Geocronologia e a geoquímica isotópica

 

As rochas sedimentares podem ser datadas de maneira relativa a partir dos fósseis nelas existentes ou por correlação estratigráfica.

Quando estas não têm um conteúdo fossilífero diagnóstico ou quando a correlação não é possível nem conclusiva, a tarefa de estimar a época de deposição de uma determinada rocha fica inviável.

Em tais casos, os métodos radiométricos, usualmente aplicados em rochas ígneas e metamórficas para obtenção de idades absolutas, têm sido aplicada como segunda alternativa.

Método radiométrico

O método radiométrico Rb-Sr é tradicionalmente aplicado para determinação de idades absolutas de rochas ígneas, pelo fato das condições de formação destas serem de alta temperatura.

No caso da cristalização de um magma, o 87Sr radiogênico possui considerável mobilidade e migra entre as fases minerais enquanto a temperatura for superior a 350° C.

Como resultado, ocorre um fenômeno chamado homogeneização isotópica do Sr, o qual é interrompido pelo resfriamento da rocha considerada.

Entendendo a homogeneização isotópica

A homogeneização isotópica ocorre porque as propriedades químicas dos diferentes isótopos de um mesmo elemento são muito próximas entre si, apesar de não serem idênticas. Esse princípio pode ser ilustrado pela comparação apresentada na figura logo mais abaixo.

Um jardim cercado e com uma árvore no centro representa dois sítios cristalinos com níveis diferentes de energia. No primeiro caso, soltamos alguns cães e os gatos no sistema jardim-árvore e podemos imaginar que, após alguns movimentos muito rápidos, eles irão se distribuir nos sítios apropriados, ou seja, os gatos na árvore e os cães no chão, sob a árvore.

Os cães e gatos são dois elementos diferentes em competição pelos mesmos sítios: eles se arranjam espontaneamente e assumem a configuração mais estável. Qualquer configuração alternativa seria intrinsecamente instável (cães na árvore e gatos no solo) ou fora de equilíbrio (cães e gatos no solo).

Esquema: fracionamento elemental versus homogeneização isópica. Fonte: retirado o livro “Geoquímica: uma introdução”. Ed. Oficina de Textos.

Na imagem acima vemos à esquerda: cães e gatos interagem vigorosamente, o que afeta a ocupação dos sítios disponíveis no sistema (árvore, chão). Assim como dois elementos químicos com propriedades diferentes, eles se distribuem para atingir o nível de mínima energia. À direita: gatos brancos e pretos têm características similares e, como os isótopos de um mesmo elemento, se distribuem aleatoriamente pelos sítios disponíveis. O arranjo mais provável é uma proporção idêntica de isótopos em cada sítio.

Agora, retiramos todos os animais do jardim e soltamos um novo conjunto de animais: apenas gatos com pelos de diferentes cores, alguns brancos e outros pretos. A probabilidade de que um gato fique na árvore ou no solo é independente de sua cor, a energia de interação é baixa e o arranjo mais provável é o de máxima entropia, com iguais proporções de gatos brancos e pretos em cada sítio.

Os gatos brancos e pretos são como isótopos de um mesmo elemento com propriedades similares, que compartilham os sítios disponíveis de modo independente de seu nível de energia.

Quando os elementos e seus isótopos podem se mover facilmente entre os sítios de estruturas cristalinas, líquidos e gases (seja porque os estados líquido e gasoso permitam misturas eficientes ou porque a difusão térmica permita que os átomos se movam rapidamente entre os sítios cristalinos dos sólidos), os elementos com propriedades químicas diferentes se arranjarão nos sítios disponíveis de modo a minimizar a energia total do sistema.

Por outro lado, as trocas isotópicas de um único elemento entre as fases contribuem pouco para o balanço energético do sistema, e os isótopos de um mesmo elemento estarão distribuídos homogeneamente de modo a maximizar a entropia do sistema.

Tudo a ver

 

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