3.5 Aggregate Results
3.5.5 Dynamic Adverse Selection in Decision Problems
Los depósitos aluviales en Laguna Salada están compuestos por sedimentos gruesos los cuales, aunado a la ausencia de material orgánico fechable, limitan la aplicación de técnicas comunes de datación de depósitos Cuaternarios tales como luminiscencia y/o radiocarbono. Por lo tanto, en el presente estudio se decidió explorar el método de fechamiento por nucleidos cosmosgénicos terrestres (NCT) a fin de determinar la edad de exposición de las superficies aluviales que integran la secuencia morfoestratigráfica en Laguna Salada. Las edades de exposición aquí reportadas representan las primeras de su tipo en ser determinadas en superficies aluviales en México.
La acumulación de los NCT permite estimar cuantitativamente la edad e historia de las superficies geomórficas y sus respectivos depósitos (Cockburn y Summerfield, 2004; Gosse y Phillips, 2001). Las edades de NCT registran el periodo de tiempo que una determinada superficie ha estado expuesta a la radiación cósmica desde su depositación. La penetración de los rayos cósmicos depende de la densidad del medio y para las rocas la producción de los NCT decrece exponencialmente con la profundidad. A profundidades de
60 cm dentro de la roca la tasa de producción de NCT es aproximadamente la mitad que en la superficie de la misma. La producción de NCT también depende de la elevación y la latitud, las cuales son parámetros conocidos en Laguna Salada. Existen varios métodos para calcular las edades de exposición de NCT en superficies aluviales y cada una tiene sus estrategias para estimar los efectos de los parámetros que se desconocen tales como (1) la tasa de erosión post-depositacional, y (2) la herencia, la cual es la componente de la concentración de los NCT que fue producida previo a la depositación.
Para el fechamiento de las superficies aluviales en Laguna Salada, Spelz et al. (2008) utilizaron el NCT 10Be que es probablemente el isótopo cosmogénico con mayor rango de aplicaciones en la solución de múltiples problemas geomórficos alrededor del mundo. Algunos ejemplos de su aplicación incluyen la datación de superficies aluviales para estimar las tasas de desplazamiento tectónico (Brown et al., 1998; Frankel et al., 2007a; Frankel et al., 2007b; Gosse, 2003; Le et al., 2007; Matmon et al., 2005; Zehfuss et al., 2001) y establecer correlaciones entre la actividad geomórfica (pulsos de depositación o incisión) con eventos de cambio climático (Bellier et al., 1999; Dunai et al., 2005; Regard et al., 2006; Siame et al., 1997).
Spelz et al. (2008) determinaron las edades de exposición de 10Be para clastos autóctonos localizados sobre las superficies de los abanicos aluviales Q7 y Q4. Estas
superficies geomórficas y sus depósitos fueron considerados como unidades aluviales clave porque: (1) Q4 es una de las superficies más ampliamente distribuidas a lo largo del frente
montañoso, (2) Q7 es la superficie más antigua que es cortada por escarpes de falla bien
preservados y es apropiada para el fechamiento morfológico, y (3) los escarpes de falla caracterizados en este estudio cortan al menos una de estas dos superficies.
Para cada superficie geomórfica se obtuvieron las edades de exposición de seis muestras colectadas a partir de clastos individuales ricos en cuarzo. El cuarzo es preferible, por encima de otros minerales con alto contenido de sílice, debido a su composición química simple y su hermética estructura cristalina que minimiza los posibles efectos de contaminación por 10Be atmosférico (Bierman, 1994; Zreda y Phillips, 2000). Otra razón es que la producción del NCT 10Be en el cuarzo es bien entendida y su tasa de producción se conoce con una precisión menor al 5% (Balco et al., 2008; Gosse y Phillips, 2001).
Además de la mineralogía de los clastos, se usaron los siguientes criterios de selección: (1) se escogieron clastos redondeados con las mayores dimensiones posibles (55-90 cm de diámetro) a fin de tener una inferencia razonable de erosión mínima (o nula) y de que ningún cambio en geometría hubiera ocurrido desde su depositación, (2) se seleccionaron los clastos con la tonalidad más oscura de barniz del desierto a fin de proveer evidencia de que las superficies consideradas para datación hubieran experimentado el menor grado de intemperismo, (3) se seleccionaron clastos parcialmente sepultados y localizados sobre porciones planas, lejos de canales y otras depresiones topográficas, para asegurar la estabilidad de la superficie y que no hubiera ocurrido ningún cambio en la posición desde su depositación. Las muestras fueron obtenidas únicamente a partir de la porción superior de los clastos y todo el material fue colectado dentro de los primeros 5 cm superficiales, registrándose el espesor de la muestra. Las Figuras 22 y 23 muestran la localización, distribución y características de los clastos muestreados para el fechamiento de las superficies aluviales Q7 y Q4, respectivamente. Las coordenadas de las muestras y su
elevación por encima del nivel del mar se encuentran listadas en la Tabla VII.
