Métodos de datação, Notas de estudo de Oceanografia

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MÉTODOS DE DATAÇÃO

MÉTODOS DE DATAÇÃO

Os métodos de datação agrupam-se em 4 categorias: 1 - métodos radio-isotópicos – taxa de desintegração atômica deuma amostra 2 - métodos paleomagnéticos – padrão de inversão dos pólosmagnéticos 3 - métodos químicos orgânicos e inorgânicos – alteraçõesquímicas de uma amostra com o tempo 4 – métodos biológicos – taxas de crescimento de organismospara datação do substrato sobre o qual este reside

MÉTODOS RADIOMÉTRICOS

Em qualquer elemento químico, o número de nêutrons pode variar, resultando emdiferentes isótopos do mesmo elemento.Os isótopos podem ser estáveis ou instáveis - estes últimos sofrem decaimentoradioativo e transmutam-se em novo elemento – são denominados isótoposradioativos ou radionuclídeosO taxa de decaimento radioativo é presumidamente invariável, de forma que umisótopo radioativo decairá para seu produto parente em um conhecido intervalo detempo.O método baseia-se na

meia-vida

dos radio isótopos, ou seja,

o intervalo

de tempo associado à perda de metade da quantidade do materialradioativo original - A RADIOATIVIDADE TORNA-SE DIFICIL DESER MEDIDA APÓS 30 meia-vidas

---

TIPOS DE RADIONUCLÍDEOS

Urânio 235

238 U

7.04 x 10

8 anos

0.72% de todo urânio natural

Urânio 238

238 U

4.47 x 10

9 anos

99.27% de todo urânio natural; existe em concentrações de 0.5 a

4.7 ppm nas rochas

Urânio 232

232 Th

1.41 x 10

10 anos

existe em concentrações médias de 10 ppm nas rochas

Urânio 226

226 Ra

1.60 x 10

3 anos

em rochas ígneas

Urânio 222

222 Rn

3.82 dias

gás nobre

Urânio 40

40 K

1.28 x 10

9 anos

no solo

RADIONUCLÍDEOS PRIMORDIAIS

TIPOS DE RADIONUCLÍDEOS

Trítio

3 H

12.3 anos

Produzido com testes de armas e reatores de fissão

Iodo 131

131 I^

8.04 dias

Produzido com testes de armas e reatores de fissão

Iodo 129

129 I^

1.57 x 10

7 anos

Produzido com testes de armas e reatores de fissão

Césio 137

137 Cs

30.17 anos

Produzido com testes de armas e reatores de fissão

Estrôncio 90

90 Sr

28.78 anos

Produzido com testes de armas e reatores de fissão

Plutônio 239

239 Pu

2.41 x 10

4 anos

Produzido pelo bombardeamento do

(^238) U com nêutrons

RADIONUCLÍDEOS ANTROPOGÊNICOS

MÉTODO DO RADIOCARBONO^ Desenvolvido em 1947 por Willard Libby (EUA)

O carbono tem três isótopos naturais -

(^12)

C,

(^13) C - estáveis 14 C

• instável

A proporção destes isótopos na atmosfera e seres vivos é de:

12 C - 98.89% 13 C - 1.11% 14 C - 0.00000000010%.

Para cada átomo de

(^14) C em um ser vivo, existe 1,000,000,000,000 de

átomos de

(^12)

C.

PREMISSAS BÁSICAS DO MÉTODO

A

produção

de

radiocarbono

por

raios

cósmicos

tem

permanecido

essencialmente a mesma para estabelecer um equilíbrio de

(^14)

C/

12 C na

atmosfera

É rápida a mistura do

(^14)

C em todo o sistema (aquático e terrestre)

A razão isotópica na amostra só é alterada pelo decaimento radioativo

Nydal and Loveseth 1993

A atividade do

(^14) C na atmosfera

aumentou em aproximadamente100% durante os testes nuclearesdo pós-guerra (grande fluxo deneutrôns). Desta forma, aradioatividade padrão para o

(^14) C é

aquela de 1950 - idade 0 (zero) de referência para as datações. Efeito industrial – 1890 em diante –redução de 2% da atividade do

(^14) C

devido à queima de comb. fósseis

MATERIAIS DATÁVEIS PELO MÉTODO DO

RADIOCARBONO

¾^

carvão, madeira, turfa, solo

¾^

sementes, pollen

¾^

ossos, conchas calcáreas, casca de ovo

¾^

couro, pelos-cabelos, papel

¾^

gelo e água

¾^

tecidos, cerâmica, pinturas rupestres

¾^

espeleotemas

¾^

resinas e colas.

Waikado Radiocarbon Dating Lab.

