Datação de Rochas, Minerais e Fósseis: Métodos e Aplicações

Como Determinar a Idade das Rochas, Minerais e Fósseis?

Ao longo do tempo, os geólogos tiveram a necessidade de determinar a idade das rochas, minerais e fósseis, recorrendo assim a técnicas de datação.

Datação

Relativa – Determina qual o mais antigo e o mais recente, relaciona a idade de dois acontecimentos. Analisa a posição relativa dessas formações e averigua a existência de fósseis (de idade).

Absoluta – Data com precisão a idade exata através da datação radiométrica.

Os 'Relógios' Sedimentológicos e a Litostratigrafia

A litostratigrafia estuda a composição litológica (rochosa) dos estratos.

Unidade litostratigráfica – Formação

Princípios Litostratigráficos

Sobreposição

Continuidade Lateral

Horizontalidade

Inclusão

Interseção

Ciclo do gelo e do degelo

Medidas do Tempo Geológico

'Relógios' sedimentológicos:

- Datação relativa:

Litostratigrafia, princípio estratigráfico

Unidade litostratigráfica – formação

- Datação absoluta:

Ciclo do gelo e do degelo

Unidades litostratigráficas – São formadas por estratos individualizados e definidos de acordo com as propriedades litológicas.

• Supergrupo
• Grupo
• Formação (a unidade primordial da classificação estratigráfica é composta por um conjunto de rochas com propriedades litológicas e posição estratigráfica semelhantes)
• Membro
• Camada

A definição de uma formação, de um membro ou de uma camada implica sempre a definição de um estratótipo com teto e muro devidamente localizados.

Princípios Litostratigráficos

Princípio da horizontalidade – A acumulação de sedimentos ocorre na horizontal. Os estratos que se encontram atualmente na diagonal ou vertical sofreram modificações após a sua deposição.

Princípio da sobreposição – A deposição dos estratos ocorre sempre por ordem cronológica da base para o topo.

- O estrato é mais recente do que o que serve de base, e mais antigo do que os estratos depositados por cima.

Princípio da continuidade lateral de estratos – Se, por exemplo, se reconhece que as rochas, embora distanciadas, estão intercoladas em rochas idênticas, pode estabelecer-se uma correlação de idade.

Este princípio é fundamental para caracterizar o ambiente de formação das diferentes rochas e correlacionar litologias que se podem encontrar distantes, pois num mesmo estrato podem ocorrer variações litológicas.

Este princípio foi usado para provar a existência da Pangeia – margens de África e América do Sul contêm rochas do mesmo tipo (idênticas sequências estratigráficas).

Princípio da Inclusão – Aplica-se essencialmente a rochas compostas por fragmentos de outras rochas. Um estrato é mais recente do que as rochas ou sedimentos que incluiu ou assimilou.

Uma inclusão é parte de uma rocha que é incluída dentro de outra rocha.

Princípio da Interseção – Aplica-se a estratos afetados por estruturas (falhas, intrusões magmáticas, etc.).

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

Magma invade as fraturas existentes nas rochas encaixantes (mais antigas), preenchendo-as e, mais tarde, solidificando (filões mais recentes).

Ciclos de Gelo – Degelo

Formam-se, normalmente, em lagos de frente glaciária.

No verão, com o aumento da temperatura, ocorre o degelo parcial dos glaciares. O aumento caudal dos rios faz com que os sedimentos sejam transportados.

• Os sedimentos mais grosseiros (balastros) depositam-se a montante.
• Os mais finos (areias, siltes e argilas) podem ser depositados em lagos próximos dos glaciares.

Em síntese: os sedimentos depositados formam a cor clara no fundo do lago (azul ou verde), durante o verão, quando os sedimentos de origem detrítica chegam em maior quantidade até ao lago.

No inverno, como as temperaturas são reduzidas, não ocorre degelo. Os rios reduzem o transporte de sedimentos para os lagos, que se encontram por vezes congelados à superfície.

