TEMA TEMPO GEOLÓGICO: aprendendo datar rochas

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1 TEMA TEMPO GEOLÓGICO: aprendendo datar rochas FUNDAMENTOS TEÓRICOS PARA DATAÇÃO DE EVENTOS GEOLÓGICOS Da idéia à concepção - O uso sistemático do registro fóssil permitiu, ainda no século XIX, o estabelecimento de princípios para organizar hierarquicamente a disposição das sequências de rocha, facilitando desse modo a criação da Coluna do Tempo Geológico. Inicialmente baseada apenas em afloramentos de rochas sedimentares da Europa, a coluna foi aos poucos ampliada a partir da comparação (correlação) com sequências litológicas aflorantes em outros continentes, no que foi chamado de Idade Relativa de Estratos.A descoberta da Radioatividade logo no início do século XX disponibilizou aos geocientistas uma nova ferramenta e, com ela, foi possível estabelecer a Idade Absoluta dos Estratos. Bases conceituais: Radioatividade e Meia-Vida ISÓTOPOS: no ambiente natural, alguns elementos químicos apresentam variedades com o mesmo número Z (n o.atômico = n o. de prótons), mas diferentes números A (n o.de massa=n o. de prótons+nêutrons): são chamados.exemplo: Oxigênio e seus 3 isótopos estáveis: O prótons + 08 neutrons (A=16), O prótons + 09 neutrons (A=17) e O prótons + 10 neutrons (A=18). Há no entanto elementos quimicamente instáveis e, por isso transformam-se em outros elementos, mais estáveis. São chamados ISÓTOPOS RADIOATIVOS. A transformação (DECAIMENTO RADIOATIVO) emite radiação e calor. É um processo lento, onde um elemento instável (Pai radioativo) gera um outro elemento químico, menos instável que ele (Filho radiogênico)em intervalos regulares e constantes de tempo (MEIA-VIDA). Há muitos isótopos radioativos e o mais conhecido é o Carbono 14 (C 14 ), cujo átomo apresenta A=14 (6 prótons e 8 nêutrons). No ambiente natural a transformação do C 14 produz o Nitrogênio (N 14 ) com meia-vida de anos. Isto é: a cada anos,metadedos átomos originaisde C 14 (pai radioativo) presentes em uma dada amostra, transforma-se na mesma quantidade de átomos de N 14 (filho radiogênico). Utilizando isótopos para datar eventos geológicos Os vegetais absorvem CO 2 durante a fotossíntese. No processo, 99% do CO 2 é composto por átomos de C 12 e apenas 1% é de C 14. Ao ingerir vegetais, os animais 1

2 incorporam parte desse carbononos seus tecidos, na forma de glicose (C 6 H 12 O 6 ). Com o tempo, o carbono (dos tipos C 12 e C 14 ) é acumulado nos esqueletos dos animais. Segue-se então a desintegração radioativa (decaimento) do C 14 transformando-se em nitrogênio N 14. Em ossos antigos (fósseis por exemplo) ou em materiais naturais que contenham carbono em sua composição, a razão entre os dois elementos (C 14 /N 14 ) fornecerá o número de meias-vidas transcorridas e assim, a idade daquele osso ou material.apesar de extremamente precisa, a datação por C 14 /N 14 é restrita aos materiais com alguns poucos milhares de anos (não muito antigos), como múmias egípcias. Materiais mais antigos que anos não são passíveis de datação por C 14. Por quê? Entendendo a questão: Imagine um aniversário no qual é servida uma torta deliciosa. Imagine que após todos os convidados receberem sua fatia, resta apenas a última fatia na bandeja (figura abaixo). Cada convidado fica de olho na fatia que restou mas.. com vergonha, nenhum se atreve pegá-la. De repente, um dos convidados toma coragem e.. corta metade da fatia, deixando a outra parte na bandeja. Em seguida, outro convidado corta metade da metade que restara. Um terceiro corta metade da metade da metade e, assim por diante, até que resta apenas o farelo da torta original. As fatias então corresponderão progressivamente uma a metade da outra, da fatia que restara, como mostrado abaixo: Voltando aos isótopos: É exatamente isso que ocorre durante o decaimento radioativo. A cada meia-vida, metade dos isótopos-pais decai, transformando-se em isótopos-filhos. O quadro acima resume o que aconteceria com uma amostra contendo 1000 átomos de C 14. E assim por diante... 2