LIMITAÇÕES DO MÉTODO

2- INCERTEZA QUANTO À FREQUÊNCIA DA DESINTEGRAÇÃORADIOATIVAImpossível prever quando um átomo irá sofrer decaimento – determina-se otempo médio de decaimento durante determinado período. Assim, idadesabsolutas não podem ser fornecidas, pois existe uma MARGEM DE ERRO. 5.

±100 anos - 68% de chance da idade se situar entre 4.900 e 5.100 anos

- 95% de chance da idade se situar entre 4.800 e 5.200 anos- 99% de chance da idade se situar entre 4.700 e 5.300 anos

Quanto maior a massa da amostra, menor o erro.

EFEITO RESERVATÓRIO DOS OCEANOS Massas d’água profundas apresentam menos

(^14) C do que as massas d’água

superficiais - PORQUE??... Estas massas d’água trazidas à superfície em regiões de ressurgência, diluema radioatividade do

(^14) C nas águas superficiais. Amostras de carapaças e

esqueletos calcáreos se tornam então aparentemente mais velhos do queorganismos contemporâneos em terra. O envelhecimento das amostras oscila entre 300 (regiões tropicais) a 750 anos(altas latitudes). No litoral sul do Brasil o efeito reservatório é de 420 anos.

Idade da água marinha a 3000 mde profundidade. Áreas achuriadasmarcam zonas de formação demassas d’água profundas Broecker 1985

MÉTODO POTÁSSIO-ARGÔNIO

Método utilizado na datação das rochas basálticas oceânicas - rochas recémformadas não apresentam qualquer teor de argônio, que começa a se formarcom o decaimento do potássio.O^

gás

se

aloja

na

estrutura

cristalina

dos

cristais,

sendo

expulso

por

aquecimento em laboratório. A datação neste caso se baseia não no decaimentoradioativo do

(^40) K mas no aumento da quantidade do produto parente

(^40) Ar.

O^

40 K possui meia-vida de 1,4 bilhão de anos, o que torna o método capaz de O potássio ocorre na forma de três isótopos -medir idades de dezenas de milhões até bilhões de anos.

(^39)

K,

(^41) K - estáveis 40 K

• instável

Isótopos de

(^40) K corresponde a 0,012% de todos os átomos de potássio

Produtos do decaimento –

(^40) Ar - maior ocorrência nas rochas 40 Ca

MÉTODO URÂNIO-TÓRIO-CHUMBO

Se baseia no decaimento do

(^238)

U e

(^235)

U, cujo produto final é o chumbo

235

U

234

U

230

Th 226

Ra 222

Rd 210

Pb 210

Po 206

Pb

Meia Vida^ 4,51 B anos 250 M anos 75.200 anos 1620 anos 3,83 dias 22 anos^ 138 dias^ estável

238

U

231

Pa 237

Th 223

Ra 207

Pb

Meia Vida^ 713 M anos^ 32.000 anos^ 18,6 dias^ 11,1 dias^ estável

A soma de isotopos de urânio e seu produtoparente se mantém constantes durante todo operíodo de decaimento.

MÉTODO DE TRAÇOS DE FISSÃO

Esta técnica de datação mede a distribuição espacial de traços (em escalamicroscópica) de

(^238)

U sobre a superfície de minerais como apatita, e zircão,

causados pela fissão do átomo. Literalmente, imprime um sulco nasuperfície do mineral.Determinando-se o número de traços presentes sobre uma superfíciemineral polida, bem como a quantidade de urânio ainda existente (atravésda indução de traços de fissão), é possível calcular a idade da amostra.É necessário que o mineral, após depositado ou formado, não tenha sidosubmetido a temperaturas superiores a 120°C.Data amostras entre 20 M e 1 B de anos

Traços de fissão espontâneos e induzidos

TERMOLUMINESCÊNCIA - TL

Cristais de quartzo, feldspato e calcita, após soterrados, ficam sujeitos a um fluxode radiação natural provocada pelo decaimento de átomos de potássio, urânio,rubídio e tório existentes no depósito sedimentar.Uma das consequências deste fluxo é ejetar elétrons da sua órbita estável, sendoque eventualmente estes elétrons ficam presos em imperfeições da estruturacristalina. Raios cósmicos também contribuem com o processo.Quanto maior o tempo de soterramento maior a radiação absorvida.Amostras de sedimento (principalmente com tamanho ente 4 e 11

μm) quando

aquecidas (500 °C) emitem fótons associados ao retorno do eletron à sua órbitaoriginal. Quanto mais intensa a luz emitida, mais velha for a amostra.Capacidade de datação de amostras entre 1000 e 500.000 anos.