001; Fabel et al., 1999; James et al., 2002; Phillips et al., 2000; Marcos et al., 2005), de lavas (Shanahan y Zreda, 2000; Vázquez y Heine, 2004) y de depósitos relacionados con grandes eventos hidrovolcánicos (levees y lóbulos finales de debris flows y lahares) (Vázquez y Heine, 2004). Se aplicará el modelo estadístico para la corrección de valores como la altitud, latitud, efecto de sombra, vegetación, nieve, quemas y variaciones del campo magnético propuesto por Stone (2000), Gosse y Phillips (2001); Masarik et al. (2001) y por Lal (1991) específicamente para la latitud. Para el cálculo del modelo de tasa de producción de Cl36 se seguirá el método propuesto por Phillips et al. (2001). Los elementos mayores se determinarán por expectometría XRF; U y Th por activación de neutrones; y B y Gd por activación de neutrones en análisis gamma. Los análisis AMS (36Cl/Cl, 37Cl/35Cl) se realizarán en el laboratorio de PRIME (Purdue University).

El equipo aplicará esta técnica en las siguientes fases:

a) Selección de las áreas de sondeo.-

A partir de análisis de la cartografía geomorfológica realizada en el área (TT.1), se seleccionarán los lugares concretos de muestreo, de tal manera que sean realmente significativos de una fase geomorfológica concreta. Las muestras se obtendrán de bloques estables de gran tamaño (morrenas, glaciares rocosos, levees hidrovolánicos o lavas) o en roca in situ (superficies de abrasión glaciar situadas en las áreas de máxima erosión o superficies lávicas no erosionadas).

b) Extracción de las muestras.-

En cada unidad geomorfológica seleccionada se recogerán varias muestras (mínimo de 3) de 500 gramos de roca, procedente de la superficie a datar. Previamente se obtendrán los siguientes datos de cada punto muestreado: inclinación, orientación, altitud y coordenadas geográficas; posible espesor de roca erosionado previamente desde la configuración la unidad geomorfológica y disminución de la radiación debido al efecto shielding de los relieves circundantes y debido a la cubierta vegetal, edáfica y nival.

c) Tratamiento de las muestras.-

Tratamiento físico de las muestras, consistente en la trituración y tamizado de la roca, se realizará en el LAB-UCM, hasta llegar a seleleccionar 200 gr de muestra. El tratamiento para determinar los porcentajes de cada elemento químico, se realizará en LAB-Prime (EEUU), en especial la medición de la concentración isotópica de Cl³⁶, mediante un espectómetro de masas por aceleración de partículas (AMS), y en ACT-LABS (Cánada) se realizará el cálculo de porcentaje de los elementos traza.

d) Determinación de la edad de exposición.-

Los porcentajes isotópicos obtenidos en el tratamiento químico de las muestras se tratarán con el programa informático CHLOE (Phillips y Plummer, 1996, versión 3 - 2003), aceptando el ritmo de producción de Cl³⁶ propuesto por Phillips et al. (2001), el factor de escala de la latitud y la altimetría desarrollado por Lal (1991), el efecto de sombra, vegetación, nieve, quemas y variaciones del campo magnético propuesto por Stone (2000), Gosse y Phillips (2001); Masarik et al. (2001) y asumiendo una tasa de erosión de la superficie rocosa entre 0 y 5 mm por cada 1000 años. Con todos estos datos y con la ayuda del citado software, se obtendrá la edad de exposición de cada superficie muestreada.

e) Generalización de resultados a elementos geomorfológicos similares.-

A partir de la información aportada por la cartografía geomorfológica se podrán generalizar los resultados obtenidos a todas aquellas unidades geomorfológicas similares a las muestreadas, obteniendo de esta forma una interpretación global de la evolución del área.

 

Referencias.-

Bowen, D.Q; Phillips, F.M.; Mccabe, A.M.; Knutz, P.C. y Sykes, G.A. (2002) New data for the last Glacial Maximum in Great Britain and Ireland. Quaternary Science Reviews 21, 89-101.

Briner, J.P.; Swanson, T.W. y Caffe, M. (2001) Late Pleistocene cosmogenic CL-36 glacial chronology of the southwester Ahklun mountains. Alaska. Quaternary Research 56, 148-54.

