Slide - Datação absoluta e relativa

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<p>Tempo Geológico:</p><p>Datação relativa e absoluta</p><p>Em Busca do Passado do Planeta</p><p>A consciência deu ao ser humano o domínio do tempo</p><p>presente, mas também o desejo de saber do seu</p><p>passado e da origem de seu mundo para entender o seu</p><p>lugar na natureza e enfrentar o futuro.</p><p>A Geologia, centrada no estudo do registro geológico</p><p>(fragmentado e complexo), é que nos auxilia nesta tarefa.</p><p>Um obstáculo frequente para o estudo dos</p><p>fenômenos terrestres é o conceito de tempo. As</p><p>modificações naturais significativas para o</p><p>panorama do planeta envolvem ciclos e processos</p><p>muito lentos e, por isso, imperceptíveis aos nossos</p><p>sentidos e inacessíveis no seu todo. Dessas</p><p>dificuldades surgiu um novo conceito de tempo:</p><p>O Tempo Geológico ou Tempo</p><p>Profundo</p><p>Como surgiu a Geologia e uma nova concepção de tempo?</p><p>A ideia de que a Terra poderia ser extremamente antiga só</p><p>emergiu nestes dois últimos séculos.</p><p>Iluminismo – substituição de explicações sobrenaturais</p><p>para fenômenos da natureza por leis naturais.</p><p>Revolução Industrial – demanda de matéria-prima e</p><p>recursos oriundos da Terra.</p><p>Consolidação da Geologia como Ciência</p><p>Concepções iniciais da idade da Terra</p><p>Influência religiosa marcante no pensamento intelectual</p><p>durante a Idade Média e Renascença.</p><p>Crônica de Cooper (1560)</p><p>Concepções iniciais da idade da Terra</p><p>Arcebispo Ussher (1650) – estabeleceu o grande</p><p>dogma da idade da Terra com o tratado sobre a</p><p>cronologia bíblica, que durou até o início do Século XX.</p><p>A criação do planeta se deu na</p><p>noite anterior ao dia 23 de</p><p>outubro, um domingo, do ano</p><p>4004 antes de Cristo</p><p>Primeiras mudanças deste cenário (século XVII):</p><p>Nils Stensen (Nicolau Steno)</p><p>No clima intelectual dos séculos XVII e XVIII, que tinha o ser</p><p>humano como centro do universo e a Terra de seu uso</p><p>exclusivo.</p><p>Nicolau Steno (1638-1686) – Dinamarquês, médico, religioso</p><p>– descobriu fósseis, constância dos ângulos das faces dos</p><p>cristais e contribuiu para os estudos da anatomia humana.</p><p>Anunciou os três princípios básicos</p><p>dessa nova Ciência, no livro</p><p>Prodomus (1669).</p><p>Superposição - sedimentos se depositam em camadas,</p><p>as mais velhas na base e as mais novas no topo</p><p>Horizontalidade - depósitos sedimentares se acumulam</p><p>em camadas sucessivas dispostas de modo horizontal</p><p>Continuidade lateral - camadas sedimentares são</p><p>contínuas se estendendo até as margens das bacias de</p><p>acumulação, ou se afinam lateralmente.</p><p>Princípios de Steno</p><p>Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Pelos princípios de superposição e de horizontalidade original (e apoiada pela observação</p><p>dos corais fósseis preservados em posição de vida), a sequência é interpretada como</p><p>normal sendo a camada 1 a mais nova e a camada 5, a mais velha. Pelos princípios de</p><p>continuidade lateral e de superposição, é inferido que a sequência se estende até B e C,</p><p>apresentando-se, porém, pelo princípio de horizontalidade original, ligeiramente dobrada</p><p>em B e invertida em C.</p><p>Utilização dos Princípios de Steno</p><p>James Hutton – 4º princípio</p><p>Relações de Intersecção</p><p>Qualquer rocha cortada por um corpo ígneo ou falha</p><p>é mais antiga que esse corpo ou falha.