Os sedimentos argilosos muito finos depositam-se, juntamente com o material orgânico que se encontrava em suspensão na água, formando assim os estratos de cor escura.

Varvitos (varvas ou varvitos) – Alternância rítmica de estratos formados no verão e no inverno.

Um varvito é composto por um par de estratos que se deposita anualmente.

Estes depósitos podem ser interessantes como indicadores:

• de ambientes de sedimentação;
• do tipo de clima;
• permitem definir a história paleoclimática relativa aos avanços e recuos dos glaciares de uma dada região;
• permitem estimar a duração de tais condições numa determinada sequência estratigráfica em estudo;

'Relógios' Paleontológicos

Os 'relógios' paleontológicos são usados pela biostratigrafia no estabelecimento da idade relativa das formações rochosas, com base no seu conteúdo paleontológico.

Tem como objetivo a classificação e a correlação de estratos em diferentes locais de acordo com os fósseis presentes.

Em síntese: biostratigrafia é o ramo da estratigrafia que permite correlacionar e fazer a datação relativa de rochas, através do estudo das associações fósseis nelas contidas.

Princípio da identidade paleontológica – Estratos com os mesmos fósseis possuem a mesma idade. O processo de fossilização acompanha o processo de formação da rocha, logo fóssil e rocha possuem a mesma idade (datação relativa).

Mas nem todos os fósseis podem ajudar a datar litologias… apenas os…

Fósseis de Idade ou Estratigráficos

Fósseis de idade – São fósseis de seres que fossilizam facilmente (têm partes duras e por isso ficam muitas vezes registados nas rochas).

• São fósseis de seres que existiram em grande quantidade e que se expandiram numa grande área geográfica (permite correlacionar estratos em diferentes pontos do globo) -> ampla distribuição;
• São fósseis de seres que não viveram durante muito tempo -> curta distribuição temporal.

Ex.: trilobite, graptólitos, amonite

Fósseis de Ambiente ou Fósseis de Fácies

Permitem caracterizar paleoambientes.

Apresentam uma reduzida distribuição geográfica, pois habitam apenas em locais com condições específicas.

São fósseis que viveram durante muito tempo.

Fósseis vivos

Seres que habitam a Terra desde há milhões de anos e que, para além de existirem atualmente, são encontrados também sob a forma de fóssil.

Importância dos fósseis

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 se relacionavam, onde viviam.

Reconstituir os climas do passado;

Permitem efetuar a datação relativa dos estratos rochosos.

Dendrocronologia – Datação Absoluta

A dendrocronologia é um método de datação que se baseia no estudo do crescimento das árvores através dos anéis de crescimento anual das árvores. A idade de uma árvore pode ser determinada contando o número de anéis que existem no tronco.

Todos os anos, as árvores produzem dois novos anéis. O anel que se forma durante a primavera e o verão tende a ser mais claro e mais espesso do que o anel formado durante o inverno, que é muito fino e escuro.

Os anéis permitem obter informações:

Sobre as condições ambientais a que as árvores estiveram expostas (ex: temperatura, precipitação)

Nos períodos de maior precipitação as árvores crescem mais e produzem anéis mais largos.

Nos verões mais secos tendem a formar-se anéis mais finos.

Métodos de datação físicas: radiometria, magnetostratigrafia

Datações radiométricas - Baseia-se no decaimento radioativo de isótopos instáveis.

Átomo inicial: isótopo pai (instável)

Átomo formado após desintegração – isótopo filho (estável)

Porque razão o decaimento radioativo oferece uma boa forma de medir o tempo de forma absoluta?

A taxa de decaimento radioativo (desintegração de isótopos – pai em isótopos-filho) é constante para cada isótopo (não varia com condições de pressão, temperatura).

A desintegração é irreversível: quando a rocha se forma adquire elementos radioativos que se começam a desintegrar marcando o momento de formação daquela rocha.

Período de semi-vida ou período de semi-transformação:

Tempo decorrido para que metade do número de isótopos-pai radioativos sofra desintegração, transformando-se em isótopos-filho.