Fabel, D. y Harbor, J. (1999) The use of in-situ produced cosmogenic radionuclides in glaciology and glacial geomorphology. Annals of Glaciology 28, 103-10.

Gosse, J.C. y Phillips, F.M. (2001) Terrestrial in situ cosmogenic nuclides: theory and application. Quaternary Science Reviews 20, 1475-560.

James, L.A.; Fabel, D.; Dahms, D. y Elmore, D. (2002) Late Pleistocene glaciation in the north western Sierra Nevada, California. Quaternary Research 57, 409-19.

Kull, C.; Imbof, S.; Grosjean, M.; Zech, R. y Veit, H. (2008) Late Pleistocene glaciation in the Central Andes: Temperature versus humidity control – A case of study from the eastern Bolivian Andes (17º S) and regional synthesis. Global and Planetary Change, 60: 148-164.

Lachniet, M. S. y Vázquez-Selem, L. (2004) Last Glacial Maximum Equilibrium Line Altitudes in the Circum-Caribbean (Mexico, Guatemala, Costa Rica, Colombia, and Venezuela). Quaternary International. 138-139: 129-144.

Lal, D. (1991) Cosmic ray labeling of erosion surfaces: in situ nuclide production rates and erosion models. Earth and Planetary Science Letters, 104: 424-439.

Marcos, J.; Palacios, D. y Vázquez, L. (2005) Glacial maximum advance and phases of deglaciation in the Central Iberian Peninsula: Garganta de Gredos. 6ª Internacional Conference of Geomorphology. Zaragoza, España, del 7 al 11 de septiembre, 2005.

Masarik, J.; Frank, M.; Schafer, J. M. y Wieler, R. (2001) Correction of in situ cosmogenic nuclides production rates for geomagnetic field intensity variation during the past 800,000 years. Geochimica et Cosmochimica Acta 65, 2995-3003.

Palacios, D.; Marcos, J. y Vázquez, L. (2011) Last Glacial Maximum and deglaciation of Sierra de Gredos, central Iberian Peninsula, Quaternary International, 233: 16-26. DOI: 10.1016/j.quaint.2010.04.029 

Phillips, F.M.; Stone, W.D. y Fabryka-Martin, J.T. (2001) An improved approach to calculating low-energy cosmic-ray neutron fluxes near the land/atmosphere interface. Chemical Geology, 175(3-4): 689-701.

Phillips, W.M.; Sloan, V.F.; Shroder, J.F.; Sharma, P.; Clarke, M. y Rendell, H.M. (2000) Asynchronous glaciation at Nanga Parbat, north western Himalaya Mountains, Pakistan. Geology 28, 431-34.

Shanahan, T.M. y Zreda, M. (2000) Chronology of Quaternary glaciations in East Africa. Earth and Planetary Science Letters 177, 23-42.

Smith, J.A.; Seltzer, G.O.; Farber, D.L.; Rodbell, D.T. y Finkel, R.C. (2005) Early Local Last Glacial Maximum in the Tropical Andes. Science, 308.

Stone, J. O. (2000) Air pressure and cosmogenic isotope production. Journal of Geophysical Research 105, 23753-59.

Stone, J. O. (2002) Calibration and scaling of cosmogenic nuclides production rates. Geochimica et Cosmochimica Acta66, S1, 746.

Vázquez, L. y Heine, K. (2004) Late Quaternary glaciation in Mexico. In: Ehlers, J. y Gibbard, P.L. (Eds.): Quaternary Glaciations - Extent and Chronology, Part III: South America. Elsevier, Amsterdam.

Zech, R.; Kull, Ch.; Kubik, P. W. y Veit, H. (2007a). Exposure dating of late glacial and pre-LGM moraines in the Cordon de Doña Rosa, Northen/Central Chile (31º S). Climate of the Past, 3: 1-14.

Zech, R.; Kull, Ch.; Kubik, P. W. y Veit, H. (2007b) LGM and Late Glacial glacier advances in the Cordillera Real and Cochabamba (Bolivia) deduced from 10Be surface exposure dating. Climate of the Past, 3: 623-635.