</p><p>As relações entrecortantes dos corpos geológicos</p><p>Seção da região do Rio Glen,</p><p>Escócia, onde pode ser</p><p>observada as relações</p><p>entrecortantes. Granito penetra</p><p>e circunda blocos de calcários e</p><p>folhelhos.</p><p>Idade das sequências sedimentares</p><p>Hutton percebeu que cada vez que</p><p>procurava a base de uma sequência de</p><p>rochas em busca do início da atividade</p><p>geológica na Terra se deparava com rochas</p><p>cada vez mais antigas, representando</p><p>ciclos geológicos mais antigos –</p><p>discordâncias.</p><p>“O resultado, portanto, de nossa investigação é que não</p><p>encontramos vestígios de um começo e nem a</p><p>perspectiva do fim”</p><p>“ O presente é a chave do passado”</p><p>Uniformitarismo e Atualismo</p><p>Uniformitarismo – ( Charles Lyell –1875)</p><p>- O presente seria a chave do passado,</p><p>sendo o passado igual ao presente</p><p>inclusive em gênero e intensidade dos</p><p>processos atuantes no interior e na</p><p>superfície da Terra (seguidor Darwin).</p><p>Atualismo – Semelhante ao uniformitarismo, mas sem</p><p>a conotação de estrita igualdade de condições entre o</p><p>Presente e o Passado da Terra. As leis que atuam hoje</p><p>são essencialmente as mesmas do passado.</p><p>Idade Relativa e Sequência</p><p>de Eventos</p><p>Estabelecimento da Escala</p><p>Geológica do Tempo</p><p>Datação Relativa e o Estabelecimento da</p><p>Escala do Tempo Geológico</p><p>No final do século XVIII, estimulados pelo Iluminismo e</p><p>pela Revolução Industrial (busca por bens minerais), os</p><p>naturalistas notaram que os mesmos conjuntos de fósseis</p><p>apareciam sempre na mesma ordem.</p><p>Estudos na França e Grã-Bretanha permitiram</p><p>estabelecer a equivalência temporal entre esses conjuntos</p><p>– correlação fossilífera ou bioestratigráfica entre faunas</p><p>e floras fósseis iguais, mesmo que contidas em outras</p><p>litologias.</p><p> Em 1815, William Smith publicou o primeiro mapa geológico da Grã-</p><p>Bretanha correlacionando a equivalência temporal entre as camadas de</p><p>acordo com o seu conteúdo fossilífero.</p><p>A variedade e as mudanças no conteúdo fossilífero, nas camadas 1 a 6 (em B), permitem uma</p><p>correlação temporal com as camadas das seções A e C. Em A, a camada 4 está ausente.</p><p>Correlação fossilífera ou bioestratigráfica</p><p>O Princípio da Sucessão Biótica: “é possível colocar</p><p>rochas fossilíferas em ordem cronológica pelo seu</p><p>conteúdo fóssil, pois cada período, época ou subdivisão</p><p>do tempo geológico possui um conjunto particular de</p><p>fósseis, representativo dos organismos que viveram</p><p>naquele tempo – surgiu a Escala Geológica do Tempo”</p><p>Duas correntes para explicar: Catastrofismo de</p><p>Cuvier, que interpretava o registro fóssil como resultado</p><p>de sucessivas extinções globais e Evolução Biológica</p><p>de Charles Darwin que explicava diversidade no registro</p><p>fossilífero pela seleção natural</p><p>Cada sistema de rocha teria se</p><p>depositado durante um período,</p><p>identificado pelo conteúdo fóssil.</p><p> A designação do Período refere-se</p><p>a feições regionais onde o sistema</p><p>foi definido, por ex:</p><p>- As Eras Paleozoica, Mesozoica e</p><p>Cenozoica são delimitadas pelas</p><p>maiores extinções da Terra .</p><p>- A primeira escala do tempo</p><p>geológico (britânicos e europeus),</p><p>não definiram nenhum sistema pré-</p><p>cambriano.