Las muestras colectadas se procesaron en los laboratorios de la Universidad de Cincinnati siguiendo la metodología que se describe a continuación. Las muestras de roca fueron molidas y tamizadas para obtener las fracciones entre 250 – 500 µm de diámetro. A esto siguió un mínimo de 4 disoluciones en ácidos: aqua regia (HNO3/HCl) por más de 9
horas; dos disoluciones en HF/HNO3 al 5% por 24 horas cada una; y finalmente una más en
HF/HNO3 al 1% por 24 horas [procedimiento adaptado a partir de los métodos de Kohl y
Nishiizumi (1992)]. Para remover los minerales máficos resistentes a los ácidos, se realizaron separaciones con líquidos pesados (densidad de 2.7 g/ml) utilizando hetero- polytungstatos (LST) después de la primera disolución en HF/HNO3 al 5%. El cuarzo puro
fue disuelto en ácido fluorhídrico (HF) concentrado y después vaporizado con ácido perclórico (HClO4) para eliminar los átomos de flúor. La muestras fueron después pasadas
a través de columnas de intercambio de aniones y cationes para remover Fe y Ti y para separar las fracciones de 10Be y 26Al. Se agregó hidróxido de amonio (NH4OH) a las
fracciones de 10Be para precipitar un gel de hidróxido de berilio [Be(OH)2]. El hidróxido de
Figura 22. Localización, distribución y características de los clastos muestreados para el análisis de la concentración del radioisótopo 10Be y la estimación de la edad de exposición
de la superficie aluvial Q7. La imagen central es una ortofotografía que muestra la
disectada morfología superficial de un prominente abanico aluvial Q7 localizado en el
extremo suroeste de la Sierra El Mayor. Las estrellas de color azul representan la ubicación de los clastos muestreados sobre la superficie del deposito. Las imágenes superior e inferior muestran el detalle y dimensiones aproximadas de los clastos (nótese los elementos que sirven de escala). La identificación de la muestra aparece sobre la margen superior izquierda.
Figura 23. Localización, distribución y características de los clastos muestreados para el análisis de la concentración del radioisótopo 10Be y la estimación de la edad de exposición de la superficie aluvial Q4. La imagen central es una ortofotografía que muestra la
distribución no diferenciada de la secuencia de depósitos y superficies aluviales en el dominio sinforme norte. La superficie aluvial Q4 sobre la que se colectaron las muestras
(círculos) se caracteriza por una textura plumosa en la vista aérea. Las imágenes superior e inferior muestran el detalle y dimensiones aproximadas de los clastos. La identificación de la muestra aparece sobre la margen superior izquierda.
Tabla VII. Localización de muestras, concentraciones del NCT 10Be y edades de exposición de los clastos muestreados sobre las superficies aluviales Q4 y Q7
en la margen poniente de la Sierra El Mayor.
Tamaño de
clasto Elevación Concentración 10Be
Muestra (cm) Litología a Latitud Longitud (msnm) (104 átomos/g) muestra b superficie
Superficie Q7 RR-1 80 MS 32.0235 -115.3493 60 65.01 ± 7.47 174.2 ± 31 RR-2 60 MS 32.0233 -115.3529 50 69.60 ± 2.53 191.2 ± 23.2 RR-3 63 MS 32.0235 -115.3520 50 83.39 ± 2.22 240 ± 29.8 RR-4 55 MS 32.0244 -115.3471 70 74.69 ± 2.31 204.4 ± 24.7 RR-5 70 MS 32.0242 -115.3521 50 78.66 ± 3.69 222.7 ± 29.3 RR-6 69 MS 32.0242 -115.3534 45 71.34 ± 3.23 198.1 ± 25.1 Superficie Q4 1727-01 80 G 32.2016 -115.4613 141 11.46 ± 0.57 24.7 ± 2.6 1727-02 80 MS 32.2017 -115.4612 142 33.39 ± 0.78 75.7 ± 7.7 1727-03 60 G 32.2019 -115.4606 145 5.25 ± 0.37 11.1 ± 1.3 1727-04 75 G 32.2019 -115.4607 145 7.40 ± 0.56 15.7 ± 1.9 1727-05 65 MS 32.2016 -115.4607 145 7.52 ± 0.36 16 ± 1.7 1727-06 90 MS 32.2012 -115.4607 146 12.15 ± 0.93 26.1 ± 3.2
Edad de exposición 10Be, ka.
15.5 ± 2.2 d
204 ± 11 c
Localización
a G = granítico; MS = meta-sedimentario.
b La edad de la muestra es para clastos individuales colectados sobre la superficie aluvial (ver texto). c La edad de la superficie aluvial es el promedio ponderado de las edades de todas las muestras individuales. d La edad de la superficie aluvial es el promedio ponderado de las edades de las muestras individuales menos
la muestra 1727-02 (ver texto).
La incertidumbre en la edad de las muestras individuales incluye el error aleatorio relacionado con la medición de la proporción 10Be/9Be en el espectrómetro de aceleración de masas, mas el error sistemático
relacionado con la incertidumbre en la tasa de producción del NCT 10Be (ver texto).
