Os Ciclos Eustáticos e o Seu Estudo pela Estratigrafia Sísmica:

Um ciclo eustático corresponde às flutuações do nível do mar a nível global. Este comportamento pode ter diversas origens, como por exemplo a variação de volume da bacia oceânica, a variação do próprio volume de água causado, por exemplo, pelo degelo de água doce nos Pólos ou ainda a rotação e gravitação do planeta. A variação do volume da bacia oceânica resulta das constantes movimentações tectónicas da crosta terrestre, nomeadamente a taxa de expansão oceânica.

Os ciclos eustáticos podem ser subdivididos em 3 ordens:

·       Ciclos de 1ªOrdem ou Megaciclos: resultam das mudanças brutais na tectónica da bacia oceânica, como por exemplo na separação de supercontinentes.

·        Ciclos de 2ªOrdem ou Superciclos: são o resultado de abaixamentos repentinos do nível do mar. Podem ser causados por alterações da subsidência tectónica.

·        Ciclos de 3ªOrdem: resultam de mudanças mais suaves do nível do mar em consequência de mudanças tectónicas ou climáticas.

                        Fig. 1 - representação de um ciclo eustático

 

No que toca à estratigrafia, são as marcas que estas variações do nível do mar deixa nos conjuntos litológicos que permitem estudar em pormenor os ciclos eustáticos. A estratigrafia sísmica é o método mais utilizado para realizar esse estudo, sendo as sequências estratigráficas em onlap nas bacias as melhores para tal.

A estratigrafia estuda estas ocorrências através da emissão de ondas sísmicas que atravessam as sucessões estratigráficas e são posteriormente captadas por geofones ou hidrofones, consoante o estudo seja feito em terra ou mar, respectivamente. Essa informação é então processada para ser analisada pelos estratígrafos. De salientar que o percurso das ondas sísmicas através das sequências estratigráficas varia conforme a sua natureza, daí ser possível obter uma imagem precisa do conjunto litológico em estudo.

No caso da estratigrafia sísmica em ambiente marinho, as ondas sísmicas tem origem numa mistura gasosa que é disparada a alta pressão dentro de água, enquanto em ambiente terrestre recorre-se a camiões especialmente equipados com sistemas que originam estas ondas na superfície. Conforme dito anteriormente, estas ondas são reflectidas de volta à superfície onde são captadas por geofones ou hidrofones para posterior análise de dados.

 

Referências:

http://geology.uprm.edu/Classes/GEOL6992/SS-2.pdf

http://www.searchanddiscovery.net/abstracts/html/1975/DL/abstracts/2198a.htm

http://people.uncw.edu/harrisw/Stratigraphy/documents/documents/EmeryandMeyersSeisStrat.pdf

Datação das Rochas e a Datação Radiométrica

A datação de rochas são um conjunto de métodos que têm por objectivo permitir conhecer a idade de determinada rocha. Pode ser subdividida em datação absoluta ou relativa. A datação absoluta permite descobrir o valor absoluto de idade da rocha, ao passo que a relativa permite apenas saber se determinada rocha é mais nova ou mais antiga em relação a outra.

A datação relativa, já usada antes de os diversos métodos de datação absoluta terem sido descobertos, consiste em determinar a ordem cronológica de formações rochosas sem conhecer a idade absoluta das rochas. Assim, a datação relativa apenas permite determinar a ordem dos acontecimentos e não quando eles tiveram lugar. A base deste tipo de datação são os diversos princípios fundamentais da estratigrafia, entre os quais:

• Uniformitarismo;
• Sobreposição;
• Horizontalidade Inicial;
• Intersecção e Inclusão;
• Continuidade Lateral;
• Identidade Paleontológica;     

 

Fig. 1 - Princípio da Sobreposição 

A datação absoluta é, então, a única forma de determinar a idade absoluta da rocha. Este processo é baseado na emissão de radiação pelos núcleos instáveis de certos elementos químicos presentes em determinadas rochas. Quando um núcleo radioactivo se desintegra, os produtos formados podem ser instáveis, desintegrando-se posteriormente até encontrar um equilíbrio. A emissão de radiação durante este processo designa-se por decaimento radioactivo. Existem minerais presentes em algumas rochas que contém isótopos destes e daí ser possível fazer a datação absoluta da rocha a partir do cálculo de à quanto tempo ocorre o decaimento radioactivo do tal isótopo, que corresponde à idade da rocha. O decaimento nuclear dos isótopos radioactivos é uma forma muito eficiente de determinar a idade absoluta de uma rocha pois a taxa de decaimento dos isótopos é constante e medidas em tempos de meia-vida. 

São vários os métodos de datação radiométrica para avaliar a idade das rochas, entre os quais:

• Urânio - Chumbo (U-Pb):

Este é um dos mais antigos e mais utilizados métodos de datação, em grande parte pela reduzida margem de erro que pode ser de apenas 2 milhões de anos em rochas com 2,5 biliões de anos. Este método baseia-se no decaimento do ²³⁸U para ²⁰⁶Pb com uma meia vida de 4,47 biliões de anos e no decaimento do ²³⁵U para ²⁰⁷Pb com um decaimento de 704 milhões de anos. Estes decaimentos podem ser usados em conjunto para a datação de uma mesma rocha.

É principalmente usado no zircão (ZrSiO₄). Como o zircão aceita átomos de urânio e tório na sua estrutura cristalina, mas rejeita chumbo, pode-se assumir que todo o conteúdo de chumbo presente no zircão é radioactivo. Já foi aplicado este método a outros minerais como a calcite e outros minerais carbonatados, mas a precisão dos resultados é inferior em relação aos resultados obtidos em minerais ígneos e metamórficos.

• Samário - Neodímio (Sm-Nd):

Este método que envolve o decaimento de ¹⁴⁷Sm para ¹⁴³Nd com uma meia vida de 1,06x 10¹¹ anos é útil na determinação da idade de rochas e meteoritos, com base no decaimento dos isótopos de Samário em isótopos de Neodímio. A grande utilidade deste método prende-se com o facto de, tanto o samário como o neodímio, serem dois elementos raros na Terra. Não são, então, particularmente susceptíveis a serem modificados durante a fusão das rochas silicatadas. Em determinadas situações, é usado em conjunto com o decaimento Rubídio-Estrôncio (Rb-St).

A concentração de samário e neodímio nos minerais silicatas aumenta com a ordem na qual eles cristalizam de acordo com as séries reaccionais de Bowen. O samário existe em minerais máficos, portanto uma rocha máfica onde se dê a cristalização de minerais máficos vai ter uma maior concentração de neodímio quando ainda em fusão em relação à de samário. Durante a cristalização fraccionada em que uma composição mais máfica se altere para uma mais félsica, a quantidade de samário e neodímio altera-se.

 

• Potássio - Árgon (K-Ar):

Outro método de datação radiométrica é o do decaimento do ⁴⁰K em ⁴⁰Ar com um tempo de meia vida de 1,248x 10⁹ anos. O potássio é um elemento comum em micas, tefra, evaporitos, etc. O árgon escapa da rocha em fusão mas acumula-se quando a rocha começa a solidificar. As lavas de arrefecimento rápido constituem amostras quase perfeitas para se usar este método de datação.

Devido ao seu longo tempo de meia vida, este método é mais utilizado para datar rochas e minerais com mais de 100 000 anos. Para idades inferiores, o mais provável é não ter havido uma acumulação de árgon suficiente para a datação ser precisa.

 

• Rubídio - Estrôncio (Rb-St):

Este método de datação baseia-se no decaimento do ⁸⁷Rb para ⁸⁷Sr, apresentando uma meia vida de 50 biliões de anos. É utilizado para datar rochas ígneas e metamórfica bastante antigas tendo sido também usado para datar amostras de rochas colhidas na Lua. Não é tão preciso como o método Urânio-Chumbo, com erros de 30 a 50 milhões de anos em amostras com 3 biliões de anos. No caso de uma rocha ígnea, como o granito, vários minerais apresentam relações de rubídio/estrôncio, como plagioclases, feldspatos, hornoblenda, biotite e moscovite.

 

• Urânio – Tório (U-Th):

Um método resultanto do decaimento do ²³⁴U em ²³⁰Th com um tempo de meia vida bastante inferior ao dos outros métodos, de cerca de 80 000 anos. É acompanhado de outro método com o decaimento do ²³⁵U em ²³¹Pa com uma meia vida de apenas 34 300 anos.

Apesar do urânio ser solúvel em água, o tório e o protactínio não são, sendo este método utilizado para datar rochas sedimentares provenientes de ambiente marinho. Bastante usado para datar o carbonato de cálcio proveniente, por exemplo, dos corais.