</p><p>Com base nos Princípios de Steno e da sucessão biótica as unidades</p><p>geológicas foram definidas e colocadas em ordem cronológica</p><p> ESCALA DE TEMPO GEOLÓGICO</p><p>CUIDADO COM O SUPOSTO</p><p>SENTIDO DE PROGRESSO!!!</p><p>Darwin, Kelvin e a primeiras tentativas</p><p>de calcular a idade da Terra</p><p>Darwin, baseado na teoria do uniformitarismo rígido, usou</p><p>as taxas aceitas na época de erosão marinha no litoral da</p><p>Inglaterra para estimar em 300 milhões de anos o tempo</p><p>necessário para poder expor as rochas fossílíferas do</p><p>Cretáceo no sul da Inglaterra.</p><p>Concluiu também que a idade do planeta seria em torno</p><p>de 2 bilhões de anos.</p><p>Vários outros cientistas avaliaram a idade da Terra</p><p>seguindo este raciocínio.</p><p>No final do século, Lorde Kelvin, um renomado físico,</p><p>apresentou várias estimativas da idade da Terra,</p><p>fundamentadas em medições físicas precisas e forte base</p><p>em matemática (entre 25 e 400 milhões de anos).</p><p>Sua teoria começou a ser desacreditada definitivamente</p><p>após a descoberta da radioatividade em 1896 por Becherel.</p><p>Darwin, Kelvin e a primeiras tentativas</p><p>de calcular a idade da Terra</p><p>Conceito medieval da Idade da Terra, baseado nas escrituras bílicas (Coper, 1560).</p><p>O CÔMPUTO DA IDADE DA TERRA</p><p>Da Criação até o Dilúvio..........................................1.656 anos</p><p>Do Dilúvio até Abraão.......................................... ....292 anos</p><p>Do nascimento de Abrão até o Êxodo do Egito.......... ...503 anos</p><p>Do Êxodo até a construção do Tempo.........................481 anos</p><p>Do Templo até o cativeiro.........................................414 anos</p><p>Do Cativeiro até o nascimento de Jesus Cristo.............614 anos</p><p>Do Nascimento de Jesus Cristo até hoje....................1.560</p><p>anos</p><p>IDADE DA TERRA....... ...........................................5.520 anos</p><p>TENTATIVAS DE CALCULAR A IDADE DA TERRA</p><p>Ano Autor</p><p>Espessura (m) dos</p><p>sedimentos</p><p>Taxa sedimentar</p><p>(cm/1000anos)</p><p>idade em</p><p>milhões de anos</p><p>1860 Phillips 21.960 22,9 96</p><p>1869 Huxley 30.500 30,5 100</p><p>1871 Haughton 54.024 3,54 1560</p><p>1878 Haughton 54.024 ------ 200</p><p>1883 Winchell ------- ------ 3</p><p>1893 Walcott Valores  para rochas clásticas e</p><p>químicas</p><p>35-80</p><p>1899 Joly Tempo necessário para salinizar o mar,</p><p>originalmente de água doce</p><p>90</p><p>1909 Sollas 102.400 305 80</p><p>Estimativas baseadas na acumulação de sedimentos e de sal nos oceanos</p><p>Datação Absoluta</p><p>Princípios e métodos modernos</p><p>Datação Absoluta</p><p>Decaimento radioativo e a datação absoluta</p><p>A estimativa de idade da Terra variou muito entre os</p><p>séculos XI e XIX. Com a descoberta da radioatividade</p><p>este tema ganhou maior estímulo, já que estudos</p><p>realizados por Marie e Pierre Curie mostraram a</p><p>possibilidade de empregar um método físico para</p><p>determinação da idade da Terra.</p><p>Determinação da idade absoluta de rochas e</p><p>minerais</p><p>Entendendo a radioatividade...</p><p>Número de prótons = Nº. atômico (Z)</p><p>Número de prótons + nêutrons = Nº. de massa (A)</p><p>Isótopos: mesmo número atômico, mas diferentes números de massa</p><p>Isótopos radioativos: são isótopos instáveis, que podem se</p><p>transformar em outro elemento através do decaimento radiativo.