Download Geoquímica Ígnea - Facultad de Ciencias Naturales y Museo

Propuesta de creación del curso de postgrado “Geoquímica Ígnea”
Facultad de Ciencias Naturales y Museo, UNLP
Justificación
Desde la creación de la materia Geoquímica Avanzada como asignatura obligatoria de la
Licenciatura en Geoquímica, hace más de 30 años, de la que el que subscribe fue el primer
profesor, la misma incluyó dentro de sus contenido, la enseñanza media y avanzada de la
geoquímica de los magmas. Esta especialidad es una parte fundamental de la geoquímica
endógena, y contraparte de la geoquímica exógena (aguas, atmósfera y suelos), que se ocupa de
la distribución de los elementos en la parte superficial del planeta Tierra.
El curso de postgrado Geoquímica Ígnea está focalizado a la comprensión en profundidad de
los principios fisicoquímicos que controlan la formación y evolución de los magmas. Dado que
la fusión del manto terrestre es la que produce en forma directa la corteza oceánica compuesta
de basaltos, y además, en complejos y múltiples estadíos, la corteza granítica de los
continentes, la geoquímica de los magmas es una herramienta imprescindible para entender la
formación del planeta, y en particular el sector superficial, en el que se desarrolla la vida. Los
contenidos de geoquímica ígnea se imparten en el primer semestre de la cursada anual de
Geoquímica Avanzada,
La Universidad de La Plata es la única del país en la cual existe una carrera de geoquímica, de
allí que cuando se introduce geoquímica como materia obligatoria de la carrera de geología en
otras universidades del país, se ha consultado habitualmente con nuestra Facultad. A lo largo de
los años, becarios (geólogos recibidos) de otras universidades, que quieren especializarse en
rocas ígneas, asisten como oyentes a las clases de geoquímica endógena, que se dictan en el
primer semestre de Geoquímica Avanzada. Este año 2016, por ejemplo, asistieron durante el
primer semestre una becaria de la UBA y otra de la Universidad de Córdoba, además de los
alumnos regulares de la Licenciatura en Geoquímica. También alumnos de la Licenciatura en
Geología de nuestra Facultad, han cursado Geoquímica Avanzada como Materia Optativa.
Todo esto hace que la proposición de hacer un curso de postgrado de Geoquímica Ïgnea, a
cargo únicamente del que subscribe, resulte natural y de fácil implementación para la
Facultad, sin costo alguno.
Programa temático teórico
1- Principios de geoquímica endógena. Distribución y fraccionamiento de los elementos en el
sistema solar. Clasificación cosmoquímica de los elementos. Elementos mayoritarios y trazas.
Elementos compatibles e incompatibles; elementos LIL y HFS.
2- Elementos móviles e inmóviles. Coeficiente de partición de Nernst-Berthelot. Variaciones del
coeficiente de partición con la composición, la temperatura, la presión y la fO2. Definición de
compatibilidad e incompatibilidad en base al coeficiente de partición.
3- Los elementos del grupo de las Tierras Raras. Abundancia en el sistema solar, la Tierra y la
corteza. Presentación de los datos, normalización. Estados de oxidación. Anomalías de Eu,
Dy y Ce. Coordinación y radio iónico. Sustitución diadócica y coeficientes de partición.
4- La corteza terrestre. Divisiones de la corteza. La corteza oceánica, naturaleza y modelos de
composición química global. Características geoquímicas de los basaltos de las dorsales
oceánicas: MORB tipos N, P y T. Composición química de la corteza continental. Métodos
determinar su composición química. Variaciones temporales en la composición química de
la corteza continental.
5- Los sistemas experimentales cuarzo-feldespáticos como ejemplos de equilibrios de fase en
la corteza. Sistemas ternarios Q-Or-An, Q-Ab-Or, Ab-Or-An, Q-Ab-An y cuaternarios (QAb-An-Or-H2O). Cristalización y fusión cuantitativas, regla de la palanca. Influencia de la
presión. Fusión en equilibrio y fraccionada, características. Comparación con resultados
experimentales, ejemplos argentinos.
