A medida do tempo geológico e a idade da terra · A Terra tem 4,6 mil milhões de anos e é muito raro encontrar-se restos da crosta original, a maior parte da qual foi esmagada

A MEDIDA DO TEMPO GEOLÓGICO

E A IDADE DA TERRA

Biologia – Geologia (10º ano)

Idade relativa e idade radiométrica

Memória dos tempos geológicos

O tempo em Geologia

A noção de tempo é um conceito fundamental em geologia …

E a idade da Terra, uma

questão central!

O tempo em Geologia

Unidade de tempo para o último século Ano

Unidade de tempo para o estudo da civilização romana Séculos

Unidade de tempo para o estudo da pré-história Milhar de anos

Unidade de tempo no domínio da Geologia MILHÕES DE ANOS (M.a.)

O tempo em Geologia

O tempo em geologia tem uma dimensão diferente daquela

habitualmente usada por qualquer ser humano.

Os físicos e químicos

estudam processos que

decorrem em fracções

de segundo!

Os geólogos estudam

processos que podem

durar longos

períodos… Reacções químicas,

propagação das ondas

sonoras, etc.

Orogénese, expansão dos

fundos oceânicos, erosão etc.

Reacções

químicas,

propagação

das ondas

sonoras, etc.

Orogénese (formação de

montanhas),

expansão dos

fundos

oceânicos,

erosão , etc.

O tempo em Geologia

Mas será que todos os fenómenos geológicos são

lentos à escala humana?

Sismos

Erupção vulcânica

Impacto de um meteorito

Avalanches

Inundações

Actualmente

considera-se que

o nosso planeta

tem 4600 M.a.

O tempo em Geologia

Querem ter uma noção? …

Imagina uma ampulheta gigante cheia de

grãos de arroz! 1Kg de arroz tem 5000

grãos… A idade da Terra corresponderia a

uma ampulheta com 91 000 Kg de arroz em

que, por ano, caía um grão …

Por ano, é arrancado dos Himalaias e por

acção dos agentes erosivos, 1 mm de

material…

Ao fim de 1 M.a. Já 1Km foi arrancado!!!!

O tempo em Geologia

“O movimento das placas tectónicas da Terra

produziu ao longo do tempo maravilhas como o

cume do Evereste e dispôs os continentes na forma

como os conhecemos. Pelo meio esqueceu-se da Baía

de Hudson, no Canadá. Agora, cientistas do Canadá

e dos Estados Unidos descobriram que na costa

oriental da baía podem estar as rochas mais antigas

que se conhece da crosta terrestre, produzidas há

4,28 mil milhões de anos.

"Existem datas mais antigas para minerais isolados provenientes do Oeste da Austrália, mas estas são as rochas

mais antigas que se conhece até agora”, disse num comunicado Richard Carlson, investigador do Departamento

de Magnetismo Terrestre, do Instituto de Carnegie em Washington.

A descoberta foi publicada hoje na revista Science. Os investigadores estudaram amostras de uma cintura de

rochas metamórficas chamadas Nuvvuagittuq. Ao medirem a composição dos isótopos de neodímio e de

samário, elementos químicos raros que existem nestas rochas, conseguiram datar as amostras entre os 3,8 e

4,28 mil milhões de anos.

A Terra tem 4,6 mil milhões de anos e é muito raro encontrar-se restos da crosta original, a maior parte

da qual foi esmagada e reciclada no interior do planeta várias vezes. (…)” in Público, 2008

O tempo em Geologia

Se a Terra for “jovem”, ficamos

praticamente reduzidos a uma opção –

foi Deus que a criou …

Se a Terra for bem “velha”, a evolução

(dos seres vivos, por exemplo) é

teoricamente possível!

Um milhão de anos … uma “migalha” de tempo na Terra …

Muitas questões podem ser colocadas sobre o

que aconteceu ao longo destes 4600 M.a. …

Quando apareceram e como evoluíram os primeiros seres vivos …

Que tipo de organismos povoaram a Terra? …

Será que existiram crises biológicas?

Quais as suas causas?

Quem foi afectado por essas crises?