3 A representação gráfica do decaimento radioativo mostra que ao longo do tempo de desintegração (meia-vida) a redução dos isótopos-pai é diretamente proporcional ao aumento dos isótopos-filho. Perguntando: Como é possível datar eventos com milhões e/ou bilhões de anos? Há isótopos cujas meias-vidas são maiores que as do C 14?SIM. Um grupo especial de elementos químicos apresenta naturalmente isótopos radioativos de meia-vida muito longa como mostra o quadro abaixo. Concluindo: o gráfico e o quadro acima mostram claramente que decorrido o tempo de 7 meias-vidas, permaneceriam na amostra somente 7,875 dos 1000 isótopos-paisb (0,007875%), quantidade demaisado pequena para ser detetada em experimentos laboratoriais. O procedimento apoia-se singularmente na premissa de que uma rocha é um SISTEMA FECHADO, cuja composição química não sofre alterações por influência de fatores externos. Assim, qualquer alteração química que ocorrer na rocha será atribuída ao decaimento radioativo dos isótopos instáveis presentes no momento de sua cristalização. A metodologia é aplicada somente para datação de rochas ígneas(após sua cristalização) e de rochas metamórficas(após sua recristalização). O ambiente sedimentar é considerado um SISTEMA ABERTO e nesse caso não é possível saber quando determinado isótopo foi incorporado à rocha sedimentar. Assm, as rochas sedimentares(formadas por restos de rochas pré-existentes - ígneas, metamórficas e/ou sedimentares - ou por restos esqueletais de organismos, não podem ser datadas pelos métodos baseados em isótopos radioativos. 3

4 Material: EXERCÍCIO COM BOTÕES botões plásticos (desses de abotoar camisa) pequenos, de seção circular (redondos), todos IDÊNTICOS; pode ser também 100 grãos de lentilha ou de ervilha seca (neste caso as peças devem redondas e bi-convexas); - 1 Caixa de papelão (caixa de sapato); - 1 vasilha plástica (ou um copo plástico grande); - 2 folhas de papel milimetrado A3 Procedimento: 1) Pintar de vermelho (ou preto) com pincel atômico, uma das faces de cada um dos 100 botões; 2) Colocar todos os botões na vasilha plástica (no copo plástico), sacudi-los e jogá-los na caixa de papelão; 3) Contar o número de botões que caíram com a face pintada voltada para cima (BOTÕES A); Registrar o resultado na tabela abaixo; 4) Retirar da caixa os botões que caíram com a face pintada voltada para baixo (BOTÕES B); (não serão mais utilizados); 5) Colocar novamente na vasilha plástica (no copo) os BOTÕES A, sacudi-los e jogálos novamente na caixa de papelão; 6) Contar novamente o número de BOTÕES A; Registrar o resultado na tabela abaixo; 7) O procedimento deve ser repetido 7 vezes; a cada jogada das peças na caixa, os BOTÕES B devem ser retirados e não mais utilizados; 8) Completar a tabela com os valores obtidos por cada equipe em cada jogada; jogada botões A botões A botões A botões A botões A botões A equipe 1 equipe 2 equipe 3 equipe 4 equipe 5 equipe 6 9) Construir um gráfico: -no eixo dos X o número de BOTÕES A e no eixo dos Y o no. de jogadas para cada caso; unir os pontos com uma linha; - no mesmo gráfico, traçar a linha referente ao no.de BOTÕES B; (tempo zero = 100 botões); unir os pontos com uma linha; - no mesmo gráfico, traçar uma 3a. linha representando a média das duas linhas anteriores; 4

