O método 14 C, Traço de fissão e Re-Os MÉTODOS DE DATAÇÃO

Transcrição

1 1 O método 14 C, Traço de fissão e Re- MÉTODOS DE DATAÇÃO

2 2 Atualmente, existem dois modos de saber o quão velha é uma rocha: O método relativo observa a relação temporal entre camadas geológicas, baseando-se nos princípios estratigráficos de Steno (1669) e Hutton (1795). Por exemplo, a presença de fósseis, onde se conhece o período de tempo de existência dos mesmos, pode-se indicar a idade da camada geológica em que o fóssil foi encontrado e por relação, indicará que a camada que está abaixo dessa é mais velha e a camada que está por cima é mais nova. A relação de inclusão, e de discordância e truncamento também pode determinar a cronologia de camadas, unidades rochosas e eventos. Nas figuras abaixo, qual a cronologia dos eventos? (do mais antigo para o mais novo?) (1) Falha 2 Falha (2) (3)

3 3 O método absoluto utiliza os princípios físicos da radioatividade e fornece a idade da rocha com precisão. Esse método está baseado nos princípios da desintegração (ou decaimento) radioativa. Entre os métodos absolutos, existe os que são mais indicados para se datar materiais mais recentes como a datação pelo métodos do 14 C e de traço de fissão em apatita, epidoto e zircão e os que datam materiais mais antigos, como Re-, Ar-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd e U-Pb. O método do carbono-14 Um dos métodos isotópicos usado para datar materiais formados mais recentemente e para medir intervalos de tempo menores é o método baseado no decaimento radioativo do isótopo Carbono-14, cujo meia vida é de 5730 anos. Com um intervalo de tempo tão curto, passível de ser usado apenas para determinar idades durante os últimos anos, este método tornou-se uma ferramenta fundamental para datar episódios importantes da pré-história e História humana.

4 4 organismos absorvem 14 C pela fotossíntese do CO 2 ou pelo consumo de matéria orgânica e tem uma concentração constante de 14 C enquanto vivem. Após a morte, o estoque de 14 C no tecido não mais é alimentado pela fotossíntese ou pela dieta alimentar. Esse estoque de 14 C decai para 14 N novamente por decaimento β. A idade da amostra de um osso humano, por exemplo, ou de uma matéria orgânica qualquer morta, pode ser determinada com base na taxa de produção e na meia vida do 14 C e na quantidade de 14 C que ainda não decaiu e permanece na amostra. Termocronologia por traços de fissão O método de datação por traços de fissão, consiste na contagem de densidade (número de traços por micra quadrada) de defeitos deixados no mineral, pela passagem de partículas ionizadas originadas pela fissão do 238 U. Estes traços são gravados em minerais, vidros naturais e artificiais e plásticos especiais. Desde a cristalização, os traços são formados nos cristais, porém em temperaturas superior a do fechamento do sistema, todos os traços são apagados (annealing).

5 5 Através de investigações de traços de fissão nos minerais apatita com temperatura de fechamento de ~120 o C, zircão ~230 o C e epidoto com temperatura de fechamento de ~300 o C fornece informações sobre a histórica térmica nos últimos 250 milhões. As datações em apatitas são utilizadas predominantemente para decifrar a história termotectônica das rochas. Esta aplicação como um geotermo-cronômetro é baseada sobre a relativamente baixa estabilidade térmica dos traços ao redor de 120º C e a profundidades de ~ 11 km. É uma técnica que está sendo aplicada em estudos de datação e taxa de exumação e denudação de uma unidade rochosa e de sedimentação. métodos de datação, utilizados normalmente com a apatita são divididos em dois métodos principais: O método da população onde a densidade dos traos dá a temperatura e o comprimento dá a história térmica da região. O método do detetor externo (muscovita), este método tem sido usado se a distribuição do urânio variar muito na amostra, que pode ser o caso de apatitas detríticas. Traços de fissão em zircão e epidoto vem sendo empregado para datar eventos recente de temperaturas superiores as de fechamento do sistema da apatita.

6 Pastilhas para incrustação de cristais para TF 6

7 7 Traços de fissão em epidoto é utilizado para datar movimentos de falhas com epidotização do Cretacéo e do Terciário. O comprimento e a distribuição de traços fósseis são usados para distinguir entre idade de eventos genuinos e idades mistas, devido ao mascaramento de um evento tardio. Aplicado em epidoto das rochas mineralizadas em scheelita, deu valores iguais ou inferiores aos valores Ar-Ar e Sm-Nd. Estudos com cristais de zircão estão em andamento pelo grupo de pesquisa da UNESP/Rio Claro. Na literatura, o TF em zircão já foi usado para datar pseudotaquilitos. Seus dados pode preencher a lacuna entre 500 o C e 120 o C da histórias termocronológicas de unidades litológicas. O método Rênio (Re)-Ósmio () O decaimento beta do Re para o pode ser usado não só para o estudo de origem de meteoritos ferrosos, mas também datação de sulfetos e minerais de Mo e Cu e de minerais ricos em como osmiridio e laurita [Ru(,Ir)S 2 ] Combinado com os métodos Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf e U- Pb pode ser aplicado no estudo da diferenciação do manto e do crescimento da crosta continental. O estudo é dificultado pela baixa concentração em minerais silicáticos e pela dificuldade em medir a meia-vida do Re.

