GEOLOGIA DO QUATERNÁRIO

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1 GEOLOGIA DO QUATERNÁRIO Terça 14 às 18h IC3 sala 16 Datação e Isótopos Turma: 2015/2 Prof as. Jacqueline Albino e Larissa Bertoldi larabertoldi@gmail.com

2 Aplicabilidade das Datações Rochas ígneas são as mais fáceis de serem datadas. Difícil de ocorrer escape de constituintes após o resfriamento. Se o sistema isotópico permanecer fechado desde a cristalização da rocha, é possível determinar a idade.

3 Aplicabilidade das Datações Nas rochas metamórficas, a datação refletirá a intensidade do metamorfismo. A idade obtida pode ser tanto da cristalização da rocha original, como do último evento metamórfico que abriu o sistema isotópico. Metamorfismos brandos, com temperaturas baixas idade original do sistema.

4 Aplicabilidade das Datações Datação de rochas sedimentares é a mais complicada. A datação pode fornecer não a idade de deposição dos sedimentos ou da formação da rocha sedimentar, mas a idade das rochas da área-fonte dos detritos. Detritos de áreas-fonte com idades distintas resultado sem significado geológico.

5 DATAÇÕES NO PERÍODO QUATERNÁRIO -Datações Absolutas -Datações Relativas

6 DATAÇÕES ABSOLUTAS NO PERÍODO QUATERNÁRIO -Métodos naturais de processos rítmicos -Decaimento Radioativo -Radioacarbônico (C 14 ) -Desequilíbrio do U (urânio) e Th (Tório) -Danos da Radiação -Processos Químicos

7 Métodos naturais de processos rítmicos Varves Varves sequências de lâminas sedimentares muito finas, depositadas anualmente, que seguem o ritmo das estações climáticas (lagos e lagoas de águas tranquilas).

8 Métodos naturais de processos rítmicos Salto São Paulo

9 Métodos naturais de processos rítmicos O varve é um par de camadas formado em um ano pela sazonalidade do congelamento da superfície do lago. No verão, o silte grosso é depositado pelos abundantes rios da água de degelo, que fluem desde a geleira até a lagoa, que se encontra sem gelo. No inverno, quando a superfície da lagoa está congelada, as mais finas argilas decantam, formando uma fina camada sobreposta àquela mais grossa do último verão.

10 Métodos naturais de processos rítmicos Glacial Interglacial Período Glacial camada com coloração escura devido à matéria orgânica em decomposição Superfície do lago congelada!

11 Métodos naturais de processos rítmicos Dendrocronologia Método de datação desenvolvido pelo astrônomo americano a. Douglas no início do século XX. Foi utilizada pela primeira vez somente em Baseia-se nos ciclos anuais de crescimento das árvores, a partir da análise do núcleo e anéis de seus troncos. Foi o método de datação absoluto mais preciso utilizado antes do desenvolvimento dos métodos radioativos. Foi desenvolvido e utilizado inicialmente na Escandinávia e sudoeste americano, e logo se difundiu no Japão, Europa e América do Norte.

12 Métodos naturais de processos rítmicos Método biológico de datação; Baseado na contagem e análise da espessura de anéis de crescimento de vegetais, indicando o ciclo anual das estações e mudanças climáticas de mais longa data.

13 Métodos naturais de processos rítmicos Anéis de crescimento de árvores Compara uma árvore morta com outra viva estimar a data de sua morte

14 Decaimento Radioativo Pioneiros: Piérre e Marie Currie descobriram e estudaram a radioatividade emitida pelo rádio e o urânio. Rutherford (1905) estudou a possibilidade da idade de um mineral de urânio ser estimada a partir da quantidade de chumbo formada e acumulada. Boltwood (1907) e Holmes (1911) mostraram que a radioatividade pode ser usada para a datação de rochas.

15 Decaimento Radioativo Tabela dos radioisótopos mais utilizados Isótopo-pai Isótopo-filho Meia-vida (anos) Materiais datados Urânio (U-238) Chumbo (Pb-207) 4,5*10^9 Zircão Urânio (U-235) Chumbo (Pb-207) 0,7*10^9 Zircão Potássio (K-40) Árgon (Ar-40) 1,4*10^9 Biotita, moscovita, rochas vulcânicas Carbono-14 (C-14) Azoto (N-14) 5730 Conchas, calcários, materiais orgânicos

16 Método Radiocarbônico Z Número Atômico = número de prótons A Número de Massa = número de prótons + número de nêutrons Isótopos Z = A

17 Método Radiocarbônico isótopos radioativos instabilidade nuclear Nuclídeo-pai Elemento-pai decaimento radioativo Nuclídeo-filho Elemento-filho Nuclídeo radiogênico estabilidade

18 Método Radiocarbônico

19 Método Radiocarbônico

20 Método Radiocarbônico taxa de decaimento determinação da idade absoluta

21 Método Radiocarbônico Escolha do método: Composição química do material Idade provável Tipo de problema geológico

22 Método Radiocarbônico Idade da cristalização da rocha ígnea, a idade do metamorfismo ou da deformação sofrida amostra representativa? Datação rochas mais antigas isótopos de meia-vida longa 14 C materiais de até Isótopos radioativos de meia-vida longa empregados na geocronologia: U, Th, Rb, K e Sm. Em geral, ocorrem como impurezas nos minerais formadores de rochas.

