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: