Isotopos Estables

ISOTOPOS

ESTABLES

Dr. Rolando Carrascal M.

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Universidad Nacional de Ingeniería Lima – Perú

Gabinete yacimientos minerales

Escuela de Geología. FIGMM

Lima, Abril 2015

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DEFINICION


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El estudio de los Isótopos Estables permite

realizar determinaciones de las relaciones

isotópicas de los elementos ligeros Hidrógeno

(D/H), Carbono (13C/12C), Nitrógeno (15N/14N),

Oxígeno (18O/16O) y Azufre (34S/32S) en todo

tipo de materiales: sólidos (rocas y minerales,

sustancias orgánicas, productos alimentarios,

...), líquidos (agua y sus solutos, hidrocarburos,

bebidas,...) y gaseosos.

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Láser para Análisis de Sulfuros.

Área de Espectrómetros del Servicio General de Isótopos Estables

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Espectrómetro de Masas de

fuente gaseosa, tipo “Dual

Inlet”, para la determinación

de relaciones de isótopos

estables ( 13 C/ 12 C, 15 N/ 14

N, 18 O/ 16 O, 34 S/ 32 S),

modelo SIRA-II, fabricado por

VG-Isotech (actualmente

Micromass), equipado con

"cold finger" para análisis de

muestras pequeñas y sistema

múltiple de admisión de

muestras, totalmente

automatizado.

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Espectrómetro de Masas de

fuente gaseosa, tipo “Dual Inlet”,

modelo SIRA-II. De las mismas

características que el anterior,

está adicionalmente equipado

con doble tubo de vuelo y

sistema “ISOCARB”.

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Detalle del doble “tubo de

vuelo”, que permite analizar

D/H y moléculas mas pesadas

(N 2 , CO, CO 2 , SO 2 ) en el

mismo equipo.

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Sistema automático

ISOCARB para la

determinación de ð 13 C y ð

18 O en carbonatos por el

método del “common acid

bath”.

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Espectrómetro de Masas

de fuente gaseosa, en flujo

continuo, para la

determinación de

relaciones de isótopos

estables (D/H, 13 C/ 12 C,

15 N/ 14 N, 18 O/ 16 O, 34 S/

32 S), modelo ISOPRIME,

fabricado por Micromass

(antes VG-Isotech).

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Sistema Multiflow, para la

determinación de muestras

gaseosas ( ð 13 C en "Breath

Test", CO 2 , ... etc.),

equilibrio de aguas y fluidos

(ð 18 O, ðD), análisis de

micromuestras de

carbonatos (método de

“single drop”), ... etc

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Analizador elemental HCNOS

EURO EA 3000, con sistema

de pirólisis a alta

temperatura, y sistema de

dilución para el análisis

secuencial de ð 13 C y ð 15 N

sobre la misma muestra.

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Cromatógrafo de gases

Agilent 6890 y horno de

combustión para C. Los

distintos componentes

orgánicos son separados en

el cromatógrafo, tras lo cual

son transformados en CO 2

en el horno, y admitidos al

espectrómetro, que

determina ð 13 C de forma

independiente en cada

componente. Próximamente

dispondrá también de un

horno para N.

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Láser Nd:YAG, 12 W, l

=1.060 nm, fabricado por

Lee Láser, para análisis

puntual de sulfuros, y línea

de vacío para la

purificación del gas. El

sistema está conectado en

línea a un espectrómetro

“dual inlet” SIRA-II.

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Láser CO 2 , 25 W, l =10.600

nm, fabricado por SYNRAD,

para análisis de silicatos,

fosfatos y óxidos.

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Línea de conversión de O

2 en CO 2 , y purificación

del gas asociada al

sistema de extracción

Láser para silicatos. El

gas producido es

analizado en un

espectrómetro “dual inlet”

SIRA-II, conectado en

línea.

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•D/H (ðD) en rocas y minerales hidratados (arcillas, sulfatos,

zeolitas, ...), inclusiones fluidas, aguas e hidrocarburos (Brand

& Coplen, 2001).

Métodos convencionales (Bigeleisen et al., 1952).