6- Fraccionamiento de elementos mayoritarios en procesos ígneos. Tipos de magma y su
discriminación geoquímica. Saturación en Al2O3, implicancias genéticas. Granitos I, S y A.
Diagramas de variación de dos elementos. Problemas de mezcla; hipótesis gráfica de
fraccionamiento. Efectos de solución sólida y detección de inflexiones.
7- Comportamiento de elementos traza en procesos magmáticos. Modelos matemáticos de
cristalización en equilibrio y fraccionada: ecuaciones de Rayleigh y Doerner-Hoskin.
Límites de aplicación. Modelos matemáticos de anatexis simple: a) fusión en equilibrio
o en "batch"; b) fusión fraccionada o Rayleigh; c) fusión Rayleigh acumulativa. Ejemplos
argentinos.
8- Modelos geoquímicos de mezcla, contaminación y asimilación. Modelos simples para uno
y dos elementos. Modelos complejos, ecuaciones hiperbólicas. Modelos
combinados de
cristalización-asimilación, ecuaciones de De Paolo.
9- Geoquímica isotópica Sistemática del método Rb-Sr; su uso como trazador de la
evolución cortical. Sistema Sm-Nd. Notación. Edades modelo. Uso combinado de los sistemas
Rb-Sr y Sm-Nd. Uso de los isótopos de oxígeno y hafnio en circón.
10- Discriminación geoquímica del ambiente tectónico de generación magmática. Fundamentos.
Discriminación en base a elementos mayoritarios y trazas. Ambiente tectónico de formación
de magmas basálticos y corticales. Ejemplos argentinos.
Actividades prácticas a cargo de los asistentes al curso
a) Resolución de problemas específicos que permitan la aplicación de los conceptos teóricos
explicados en clase. La teoría de las mismas, es explicada en la clase anterior. Ellos incluyen:
cálculos geoquímicos, ejercicios de aplicación con datos analíticos conocidos, construcción e
interpretación de diagramas y gráficos de clasificación y discriminación geoquímica,
interpretación de ecuaciones de modelos matemáticos de elementos traza, interpretacion de
datos isotópicos en los sistemas Rb-Sr y Sm-Nd. Evaluaciones hidrogeoquímicas y análisis y
discusión de casos de estudio con alguna problemática ambiental.
b) Determinación cuantitativa del grupo de elementos de las Tierras Raras por ICP-MS. Teoría y
determinación práctica. Esta actividad se lleva a cabo en el Laboratorio de Geoquímica del
Centro de Investigaciones Geológicas (CONICET-UNLP).
Bibliografía
a) Distribución geoquímica de elementos mayoritarios y trazas en el cosmo, la Tierra, la corteza
continental y la corteza oceánica.
Davidson, J., Turner, S. y Plank, T., 2013- Dy/Dy*: Variations arisinf from mantle sources and
petrogenetic processes- Journal of Petrology 54, 525-537.
Henderson, P. (Ed.), 1984. Rare Element Geochemistry. Elsevier, 510pp.
Henderson, P., 1984. Inorganic Geochemistry. Pergamon, 353pp.
Faure, Gunter, 1991. Principles and applications of Inorganic Geochemistry, Macmillan Publishing
Company, New York, 629 pp.
Gill, R., 1996. Chemical Fundamentals of Geology, (2nd.Ed). Chapman & Hall, 290pp.
Krauskopf, K.B. y Bird, D.K., 1995. Introduction to Geochemistry (3rd.Ed). McGraw International
Editions, 647pp.
Richardson, S.M. y Mcsween Jr., H.Y., 1989. Geochemistry. Pathways and Processes. Prentice Hall,
488pp.
Rollinson, H., 1993. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation. Longman
Scientific & Technical, 352pp.
Rudnick, R.L. (Ed.), 2003. The Crust. En: Treatise on Geochemistry, Vol. 3, Elsevier, Amsterdam.
Rollinson, H., 1993. Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation. Longman
Scientific & Technical, 352pp.
