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Ocho mil años de la Cuenca de Zacapú

 | 
Pierre Pétrequin

Capítulo IV. Fechamiento por radiocarbono

María Magdalena de los Ríos Paredes

Résumé

RESUMEN
Son tres los objetivos de este capítulo: 1) La lista de fechas radiocarbono que se obtuvieron a partir de muestras de turba tomadas en los Puntos 1, 2 y 4, durante el Proyecto Michoacán II del cemca. Las técnicas empleadas y los factores que dan prueba de la validez de esas fechas fueron también objeto de análisis. 2) La descripción del método matemático que sirvió para trazar el diagrama de isócronas el cual abarca los 3 puntos estudiados; está basado en las fechas obtenidas. 3) El empleo de los resultados del método descrito para cuantificar las tasas de sedimentación, su evolución en el tiempo y su posible relación con la humedad de los puntos estudiados.

RESUME
Ce chapitre répond à trois objectifs: 1) Une liste des dates radiocarbone obtenues à partir d'échantillons de tourbe prélevés sur les Points 1, 2 et 4 dans le cadre du Projet Michoacân II du cemca. Les techniques employées et les facteurs démontrant la validité des dates ont fait aussi l'objet d'une analyse. 2) Une description de la méthode mathématique pour tracer un diagramme d'Isochrone reliant les 3 points étudiés, basée sur les dates obtenues. 3) L'utilisation des résultats de la méthode décrite pour quantifier les taux de sédimentation, leur évolution à travers le temps et leur possible relation avec l'humidité des sites étudiés.

ABSTRACT
This article has three objectives: 1) A listing of the radiocarbon dates obtained from peat samples collected from Points I, 2 and 4 of the cemca project Michoa-can II. The techniques employed and the factors effecting the validity of the dates are also discussed. 2) A description of a mathematical method to draw an isochrone diagram to link the three study points, based on the dates obtained. 3) The use of the results of the method described to quantify rates of sedimentation, their changes through time and their possible relationship with the humidity of the study points.

Texte intégral

***

1En buena parte de los trabajos, resultado de las investigaciones sobre el pasado, solemos situar en el tiempo los hechos por medio de fechamientos efectuados por una técnica x; sin embargo, son relativamente pocos los que brindan al lector la oportunidad de emitir un juicio sobre la bondad de las fechas exponiendo los factores que les aumentan o restan credibilidad. Estos pueden ser: experiencia del laboratorio en la técnica empleada, equipo utilizado, detalles técnicos del fechamiento, manejo de las muestras para preservación de la información que guardan, procedimientos para la eliminación de contaminantes y extracción de la sustancia necesaria para el fechamiento, etcétera.

2Por ello, se exponen a continuación, tanto los resultados obtenidos como las circunstancias de su determinación.

ANTECEDENTES DEL LABORATORIO

3El laboratorio de 14C del Instituto Nacional de Antropología e Historia, empezó a trabajar en 1981, cuando lo instaló el doctor M. Tamers de la Universidad de Texas. El laboratorio emplea el centelleo líquido de soluciones de benceno, como método para la cuantificación del 14C presente en los materiales a fechar.

EQUIPO EMPLEADO

4Los diversos procesos que se emplean para obtener de una muestra el benceno útil para su fechamiento, se han dividido en subprocesos, que al poder efectuarse en forma simultánea, aumentan la eficiencia y las posibilidades de servicio del laboratorio. La línea de benceno es tal, que pequeñas modificaciones permiten la síntesis de benceno de dos muestras a la vez.

5El conteo se efectúa mediante un espectrómetro de centelleo líquido, Packar Tricarb, modelo 3255, que está equipado con un blindaje especial, un circuito de anticoincidencia, una fuente de radio-226 para estandarización externa, dos canales, un equipo de refrigeración que mantiene baja y uniforme la temperatura de las muestras y de los tubos fotomultiplicadores en el momento del conteo y un teletipo como canal de salida.

DETALLES TECNICOS EN LA DETERMINACION DEL 14C

6La solución centelladora está formada por ppo (2,5-Difeniloxazol) como centellador primario, dmpopop (l,4-Bis-2-(4-metil-5-feniloxazolil) benceno) como centellador secundario y tolueno como solvente, en proporciones tales que optimizan el conteo. El centellador primario se caracteriza por tener una excelente solubilidad, alta eficiencia para centelleo en concentraciones bajas y un comportamiento muy semejante al del pbd (2-fenil-5-(4-bi-fenilil)-l,3,4-oxadiazol) con muestras que contienen sustancias que disminuyen la eficiencia de conteo, cuando se emplea junto con un centellador secundario como el dmpopop. Del solvente usado, puede afirmarse que es excelente por su alta eficacia en la transferencia de energía procedente de la fuente radioactiva y por tener un punto de congelación muy inferior a la temperatura de trabajo del espectrómetro.