5 - no mesmo gráfico plotar uma quarta linha (linha teórica); para cada jogada dividir por dois o número de BOTÕES A e registrar no eixo dos X (100; 50; 25; 12,5; 6,25; 3,125; 1,5625; etc.); Datação Relativa: Sanduiche espaço-temporal VOCÊ PRECISA DE: 1 par de luvas plásticas de cozinha; 1 assadeira de bolo ou bandeja plástica; 1 folha de papel milimetrado; 1 pão-de-forma fatiado ao comprido, 100g queijo prato e apresuntado fatiados), 50g uva-passa, 1 pacotinho de orégano, 1 lata de milho-verde e de ervilhas; 1 lata de seleta de legumes; COMO FAZER: 1º passo - Coloque uma fatia de pão no centro da assadeira; sobre ela adicione uma camada de presunto; 2º passo Adicione uma camada de queijo sobre a de presunto; 5

6 3º passo Espalhe uma pitada de orégano sobre a camada de queijo. 4º passo - Insira novamente pão sobre as camadas de orégano, queijo e presunto. 6

7 5º passo Adicione outra camada de presunto sobre a de pão. 6º passo - Adicione nova camada de queijo sobre a de presunto. 7º passo - Espalhe orégano e adicione ervilhas sobre o queijo. 7

8 8º passo Finalize o sanduíche adicionando mais uma camada de pão; pressione levemente, com as mãos; 9º passo - Sanduiche pronto! 8

9 10º passo - Corte o sanduíche em três pedaços, no sentido transversal, como mostrado abaixo 111º passo Fotografe lateralmente ambos os pedaços e desenhe DETALHADAMENTE (de baixo para cima) uma das laterais em uma folha do papel milimetrado; numere cada camada descrita a partir da camada inferior, descreva umaauma; Analise e compare o resultado com aquele obtido pelas demais equipes. 12º Passo - Retire a camada superior do sanduíche e coloque-a ao lado, com a base para cima; 14º passo analise ambas as superfícies e observe: há marcas das ervilhas? há ervilhas aderidas ao pão? 9

10 15º passo - Retire a segunda camada de pão e coloque-a ao lado, sobre a anterior com a base para cima. 17º Passo Verifique se há orégano aderido ao pão. 10

11 18º passo Utilizando a 2ª metade do sanduíche, retire a primeira camada de pão e verifique se há ervilhas grudadas no pão. 19º passo - Retire a 2ª camada de pão, e observe se o orégano ficou aderido. xxxx 11

12 RESULTADOS E DISCUSSÕES Analise e comente cada passo dado. Tome como exemplo os comentários feitos a partir do 14º passo, mostrados abaixo. 14º passo nenhuma ervilha ficou aderida ao pão. Porque? 15º passo - as ervilhasaderiram ao pão, como acontece em diversas rochas, que possuem apenas as formas do corpo físico do fóssil e não o fóssil. Se as ervilhas ficaram aderidas ao pão, os fósseis ficariam aderidos à rocha, certo? revejam a conclusão. 17º passo - o orégano não ficou no pão. Porque? Que explicação pode ser dada? Conclui-se que seria devido o tempo; como a 1ª metade do sanduíche foi logo verificada, houve um tempo maior para verificar a 2ª metade, certamente alguns fósseis (ervilhas) tiveram mais tempo para se ambientar (traduzam o termo) à rocha ao (pão), onde o mesmo era um bom ambiente para os fosseis. O que é um bom ambiente? 18º passo - as ervilhas ficaram grudadas na 2ª metade do pão. Porque? 19º passo - não aconteceu de ficar orégano (fóssil) sobre o pão (rocha). A frase está mal redigida. Refaçam. SUGESTÕESpara deixar seu sanduíche ao gosto, adicione fatias de (lombinho defumado, vegetais (alface, tomate, cebola), grãos (milho verde, uva-passa, azeitona (fatiada ou picada), cremes (mostarda, maionese, ketshup, requeijão); xxxxxxxx 12