O tempo em geologia - datação relativa e absoluta

A MEDIDA DO TEMPO GEOLÓGICO E A IDADE DA TERRA

by Ana Kastro

Biologia – Geologia (10º ano)

Escola Secundária c/ 3º ciclo D. Manuel I

Idade relativa e idade radiométrica

Memória dos tempos geológicos

O tempo em Geologia

A noção de tempo é um conceito fundamental em geologia …

E a idade da Terra, uma questão

central!

O tempo em Geologia

Unidade de tempo para o último século AnoUnidade de tempo para o estudo da civilização romana

Séculos

Unidade de tempo para o estudo da pré-história

Milhar de anos

Unidade de tempo no domínio da Geologia

MILHÕES DE ANOS (M.a.)

O tempo em Geologia

O tempo em geologia tem uma dimensão diferente daquela habitualmente usada por qualquer ser humano.

Os físicos e químicos estudam

processos que decorrem em fracções de segundo!

Os geólogos estudam

processos que podem durar

longos períodos…

Reacções químicas, propagação das ondas sonoras, etc.

Orogénese, expansão dos fundos oceânicos, erosão etc.

Reacções químicas, propagação das ondas sonoras, etc.

Orogénese (formação de

montanhas), expansão dos fundos oceânicos, erosão , etc.

O tempo em Geologia

Mas será que todos os fenómenos Mas será que todos os fenómenos geológicos são lentos à escala geológicos são lentos à escala

humana?humana? Sismos

Erupção vulcânica

Impacto de um meteorito

Avalanches

Inundações

Estes,

infelizmente,

são demasiado

rápidos…

Actualmente considera-se que o nosso planeta tem 4600 M.a.

O tempo em Geologia

Querem ter uma noção? …

Imagina uma ampulheta gigante cheia de grãos de arroz! 1Kg de

arroz tem 5000 grãos… A idade da Terra corresponderia a uma

ampulheta com 91 000 Kg de arroz em que, por ano, caía um

grão …

Por ano, é arrancado dos Himalaias e por acção dos agentes erosivos, 1

mm de material…Ao fim de 1 M.a. Já 1Km foi

arrancado!!!!

O tempo em Geologia“O movimento das placas tectónicas da Terra produziu ao longo do tempo maravilhas como o cume do Evereste e dispôs os continentes na forma como os conhecemos. Pelo meio esqueceu-se da Baía de Hudson, no Canadá. Agora, cientistas do Canadá e dos Estados Unidos descobriram que na costa oriental da baía podem estar as rochas mais antigas que se conhece da crosta terrestre, produzidas há 4,28 mil milhões de anos.

"Existem datas mais antigas para minerais isolados provenientes do Oeste da Austrália, mas estas são as rochas mais antigas que se conhece até agora”, disse num comunicado Richard Carlson, investigador do Departamento de Magnetismo Terrestre, do Instituto de Carnegie em Washington.A descoberta foi publicada hoje na revista Science. Os investigadores estudaram amostras de uma cintura de rochas metamórficas chamadas Nuvvuagittuq. Ao medirem a composição dos isótopos de neodímio e de samário, elementos químicos raros que existem nestas rochas, conseguiram datar as amostras entre os 3,8 e 4,28 mil milhões de anos. A Terra tem 4,6 mil milhões de anos e é muito raro encontrar-se restos da crosta original, a maior parte da qual foi esmagada e reciclada no interior do planeta várias vezes. (…)” in Público, 2008

O tempo em Geologia

Se a Terra for “jovem”, ficamos praticamente reduzidos a uma opção – foi Deus que a criou …

Se a Terra for bem “velha”, a evolução (dos seres vivos, por exemplo) é teoricamente possível!

Um milhão de anos … uma “migalha” de tempo na Terra …Muitas questões podem ser colocadas sobre o que

aconteceu ao longo destes 4600 M.a. …

Quando apareceram e como evoluíram os primeiros seres vivos …

Que tipo de organismos povoaram a Terra? …

Será que existiram crises biológicas?

Quais as suas causas?

Quem foi afectado por essas crises?

Para conseguir responder a tudo isto é necessário determinar idades – precisamos de

Relógios Geológicos (rochas e fósseis)!