Magnetostratigrafia

Os constituintes de alguns minerais como a magnetite e hematite, podem adquirir de forma permanente uma orientação definida de acordo com a direção das linhas de força do campo magnético existente na altura da sua magnetização.

O mesmo modo que o campo magnético terrestre influencia a orientação da agulha de uma bússola também os átomos constituintes de certo tipo de minerais presentes quer nos sedimentos, quer em lavas ficam orientados sob a influência deste campo magnético terrestre.

A magnetostratigrafia estuda as características das rochas estratificadas com base nas suas propriedades magnéticas.

A partir dos estudos das inversões de polaridade em rochas vulcânicas é possível construir uma escala magnetostratigráfica.

A partir dos estudos das inversões de polaridade em rochas vulcânicas é possível construir uma escala magnetostratigráfica.

Polaridade normal – Norte magnético coincide com o norte geográfico

Polaridade inversa – Norte magnético se orienta para sul geográfico.

O registo do campo magnético mantém-se após a caracterização dos cristais – paleomagnetismo remanescente.

A definição de uma escala magnetostratigráfica é importante para obter a idade precisa das rochas vulcânicas que compõem os fundos oceânicos apenas com base no seu registo magnético.

Tipos de Fósseis

Somatofósseis – Fósseis de restos somáticos (isto é, do corpo) de um organismo do passado. Ex.: fósseis de dentes, de carapaças, conchas, troncos…

Icnofósseis – Fósseis de vestígios de atividade biológica de organismos do passado.

Ex.: fósseis de pegadas, de excrementos.

Fossilização – Corresponde ao conjunto de fenómenos físicos, químicos e biológicos que permitem a formação de fósseis.

Fatores que influenciam a fossilização

• Isolamento dos cadáveres e restos de seres vivos da erosão atmosférica.
• Presença de esqueleto interno ou externo.
• Natureza dos sedimentos envolventes.
• Características do meio ambiente.
• Clima.

Tipos de Fossilização

Conservação ou mumificação: os restos dos organismos mantêm-se quase inalterados, apenas com modificações mínimas. (Âmbar)

Moldagem: reprodução da morfologia interna ou externa pelo sedimento consolidado que o preenche ou envolve.

Mineralização: a fossilização dá-se por transformações químicas onde a matéria orgânica é substituída por matéria mineral.

Marcas

Métodos de Datação das Rochas

Rochas sedimentares – Datação relativa (baseado em princípios de estratigrafia)

Rochas magmáticas – Datação absoluta (baseado em métodos radiométricos)

Estratigrafia

Estudo dos estratos – rochas em camadas

Princípio da estratigrafia: uniformitarismo, sobreposição de estratos, biostratigrafia

Divisões das Formações Geológicas

• O primário (ou primitivo) – rochas magmáticas e metamórficas
• O secundário – rochas sedimentares consolidadas
• O terciário – rochas sedimentares não consolidadas

Critérios Utilizados no Estabelecimento de Divisões Estratigráficas

• Tectónicas – Refletiam-se sob a forma de discordâncias ou interrupções nas sequências estratigráficas
• Litológicos – Resultavam em mudança no tipo de rocha que se formava.
• Paleontológicos – Materializados pela mudança brusca no conjunto de fósseis em estratos contíguos.

Esquema de Escala do Tempo Geológico

Era:

Cenozoica (até 66ma) – Ser humano; variedades de mamíferos; plantas de flor

Mesozoica (de 66ma até 245ma) – Extinção dos dinossauros e amonites; aves; aparecimento de dinossauros

Paleozoica (de 245ma até 570ma) – Répteis e anfíbios; carvão, insetos; trilobites

Pré-Câmbrico (de 570ma até 3800ma) – Poucos vestígios de esponjas, vermes, algas e bactérias

Tempo geológico:

Unidade cronostratigráfica: volume dos estratos

Explicação do termo Jurássico

Unidade geocronológica: tempo que demora a camada a se formar