7Los viales para conteo están hechos de vidrio de bajo potasio y, son soportados por una base de madera que en su parte superior está cubierta por una superficie reflectora.

8La muestra a contar se prepara dentro del vial de conteo a partir de la solución centelladora y una cantidad, determinada en peso, del benceno sintetizado de la muestra a fechar.

9La muestra preparada se coloca en la posición de conteo que está inmersa en la unidad de refrigeración que mantiene una temperatura de 7°C, lo cual permite disminuir el ruido térmico de los fotomultiplicadores, evitar que se evaporen las muestras, y que la eficiencia de conteo aumente o disminuya como resultado de los cambios de temperatura.

10El fondo es aproximadamente de 13.3 cpm al 73.0% de eficiencia y está a 2 200 m snm. El estándar de referencia es benceno 6.75 veces moderno preparado por el doctor M.A. Tamers del estándar de ácido oxálico nbs.

11La vida media para el 14C empleada en los cálculos, es la recomendada en la Conferencia de Fechamiento por Radiocarbono de 1962, 5 568 años.

12Los errores dados en las fechas son de dos tipos: de una desviación estándar para las fechas sin calibrar y de dos desviaciones estándar para las muestras calibradas. La calibración de las fechas fue efectuada por medio de: J. Klein, J.C. Lerman, P.E. Damon y E.K. Ralph Calibration des dates radiocarbone.

MANEJO DE LAS MUESTRAS PARA PRESERVACION DE SU INFORMACION

13La preservación de la información que guardan las muestras obtenidas en campo, exige cuidados especiales durante su recolección y durante el lapso comprendido entre su extracción y fechamiento. En campo se cuidó mucho no contaminar una muestra con otra; registrar sus posiciones geográfica y estratigráfica correctamente; y empacar y catalogar con materiales que no contaminen. En el laboratorio, las muestras destinadas originalmente a fechamiento, fueron 1) secadas de inmediato sobre recipientes de papel aluminio en un horno eléctrico a 80°C; 2) empacadas en el mismo papel aluminio; 3) colocadas en el interior de una bolsa de polietileno; 4) selladas y etiquetadas. En lo que respecta a las muestras fechadas provenientes de las columnas de polen, se las congeló sin eliminar la humedad de origen, permanecieron así durante un año y posteriormente se las dejó secar en el interior de su envoltura original. Las muestras que recibieron este segundo tratamiento aparecen en el cuadro de resultados (cuadro 1) con un asterisco, ya que conviene considerar los posibles efectos del tratamiento durante la interpretación de los resultados.

DESCRIPCION DEL PROCESO Y TECNICAS DE FECHAMIENTO EMPLEADAS

14El proceso de fechamiento se divide en general en tres partes: a) purificación y rescate; b) síntesis de benceno y conteo; c) fechamiento.

15La etapa de purificación y rescate está encaminada a la eliminación de contaminantes y a la transformación de la forma química en la que se encuentra el carbón en la muestra original, en una forma tal que pueda partirse de ella para la síntesis de benceno.

16Se cree que el contaminante principal de las muestras de suelo fechadas fue materia orgánica reciente, la que se eliminó por medio de hidrólisis prolongadas con ácido clorhídrico. Así mismo, durante este tratamiento, se eliminaron los carbona-tos posiblemente presentes en las muestras. Llevada a cabo la eliminación de contaminantes, se efectuaron lavados profundos de las muestras a fin de lograr la eliminación de los cloruros que dificultan los procesos ulteriores. En seguida se eliminó el agua de las muestras, hecho lo cual, se sometieron a combustión, a temperaturas iguales o menos de 600°C. La combustión de todas las muestras, excepto las del Punto 4, fue sumamente rápida y bastó para inducirla el contacto del suelo con la corriente de oxígeno. El bióxido de carbono generado durante la combustión, fue atrapado en hidróxido de amonio y posteriormente transformado en carbonato de estroncio, material base de la síntesis de benceno.

NOTA: Las fechas referidas como “antes del presente” están sin calibrar, es decir son años 14C. Las fechas a.C. y d.C. corresponden a años calendáricos; la calibración fue realizada por la ingeniero químico María Magdalena de los Ríos Paredes según J. Klein, J.C. Lerman, P.E. Damon y E.K. Ralph Radiocarbon 24(2): 103-150,1982 Calibration of radiocarbon dates.
Cuadro 1 - Edades determinadas para ios Puntos 1, 2, 4.

Cuadro 3 - Datos experimentales transformados.

17La síntesis de benceno para todas las muestras de suelo consistió en: a) generación de bióxido de carbono a partir de carbonato de estroncio por adición de ácido perclórico; b) obtención de carburo de litio, a partir del bióxido de carbono generado y de litio tratado; c) obtención de acetileno por adición de agua al carburo de litio; d) purificación del acetileno empleando ácido fosfórico; e) ciclización del acetileno sobre sílico-alumina, activada con cromo y rescate del benceno sintetizado por medio de una destilación forzada.

18El tiempo de conteo de las muestras depende de la edad y del tamaño de cada una y se determina por el momento en que la desviación estándar de la edad deja de disminuir. El fechamiento de las muestras toma en consideración los datos que caen dentro del 95% de la distribución, dado que al 5% restante pueden sumársele datos no originados en la muestra o que han sido alterados por diversas causas.

RESULTADOS

19En el cuadro 1 de la página anterior se muestran los resultados obtenidos para muestras tomadas de los Puntos 1, 2 y 4 del proyecto. En ella se especifica la muestra por el Punto, la columna y la profundidad relativa de la que fue extraída.

20En la segunda columna, las edades están dadas en años 14C referidos al presente (año 1950 d.C). En la tercera columna, aparecen las posiciones cronológicas en años calendario, siendo el signo menos un indicador de años a.C. En la cuarta columna, se muestra la media del intervalo presentado en la tercera columna con un error de dos desviaciones estándar. Por último, en la quinta columna, aparecen las mismas medias de la edad, presentadas en la columna 4 pero con un error de una desviación estándar. Las edades en las dos últimas columnas están dadas en años calendario, referidos al cero de nuestra era.

DESCRIPCION MATEMATICA DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS PARA LOS TRES PUNTOS Y SU INTERRELACION

21La búsqueda de la interrelación temporal entre los tres puntos en estudio a partir de los fechamientos por 14C efectuados, requiere la obtención del modelo matemático que mejor relacione profundidad y edad para cada uno de los puntos.

22Dicho modelo, dada su función y los datos de que parte, lleva implícitas las siguientes suposiciones:

1. LAS EDADES DETERMINADAS PARA CADA CAPA DE TURBA POR LA TECNICA DE RADIOCARBONO SE APROXIMAN MUCHO A SUS EDADES EFECTIVAS DE DEPOSICION

23Conviene tener presente que el fechamiento por radiocarbono de suelos es un fechamiento con muchas interrogantes dado que, los materiales contaminantes pueden ser de la misma naturaleza química que los materiales base del datado y, además, pueden provenir de capas más profundas o más superficiales que la de la muestra, según sea la dinámica del contexto del que provienen.

2. NO EXISTE HIATO O INVERSION DE CAPAS DE IMPORTANCIA EN LAS COLUMNAS

24Según estas suposiciones, la determinación de la ecuación que mejor describe la variación de la edad con la profundidad para cada punto requiere:

  • Asignación de las edades determinadas para las capas, a los puntos medios de las mismas (véase cuadro 3).

  • Transformación lineal de las profundidades de los puntos medios de las capas a un sistema numérico único, esto es, un sistema con un solo cero y numeración progresiva ascendente (véase cuadro 3). Con este objeto, el cero del Punto 1 fue colocado en +86; el cero del Punto 2, en +50; y el del Punto 4, en 0 (Fig. 34).

25Los datos de cada punto (que aparecen en el cuadro 3 al ser trabajados estadísticamente) revelaron que para los tres puntos la ecuación que mejor relaciona profundidad y edad es una exponencial de la forma:

26E = aPb
donde E y P representan la edad y la profundidad respectivamente y a y b son constantes. Los valores de las constantes para las ecuaciones de los tres puntos son como sigue:

27En las figuras 31, 32, 33 pueden apreciarse las curvas correspondientes a los valores tabulados, contrastadas con los valores experimentales (cuadro 3), con ayuda de las bandas para niveles de confianza del 70% y del 90%. Dichas bandas fueron estimadas suponiendo que el número de estimaciones de la edad es infinito, dado que la edad se obtiene a partir de la distribución de actividades de cada muestra.

Figura 31 - Curva teórica edad-profundidad del Punto 1 contrastada con las edades determinadas experimentalmente para el mismo.

Figura 32 - Curva teórica edad-profundidad del Punto 2 contrastada con las edades determinadas experimentalmente para el mismo.

Figura 33 - Curva teórica edad-profundidad del Punto 4 contrastada con las edades determinadas experimentalmente para el mismo.

28Los parámetros que se emplearon para definir la mejor ecuación fueron el factor de correlación y la suma de los cuadrados medios del error; los criterios de selección fueron el factor de correlación más cercano a 1, y la suma de los cuadrados medios del error, mínima.

29Como primer resultado de este modelo, la figura 34 muestra el diagrama de isócronas obtenido.

Figura 34 - Diagrama de isócronas para los Puntos 1, 2, 4.

TASA DE SEDIMENTACION

30Un segundo resultado del modelo descrito en el inciso anterior lo constituyen los patrones que siguen las tasas de sedimentación al variar tiempo o profundidad.

31Si bajo los supuestos del modelo existe una ecuación que relacione profundidad y edad, la derivada de la profundidad con respecto a la edad obtenida de ésa, no es otra cosa que la pendiente o grado de inclinación de la curva profundidad-edad, o sea la tasa de sedimentación. Y por tanto, la ecuación de dicha derivada representa los cambios de la tasa de sedimentación con el tiempo o la profundidad.

32La figura 35 muestra el comportamiento de la tasa de sedimentación entre 8000 a.C. y 250 a.C. para los Puntos 1, 2, 4 y de ella se desprende que la dinámica de sedimentación de los puntos mencionados es diferente, pues, mientras en el Punto 1, enclavado en la laguna de Zacapu, la tasa de sedimentación es primero relativamente grande y luego disminuye drásticamente en el Punto 2, contacto entre loma y laguna, ésta es más pequeña y casi constante; y en el Punto 4, localizado en el pantano interno, la tasa de sedimentación sigue un patrón semejante al de la ciénega aunque su disminución es menos marcada.

33Lo anterior nos lleva a pensar que en el contexto en estudio, las condiciones más secas se relacionan con tasas de sedimentación más pequeñas y viceversa.

34De la figura 36, que muestra la relación entre tasa de sedimentación, profundidad y edad, es claro que, si se desean comparar los tres puntos en estudio, deben delimitarse zonas de confrontación por edades ya sea haciendo uso directo de las edades determinadas por la técnica de 14C o bien a través de los resultados del modelo presentado.

Figura 35 - Tasas de sedimentación expresadas como función del tiempo para los Puntos 1, 2, 4.

Figura 36 - Perfiles teóricos de las tasas de sedimentación de los Puntos 1, 2, 4 generados al hacer variar profundidad y tiempo.

Bibliographie

BIBLIOGRAFIA

Geyh, N.A. y G. Roeschmann 1983 - The Unreliability of 14C Dates Obtained from Buried Sandy Podzols. x; International Radiocarbon Conference, 1982. Radiocarbon 25(2). Seattle, Washington.

Scharpenseel, H.W. 1976 - Soil Fraction Dating. Proceedings of the Ninth International Conference, Los Angeles and La Jolla. Radiocarbon Dating: 277 (Berger, R. y H.E. Suess eds.)

Sheppard, J.C., S.I. Ali y P.J. Mehringer 1976 - Radiocarbon Dating of Organic Components of Sediment and Peats. Radiocarbon Dating: 284 (Berger, R. y H.E. Suess eds.).

Table des illustrations

Légende NOTA: Las fechas referidas como “antes del presente” están sin calibrar, es decir son años 14C. Las fechas a.C. y d.C. corresponden a años calendáricos; la calibración fue realizada por la ingeniero químico María Magdalena de los Ríos Paredes según J. Klein, J.C. Lerman, P.E. Damon y E.K. Ralph Radiocarbon 24(2): 103-150,1982 Calibration of radiocarbon dates.Cuadro 1 - Edades determinadas para ios Puntos 1, 2, 4.
URL http://books.openedition.org/cemca/docannexe/image/2355/img-1.png
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Légende Cuadro 2
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Légende Cuadro 3 - Datos experimentales transformados.
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Légende Figura 31 - Curva teórica edad-profundidad del Punto 1 contrastada con las edades determinadas experimentalmente para el mismo.
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Légende Figura 32 - Curva teórica edad-profundidad del Punto 2 contrastada con las edades determinadas experimentalmente para el mismo.
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Légende Figura 33 - Curva teórica edad-profundidad del Punto 4 contrastada con las edades determinadas experimentalmente para el mismo.
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Légende Figura 34 - Diagrama de isócronas para los Puntos 1, 2, 4.
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Légende Figura 35 - Tasas de sedimentación expresadas como función del tiempo para los Puntos 1, 2, 4.
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Légende Figura 36 - Perfiles teóricos de las tasas de sedimentación de los Puntos 1, 2, 4 generados al hacer variar profundidad y tiempo.
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© Centro de estudios mexicanos y centroamericanos, 1994

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