O tempo em Geologia – datação de rochas

DATAÇÃO RELATIVA

by Ana Kastro

Princípio da Horizontalidade Inicial

Princípio da Sobreposição de Estratos

Princípio da Intersecção

Princípio da Inclusão

Princípio da Continuidade Lateral

Princípio da Identidade Paleontológica

O tempo em Geologia – datação relativa de rochas

Princípio da Horizontalidade InicialOs sedimentos que estiveram na origem dos estratos são

depositados, em regra, segundo camadas horizontais paralelas à superfície de deposição.

(Quaisquer fenómenos de deformação que alterem esta horizontalidade das camadas é posterior à sedimentação!).

Cabo Sardão – costa vicentina

O dinossauro que caminhou neste local não estava certamente a “andar de lado”…!

Princípio da Sobreposição de EstratosSe não ocorrerem deformações, a deposição ocorre por

ordem cronológica, da base para o topo – uma camada é mais recente que a que lhe serve de base e mais antiga do

que as que lhe estão acima.


Mais recente

Mais antigo

Mais recente

Mais antigo

Mais antigo

Mais antigo

Mais recente

Mais recente

Princípio da Sobreposição de Estratos

As camadas que se encontram no topo de uma sequência estratigrágica original (sequência vertical de estratos) são mais recentes que as camadas

inferiores.

Isto permite analisar um perfil vertical de camadas como uma linha vertical de tempo!


Excepções ao princípio da Sobreposição de Estratos

Este princípio nem sempre pode ser usado para datar

os estratos de forma relativa! Se ocorrerem

determinadas deformações nas rochas a posição dos

estratos será alterada e, às vezes, até invertida (como

no caso das dobras deitadas)!!!

Inglaterra, Crackington Haven

1 - Dobras deitadas



Os sedimentos depositados em grutas são mais modernos do que as camadas que lhe servem de tecto.

3 - Grutas

2 – Terraços fluviais

O rio, por erosão, escava um novo leito, provocando a formação de degraus onde deposita sedimentos – terraços fluviais. Os últimos a serem depositados foram os da zona 3 (mais recentes).

Mais antigo

Mais recente

Mais antigo

Mais recente



Estes estratos apresentam a mesma idade apesar de não estarem “nivelados”

Blocos rochosos que fracturam (“partem”) e que se movimentam um em relação ao outro.

4 - Falhas



O Princípio da Sobreposição deve ser aplicado com

precaução, uma vez que em terrenos que

experimentaram fenómenos de deformação, como

dobras e falhas, o geólogo deve apoiar-se em métodos

de interpretação complementares.

A sua aplicação poderá no entanto ser válida para estratos que se encontrem em posição inclinada, desde

que a deformação de origem tectónica, posterior à deposição dos estratos, não tenha provocado a sua

inversão.


Princípio da Continuidade LateralUm estrato delimitado pelo mesmo tecto e muro e com semelhantes propriedades litológicas possuí a mesma

idade em toda a sua extensão lateral!

Os estratos podem estender-se lateralmente por longas distâncias. Aplicando este princípio podemos correlacionar litologias que se encontrem muito afastadas.


Em vários ponto da Terra pode existir a mesma sequência estratigráfica, isto é, há correlação entre estratos distanciados

lateralmente!



Isto foi usado para provar a existência da Pangea – margens da África e da América do Sul contêm rochas do mesmo tipo (idênticas sequências

estratigráfias)


Este princípio aplica-se, por exemplo a rochas compostas por fragmentos de outras (como o conglomerado)

Fragmentos ou porções de uma

rocha que se encontram

incorporados (inclusão) noutra são mais antigos que as rochas que os

contêm.

Mais antigo

Mais recente



Mais antigo

Mais recente

Antes desta rocha se formar (por sedimentogénese e

diagénese), os detritos já existiam e pertenciam a uma outra, logo são mais antigos!

OU ….


Magma invade pequenas fracturas

A proximidade do magma faz com que as rochas encaixantes se fundam

O magma destaca fragmentos das rochas que estão próximas – a maioria funde mas algumas ficam preservadas (as de ponto de fusão mais alto)


Este princípio aplica-se a estratos afectados por estruturas (falhas, intrusões magmáticas, etc …)

A estrutura que intersecta é mais recente do que aquela que é intersectada.