Para conseguir responder a tudo isto é

necessário determinar idades – precisamos de

Relógios Geológicos (rochas e fósseis)!

O tempo em Geologia – datação de rochas

DATAÇÃO RELATIVA

Princípio da Horizontalidade Inicial

Princípio da Sobreposição de Estratos

Princípio da Intersecção

Princípio da Inclusão

Princípio da Continuidade Lateral

Princípio da Identidade Paleontológica

../../../Trabalhos emprestados p colegas/Estágio Carla Silva/8.º Ano/Os meus documentos/As minhas imagens/Animais em movimento/pescador01.gif

O tempo em Geologia – datação relativa de rochas

Princípio da Horizontalidade Inicial

Os sedimentos que estiveram na origem dos estratos são depositados, em

regra, segundo camadas horizontais paralelas à superfície de deposição.

(Quaisquer fenómenos de deformação que alterem esta horizontalidade das

camadas é posterior à sedimentação!).

Cabo Sardão – costa vicentina

O dinossauro que caminhou neste local não estava certamente a

“andar de lado”…!


Se não ocorrerem deformações, a deposição ocorre por ordem cronológica,

da base para o topo – uma camada é mais recente que a que lhe serve de

base e mais antiga do que as que lhe estão acima.


Mais recente

Mais antigo

Mais recente

Mais antigo

Mais antigo

Mais antigo

Mais recente

Mais recente


As camadas que se encontram no topo de uma sequência estratigrágica original (sequência vertical

de estratos) são mais recentes que as camadas inferiores.

Isto permite analisar um perfil vertical de camadas como uma linha vertical de tempo!


Excepções ao princípio da

Sobreposição de Estratos

Este princípio nem sempre pode ser

usado para datar os estratos de

forma relativa! Se ocorrerem

determinadas deformações nas

rochas a posição dos estratos será

alterada e, às vezes, até invertida

(como no caso das dobras deitadas)!!! Inglaterra, Crackington Haven

1 - Dobras deitadas


http://www.flickr.com/photos/earthwatcher/4074214161/




Os sedimentos depositados em grutas são mais

modernos do que as camadas que lhe servem

de tecto.

3 - Grutas

2 – Terraços fluviais

O rio, por erosão, escava um novo leito, provocando

a formação de degraus onde deposita sedimentos –

terraços fluviais. Os últimos a serem depositados

foram os da zona 3 (mais recentes).

Mais antigo

Mais

recente

Mais antigo

Mais

recente






Estes estratos apresentam a mesma idade

apesar de não estarem “nivelados”

Blocos rochosos que fracturam

(“partem”) e que se movimentam

um em relação ao outro.

4 - Falhas






O Princípio da Sobreposição deve

ser aplicado com precaução, uma

vez que em terrenos que

experimentaram fenómenos de

deformação, como dobras e falhas,

o geólogo deve apoiar-se em

métodos de interpretação

complementares.

A sua aplicação poderá no entanto ser válida para estratos que se encontrem

em posição inclinada, desde que a deformação de origem tectónica, posterior à

deposição dos estratos, não tenha provocado a sua inversão.





Um estrato delimitado pelo mesmo

tecto e muro e com semelhantes

propriedades litológicas possuí a

mesma idade em toda a sua

extensão lateral!

Os estratos podem estender-se lateralmente por

longas distâncias. Aplicando este princípio

podemos correlacionar litologias que se

encontrem muito afastadas.




Em vários ponto da Terra pode existir a mesma sequência estratigráfica, isto é,

há correlação entre estratos distanciados lateralmente!



Isto foi usado para provar a

existência da Pangea – margens

da África e da América do Sul

contêm rochas do mesmo tipo

(idênticas sequências

estratigráfias)


Este princípio aplica-se, por exemplo a rochas compostas por fragmentos de

outras (como o conglomerado)

Fragmentos ou porções de

uma rocha que se

encontram incorporados

(inclusão) noutra são mais

antigos que as rochas que

os contêm.

Mais antigo

Mais recente



Mais antigo

Mais recente

Antes desta rocha se formar (por

sedimentogénese e diagénese), os detritos

já existiam e pertenciam a uma outra,

logo são mais antigos! OU ….


