Nomes:

Augusto MassinaCasilda SimangoErnesto Alberto GuilengueIolanda presoNicolas Merces João Mavume

Titulo:Datação Absoluta das Rochas (método Rb – Sr)

Universidade PedagógicaDelegação da Beira

Docente: MequeBeira aos 13 de Outubro de 2016

Objectivos

• Objectivo Geral • Analisar detalhadamente o método Rubídio – Estrôncio (Rb/Sr)

• Objectivos Específicos • Conceituar o método de datação radiométrica • Conhecer o historial da datação radiométrica• Demonstrar os princípios aplicados na datação radiométrica• Citar os principais métodos aplicados na datação radiométrica• Classificar especialmente o método Rb/Sr• Apontar todos procedimentos usados para a datação mediante o método

Rb/Sr

Introdução

• Com a descoberta da emissão de raios de urânio, por Becauerel em 1896, e a sua transformação em outros elementos radioactivos mais estáveis como o hélio e o chumbo, foi possível determinar a escala do tempo profundo, e acabar com algumas ideias catastróficas que alguns cientistas como Lord Kevin propunham, ao afirmar que a idade da terra não passava de 40 milhões de anos.

• Sendo assim ao longo dos anos, foram descobertos vários elementos químicos que se desintegravam em outros mais estáveis, tal como exemplo o Rubídio que se transforma em Estrôncio. Para se determinar a idade de um sistema que contenha estrôncio que sofreu desintegração do Rubídio, nos é necessário obedecer vários critérios, dos quais todos eles serão bordados nas páginas subsequentes.

Datação radiometria

• Conceitos fundamentais

• A datação radiométrica é o procedimento do cálculo da idade absoluta de uma rocha e dos minerais que contém certos radioisótopos (isótopos radioactivos).

• Utilizam-se princípios físicos da radioactividade que fornecem a idade da rocha com precisão baseada nas leis do decaimento radioactivo.

• Desta maneira, o uso desse método, só foi possível depois da descoberta da radioactividade (1896).

Breve historial

• Segundo (Celso Del Re Carneiro, 2005), A radioactividade foi detectada pela primeira vez há aproximadamente 100 anos atrás, com o uso de meios mecânicos

• Em 1896, um físico francês, Henri Becquerel, descobriu que o urânio emite misteriosos raios que podem realmente activar placas fotográficas em escuridão total.

• Ernest Ruthrford e Frederick Soddy postularam, em 1902 que os elementos radioactivos se transformam em outros elementos durante a emissão de raios radioactivos, sendo o hélio, a partir de partículas alfa, um dos produto

• da desintegração radioactiva de urânio. • Então em 1906, Ruthrford fez na Inglaterra a primeira tentativa de medir a

idade de minerais a partir de sua razão Hélio- urânio

Princípios básicos na datação radiométrica

• Em geral, no processo de desintegração radioactiva, o núcleo do elemento-pai pode emitir partícula alfa, beta ou ainda capturar um electrão quando da desintegração.

• A desintegração radioactiva envolve apenas o núcleo de um átomo-pai; a taxa não se altera quaisquer que sejam as condições físicas e químicas, como pressão, temperatura e soluções-tampão.

• As rochas são formadas por minerais, os quais são constituídos por elementos químicos, ou seja, são nuclídeos radioactivos, e o conceito de decaimento radioactivo envolve uma constante da física denominada de cálculo de meia-vida, que é o tempo necessário para que metade da massa do elemento-pai se transforme no elemento-filho.

Cont…• Segundo (Thomas R. Faichild, 2006), a obtenção de idades de

minerais e rochas, independentemente do método adoptado é feita utilizando a equação fundamental da geocronologia, baseada no processo de decaimento radioactivo representada pela seguinte fórmula:

• Onde: • N- é o número de átomos do isótopo radioactivo (elemento pai)

medido hoje na amostra.• No- Quantidade inicial de isótopo radiactivo no momento de

fechamento do sistema.• F- número de átomos do isótopo radiogénico (elemento filho)

medido hoje na amostra.• t- Tempo decorrido desde o fechamento do sistema isotrópico

( idade do sistema).• - Constante de desintegração do elemento pai.

Métodos usados na datação radiométrica• Os métodos de datação radiométrica são baseados ou na

acumulação de filhos atómicos produzidos por um pai radioactivo, ou na depleção de um nuclídeo radiactivo pai. A datação na maioria das rochas e minerais utiliza o méto.

• do de acumulação

Método Rubídio- Estrôncio

•Historial• O método geocronológico Rb-Sr foi utilizado pela primeira vez,

na determinação de Idades em lepidolita da Silver Mine. • O método parte do princípio de que o isótopo radioactivo

instável ou nuclídeo pai 87Rb se desintegra formando o isótopo radiogénico estável ou nuclídeo filho 87Sr , segundo a reacção:

• 87Rb37 → 87Sr38 + ß- + v- + Q (emissão de ß-)• Onde:• ß- = e-,- é antineutrino e• Q= energia de decaimento

Cont…• Geoquímica do Rubídio (Rb)• O Rubídio (Rb) é um metal alcalino do grupo IA da tabela

periódica. No ciclo geoquímico acompanha o potássio (K). O Rb tem Z = 37, A = 85,46776; raio 1,48 Å (K = 1,33 Å) e carga +1.