Taylor, S.R. y McClennan, S.M., 1985. The Continental Crust: its Composition and Evolution.
Blackwell, 312pp.
b) Los sistemas cuarzo-feldespáticos como ejemplos de equilibrios de fase en la corteza y
distribución de elementos mayoritarios.
Cox, K.G., Bell, J.D. y Pankhurst, R.J., 1979. The interpretation of Igneous Rocks. George Allen &
Unwin, 445pp.
Ehlers, E.G., 1972. The Interpretation of Geological Phase Diagrams. Freeman, 280pp.
Johannes, W. y Holtz, F., 1996. Petrogenesis and Experimental Petrology of Granitic Rocks.
Springer-Verlag, 335pp.
Wood, B.J. y Fraser, D.G., 1978. Elementary Thermodynamics for Geologists. Oxford, 303pp.
c) Los elementos traza en la corteza terrestre.
Albarede, F., 1995. Introduction to Geochemical Modelling. Cambridge University Press, 543pp.
Allegre, C.J. y Hart, S.R. (Eds.), 1978. Trace elements in Igneous Petrology, Elsevier, 272pp.
d) Geoquímica isotópica.
Bindeman, I., 2008. Oxygen isotopes in mantle and crustal magmas as revealed by single crystal
analysis. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, v. 69, 445-478.
De Paolo, D.J., 1988. Neodymium Isotope Geochemistry. An Introduction. Springer, 187pp.
Dickin, A.P., 1995. Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press, 452pp.
Faure, G., 1986. Principles of Isotope Geology, (2nd.Ed.). John Wyley, 589pp.
Faure, G. y Mensing, T.M, 2005. Isotopes. Principles and Applications. John Wyley & Sons, Inc.,
897pp.
Posibles destinatarios de la propuesta
-Tesistas de Doctorado en Geología de la UNLP y de distintas universidades del país y de países
sudamericanos.
- Geólogos de instituciones públicas y privadas: Comisión Nacional de Energía Atómica,
SEGEMAR, Servicios Geológicos Provinciales, empresas mineras.
Organización
-10 clases teórico-prácticas, una por semana, de 4 horas de duración. Esta actividad será llevada a
cabo únicamente por el profesor a cargo. Total: 40 horas de clases.
- Fechas y horarios aproximados: primer semestre, abril-julio. Martes de 13:30 a 17:30hs
-Lugar: Auditorio Centro de Investigaciones Geológicas (CIG). Laboratorio de Geoquímica del CIG.
Evaluación
- Se requiere un 80% de asistencia presencial (8 clases).
- Examen final teórico-práctico, escrito.
Cronograma
Cronograma
Clase 1
18/04/2017
4 horas
Descripción del curso.
Desarrollo del Tema 1
Clase 2
25/04/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 2
Resolución de problemas del Tema 1
Clase 3
02/05/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 3
Ejemplos de Argentina
Resolución de problemas del Tema 2
Clase 4
09/05/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 4
Resolución de problemas del Tema 3
Clase 5
16/05/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 5
Ejemplos de Argentina
Resolución de problemas del Tema 4
Visita al Laboratorio de ICP-MS
Clase 6
23/05/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 6
Ejemplos de Argentina
Resolución de problemas del Tema 5
Clase 7
30/05/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 7
Ejemplos de Argentina
Resolución de problemas del Tema 6
Clase 8
06/06/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 8
Ejemplos de Argentina
Resolución de problemas del Tema 7
Clase 9
13/06/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 9
Ejemplos de Argentina
Resolución de problemas del Tema 8
Clase 10
24/06/2017
4 horas
Desarrollo del Tema 10
Descripción de ejemplos de Argentina
04/07/2017
EXAMEN FINAL ESCRITO
Contacto electrónico:
Dr. Carlos W. Rapela (crapela@cig.museo.unlp.edu.ar)
Dirección postal: Centro de Investigaciones Geológicas, Diagonal 113 Nº 275, La Plata.
La Plata 27 de septiembre de 2016
Dr. Carlos W. Rapela
Profesor Geoquímica Avanzada