Mais antigo

Mais recente



“Não se pode cortar algo sem esse algo já lá estar!” …

Filões

Magma invade as fracturas

existentes nas rochas

encaixantes (mais

antigas), preenchendo-as e, mais tarde, solidificando

(filões).


Sequência cronológica: A – B - C

Filão Filão

FalhaIntrusão Magmática

Mais recente Mais recente

Mais recente Mais recente

Não esquecer!!! Que tipo de Datação estamos a fazer?

RELATIVA


PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO DE ESTRATOS

PRINCÍPIO DA INTERSECÇÃO

PRINCÍPIO DA HORIZONTALIDADE INICIAL


Uma discordância corresponde a um período de tempo

durante o qual não ocorreu

sedimentação (e a erosão actuou),

iniciando-se depois uma nova sedimentação.

Discordância


Shepard Point , Utah – U.S.A.



Estratos com os mesmos fósseis

possuem…

a mesma idade!

Os fósseis são contemporâneos das

rochas onde se encontram!



DIAGÉNESE

O processo de fossilização

acompanha o processo de formação da rocha, logo

fóssil e rocha possuem a

mesma idade (datação relativa)!

Rocha e fóssil são

contemporâneos!



Mas nem todos os fósseis podem ajudar a datar

litologias …

apenas os …



São fósseis de seres que fossilizam facilmente (têm partes duras) e, por isso, ficam muitas vezes registados nas rochas! OCORRÊNCIA EM ABUNDÂNCIA

São fósseis de seres que existiram em grande quantidade e que se expandiram numa grande área geográfica (assim, permitem correlacionar estratos em diferentes pontos do globo) AMPLA DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA

São fósseis de seres que não viveram durante muito tempo (à escala geológica). CURTA DISTRIBUÇÃO TEMPORAL


As trilobites eram artrópodes (como as aranhas, lagostas, insectos,

etc) exclusivos do meio marinho! Possuíam um exoesqueleto de quitina endurecido com carbonato de cálcio (por isso os seus fósseis são tão abundantes!). A maioria das espécies de trilobites tinha sistema de visã muito apurado e olhos complexos. O seu tórax tinha muitos segmentos e, por isso, podiam enrolar-se e defender-se dos predadores (como os bichos da conta!). Surgiram há cerca de540 M.a. e extinguiram-se há cerca de 250 M.a..



Os graptólitos surgiram há cerca de 523 M.a.e extinguiram-se há 330 M.a. Eram pequenos animais marinhos que viviam em colónias (apenas de alguns cm) e que se expandiram por várias regiões do globo.



As amonites eram animais marinhos e tinham corpo mole… no entanto uma carapaça encarregava-se de os proteger (e facilmente

fossilizava)! Os maiores podiam atingir 1 m de diâmetro! Estes seres eram carnívoros e surgiram há cerca de 225 M.a. e extinguiram-se há 65 M.a.

Mais informações sobre FÓSSEIS

Mas nem todos os fósseis apresentam características que lhes permitem ajudar na datação de rochas…

Corais

Os corais são formados por pequeninos animais de corpo mole (pólipos) que vivem juntos num grande grupo (colónia). Ao longo do tempo vão construindo uma estrutura calcária onde se alojam e vive em conjunto com uma alga que se chama zooxanthelae. É esta alga minuscula responsável pelas cores que observamos nos corais como verde, amarelo, azul, lilás, castanho e muitas outras. Quando morrem, novos pólipos crescem por cima dos esqueletos de calcário que ficam (um kg de coral pode ter nais de 80.000 pólipos). Assim, quando vemos um recife de coral, apenas a fina camada superficial é que é constituida por pólipos vivos na verdade!

Os corais estão entre as comunidades marinhas mais

antigas que se conhecem - a sua história remonta desde há 500

milhões de anos atrás!!!!

NÃO SÃO BONS FÓSSEIS DE IDADE! Pólipos de corais

Mas… estes seres só conseguem sobreviver em ambientes

aquáticos de águas quentes, calmas e pouco profundas!!!! Por viverem em ambientes tão

característicos e altamente específicos eles são considerados

…


Recifes de coral famosos;

Ameaças aos recifes;

Formas de protecção

Importância dos recifes;

Permitem caracterizar paleoambientes

São fósseis de seres que apresentam uma reduzida distribuição

geográfica pois habitam apenas locais com condições específicas.