El factor de sombra, calculado para corregir por el efecto de posibles barreras topográficas es 1 para todas las muestras.
Para todas las muestras se considera una tasa de erosión constante de 1 m/Ma.
berilio (BeO) fue mezclado con polvo de niobio (Nb) y cargado en objetivos de acero para la medición de la relación 10Be/9Be mediante espectrometría de aceleración de masas (AMS) en el laboratorio PRIME de la Universidad de Purdue. Las relaciones isotópicas medidas fueron convertidas a concentraciones de NCT en cuarzo utilizando el total de 10Be en las muestras y el peso de las mismas. Las concentraciones de NCT 10Be fueron convertidas a edades de exposición con cero-erosión utilizando una tasa de producción de
10Be de 4.98 ± 0.34 átomos/g de cuarzo/año al nivel del mar y latitudes altas (Balco et al.,
2008; Stone, 2000). La tasas de producción de 10Be fueron corregidas para la latitud y
elevación de los sitios de muestreo utilizando los factores de escalamiento de Lal (1991) y Stone (2000) con 3% de contribución de muones al nivel del mar y latitudes altas. Los datos de NCT y las edades se muestran en la Tabla VII.
Figura 24. Edad de exposición a partir de la medición de la concentración del NCT 10Be en los clastos colectados sobre la superficie aluvial Q7. (dominio antiforme sur). En cada caso,
la barra de error incluye el error aleatorio de la proporción 10Be/9Be, medida en el
espectrómetro de aceleración de masas, mas el error sistemático debido a la incertidumbre en la tasa de producción del 10Be. La línea gruesa horizontal representa el promedio ponderado de todas las muestras la cual arroja una edad de exposición de 204 ±11 ka para la superficie aluvial Q7. La envolvente de color gris representa la incertidumbre de la edad,
y la gráfica sobre el margen derecho muestra la probabilidad relativa de las edades de exposición individuales. Tomado de Spelz et al. (2008).
Las concentraciones del NCT 10Be medidas en las muestras colectadas sobre la superficie del depósito aluvial Q7 arrojan edades de exposición que van desde ~174 hasta
~223 ka (Fig. 24). La edad de la superficie Q7 se estimó a partir del promedio ponderado de
las edades de la totalidad de las muestras colectadas, usando el procedimiento y fórmulas no publicadas del fallecido Derek York del Departamento de Física de la Universidad de Toronto (Apéndice C). Este procedimiento le otorga matemáticamente más peso a las edades con la menor incertidumbre, la cual incluye el error analítico en la medición de la relación 10Be/9Be en el espectrómetro de aceleración de masas, y la incertidumbre en la tasa de producción del NCT 10Be. El promedio ponderado del grupo de edades en Q7 arroja
una edad de exposición de la superficie de 204 ± 11 ka (Tabla VII; Fig. 24). La incertidumbre de esta edad es el error ‘a priori’ el cual es calculado sin considerar la bondad del ajuste de los datos con un grado de libertad, la cual para este grupo de edades es pequeña (0.63) indicando poca dispersión de los datos (ver apéndice C).
La mayoría de las muestras colectadas sobre la superficie del depósito aluvial Q4
arrojan edades de exposición que se agrupan entre ~11 y ~26 ka, con una muestra significativamente dispersa la cual arroja una edad de ~76 ka (muestra No. 1727-02 en la Fig. 25) la cual es probablemente el resultado de una componente heredada de 10Be adquirida mediante la exposición de la roca previo a su depositación. El promedio ponderado de la edad de exposición de las muestras individuales colectadas sobre Q4,
menos la edad de la muestra anómala, resulta en una edad de exposición de la superficie de 15.5 ± 2.2 ka (Tabla VII; Fig. 25). En este caso la dispersión de los datos es relativamente grande (7.01), y la incertidumbre de la edad corresponde al error ‘aposteriori’ que se calcula considerando la bondad del ajuste con un grado de libertad (ver Apéndice C).
Figura 25. Edad de exposición a partir de la medición de la concentración del NCT 10Be en los clastos colectados sobre la superficie aluvial Q4. (dominio antiforme norte). En cada
caso, la barra de error incluye el error aleatorio de la proporción 10Be/9Be, medida en el espectrómetro de aceleración de masas, mas el error sistemático debido a la incertidumbre en la tasa de producción del 10Be. La línea gruesa horizontal representa el promedio ponderado de todo el juego de datos menos la muestra #2, la cual arroja una edad de exposición de 15.5 ± 2.2 ka para la superficie aluvial Q4 (ver el texto para la discusión
sobre la eliminación de la muestra #2 del análisis estadístico). La envolvente de color gris representa la incertidumbre de la edad, y la gráfica sobre el margen derecho muestra la probabilidad relativa de las edades de exposición individuales. Tomado de Spelz et al. (2008).
CAPITULO IV
DEGRADACION DE ESCARPES DE FALLA Y FECHAMIENTO