Magma

invade

pequenas

fracturas

A proximidade do

magma faz com que

as rochas encaixantes

se fundam


Este princípio aplica-se a estratos afetados por estruturas (falhas, intrusões

magmáticas, etc …)

A estrutura que intersecta

é mais recente do que

aquela que é intersectada.

Mais antigo

Mais recente



“Não se pode cortar

algo sem esse algo já

lá estar!” …

Filões

Magma invade as

fracturas existentes

nas rochas

encaixantes (mais

antigas), preenchendo-

as e, mais tarde,

solidificando (filões).


Sequência cronológica: A – B - C

Filão Filão

Falha Intrusão

Magmática

Mais recente Mais recente

Mais recente

Mais

recente

Não esquecer!!! Que tipo de Datação estamos a fazer?

RELATIVA

http://enterprise.cc.uakron.edu/geology/natscigeo/Lectures/time/gneissdike.gif


PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO DE

ESTRATOS

PRINCÍPIO DA INTERSECÇÃO

PRINCÍPIO DA HORIZONTALIDADE

INICIAL


Uma discordância

corresponde a um

período de tempo

durante o qual não

ocorreu sedimentação

(e a erosão actuou),

iniciando-se depois

uma nova

sedimentação.

Discordância


Shepard Point ,

Utah – U.S.A.

Discordância



Estratos com os

mesmos fósseis

possuem…

Os fósseis são

contemporâneos das rochas

onde se encontram!



D

I

A

G

É

N

E

S

E

O processo de

fossilização

acompanha o

processo de

formação da

rocha, logo fóssil

e rocha possuem

a mesma idade

(datação

relativa)!

Rocha e fóssil são

contemporâneos!



Mas nem todos os fósseis podem

ajudar a datar litologias …

apenas os …



São fósseis de seres que fossilizam facilmente (têm partes

duras) e, por isso, ficam muitas vezes registados nas rochas! OCORRÊNCIA EM ABUNDÂNCIA

São fósseis de seres que existiram em grande quantidade e que

se expandiram numa grande área geográfica (assim, permitem

correlacionar estratos em diferentes pontos do globo) AMPLA DISTRIBUIÇÃO

GEOGRÁFICA

São fósseis de seres que não viveram durante muito tempo (à escala

geológica). CURTA DISTRIBUÇÃO TEMPORAL ou estratigráfica.


As trilobites eram artrópodes (como as

aranhas, lagostas, insetos, etc) exclusivos do

meio marinho! Possuíam um

exosqueleto de quitina endurecido

com carbonato de cálcio (por isso os

seus fósseis são tão abundantes!). A

maioria das espécies de trilobites

tinha sistema de visão muito apurado

e olhos complexos. O seu tórax tinha

muitos segmentos e, por isso, podiam

enrolar-se e defender-se dos

predadores (como os bichos da

conta!). Surgiram há cerca de540 M.a. e

extinguiram-se há cerca de 250 M.a..



Os graptólitos surgiram há cerca de

523 M.a.e extinguiram-se há 330

M.a. Eram pequenos animais marinhos

que viviam em colónias (apenas de alguns

cm) e que se expandiram por várias

regiões do globo.



As amonites eram animais marinhos e

tinham corpo mole… no entanto uma

carapaça encarregava-se de os

proteger (e facilmente fossilizava)! Os

maiores podiam atingir 1 m de

diâmetro! Estes seres eram carnívoros

e surgiram há cerca de 225 M.a. e

extinguiram-se há 65 M.a.

Mais informações sobre FÓSSEIS

Mas nem todos os fósseis apresentam características que lhes permitem

ajudar na datação de rochas…

Corais

Os corais são formados por pequeninos

animais de corpo mole (pólipos) que vivem

juntos num grande grupo (colónia). Ao longo

do tempo vão construindo uma estrutura

calcária onde se alojam e vive em conjunto

com uma alga que se chama zooxanthelae. É

esta alga minuscula responsável pelas cores

que observamos nos corais como verde,

amarelo, azul, lilás, castanho e muitas outras.