• Este não forma minerais e ocorre principalmente em minerais contendo K (micas como biotita, muscovita, flogopita e lepidolita). Também em ortoclásio, microclínio, evaporitos (siderita, carnallita) em alguns argilominerais. Nos minerais piroxénios, olivina, anfibólios e plagioclásios, ocorre em baixas concentrações. Em rochas ultrabásicas, a concentração é relativamente baixa quando comparada com a concentração nas rochas graníticas. (Silva, 2006).

• Composição Isotópica natural• 87Rb = 27,8346% (instável)• 85Rb = 72,1654% (estável)

Cont…Tabela 1- Concentrações médias de Rb e Sr em alguns minerais e

rochas

Cont…• Geoquímica do Estrôncio (Sr) • Ocorre principalmente em minerais portadores de Ca, tipo

plagioclásios, anfibólios, piroxénios, apatita e carbonatos de cálcio. Os minerais do grupo das micas e feldspatos alcalinos possuem baixas concentrações.

• Composição isotópica:• 84Sr = 0,56%• 86Sr= 9,86%• 87Sr = 7,00%• 88Sr = 82,58%

• Onde: 84Sr, 86Sr e 88Sr são isótopos não radiogénicos e• 87Sr isótopo radiogénico.

Procedimentos Rb-Sr• O rubídio – 87 radioactivo, que constitui 28% de todo o rubídio

natural, desintegra-se por uma fase beta única em estrôncio 87 (figura abaixo). As micas e os feldspatos potássicos são os minerais mais adequados para determinações de idades por esse método, como ilustrado na tabela 1.

Cont… • Conhecendo- se a relação inicial 87Sr/86Sr da amostra,

podemos determinar a quantidade de 87Sr que é original e aquela que é proveniente da desintegração do 87Rb. Do qual resume-se na seguinte equação:

Onde: Lambda ( é a constante de decaimento e t é a idade do sistema.

Diagramas isocrónicos• Para se construir uma isócrona é necessário:Termos pelo menos 3 amostras de rochas com variadas

razões Rb/Sr originadas em um mesmo evento (fusão parcial, cristalização fraccionada, etc.)

Com análises de rocha total e de minerais constituintes, dessa mesma rocha, é possível se determinar a idade da formação desses minerais.

• Na colecta de amostras para a confecção do diagrama isocrónico Rb-Sr deve-se tomar as seguintes precauções:

As amostras devem ser cogenéticas, ou seja, formadas em um mesmo processo genético, seja ele tectónico, metamórfico, ígneo ou hidrotermal;

Para haver um espalhamento dos pontos que definam uma isócrona confiável, deve-se colectar amostras com distinta composição mineralógica, portanto, diferentes razões 87Sr/86Sr e 87Rb/86Sr.

• Figura 3 - Diagrama Isocrónico Rb-Sr. Os pontos A, B, C, D, representam valores isotópicos de quatro amostras no momento do fechamento de seus sistemas isotópicos no passado. Com o decaimento do 87Rb, estas amostras apresentam valores actuais de Aʼ, Bʼ, Cʼ, Dʼ . A recta definida por estes pontos, a isócrona, terá o ângulo, , directamente proporcional á idade da amostra, calculada na equação: tg =(, Portanto, t = tg/.

• O intercepto da isócrona com o eixo 87Sr/86Sr define a razão inicial de Sr no sistema, (87Sr/86Sr), um importante indicador da origem (se do manto ou crosta) do material analisado.

Aplicações dos dados obtidos do diagrama isocrónico

• Em rochas sedimentares:• Os diagramas isocrónico indicam idades de processos

digenéticos, idade de protolitos, dependendo da granulometria dos sedimentos, e dependendo da intensidade da diagénese, dificilmente vai ocorrer uma homogeneização. Para sedimentos finos, tipo fracção argila dos sedimentos pelíticos marinhos, pode ocorrer uma homogeneização isotópica.

• Em rochas metamórficas• Tanto pode ocorrer uma homogeneização total, como uma

parcial. No primeiro caso, a idade isocrónica data o evento e no segundo caso, a idade é mista (desprovida de significado geológico).

Cont…• Rochas Ígneas: Vulcânicas: Normalmente mostram idades inferiores a de extrusão. Isso dá se em função de eventos tardios de espilitização ou de metamorfismo. Também pela interacção com fluidos, granulometria fina e composição pobre em Ca (o 87Sr radiogénico não encontra sítios estruturais para ser retido no sistema rocha total). Em rochas plutónicas:Em função da granulometria grossa e seu maior isolamento da encaixante, os resultados Rb-Sr datam a cristalização ou o resfriamento.

Datação de rochas ígneas e metamórficas

• Para se obter idades significativas para uma rocha pelo método Rb-Sr parte-se das Premissas de que:

Não houve perda ou ganho de nuclídeos pais e filho durante um evento sofrido pela rocha a não ser através do decaimento espontâneo do nuclídeo pai.