São fósseis de seres que viveram durante muito tempo (à escala geológica).


Seres que habitam a Terra desde há milhões de anos e que, para além de existirem actualmente, são

encontrado também sob a forma de fóssil!


Existem diversos motivos pelos quais um organismo sobrevive milhões de anos sem sofrer mudanças. Uma das explicações é o simples facto

desse organismo se encontrar muito bem adaptado à diversidade de condições do meio que habita. Já outros organismos não evoluem

devido à continuidade mais ou menos estável das características do seu habitat. A sobrevivência de alguns fósseis “vivos” também pode

dever-se ao facto destes habitarem ambientes isolados, onde não enfrentam a competição com outros organismos potencialmente melhor

adaptados a esses ambientes.

Adaptado de geo-ineti.pt

Permitem compreender a evolução dos seres vivos, as adaptações e extinções ao longo da história da Terra;

Permitem reconstituir os organismos numa dada época, o seu modo de vida, como é que interagiam entre si e como se relacionavam com o meio ambiente onde viviam;

Permitem reconstituir os ambientes do passado e assim reconstituir a geografia da Terra;

Permitem reconstituir os climas do passado;

Permitem efectuar a datação relativa dos estratos rochosos.

http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/investigations/es2903/es2903page03.cfm

Então isso significa que se eu fizer uma pergunta TODOS saberão responder.

E quem diz uma, diz várias.

Quais os

melhores

fósseis de

idade?

Ceratites, goniatites, belemnites e amonites

(existiram em grande número -barra larga - e tiveram uma

curta duração na história da Terra!

É frequente os geólogos recorrerem ao estudo de associações de diferentes fósseis

de idade, evitando datações baseadas apenas num

(seriam menos precisas!).

Quais dos estratos apresentados possuem a mesma idade?

A e K ; B, E e L ; C, F e M ; D, G e N

(pois posuem os mesmos fósseis – Princípio da Identidade Paleontológica)

As camadas 1 e 5 sofreram deformações, inclinando, após a sua formação (estas camadas experimentaram a mesma história geológica pois a sua inclinação é semelhante).


A intrusão 6 atravessa as camadas 1, 2 e 3 logo é mais recente que estas.

As camadas 9 e 10 são “cortadas” pelo vale logo podemos afirmar que este foi a última estrutura a formar-se.


Inclusões no granito

Metamorfismo de contacto (devido às elevadas temperaturas)

Inclusões de granito

mais antigas que ele


Princípio da Inclusão mais antigas que a rocha

que as contém

Podem-se formar novas rochas por alteração das anteriores

As camadas de 1 a 10 depositaram-se horizontalmente umas sobre as outras. Sofreram deformação, inclinando-se. Posteriormente ocorreu a formação de uma intrusão magmática que deu origem ao granito (contém inclusões de outras rochas mais antigas). Deu-se a erosão de todo este conjunto e, posteriormente depositaram-se as camadas 11 (com inclusões do granito, mais antigo) a 14.

Os sedimentos acumulam-se horizontalmente

Forças tectónicas provocam o seu levantamento e deformação

Surge uma intrusão magmática com um “ramo” – dique – que “corta” as camadas deformadas

Surge uma falha (que corta o dique e as estruturas deformadas)



1 - Deposição de A, B, C, D, E, F e G e posterior inclinação;

2 – Ocorrência da falha H;

3 – Erosão e formação de uma descontinuidade (I) – superfície irregular;

4 – Deposição de J, K e L;

5 – Aparecimento da Intrusão M;

6 – Novo episódio de erosão com formação de uma segunda descontinuidade (N);

7 – Deposição de P (com inclusões de rochas mais antigas) e Q;

8 – O filão R e as camadas de lava S e T surgiram depois da deposição de Q mas não é possível concluir se R surgiu antes ou depois de S e T pois não o intersecta; Com certeza sabemos apenas que a camada mais recente de todas é a T.

Conglomerado

Calcário

Aiii …

Como ordenar cronologicamente as estruturas de A a F?