Quando morrem, novos pólipos crescem por

cima dos esqueletos de calcário que ficam

(um kg de coral pode ter nais de 80.000

pólipos). Assim, quando vemos um recife de

coral, apenas a fina camada superficial é que

é constituida por pólipos vivos na verdade!

Os corais estão entre as comunidades

marinhas mais antigas que se conhecem - a

sua história remonta desde há 500 milhões

de anos atrás!!!!

NÃO SÃO BONS FÓSSEIS DE

IDADE! Pólipos de corais

Mas… estes seres só conseguem sobreviver

em ambientes aquáticos de águas quentes,

calmas e pouco profundas!!!!

Por viverem em ambientes tão

característicos e altamente específicos eles

são considerados …


Permitem caracterizar paleoambientes

São fósseis de seres que apresentam uma

reduzida distribuição geográfica pois habitam

apenas locais com condições específicas.

São fósseis de seres que viveram durante muito

tempo (à escala geológica).


Seres que habitam a Terra desde há milhões de anos e que, para

além de existirem actualmente, são encontrado também sob a forma

de fóssil!


Existem diversos motivos pelos quais um organismo sobrevive milhões de anos sem sofrer

mudanças. Uma das explicações é o simples facto desse organismo se encontrar muito bem

adaptado à diversidade de condições do meio que habita. Já outros organismos não

evoluem devido à continuidade mais ou menos estável das características do seu habitat.

A sobrevivência de alguns fósseis “vivos” também pode dever-se ao facto destes habitarem

ambientes isolados, onde não enfrentam a competição com outros organismos

potencialmente melhor adaptados a esses ambientes.

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 é que interagiam entre si e como se

relacionavam com o meio ambiente onde viviam;

Permitem reconstituir os ambientes do passado e assim reconstituir

a geografia da Terra;

Permitem reconstituir os climas do passado;

Permitem efectuar a datação relativa dos estratos rochosos.

Quais os

melhores

fósseis de

idade?

Ceratites,

goniatites,

belemnites e

amonites (existiram em grande

número -barra larga -

e tiveram uma curta

duração na história

da Terra!

É frequente os geólogos recorrerem ao estudo de associações de diferentes fósseis de idade,

evitando datações baseadas apenas num (seriam menos precisas!).

Quais dos estratos apresentados possuem a

mesma idade?

A e K ; B, E e L ; C, F e M ; D, G e N

(pois posuem os mesmos fósseis – Princípio da Identidade Paleontológica)

As camadas 1 a 5 sofreram deformações, inclinando,

após a sua formação (estas camadas experimentaram

a mesma história geológica pois a sua inclinação é

semelhante).

Princípio da

Horizontalidade

Inicial

A intrusão 6 atravessa as camadas 1, 2 e 3 logo é

mais recente que estas.

As camadas 9 e 10 são “cortadas” pelo vale logo podemos

afirmar que este foi a última estrutura a formar-se.

Princípio da

Intersecção

Inclusões no

granito

Metamorfismo de contacto

(devido às elevadas

temperaturas)

Inclusões de

granito

mais antigas que ele

Princípio

da Inclusão

Princípio

da Inclusão mais antigas que a rocha

que as contém

Podem-se formar novas

rochas por alteração das

anteriores

As camadas de 1 a 10 depositaram-se horizontalmente umas sobre as outras. Sofreram deformação, inclinando-se. Posteriormente ocorreu a formação de uma intrusão magmática que deu origem ao granito (contém inclusões de outras rochas mais antigas). Deu-se a erosão de todo este conjunto e, posteriormente depositaram-se as camadas 11 (com inclusões do granito, mais antigo) a 14.