 

 Existem ainda outros métodos de datação como:

 

·        Árgon – Árgon (Ar-Ar)

·        Iodo – Xénon (I-Xe)

·        Lantânio – Bário (La-Ba)

·        Chumbo – Chumbo (Pb-Pb)

·        Lutécio – Háfnio (Lu-Hf)

·        Néon – Néon (Ne-Ne)

·        Rénio – Ósmio (Re-Os)

·        Urânio – Chumbo – Hélio (U-Pb-He)

·        Urânio – Urânio (U-U)

 

Nem todos os métodos de datação são úteis para datar rochas pois o tempo de meia vida de alguns isótopos é demasiado curto em relação à  data de formação das rochas. É o caso do Carbono-14 que com um tempo de meia vida de 5730 anos é bastante usado na datação, por exemplo, de alguns seres vivos.

De extrema importância é o facto de garantir que as amostras recolhidas para datação não são contaminadas através da entrada e/ou saída de isótopos-pai e isótopos-filho.

Fig. 2 - Decaimento Radioactivo (emissão de partículas α e β)

 

Referências:

http://en.wikipedia.org/wiki/Relative_dating

http://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/10.GEO.datacao.absoluta.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiometric_dating#Uranium-lead_dating_method

Fácies e a Lei de Walther

Em estratigrafia, denomina-se de fácies as rochas com características, quer litológicas, quer paleontológicas, tendo em conta aspectos como a composição química e mineralógica, textura, entre outros, que ajudam a perceber quando e em que condições aquela rocha se formou. Esta designação foi originalmente utilizado pelo geólogo suíço Amanz Gressly em 1838.

Podem-se subdividir em:

- litofácies

- biofácies

- fácies mineralógica

- fácies marinha

- fácies vulcânica

- fácies boreais

Estratos com aspecto diferente entre si resultam de sedimentação em ambientes e alturas diferentes. Daí, distinguem-se as fácies pelo aspecto da rocha, designando-se por litofácies quando o estudo da mesma é baseado nos aspectos petrológicos como o tamanho do grão ou a mineralogia, ou por biofácies quando este estudo é baseado no conteúdo fossilífero. Rochas sedimentares que tenham sido depositadas ao mesmo tempo mas que representem fáceis diferentes pertencem a uma única unidade cronostratigráfica mas podem pertencer a unidades litostratigráficas diferentes.

Segundo a classificação de Weller, podemos agrupar as fácies em 3 tipos:

- Fácies Petrográficas (tipo I) – definem-se com base no seu aspecto ou nas suas características petrográficas.

- Fácies Estratigráficas (tipo II) – definem-se com base na sua litologia.

- Fácies Ambientais (tipo III) - definidas com base no ambiente de génese dos corpos líticos.

Lei de Walther:

A lei de Walther, designada a partir do nome do seu inventor Johannes Walther, diz-nos que as variações verticais das fácies, traduzem uma migração ao longo do tempo de fácies que existiram lateralmente, ou seja, é possível criar uma correlação entre duas zonas “paralelas” com base no seu perfil vertical. Contudo, esta lei apenas é válida em zonas onde não se verifiquem descontinuidades.

Este conceito está bastante bem explicado no vídeo do link abaixo, especialmente na parte final do mesmo, em que se comparam duas sequências verticais do que anteriormente foi uma praia e com a subida do nível do mar se tornou num fundo oceânico.

http://www.youtube.com/watch?v=ZSsULiPouTo&feature=player_embedded#!

Fig. 1 - ilustração esquemática da lei de Walther

Referências:

http://en.wikipedia.org/wiki/Facies

http://encyclopedia.farlex.com/Facies+%28geology%29

VERA TORRES, J. A. (1994) - Estratigrafia, Principios e Métodos. Ed. Rueda, Madrid

As Biozonas e os Processos de Fossilização:

A biostratigrafia tem por objectivo a datação relativa das rochas a partir dos fósseis nelas contidos. Assim, duas rochas, ainda que com aspecto diferente e de locais totalmente opostos, que apresentem conteúdo fossilífero semelhante, são tidas como tendo a mesma idade. No entanto, a análise biostratigráfica não é tão simples e directa pois existem diversos aspectos biológicos a considerar. A unidade biostratigráfica, denominada de biozona, consiste num corpo rochoso definido pelo conteúdo fossilífero presente nessa rocha. Pode ser de diversos tipos:

·        Extensão

·        Associação

·        Intervalo

·        Abundância

·        Linhagem

Existem diversas formas de definir uma biozona. Esta pode ser definida a partir da existência de fósseis de um determinado táxone (biozona de extensão), pelo aparecimento de determinado táxone entre dois biohorizontes, não sendo a zona entre esses dois biohorizontes necessariamente a zona total de extensão do táxone (biozona de intervalo) ou pela existência de diversos tipos de fósseis juntos e distintos do resto da rocha (biozona de associação).