Por pirólisis (Morrison et al., 2001; Sharp et al., 2001).

Por equilibrio (Multiflow)

•ð13C en materia orgánica (incluyendo hidrocarburos sólidos

y gaseosos)

Métodos convencionales (Sofer, 1980)

Por pirólisis (AE-MS)

GC-C-MS (determinación individual de componentes

separados cromatográficamente; (Whiticar & Snowdon, 1999)

MUESTRAS "GEOLÓGICAS"

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•ð15N en rocas y minerales, materia orgánica

(incluyendo hidrocarburos sólidos y gaseosos), formas de

N en el suelo, y aguas (Feast & Dennis, 1996; Silva et al.,

2000)

•ð13C y ð18O en todo tipo de carbonatos y gases (aire,

CO2, ...).

Convencional (McCrea, 1950)

Extracción Fraccionada (Walters et al., 1972; Al-Aasm

et al, 1990)

“In situ” (Láser CO2)

Muestras pequeñas (aprox. 1 mg: ISOCARB: “common

acid bath”)

Muestras pequeñas (<1mgr: Multiflow: “single drop”;

Morrison & Fourel, 1998; Revesz et al., 2001)

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•ð18O en silicatos, fosfatos y óxidos.

Por fluorinación (Clayton & Mayeda, 1963; Borthwick &

Harmon, 1982)

Mediante Láser CO2

Por pirólisis (solo fosfatos)

•ð18O en nitratos (Silva et al., 2000)

•ð18O en sulfatos

Métodos convencionales (Rafter, 1967; Nehring et al.,

1977)

Por pirólisis

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MEDIO AMBIENTE

D/H (ðD) y ð18O en efluentes líquidos y sólidos, urbanos,

agrícolas o industriales

D/H (ðD), ð13C, ð15N, ð18O y ð34S en sustancias en

suspensión o solución en aguas freáticas o superficiales,

y en sus contaminantes (hidrocarburos, otros

componentes orgánicos, nitratos, ....)

Diversas formas de N (nitratos, nitritos, amonio), S

(H2SO4, sulfatos, H2S, ...), P (O en los fosfatos, ...), ...

Procesos de eutrofización de aguas continentales y

costeras

Causa del deterioro en obras de ingeniería civil (Pye &

Schiavon, 1989)

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MEDIO AMBIENTE

Marea negra (http://www.usgs.gov)

Estudios de impacto ambiental

Especies protegidas (estudios no invasivos para

determinar hábitos alimentarios, rutas migratorias,

eficiencia energética, ...; Fourel et al., 2000)

Gases Invernadero (Wortel et al., 2002)

http://www.usgs.gov/

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MUESTRAS “BIOLÓGICAS”,

“AGRÍCOLAS”, “EDÁFICAS”,

D/H (ðD) en materia vegetal, suelos, aguas, ...

D/H (ðD) y ð18O en savia y otros fluidos acuosos

ð13C y ð15N en materia orgánica (Schroedinger &

DeNiro, 1984; Zebuhr & Morrison, 1996; Houghton et al.,

2002)

ð13C y ð18O en carbonatos, bicarbonatos disueltos, ...

ð15N y ð18O en las distintas formas de N en suelos,

abonos (naturales y sintéticos), purines, ... (Chang et al.,

2002)

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MUESTRAS “BIOLÓGICAS”,

“AGRÍCOLAS”, “EDÁFICAS”,

ð18O en sulfatos

ð34S en sulfuros, sulfatos, S° y gases.

Convencional “In situ” (mediante Láser Nd:YAG) AE-MS

Eficiencia de uso del agua por las plantas (Griffiths, 1998;

Section 3)

Aprovechamiento de fertilizantes (Cey et al., 1999)

Bioquímica (Silfer et al., 1991)

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Por lo menos 4 Ma (12.4-8.4 Ma) de actividad intrusiva Chiaradia et al. (2009)

Yanacocha (Au)

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(Chiaradia et al., 2009)

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Modified after Perello et al., (2003,) ages for Antapaccay by Jones, (2006)

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Sillitoe (2010)

Isotopos Estables

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