</p><p>São importantes porque sua taxa de decaimento pode ser usada</p><p>para datar os minerais e rochas</p><p>Decaimento radioativo: reação espontânea que ocorre no</p><p>núcleo do átomo instável que se transforma em átomo estável</p><p>Elemento-pai ou nuclídeo-pai (radioativo)</p><p>Elemento-filho ou nuclídeo -filho (radiogênico)</p><p>Existem três processos de decaimento radioativo</p><p>Alfa – perde dois prótons e dois nêutrons.</p><p>Beta – nêutron emite elétron transformando-se em</p><p>próton.</p><p>Captura de elétron – próton captura elétron e se</p><p>transforma em nêutron.</p><p>Alguns isótopos radiogênicos mostram um único tipo</p><p>de decaimento</p><p>40K (Z= 19) decai para 40Ar (Z= 18)</p><p>captura de elétron</p><p>Série de decaimento radioativo do 238U para 206Pb. Neste processo, a</p><p>emissão de partículas alfa e partículas beta transforma o 238U</p><p>(radioativo) em 206Pb (radiogênico), um elemento estável.</p><p>Outros isótopos radiogênicos sofrem decaimentos</p><p>consecutivos e distintos</p><p>Meia -vida</p><p>Durante o decaimento, cada elemento-pai leva um</p><p>determinado tempo para se transformar em elemento-</p><p>filho. Este tempo pode ser expressado pela taxa de</p><p>decaimento ou constante de desintegração, que são</p><p>constantes.</p><p>Meia vida: tempo decorrido para que</p><p>metade da quantidade original de átomos</p><p>instáveis se transforme em estáveis</p><p>Importante!</p><p>• Taxas de decaimento (constantes de</p><p>desintegração) não são afetadas por mudanças</p><p>físicas ou químicas do ambiente.</p><p>• Taxa de decaimento de um isótopo não</p><p>depende dos processos geológicos.</p><p>Decaimento radioativo e o conceito de meia-vida. a) A meia-vida de uma vela corresponde,</p><p>rigorosamente, ao tempo necessário para queimar a metade dela. b) No decaimento radioativo o</p><p>processo envolve a estabilidade dos núcleos dos átomos, independentemente da massa presente.</p><p>Constante de desintegração – tempo que cada elemento pai</p><p>leva para se transformar em elemento filho</p><p>Meia-vida – tempo decorrido para que a metade da quantidade</p><p>original de átomos instáveis se torne estáveis.</p><p>É o conhecimento da meia vida dos vários isótopos e</p><p>da atual razão entre pais e filhos da amostra que permite</p><p>a determinação da idade absoluta dos minerais e rochas</p><p>Como se determina a idade dos minerais e rochas ?</p><p>◼ Geocronologia: ramo da Geologia que trata da datação.</p><p>◼ Aplicação de vários métodos radiométricos -40K-40Ar, 87Rb-</p><p>87Sr, 207Pb-206Pb, U-Pb, 147Sm-143Nd.</p><p>◼ Laboratórios especiais - cálculo da razão atual dos</p><p>elementos no espectrômetro de massas.</p><p>◼ Equação fundamental da geocronologia.</p><p>Equação fundamental da geocronologia:</p><p>t = (1/λ) ln [1 + (F/N)]</p><p>onde:</p><p>N = número de átomos do (elemento-pai) medido hoje na amostra;</p><p>F = número de átomos do elemento filho no momento do fechamento do</p><p>sistema;</p><p>t = tempo decorrido desde o fechamento do sistema isotópico(idade do</p><p>sistema);</p><p>λ = constante de desintegração do elemento pai.</p><p>Temperatura de bloqueio</p><p>◼ Temperatura em que o sistema isotópico (rocha) se fecha.</p><p>◼ Cada método radiométrico possui uma temperatura de</p><p>bloqueio diferente.</p><p>◼ Exemplos:</p><p>40K-40Ar (no mineral hornblenda o Ar se aprisiona a</p><p>temperaturas de 500ºC, na biotita se aprisiona a</p><p>temperaturas de 300ºC)</p><p>Método U-Pb</p><p>Mineral mais utilizado no método U-Pb é o zircão.</p><p>Larga ocorrência em diversos tipos de rochas.</p><p>Resistência ao intemperismo (refratário).</p><p>Temperatura de bloqueio alta.</p><p>Outros métodos de datação</p><p>Método Radiocarbônico 14C</p><p>instável</p><p>Meia-vida</p><p>5.730 Ma</p><p>Usado na datação de troncos e folhas fósseis recentes</p><p>- importante na Arqueologia e no estudo das variações</p><p>climáticas recentes</p><p>Método Radiocarbônico 14C</p><p>Todos os organismos vivos absorvem carbono radiativo (forma instável de</p><p>carbono com meia vida de 5.730 anos).</p><p>Durante a vida, o organismo renova continuamente a quantidade de</p><p>radiocarbono ao respirar e comer.</p><p>Depois de sua morte esta renovação pára e o carbono radioativo decai sem</p><p>ser substituído.</p><p>Para medir a quantidade de carbono 14 restante no fóssil, um pequeno</p><p>fragmento é incinerado e convertido em dióxido de carbono.</p><p>Contadores determinam a quantidade de carbono 14 convertida em</p><p>nitrogênio. A quantidade de carbono 14 é comparada com a de carbono 12</p><p>(forma estável) para determinar a quantidade de carbono que se</p><p>desintegrou e assim datar a rocha, uma vez que ao longo da vida os</p><p>organismos, enquanto vivos, apresentam razões constantes de C14 e C12.</p><p>Como foi determinada a idade da Terra?</p><p>O objetivo da geocronologia sempre foi datar a</p><p>Terra, mas somente em 1956 Claire Patterson</p><p>conseguiu pelo método 207Pb-206Pb</p><p>premissa básica:</p><p>idade da Terra =</p><p>idade dos meteoritos</p><p>tiveram a mesma</p><p>evolução isotópica</p><p>Distribuição de rochas sedimentares no registro geológico</p><p>Slide 1</p><p>Slide 2: Em Busca do Passado do Planeta</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4: Como surgiu a Geologia e uma nova concepção de tempo?</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8: Princípios de Steno</p><p>Slide 9: Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Slide 10: Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12: Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Slide 13: Utilização dos Princípios de Steno</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17: As relações entrecortantes dos corpos geológicos</p><p>Slide 18: Idade das sequências sedimentares</p><p>Slide 19: “ O presente é a chave do passado” Uniformitarismo e Atualismo</p><p>Slide 20: Idade Relativa e Sequência de Eventos</p><p>Slide 21: Datação Relativa e o Estabelecimento da Escala do Tempo Geológico</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27: Darwin, Kelvin e a primeiras tentativas de calcular a idade da Terra</p><p>Slide 28: Darwin, Kelvin e a primeiras tentativas de calcular a idade da Terra</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30: Datação Absoluta</p><p>Slide 31: Datação Absoluta</p><p>Slide 32: Entendendo a radioatividade...</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p><p>Slide 36</p><p>Slide 37: Meia -vida</p><p>Slide 38</p><p>Slide 39</p><p>Slide 40</p><p>Slide 41</p><p>Slide 42: Como se determina a idade dos minerais e rochas ?</p><p>Slide 43</p><p>Slide 44: Temperatura de bloqueio</p><p>Slide 45</p><p>Slide 46</p><p>Slide 47: Método Radiocarbônico 14C</p><p>Slide 48: Método Radiocarbônico 14C</p><p>Slide 49</p><p>Slide 50: Como foi determinada a idade da Terra?</p><p>Slide 51</p><p>Slide 52</p><p>Slide 53</p><p>Slide 54</p>