Os sedimentos acumulam-se horizontalmente

Forças tectónicas provocam o seu levantamento e deformação

Surge uma intrusão magmática com um “ramo” – dique – que “corta” as camadas deformadas

Surge uma falha (que corta o dique e as estruturas deformadas)

Princípio da

Horizontalidade

Inicial

Princípio da

Intersecção

1 - Deposição de A, B, C, D, E, F

e G e posterior inclinação;

2 – Ocorrência da falha H;

3 – Erosão e formação de uma

descontinuidade (I) – superfície

irregular;

4 – Deposição de J, K e L;

5 – Aparecimento da Intrusão M;

6 – Novo episódio de erosão com

formação de uma segunda

descontinuidade (N);

7 – Deposição de P (com inclusões de

rochas mais antigas) e Q;

8 – O filão R e as camadas de lava S e T surgiram depois da deposição de Q mas não é possível

concluir se R surgiu antes ou depois de S e T pois não o intersecta; Com certeza sabemos apenas

que a camada mais recente de todas é a T.

Conglomerado

Calcário

Como ordenar cronologicamente as estruturas de A a F?

Mais antigo

C D A B F E

Mais recente

DATAÇÃO ABSOLUTA

O tempo em Geologia – datação absoluta


A radioactividade é uma das principais fontes de energia

térmica interna da Terra!


Os átomos fazem parte da constituição da

matéria (de tudo aquilo que existe)! … Nas

rochas também existem átomos!

Alguns deles (urânio, rádio, etc) são

radioactivos, isto é, ao longo dos tempos,

e naturalmente, os seus núcleos vão-se

desintegrando espontaneamente para se

tornarem mais estáveis. Quando isso

acontece liberta-se energia!


O ambiente no qual vivemos é naturalmente

radioactivo. Por exemplo, respiramos carbono-

14, que é radioactivo; comemos bananas que

apresentam na sua composição potássio-40,

com núcleo instável, nos nossos ossos e sangue

existe rádio-226 …

Vivendo em um ambiente radioativo, os seres

humanos, e todos os demais seres vivos, são

naturalmente radioativos. O problema está na

quantidade de radiação à qual estes seres

sãoexpostos: acima de certo nível a exposição

às radiações provoca, no corpo humano, e nos

demais seres vivos, várias reações adversas

(danos nas células e no materal genético).


A datação absoluta pode também ser chamada de …

O mesmo elementos químico (carbono, por exemplo), pode ter no núcleo do átomo:

O mesmo número de protões e neutrões (6P + 6N) C12

Diferente número de protões e neutrões (6P + 8N) C14

Diferente número de protões e neutrões (6P + 7N) C13

ESTÁVEL

ESTÁVEL

INSTÁVEL

… Isótopos …

Nota: C12, C13 e C14 são isótopos de carbono!


Urânio submetido a radiação U.V.

Os isótopos de urânio são muito frequentes

nas rochas (1g por cada 1000 Kg de rocha) !

Estes isótopos são muito instáveis – os seus núcleos

desintegram-se espontaneamente formando um átomo

de um elemento químico diferente, mais estável!

Átomo inicial: ISÓTOPO – PAI (instável)

Átomo formado após desintegração: ISÓTOPO – FILHO (mais estável)

Nota: O isótopo Rubídio-87 forma o isótopo de Estrôncio-87 quando se desintegra!


A taxa de decaimento radioactivo (desintegração

dos isótopos-pai em isótopos-filho) é constante para

cada isótopo! (não varia com condições de pressão, tenperatura ou outros

aspectos associados aos processos geológicos)

A desintegração é irreversível: o isótopo-pai não

volta a adquirir as propriedades iniciais!

Quando a rocha se forma adquire elementos radioactivos que se começam a

desintegrar marcando o momento de formação daquela rocha!


… o conceito mais importante…

Período de semi-vida

ou período de semi-

transformação

Tempo decorrido para que metade do número de

isótopos-pai radioactivos sofra desintegração,

transformando-se em isótopos-filho.

No final de um período de semi-vida, 50% dos isótopos-pai já foram

transformados em isótopos-filho… No final do 2º período de semi-vida, metade

da metade que restou (¼) do nº original de isótopos-pai ainda permanecem na

rocha… No 3º período de semi-vida 1/8 e assim por diante!