Mais antigo

C D A B F E

Mais recente

DATAÇÃO ABSOLUTA

by Ana Kastro

O tempo em Geologia – datação absoluta

Pela descoberta da

radioactividade

espontânea, Antoine

Becquerel partilhou o

Prémio Nobel da

Física em 1903, com

os físicos Pierre e

Marie Curie.

Marie Curie isolou elementos radioactivos: urânio, radio, …! Foi a primeira mulher a ganhar um prémio Nobel.

Ernest Rutherford concluiu

que a radioactividade

podia ser usada para

determinar a idade (ainda

que com alguma margem de

erro) de uma rocha


A radioactividade é uma das principais fontes de energia térmica interna da Terra!


Os átomos fazem parte da constituição da matéria (de tudo

aquilo que existe)! … Nas rochas também existem átomos!

Alguns deles (urânio, rádio, etc) são radioactivos, isto é, ao longo dos tempos, e naturalmente, os seus

núcleos vão-se desintegrando espontaneamente para se

tornarem mais estáveis. Quando isso acontece liberta-se energia!


O ambiente no qual vivemos é naturalmente radioactivo. Por

exemplo, respiramos carbono-14, que é radioactivo; comemos bananas que

apresentam na sua composição potássio-40, com núcleo instável, nos nossos ossos e sangue existe rádio-

226 …

Vivendo em um ambiente radioativo, os seres humanos, e todos os demais

seres vivos, são naturalmente radioativos. O problema está na

quantidade de radiação à qual estes seres sãoexpostos: acima de certo

nível a exposição às radiações provoca, no corpo humano, e nos

demais seres vivos, várias reações adversas (danos nas células e no

materal genético).


A datação absoluta pode também ser chamada de …

O mesmo elementos químico (carbono, por exemplo), pode ter no núcleo do átomo:

O mesmo número de protões e neutrões (6P + 6N) C12

Diferente número de protões e neutrões (6P + 8N) C14

Diferente número de protões e neutrões (6P + 7N) C13

ESTÁVEL

ESTÁVEL

INSTÁVEL

… Isótopos …

Nota: C12, C13 e C14 são isótopos de carbono!


Urânio submetido a radiação U.V.

Os isótopos de urânio são muito frequentes nas rochas (1g por cada

1000 Kg de rocha) !

Estes isótopos são muito instáveis – os seus núcleos desintegram-se espontaneamente formando um átomo de um elemento

químico diferente, mais estável!

Átomo inicial: ISÓTOPO – PAI (instável)

Átomo formado após desintegração: ISÓTOPO – FILHO (mais estável)Nota: O isótopo Rubídio-87 forma o isótopo de Estrôncio-87 quando se desintegra!


A taxa de decaimento radioactivo (desintegração dos isótopos-pai em isótopos-filho) é constante para cada isótopo! (não varia com condições de pressão, tenperatura ou outros aspectos associados aos processos geológicos)

A desintegração é irreversível: o isótopo-pai não volta a adquirir as propriedades iniciais! Quando a rocha se forma adquire elementos radioactivos que se começam a desintegrar marcando o momento de formação daquela rocha!


… o conceito mais importante…

Período de semi-vida ou período de

semi-transformação

Tempo decorrido para que metade do número de isótopos-pai radioactivos sofra

desintegração, transformando-se em isótopos-filho.

No final de um período de semi-vida, 50% dos isótopos-pai já foram transformados em isótopos-filho… No final do 2º período

de semi-vida, metade da metade que restou (¼) do nº original de isótopos-pai ainda permanecem na rocha… No 3º período de

semi-vida 1/8 e assim por diante!

(restará sempre uma quantidade residual de isótopos-pai na rocha)


Espectrometro de massa – consegue detectar quantidades diminutas de isótopos!


Basta conhecer o período de semi-vida e o nº de isótopos-pai e filho existentes na rocha para que se possa calcular o tempo decorrido desde que o processo de desintegração se iniciou


À medida que os milhões de anos passam, o potássio 40 decai lentamente e, um a um, os átomos de árgon 40 substituem os de potássio 40 no cristal. A quantidade de árgon

40 acumulada é uma medida do tempo decorrido desde a formação da rocha. Decorridos 1,26 mil milhões de anos, o rácio será 50-50. Ao fim de mais 1,26 mil

milhões de anos, metade do potássio 40 remanescente terá sido convertido em árgon 40, e assim por diante.


