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O método 14C, Traço de fissão e Re-Os

MÉTODOS DE DATAÇÃO

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Atualmente, existem dois modos de saber o quão velhaé uma rocha:

O método relativo observa a relação temporal entrecamadas geológicas, baseando-se nos princípiosestratigráficos de Steno (1669) e Hutton (1795).

Por exemplo, a presença de fósseis, onde se conhece operíodo de tempo de existência dos mesmos, pode-seindicar a idade da camada geológica em que o fóssil foiencontrado e por relação, indicará que a camada queestá abaixo dessa é mais velha e a camada que estápor cima é mais nova.

A relação de inclusão, e de discordância e truncamentotambém 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?)

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12 3

4

5 15

5

6

1 23

4 4 45

(1)

(2)

(3)

1

2

3

4

5

6

Falha 1Falha 2

3

O método absoluto utiliza os princípios físicos daradioatividade e fornece a idade da rocha com precisão.Esse método está baseado nos princípios dadesintegração (ou decaimento) radioativa.

Entre os métodos absolutos, existe os que são maisindicados para se datar materiais mais “recentes” comoa datação pelo métodos do 14C e de traço de fissão emapatita, epidoto e zircão e os que datam materiais maisantigos, como Re-Os, Ar-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd e U-Pb.

Um dos métodos isotópicos usado para datar materiaisformados mais recentemente e para medir intervalos detempo menores é o método baseado no decaimentoradioativo do isótopo Carbono-14, cujo meia vida é de5730 anos.

Com um intervalo de tempo tão curto, passível de serusado apenas para determinar idades durante osúltimos 50000 anos, este método tornou-se umaferramenta fundamental para datar episódiosimportantes da pré-História e História humana.

O método do carbono-14

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Os organismos absorvem 14C pela fotossíntese do CO2ou pelo consumo de matéria orgânica e tem umaconcentração constante de 14C enquanto vivem.

Após a morte, o estoque de 14C no tecido não mais éalimentado pela fotossíntese ou pela dieta alimentar.Esse estoque de 14C decai para 14N novamente pordecaimento β.

A idade da amostra de um osso humano, por exemplo,ou de uma matéria orgânica qualquer morta, pode serdeterminada com base na taxa de produção e na meiavida do 14C e na quantidade de 14C que ainda nãodecaiu e permanece na amostra.

O método de datação por traços de fissão, consiste nacontagem de densidade (número de traços por micraquadrada) de defeitos deixados no mineral, pelapassagem de partículas ionizadas originadas pela fissãodo 238U. Estes traços são gravados em minerais, vidrosnaturais e artificiais e plásticos especiais.

Desde a cristalização, os traços são formados noscristais, porém em temperaturas superior a dofechamento do sistema, todos os traços são apagados(annealing).

Termocronologia por traços de fissão

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Através de investigações de traços de fissão nosminerais apatita com temperatura de fechamento de~120oC, zircão ~230oC e epidoto com temperatura defechamento de ~300oC fornece informações sobre ahistórica térmica nos últimos 250 milhões.

As datações em apatitas são utilizadaspredominantemente para decifrar a história termo-tectônica das rochas.

Esta aplicação como um geotermo-cronômetro ébaseada sobre a relativamente baixa estabilidadetérmica dos traços ao redor de 120º C e a profundidadesde ~ 11 km.

É uma técnica que está sendo aplicada em estudos dedatação e taxa de exumação e denudação de umaunidade rochosa e de sedimentação.

Os métodos de datação, utilizados normalmente com aapatita são divididos em dois métodos principais:

O método da população onde a densidade dos traos dáa temperatura e o comprimento dá a história térmica daregião.

O método do detetor externo (muscovita), este métodotem sido usado se a distribuição do urânio variar muitona amostra, que pode ser o caso de apatitas detríticas.

Traços de fissão em zircão e epidoto vem sendoempregado para datar eventos recente de temperaturassuperiores as de fechamento do sistema da apatita.

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Pastilhas para incrustação de cristais para TF

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Traços de fissão em epidoto é utilizado para datar movimentos defalhas com epidotização do Cretacéo e do Terciário.

O comprimento e a distribuição de traços fósseis são usados paradistinguir entre idade de eventos genuinos e idades mistas, devidoao mascaramento de um evento tardio.

Aplicado em epidoto das rochas mineralizadas em scheelita, deuvalores iguais ou inferiores aos valores Ar-Ar e Sm-Nd.

Estudos com cristais de zircão estão em andamento pelo grupo depesquisa da UNESP/Rio Claro.

Na literatura, o TF em zircão já foi usado para datarpseudotaquilitos. Seus dados pode preencher a lacuna entre 500oCe 120oC da histórias termocronológicas de unidades litológicas.

O método Rênio (Re)-Ósmio (Os)

O decaimento beta do 187Re para o 187Os pode serusado não só para o estudo de origem de meteoritosferrosos, mas também datação de sulfetos e minerais deMo e Cu e de minerais ricos em Os como osmiridio elaurita [Ru(Os,Ir)S2]

Combinado com os métodos Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf e U-Pb pode ser aplicado no estudo da diferenciação domanto e do crescimento da crosta continental. O estudoé dificultado pela baixa concentração em mineraissilicáticos e pela dificuldade em medir a meia-vida do187Re.