23 Método Radiocarbônico (C 14 ) Libby, químico, utilizou em 1947 mediu a radioatividade do C 14 existente em vários objetos. Este é um isótopo radioativo instável, que decai a um ritmo perfeitamente mensurável a partir da morte de um organismo vivo. Libby usou objetos de idade conhecida (respaldada por documentos históricos), e comparou com os resultados de sua radiodatação. Os diferentes testes realizados demonstraram a viabilidade do método até cerca de 70 mil anos. Muito importante no estabelecimento cronológico de eventos geomorfológicos e arqueológicos recentes, variação do nível do mar no Quaternário, etc.

24 Método Radiocarbônico (C 14 ) É um isótopo radioativo que ocorre normalmente na atmosfera e nos seres vivos, assim como os isótopos C 12 e C 13 Sua meia-vida é de cerca de 5730 anos. Proporção dos isótopos na atmosfera e seres vivos: C % C % C % Para cada átomo de C 14 em um ser vivo, existem de átomos de C 12.

25 Método Radiocarbônico (C 14 )

26 Método Radiocarbônico (C 14 ) C 14 se produz pela ação dos raios cósmicos sobre o N 14 É absorvido pelas plantas. Ingerido pelos animais, o C 14 passa aos tecidos, onde se acumula. Plantas e animais ao morrer o isótopo começa a desintegrar-se C 14 N 14

27 Método Radiocarbônico (C 14 ) A partir da morte do vegetal, a quantidade de C 14 existente em um tecido orgânico se dividirá pela metade a cada anos. Unidade: meia vida 50 mil anos pouca quantidade pra datação precisa

28 Método Radiocarbônico (C 14 ) Materiais datáveis: Conchas, calcários, materiais orgânicos (madeira, ossos)

29 Desequilíbrio do Urânio (U) e do Tório (Th)

30 Desequilíbrio do Urânio (U) e do Tório (Th) Urânio solúvel em água Datação a partir do Elemento filho Incorporado pelos Organismos Sistema fechado

31 Danos da Radiação (alterações) Métodos Termoluminescência Materiais utilizados Cerâmica, carbonos, areias quartzosas e lavas vulcânicas Traço de fissão Apatita, biotita, zirção... Ressonância Paramagnética Eletrônica Carbonatos secundários, quartzo. Gipsita, conchas, ossos

32 Danos da Radiação (alterações) Termoluminescência A termoluminescência refere-se à luz emitida por materiais cristalinos ou vítreos quando aquecidos por uma fonte de calor. A emissão de luz em resultado do aquecimento dos minerais em baixa temperatura, entre 50º e 300ºC. TL com sinal destruído em temperaturas maiores.

33 Danos da Radiação (alterações) Termoluminescência Elétrons livres circulam pela estrutura do mineral, até serem capturados por armadilhas existentes em sua rede cristalina, e podem ficar aprisionados por centenas, milhares e até milhões de anos. Quando o mineral é aquecido ou exposto à luz solar, os elétrons retidos absorvem energia suficiente para escaparem das armadilhas. ESTE PROCESSO DE ORGANIZAÇÃO/ESCAPE EMITE LUZ a termoluminescência

34 Danos da Radiação (alterações) Termoluminescência O princípio da datação por termoluminescência: Está fundamentado no fato de que a curva da intensidade luminosa em função da temperatura emitida pela amostra, é caracterizada por picos, sendo que as alturas desses picos estão relacionados com a quantidade de radiação absorvida pela amostra, e esta quantidade de radiação absorvida é proporcional ao tempo em que esta amostra esteve exposta à radiação ambiente.

35 Danos da Radiação (alterações) Termoluminescência

36 Danos da Radiação (alterações) Termoluminescência O sinal TL de um mineral é zerado quando: Aquecido a altas temperaturas Exposto à luz solar; ou Recristalização do mineral A partir disso, o mineral começa a absorver a radiação do ambiente. Essa radiação acumulada ao longo dos anos pelos cristais de quartzo, por exemplo, guarda a relação de proporcionalidade entre o sinal TL e a idade da peça cerâmica ou do solo (quando soterrado).

