Geochimica isotopica
La geochimica isotopica è la branca della geochimica che si occupa dello studio delle concentrazioni relative e assolute degli elementi e dei loro isotopi nella Terra. Si distinguono due campi di studio relativi rispettivamente alla geochimica degli isotopi stabili e alla geochimica degli isotopi radioattivi.
La geochimica isotopica permette la datazione di rocce e minerali tramite l'utilizzo dei metodi di datazione assoluta che sfruttano la radioattività. Ha anche contribuito a una migliore comprensione della paleoclimatologia, delle strutture e della dinamica interna del globo terrestre. Con il progredire delle tecniche si è sviluppato lo studio degli isotopi stabili, che ha consentito un approfondimento più particolareggiato dei grandi processi geologici, come quelli riguardanti l'ambiente delle ere passate.
Geochimica degli isotopi del piombo
Il piombo possiede quattro isotopi stabili, 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb e l'isotopo radioattivo comune 202Pb caratterizzato da emivita di circa 53000 anni.
Il piombo presente sulla Terra viene prodotto tramite decadimento degli elementi transuranici, in primo luogo uranio e torio.
La geochimica degli isotopi del piombo è utile per la datazione radiometrica di una varietà di materiali. In relazione al fatto che gli isotopi del piombo sono ottenuti tramite il decadimento di differenti elementi transuranici, i rapporti tra le concentrazioni di questi isotopi può essere sfruttato come tracciante nello studio delle rocce e dei sedimenti.
In questo modo è stato anche possibile datare campioni di ghiaccio dell'artide e ricavare anche informazioni sulle fonti atmosferiche di inquinamento da piombo.
Samario-neodimio
Lo studio del sistema isotopico samario-neodimio può essere sfruttato sia nell'ambito di determinazioni di materiale geologico che di vari altri materiali come quelli di interesse archeologico.
Dal punto di vista cinetico, l'isotopo 147Sm decade producendo 143Nd con tempo di dimezzamento di 1,06 x1011 anni. La datazione viene effettuata applicando il metodo isocrono ai diversi minerali contenuti in una roccia.
Il rapporto isotopico iniziale 143Nd/144Nd è stato determinato matematicamente ed è noto. Tale calcolo è stato effettuato utilizzando l'assunto del CHUR (Chondritic Uniform Reservoir, Riserva Uniforme Condritica), approssimazione che consiste nel considerare la Terra formata da materiale condritico, caratterizzato da rapporti isotopici Nd/Nd, Sm/Nd e da abbondanze relative comparabili con i valori dei meteoriti condritici. In tal modo, il CHUR è stato determinato dall'analisi dei meteoriti condritici e acondritici.
Il differente rapporto presente nel campione, in relazione al CHUR, fornisce le indicazioni relative all'evoluzione temporale della formazione del minerale.
Renio-osmio
Renio e osmio sono elementi calcofili presenti in quantità molto basse nella crosta terrestre. Il renio subisce decadimento radioattivo producendo osmio. Il rapporto tra osmio non radioattivo e osmio radioattivo varia in funzione del tempo trascorso.
Il renio tende a formare solfuri con maggiore propensione rispetto all'osmio. Quindi, durante il periodo di formazione della Terra, quando il mantello era fuso, il renio andò in buona parte perduto e ciò permise al rapporto isotopico Os/Os di non variare apprezzabilmente. Questo significa che in pratica il rapporto iniziale dell'osmio presente in un campione geologico risulta di un valore determinato e fisso, in relazione al periodo di formazione della Terra. La variazione di tali rapporti viene utilizzata per studiare e determinare l'età degli eventi legati alla formazione del mantello terrestre.