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O Re e o Os são HSE (Hghly Siderophile Elements) ecalcófilos – particionam preferencialmente para fasesmetálicas e sulfetos (diferente de outros sistemas dedesintegração isotópica.

Re (185Re = 37,4% e 187Re = 62,6%)

Os (184Os, 186Os, 167Os, 188Os, 190Os, 192Os). O 186Os éproduto da desintegração de 190Pt (com constante dedesintegração = 1.54 x 10-12 ano-1.

Durante a fusão do manto, o ósmio é altamentecompatível e Re é moderadamente compatível.Materiais crustais têm, portanto, altas razões Re/Oscomparados com o manto. A média da crostacontinental para 187Re/187Os é de ~50.

Com relação a razão Re/Os, rochas crustais comobasalto e granito, tem razões muito mais altas do que omanto. Porém a crosta tem Os que foi enriquecido emradiogênico 187Os, que pode servir como um indicadorefetivo de contaminação de magmas derivados domanto por assimilação de rochas crustais. A equação daisócrona é:

187Os/186Os = (187Os/186Os)i + 187Re/186Os(e-t – 1), onde(187Os/186Os)i = é a razão inicial desses isótopos após ofechamento do sistema; (187Os/186Os) = a razão dessesisótopos no presente; = constante de decaimento do187Re (1.52 x 10-11 anos-1; T1/2 = 4.56 x 1010 anos); t =tempo decorrido desde o fechamento do sistema Re eOs.

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Evolução da composiçãoisotópica do Os no manto ena crosta da terra. Aevolução da linha do mantoé limitado pela dados demeteoritos ferrosos e fasesmetálicas (osmirídio). A linhade evolução da crosta é umexemplo hipotético daevolução do Os em umsistema que se separou domanto em 3,0 Ga e tem umarazão 187Re/187Os = 100.

O método de datação Os geral A composição isotópica do Os em minerais rico em Os e

pobre em Re que foram derivados de fontes do mantoparece ser limitado unicamente pela equação da linhade desenvolvimento da linha da figura onde a razão:

187Os/186Os = 1.040 – 0.050768 t.

Onde 187Os/186Os = razão isotópica do Os em ummineral rico em Os e pobre em Re, t = o tempodecorrido desde a remoção do Os da fonte no manto emGa.

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A equação 187Os/186Os = 1.040 – 0.050768 t pode serusada como um geocronômetro geral de minerais comOs, desde que as seguintes premissas sejam satisfeitas:

1 – O Os foi derivado de uma fonte do manto que tenhaa mesma razão Re/Os das fontes da amostra deosmirídio da qual a equação foi baseada.

2 A composição isotópica do Os não foi mudada emnenhum momento após sua remoção do manto.

3 O mineral de Os deve está formado logo após aremoção do Os de sua fonte no manto.

Satisfeitas essas premissas, os minerais podem serdatados com base somente na sua razão 187Os/186Ossem a necessidade de medir as concentrações de Os oude Re, pelo uso da equação:

(1.040 - 187Os/186Os)/0.050768 Ga

Um exemplo do uso de uma único geocronômetro pelamédia de uma amostra de osmirídio coletada de umdepósito de placer na califórnia. A razão 187Os/186Os =1.025 cujo valor de idade foi.

T = (1.040 – 1.025)/0.050768 = 0.295 Ga ou 295 Ma

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Utilização do método Re/Os O decaimento do Re para Os pode ser usado para datar

sulfetos com minerais de Mo e Cu em depósitoshidrotermais.

Novas técnicas analíticas aumentam o potencial dessegeocronômetro para a datação de depósitos de mineraismetálicos.

A composição isotópica do Os no osmirídio de diferentesidades definem uma evolução isotópica do Os no manto.Rochas crustais como basaltos e granitos tem razãoRe/Os muito mais altas do que o manto. Também podeser usado para determinar a contaminação de magmasderivados do manto por assimilação de rochas crustais.

Isócrona

Poderia ser:

•• 33 rochasrochas coco--genéticasgenéticas originadasoriginadas pelopeloprocessoprocesso dede fusãofusão parcial,parcial, cristalizaçãocristalizaçãofracionada,fracionada, etcetc..

•• 33 mineraisminerais coco--existentesexistentes comcom diferentesdiferentes razãorazãoRe/Os dede umauma rocharocha

•• MSWDMSWD –– FatorFator estatísticosestatísticos queque indicaindica sese osospontospontos apresentamapresentam umum bombom alinhamentoalinhamento

Requer no mínimo 3 amostras co-genéticas com variada razão Re/Os.

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a b c to

186Os

187Os

186Os

187Re

33 rocrochashas aa bb cc nono tempotempo ttoo a,a, bb ee cc emem ttoopossuempossuem mesmamesma razãorazão inicialinicial ((187Os/186Os))oo ≠≠((187Re/186Os))..

186Os o

187Os

Após algum tempo Após algum tempo (t(t00 tt11) ) cada amostra perde cada amostra perde 187Re e e ganha uma quantidade equivalente de ganha uma quantidade equivalente de 187187OsOs

a b c

a1

b1

c1t1

to

186Os

187Os

186Os

187Re

186Os187Os

o( )

13

a b cto

186Os

187Os

186Os187Os

o( )

tg = (et - 1)

186Os

187Re

Isócrona Re-Os

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