Há medida que o tempo passa aumenta na rocha o número de

isótopos-filho e diminui o número de isótopos-pai!

A margem de erro é de apenas alguns M.a.


Na altura em que a rocha se formou os isótopos ficaram incorporados nos minerais e, nesse momento inicial, apenas existiam isótopos-pai e nenhuns

isótopos-filho!


O que inferir quando a

quantidade de isótopos-filho e isótopos-pai é

igual ?

O que inferir quando a

quantidade de isótopos-filho é 3 vezes superior à quantidade de

isótopos-pai?

Passou um período de semi-vida!

Passaram dois período de semi-vida!


Qual o melhor isótopo para datar

rochas jovens?

Carbono-14, pois

tem o período de

semi-vida mais

curto!É que se a rocha for “velha” e a taxa de decaimento for rápida,

os isótopos-pai já se transformaram quase todos em isótopos-filho: sabemos que o relógio isotópico parou, não sabemos é há quanto tempo

isso aconteceu!


O Carbono-14 é muito usado na arqueologia e

é o ideal para datar fósseis ou quaisquer

outros resíduos orgânicos… Porquê?

Todos os seres vivos contém carbono. Ele é aborvido pelos seres fotossintéticos e daí

segue por toda a cadeia alimentar! Quando os

seres morrem inicia-se o decaimento! E a

arqueologia estuda eventos recentes –

interessam isótopos com menor tempo de semi-

vida!


Não permite datar rochas sedimentares!(este método pressupõe que as rochas sejam sistemas fechados, não existindo entradas ou saídas de isótopos. Mas, se as rochas sofrerem erosão ou meteorização, podem ocorrer perdas de isótopos (pais e filhos) o que irá influenciar a idade atribuída!).Cada grão de areia tem um relógio calibrado para uma data distinta, a qual remonta provavelmente a muito antes de a rocha sedimentar se formar. Assim, em matéria de cronometragem, a rocha sedimentar é uma confusão. Não serve! Atribuí uma idade ao metamorfismo e não à rocha antes de o sofrer!(Se tivermos em conta que as rochas metamórficas resultam de modificações, devidas a pressão e tem-peratura, sofridas por outras rochas, o metamorfismo que as afectou não elimina os átomos-filho que elas possam conter nesse momento e, dessa forma, obtém-se uma idade superior à que deveria corresponder à última fase de metamorfismo. Nem sempre as rochas contêm grandes quantidades dos isótopos necessários à sua datação.


As rochas ígneas costumam conter muitos isótopos radioactivos diferentes. A solidificação das rochas ígneas dá-se bruscamente, o que tem uma consequência feliz: todos os relógios de um dado fragmento de rocha são calibrados em simultâneo.

Apenas as rochas ígneas proporcionam bons relógios

radioactivos!


As rohas estão constantemente a ser

recicladas e transformadas noutras –

é impossível datá-las por completo!

O melhor que há a fazer é combinar todos os métodos de datação para

que se consiga elaborar um calendário da história da Terra! Em locais onde ocorram afloramentos

com mais do que um tipo de rocha, podem-se datar as rochas

magmáticas por dataçao absoluta e, em seguida, estabelecer uma equivalência com os restantes fenómenos geológicos que se

encontrem representados na área em estudo.

O tempo em Geologia

Os sedimentos não se acumulam numa taxa constante em nenhum ambiente de sedimentação

(podem até haver longos momentos de ausência de

sedimentação). Por exemplo, durante uma inundação, um rio poderá depositar uma camada de areia de

vários metros de espessura em questão de poucos dias, enquanto durante todos os anos que se

seguirem entre as inundações ele apenas deposita uma camada de areia com poucos centímetros de espessura. Além disso a taxa de erosão também

não é constante.

Por que motivo a estratigrafia não permite medir o tempo de forma

absoluta?

Saberás responder a estas questões?

25%

Dois períodos de semi-vida

2 x 0,7 x 10 elevado a 9

BOM ESTUDO!!!!

Ver Ficha de Trabalho nº 3

Rochas

…Geosfera

…

Estratos …Tenho que

estudar!

Bléc!

O tempo em geologia - datação relativa e absoluta

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