A meia vida do nuclídeo pai tem que ser conhecida com exactidão

A quantidade inicial de átomos do elemento filho seja conhecida, ou possa ser calculada

O intervalo de tempo da formação do mineral ou rocha tem que ser pequeno quando comparado com a idade real.

• As idades Rb-Sr em rocha total tem sido associadas ao processo petrogenético que originou as principais paragéneses minerais observadas nas rochas durante um evento geológico (por exemplo: cristalização magmática, metamorfismo, diagénese, etc.)

Datação de rochas sedimentares

Para (Don.L.Eicher), este método também tem sido aplicado para glauconita em rochas sedimentares, mas não tão amplamente como

o método potássio-argonio. Isso porque:

o ambiente sedimentar, caracterizado por temperaturas mais baixas, o comportamento dos íons de Rb e Sr é diferenciado. O Rb é

mais facilmente absorvido pelos argilominerais, enquanto que o Sr tende a ser liberado da estrutura cristalina dos minerais para os

fluidos intersticiais.

o sucesso de uma datação radiométrica pelo método Rb-Sr em rochas sedimentares resulta, da obtenção das amostras com

alto teor de fracção argila, composta por argilominerais expansivos como a esmectita e o interestratificado ilita-esmectita.

Vantagens do método Rb e Sr

• Flexibilidade do método

• Aplicações em vários tipos de rochas

• Aplicações em vários processos geológicos: (metamorfismo,

magmatismo)

Desvantagens do método Rb e Sr

. Comportamentos geoquímicos distintos entre o Rb e Sr

• Facilidade de abertura do sistema

• Esta técnica, em certas circunstâncias, contorna o problema de não se

conhecer a quantidade filha inicial, e também fornece um auto-verificação

para determinar se as amostras testadas são propensos a ter a mesma idade

Cuidados a ter durante a datação radiometrica (em especial ao método Rb/Sr)

Durante a determinação da idade radiometrica, existe o problema da

contaminação, ou seja, eventual acrescimento do elemento a ser dosado, não

associado ao processo de desintegração radioactiva.

A contaminação por Sr, usando da aplicação do método Rb/Sr,

pode ocorrer de diversas maneiras como, por exemplo, com

cimento comum de construção civil. O cimento contem cálcio

que, por sua vez, tem Sr associado. A presença deste material no

laboratório, mesmo em quantidades mínimas acarretará,

contaminação por Sr, e consequente problema com as idades

determinadas.

A geocronologia caracteriza-se pela necessidade de laboratórios

super limpos onde não haja possibilidade de contaminação e

onde valores muito pequenos de isótopos possam ser

precisamente determinados.

Amostragem

Inicialmente, os pontos de amostragem e as amostras devem ser

precisamente seleccionados bem como a definição de qual método

deverá ser aplicado e como os resultados deverão ser avaliados. Com

essa base poderemos definir se trabalharemos com amostras do tipo

rocha total, minerais separados (fracções) ou ambas as formas. O

tipo e a quantidade de amostra dependem do método a ser

empregado, mas sempre é interessante repetir-se a análise ou

complementá-la com outro tipo de dados .

Etapas principais na determinação

Conclusão • Após longas horas de pesquisa, concluímos que o Método Rubídio-Estrôncio

permite a datação de rochas muito antigas, incluindo amostras de rochas lunares (colectadas pelas missões Apolo) até rochas com poucos milhões de anos. É muito utilizado em Geocronologia, pela versatilidade. O Rb não é um elemento comum na natureza e não forma mineral isolado, ou seja, ocorre como impureza em minerais de K, aos quais se associa devido à semelhança de raios atómicos. O isótopo radioactivo 87Rb desintegra-se para o isótopo 87Sr, em um único passo e com meia-vida de aproximadamente 48,8 Ga. Encontra-se Rb em minerais potássicos como as micas, feldspatos potássicos, piroxénios, anfibólios e olivinas, entre outros. Nesses minerais também ocorre Sr em sua forma original, não radioactiva (86Sr) o qual deverá ser precisamente determinado como parte do processo de datação. Essa quantidade será subtraída quando do cálculo final da idade da amostra, para evitar erros, uma vez que não foi originada pela desintegração do 87Rb contido. O Sr original sempre contém 86Sr não-radiogénico, que é facilmente detectado. Inicialmente, a análise de uma amostra pobre em Rb permite determinar a razão 87Sr/86Sr que se mantém no material a ser datado; uma vez que a quantidade de 86Sr na amostra não muda com o passar do tempo, procura- se em seguida uma amostra rica em Rb pois precisamos conhecer o valor do 86Sr.

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do planeta). São Paulo: bookman.• Trindade, I. R. (Maio de 2000). Estudo geoquímico e geocronológico Rb-Sr e

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• wikipedia. (2 de Junho de 2016). Datação radiométrica. Obtido em 15 de Setembro de 2016, de wikipedia: Datação radiométrica – Wikipédia, a enciclopédia livre

• Wikipedia. (17 de agosto de 2016). Geocronologia. Obtido em 15 de Setembro de 2016, de Wikipedia: Geocronologia – Wikipédia, a enciclopédia livre

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