(restará sempre uma quantidade residual de isótopos-pai na rocha)


Espectrometro de massa – consegue detectar

quantidades diminutas de isótopos!

http://sites.google.com/site/geologiaebiologia/biologia-e-geologia-10%C2%BA/a-medida-do-tempo-e-a-idade-da-terra/baldes.jpg?attredirects=0


Basta conhecer o período de semi-vida e o nº de isótopos-pai e filho existentes na

rocha para que se possa calcular o tempo decorrido desde que o processo de

desintegração se iniciou


À medida que os milhões de anos passam, o potássio 40 decai lentamente e, um a um, os átomos de árgon 40

substituem os de potássio 40 no cristal. A quantidade de árgon 40 acumulada é uma medida do tempo

decorrido desde a formação da rocha. Decorridos 1,26 mil milhões de anos, o rácio será 50-50. Ao fim de

mais 1,26 mil milhões de anos, metade do potássio 40 remanescente terá sido convertido em árgon 40, e

assim por diante.


Há medida que o tempo passa aumenta na

rocha o número de isótopos-filho e diminui o

número de isótopos-pai!

A margem de erro é de apenas alguns M.a.


Na altura em que a rocha se formou os isótopos ficaram incorporados nos minerais e, nesse momento

inicial, apenas existiam isótopos-pai e nenhuns isótopos-filho!


O que inferir quando a

quantidade de

isótopos-filho e

isótopos-pai é igual ?

O que inferir quando a

quantidade de

isótopos-filho é 3

vezes superior à

quantidade de

isótopos-pai?

Passou um período de

semi-vida!

Passaram dois

período de semi-vida!


Qual o melhor isótopo para

datar rochas jovens?

É que se a rocha for “velha” e a taxa de

decaimento for rápida, os isótopos-pai já

se transformaram quase todos em

isótopos-filho: sabemos que o relógio

isotópico parou, não sabemos é há

quanto tempo isso aconteceu!


O Carbono-14 é muito usado na

arqueologia e é o ideal para

datar fósseis ou quaisquer outros

resíduos orgânicos… Porquê?

Todos os seres vivos contém

carbono. Ele é aborvido pelos

seres fotossintéticos e daí segue

por toda a cadeia alimentar!

Quando os seres morrem inicia-se

o decaimento! E a arqueologia

estuda eventos recentes –

interessam isótopos com menor

tempo de semi-vida!


Não permite datar rochas sedimentares! (este método pressupõe que as rochas sejam sistemas fechados, não existindo entradas ou saídas de isótopos.

Mas, se as rochas sofrerem erosão ou meteorização, podem ocorrer perdas de isótopos (pais e filhos) o que

irá influenciar a idade atribuída!).

Cada grão de areia tem um relógio calibrado para uma data distinta, a qual remonta provavelmente a muito

antes de a rocha sedimentar se formar. Assim, em matéria de cronometragem, a rocha sedimentar é uma

confusão.

Nem sempre as rochas contêm grandes quantidades dos isótopos

necessários à sua datação.


As rochas ígneas costumam conter muitos

isótopos radioactivos diferentes. A

solidificação das rochas ígneas dá-se

bruscamente, o que tem uma

consequência feliz: todos os relógios de

um dado fragmento de rocha são

calibrados em simultâneo.

Apenas as rochas ígneas proporcionam bons relógios

radioactivos!


As rohas estão constantemente a

ser recicladas e transformadas

noutras – é impossível datá-las

por completo!

O melhor que há a fazer é combinar todos os

métodos de datação para que se consiga

elaborar um calendário da história da Terra!

Em locais onde ocorram afloramentos com mais

do que um tipo de rocha, podem-se datar as

rochas magmáticas por dataçao absoluta e,

em seguida, estabelecer uma equivalência

com os restantes fenómenos geológicos que se

encontrem representados na área em estudo.


O tempo em Geologia

Os sedimentos não se acumulam numa taxa

constante em nenhum ambiente de sedimentação (podem até haver longos momentos de ausência de

sedimentação). Por exemplo, durante uma inundação,

um rio poderá depositar uma camada de areia de

vários metros de espessura em questão de

poucos dias, enquanto durante todos os anos que

se seguirem entre as inundações ele apenas

deposita uma camada de areia com poucos

centímetros de espessura. Além disso a taxa de

erosão também não é constante.

Por que motivo a estratigrafia não permite medir o tempo de

forma absoluta?

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