Os fósseis utilizados para a definição das biozonas definem-se como fósseis de idade. Para que determinado fóssil possa ser classificado como fóssil de idade, esse tem que obedecer a determinados requisitos, tais como:

·        Evolução rápida e curta distribuição temporal, em que determinada espécie surgiu, desenvolveu-se e extinguiu-se em determinado período de tempo.

·        Ampla distribuição geográfica, para que sejam possíveis comparações de fósseis de diversos locais.

·        Ocorrência em abundância, pois assim será mais provável a ocorrência de fósseis de determinada espécie.

·        Estruturas fossilizáveis, tais como ossos, carapaças e conchas pois assim existe uma muito maior probabilidade de vir a existir um registo fóssil.

Existem diversos fósseis de idade tais como os Estromatólitos do Pré-Câmbrico, as Trilobites, Graptólitos, Goniatites, Braquiópodes e Arqueociatídeos do Paleozóico, Amonites, Rudistas Braquiópodes e Dinossaurios do Mesozóico e Mamíferos e Foraminíferos Planctónicos do Cenozóico. 

 Fósseis característicos das Eras

Todos estes fósseis foram formados através da denominada fossilização que consiste no processo de preservação de parte de um organismo vivo, regra geral das suas estruturas rígidas como os ossos ou conchas, num corpo rochoso sedimentar. Embora possa acontecer, é extremamente raro a preservação dos tecidos moles do animal. A fossilização é complexa e demorada e necessita de várias condições para poder ocorrer. Regar geral, observam-me condições anormais do meio para que haja fossilização, como cheias ou terramotos que permitem que o ser vivo, depois de morto, seja enterrado rapidamente. Se isto não suceder, é praticamente impossível que este se venha a tornar um fóssil. Deste modo, está protegido da presença de oxigénio que é responsável pela sua rápida degradação. É necessária também a  presença água rica em minerais que substituirão o tecido original e permitirão que a rocha mantenha a forma original.

Existem diversos processos de fossilização, entre os quais:

·        Mineralização / Petrificação: neste processo, o fóssil resulta da substituição dos restos orgânicos do ser vivo por matéria mineral, formando-se assim um molde nesse espaço preenchido. Ocorre quando o ser vivo é rapidamente coberto de sedimentos depois de morto ou numa fase inicial de deterioração.

·        Moldagem: no processo de moldagem, o material orgânico do ser vivo é deteriorado após o recobrimento com sedimentos mas não é substituído por matéria mineral. Em vez disso, esse espaço permanece vazio, criando assim um molde no lugar da matéria viva.

·        Marcas: são o processo de fossilização mais simples, pois pode consistir apenas em vestígios da actividade de determinado animal, como por exemplo, as pegadas resultantes da sua deslocação.

Existe um tipo particular de fósseis, chamados de fósseis vivos que são animais ou plantas existentes na actualidade que apareceram na Terra à vários milhares de anos e que têm mantido as suas características ao longo do tempo. São precisamente essas características que tem permitido a estes seres a sua permanência por tão longo período de tempo. Alguns deles, como o Celacanto, foram considerados extintos, para mais tarde serem descobertos novamente. São exemplos de fósseis vivos os Crocodilos, o Celacanto, a Ginkgo Biloba, etc. Esta é, no entanto, uma definição que é considerada informal à luz da ciência.

Trilobite

Referências:

Nichols, Gary, Sedimentology and Stratigraphy, Wiley-Blackwell.

     International Commission on Stratigraphy; http://www.stratigraphy.org/upload/bak/bio.htm

      Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa; http://webpages.fc.ul.pt/~cmsilva/Paleotemas/Fossilindex/Fossilindex.htm

     Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação; http://e-geo.ineti.pt/edicoes_online/diversos/guiao_fosseis/capitulo2.htm