8 8 O Re e o são HSE (Hghly Siderophile Elements) e calcófilos particionam preferencialmente para fases metálicas e sulfetos (diferente de outros sistemas de desintegração isotópica. Re ( 185 Re = 37,4% e Re = 62,6%) ( 184, 186, 167, 188, 190, 192 ). O 186 é produto da desintegração de 190Pt (com constante de desintegração = 1.54 x ano -1. Durante a fusão do manto, o ósmio é altamente compatível e Re é moderadamente compatível. Materiais crustais têm, portanto, altas razões Re/ comparados com o manto. A média da crosta continental para Re/ é de ~50. Com relação a razão Re/, rochas crustais como basalto e granito, tem razões muito mais altas do que o manto. Porém a crosta tem que foi enriquecido em radiogênico, que pode servir como um indicador efetivo de contaminação de magmas derivados do manto por assimilação de rochas crustais. A equação da isócrona é: / 186 = ( / 186 )i + Re/ 186 (e - t 1), onde ( / 186 )i = é a razão inicial desses isótopos após o fechamento do sistema; ( / 186 ) = a razão desses isótopos no presente; = constante de decaimento do Re (1.52 x anos -1 ; T 1/2 = 4.56 x anos); t = tempo decorrido desde o fechamento do sistema Re e.

9 9 Evolução da composição isotópica do no manto e na crosta da terra. A evolução da linha do manto é limitado pela dados de meteoritos ferrosos e fases metálicas (osmirídio). A linha de evolução da crosta é um exemplo hipotético da evolução do em um sistema que se separou do manto em 3,0 Ga e tem uma razão Re/ = 100. O método de datação geral A composição isotópica do em minerais rico em e pobre em Re que foram derivados de fontes do manto parece ser limitado unicamente pela equação da linha de desenvolvimento da linha da figura onde a razão: / 186 = t. Onde / 186 = razão isotópica do em um mineral rico em e pobre em Re, t = o tempo decorrido desde a remoção do da fonte no manto em Ga.

10 10 A equação / 186 = t pode ser usada como um geocronômetro geral de minerais com, desde que as seguintes premissas sejam satisfeitas: 1 O foi derivado de uma fonte do manto que tenha a mesma razão Re/ das fontes da amostra de osmirídio da qual a equação foi baseada. 2 A composição isotópica do não foi mudada em nenhum momento após sua remoção do manto. 3 O mineral de deve está formado logo após a remoção do de sua fonte no manto. Satisfeitas essas premissas, os minerais podem ser datados com base somente na sua razão / 186 sem a necessidade de medir as concentrações de ou de Re, pelo uso da equação: ( / 186 )/ Ga Um exemplo do uso de uma único geocronômetro pela média de uma amostra de osmirídio coletada de um depósito de placer na califórnia. A razão / 186 = cujo valor de idade foi. T = ( )/ = Ga ou 295 Ma

11 11 Utilização do método Re/ O decaimento do Re para pode ser usado para datar sulfetos com minerais de Mo e Cu em depósitos hidrotermais. Novas técnicas analíticas aumentam o potencial desse geocronômetro para a datação de depósitos de minerais metálicos. A composição isotópica do no osmirídio de diferentes idades definem uma evolução isotópica do no manto. Rochas crustais como basaltos e granitos tem razão Re/ muito mais altas do que o manto. Também pode ser usado para determinar a contaminação de magmas derivados do manto por assimilação de rochas crustais. Poderia ser: Isócrona Requer no mínimo 3 amostras co-genéticas com variada razão Re/. 3 rochas co-genéticas originadas pelo processo de fusão parcial, cristalização fracionada, etc. 3 minerais co-existentes com diferentes razão Re/ de uma rocha MSWD Fator estatísticos que indica se os pontos apresentam um bom alinhamento

12 12 3 rochas a b c no tempo t o a, b e c em t o possuem mesma razão inicial ( / 186 ) o ( Re/ 186 ) o a b c t o Re 186 Após algum tempo (t 0 t 1 ) cada amostra perde Re e ganha uma quantidade equivalente de 186 ( 186 ) o c 1 t 1 b 1 a 1 a b c t o Re 186

13 ( 186 ) o tg = (e t - 1) a b c t o Re 186 Isócrona Re-

14 14