37 Danos da Radiação (alterações) Termoluminescência Datação de utensílios cerâmicos, lavas vulcânicas, carbonatos, etc.. Muito CUIDADO NA COLETA!!!! Vantagem em relação ao C 14 - grande faixa de aplicabilidade (milhões de anos) - baixo custo - aplicável em materiais não orgânicos

38 Danos da Radiação (alterações) Outros... Marcas de fissão Marcas deixadas no mineral no momento da radiação Difíceis de ver mesmo em microscópio de alta resolução Realce por reagentes químicos (ex.: Ácido Fluorídrico) Ressonância paramagnética eletrônica - RPE Baseado no mesmo princípio da termoluminescência, onde os elétrons trapeados nas Armadilhas conseguem ser quantificados por RPE.

39 Datações Absolutas por Reações Químicas Métodos baseados nas velocidades das reações (difusão, troca iônica, oxidação e hidratação) Admitindo que as velocidades sejam constantes

40 DATAÇÕES RELATIVAS NO PERÍODO QUATERNÁRIO - Cinzas Vulcânicas (Tefrocronologia) e solos (edafoestratigrafia) - Bioestratigrafia - Estratigrafia isotópica

41 Tefrocronologia e Edafoestratigrafia Tefra material piroclástico ejetado durante erupções vulcânicas Tefrocronologia aplicação de piroclastos, cinzas e lavas na estratigrafia

42 Tefrocronologia e Edafoestratigrafia Edafoestratigrafia: Solos e Paleossolos Estudos dos paleossolos (M.O., bioturbação inferência da idade geológica da amostra). Registram paleoambientes naturais. E através do método do radiocarbono é possível a datação absoluta dessas camadas.

43 Tefrocronologia e Edafoestratigrafia Datação Correlativa: sedimentos sobrepostos e sotopostos Dificuldade associada a discordâncias, lacunas e hiatos A idade absoluta das camadas pode ser obtida por objetos de cerâmica, carvão etc...

44 Bioestratigrafia Além dos esporos e pólens utilizados como inferências paleoambientais, os microfósseis como foraminíferos, radiolários e diatomáceas são utilizados nas interpretações paleoambientais e datações relativas com a comparação das curvas dos Ciclos glaciais e interglaciais MUITO UTILIZADOS EM PACOTES SEDIMENTARES MARINHOS E OCEÂNICOS Foraminíferos do Cenozoico

45 Bioestratigrafia Globorotalia menardii Regiões quentes

46 Bioestratigrafia Globorotalia truncatulinoides Regiões frias

47 Bioestratigrafia de radiolários e diatomáceas Sensíveis à temperatura e à salinidade. Extinção e aparecimento de alguns táxons em função da variação climática.

48 Estratigrafia Isotópica O 16 e O 18 Aplicada em conchas, foraminíferos em sedimentos marinhos Aplicada também em paleossolos Aplicado na glacioestratigrafia (gelos e geleiras Período Glacial e Interglacial)

49 Estratigrafia Isotópica O 16 e O 18 O O 18 é mais denso e se concentra nas águas oceânicas. Com o aumento da temperature maior taxa de evaporação há o fracionamento isotópico do O 18. O fracionamento é provocado pelas leves diferenças físicoquímicas que existem entre os isótopos de um elemento Há uma relativa diminuição de O 18 oceânicas em períodos mais quentes. nas águas

50 Estratigrafia Isotópica O 16 e O 18 Continuando o processo de aquecimento o DEGELO DAS CALOTAS POLARES E/OU GELEIRAS Incrementa a quantidade relativa de O 16, que é menos denso representa o vapor de água do ciclo hidrológico RIQUEZA de O 16 nos sedimentos marinhos períodos úmidos e quentes CONDIÇÕES INTERGLACIAIS

51 Estratigrafia Isotópica O 16 e O 18 RIQUEZA relativa do O 18 nos sedimentos marinhos períodos secos e frios CONDIÇÕES GLACIAIS Existência de geleiras e inibição do fracionamento ativo e da evaporação.

52 2ª Apresentação de Artigos 03/11 (30 minutos) Grupo 1 Flávio Toscano, Mariana Viana, Natália Aguiar Grupo 2 Eliane Bezerra, Gabriella Favaro, José Kelson, Marina de Araújo e Tatiana Capelletti Grupo 3 Even Diandra, Henrique Norberto, Leandro Xavier, Luiza Barbosa, Patrícia Sarcinelli e Lyla Bonfim Grupo 4 Arthur Alves, Bernardo de Castro, Felicidade Porto, Gustavo Camargo e Karen Laryssa

53 Exercícios 1. Qual é a melhor forma de Datação? Absoluta ou Relativa e por quê? Quais as principais vantagens e desvantagens de cada processo? 2. Qual dos dois métodos de Datação Absoluta (Termoluminescência ou Radiocarbono) é melhor para estudos no Período Quaternário e por quê? 3. Explique a aplicação dos isótopos de oxigênio em datações e interpretações ambientais.

54 Material disponível em: