Os métodos Carbono-14, Traços de fissão e Re

O método 14C, Traço
de fissão e Re-Os

MÉTODOS DE DATAÇÃO
1

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 1
Fa lha 2
1
2
3
4
5
6
(2)
4
4
3
(3)
6
1
5
25
1
2
1
1
5
1
4
3
5
4
2

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 14C e de traço de fissão em
apatita, epidoto e zircão e os que datam materiais mais
antigos, como Re-Os, 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 50000 anos, este método tornou-se uma
ferramenta
fundamental
para
datar
episódios
importantes da pré-História e História humana.
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
Os organismos absorvem 14C pela fotossíntese do CO2
ou pelo consumo de matéria orgânica e tem uma
concentração constante de 14C enquanto vivem.

Após a morte, o estoque de 14C no tecido não mais é
alimentado pela fotossíntese ou pela dieta alimentar.
Esse estoque de 14C decai para 14N 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 14C e na quantidade de 14C 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 238U. 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).
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



Através de investigações de traços de fissão nos
minerais apatita com temperatura de fechamento de
~120oC, zircão ~230oC e epidoto com temperatura de
fechamento de ~300oC 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.

Os 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.
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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 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 500oC
e 120oC da histórias termocronológicas de unidades litológicas.
O método Rênio (Re)-Ósmio (Os)

O decaimento beta do 187Re para o 187Os 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 Os como osmiridio e
laurita [Ru(Os,Ir)S2]

Combinado com os métodos Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf e UPb 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
187Re.
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
O Re e o Os são HSE (Hghly Siderophile Elements) e
calcófilos – particionam preferencialmente para fases
metálicas e sulfetos (diferente de outros sistemas de
desintegração isotópica.

Re (185Re = 37,4% e 187Re = 62,6%)

Os (184Os, 186Os, 167Os, 188Os, 190Os, 192Os). O 186Os é
produto da desintegração de 190Pt (com constante de
desintegração  = 1.54 x 10-12 ano-1.
Durante a fusão do manto, o ósmio é altamente
compatível e Re é moderadamente compatível.
Materiais crustais têm, portanto, altas razões Re/Os
comparados com o manto. A média da crosta
continental para 187Re/187Os é de ~50.


Com relação a razão Re/Os, rochas crustais como
basalto e granito, tem razões muito mais altas do que o
manto. Porém a crosta tem Os que foi enriquecido em
radiogênico 187Os, que pode servir como um indicador
efetivo de contaminação de magmas derivados do
manto por assimilação de rochas crustais. A equação da
isócrona é:
 187Os/186Os
= (187Os/186Os)i + 187Re/186Os(e-t – 1), onde
= é a razão inicial desses isótopos após o
fechamento do sistema; (187Os/186Os) = a razão desses
isótopos no presente;  = constante de decaimento do
187Re (1.52 x 10-11 anos-1; T
10 anos); t =
1/2 = 4.56 x 10
tempo decorrido desde o fechamento do sistema Re e
Os.
(187Os/186Os)i
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Evolução da composição
isotópica do Os 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 Os em um
sistema que se separou do
manto em 3,0 Ga e tem uma
razão 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 manto
parece ser limitado unicamente pela equação da linha
de desenvolvimento da linha da figura onde a razão:
187Os/186Os

= 1.040 – 0.050768 t.
Onde 187Os/186Os = razão isotópica do Os em um
mineral rico em Os e pobre em Re, t = o tempo
decorrido desde a remoção do Os da fonte no manto em
Ga.
9





A equação 187Os/186Os = 1.040 – 0.050768 t pode ser
usada como um geocronômetro geral de minerais com
Os, desde que as seguintes premissas sejam satisfeitas:
1 – O Os foi derivado de uma fonte do manto que tenha
a mesma razão Re/Os das fontes da amostra de
osmirídio da qual a equação foi baseada.
2 A composição isotópica do Os não foi mudada em
nenhum momento após sua remoção do manto.
3 O mineral de Os deve está formado logo após a
remoção do Os de sua fonte no manto.
Satisfeitas essas premissas, os minerais podem ser
datados com base somente na sua razão 187Os/186Os
sem a necessidade de medir as concentrações de Os ou
de Re, pelo uso da equação:
(1.040 - 187Os/186Os)/0.050768 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 187Os/186Os =
1.025 cujo valor de idade foi.
T = (1.040 – 1.025)/0.050768 = 0.295 Ga ou 295 Ma
10
Utilização do método Re/Os
O decaimento do Re para Os 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 Os no osmirídio de diferentes
idades definem uma evolução isotópica do Os no manto.
Rochas crustais como basaltos e granitos tem razão
Re/Os 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.
Isócrona
Requer no mínimo 3 amostras co-genéticas com
variada razão Re/Os.
Poderia ser:
• 3 rochas co
co-genéticas originadas pelo
processo de fusão parcial, cristalização
fracionada, etc
etc..
• 3 minerais co
co-existentes com diferentes razão
Re/Os de uma rocha
• MSWD – Fator estatísticos que indica se os
pontos apresentam um bom alinhamento
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3 rochas
rochas a b c no tempo to a, b e c em to
possuem mesma razão inicial (187Os/186Os)o ≠
(187Re/186Os).
187Os
186Os
187Os
186Os
a
o
b
c
to
187Re
186Os
Após algum tempo (t0 t1) cada amostra perde
ganha uma quantidade equivalente de 187Os
187
Re e
187Os
186Os
t1
c1
b1
a1
( )
187Os
186Os
o
a
b
c
to
187Re
186Os
12
187Os
186Os
( )
187Os
186Os
o

tg  = (et - 1)
a
b
c
to
187Re
186Os
Isócrona Re-Os
13
14