D6 Geoquímica Isotópica e Geocronologia

Tópico

A geoquímica isotópica e a geocronologia utilizam a composição de isótopos radiogênicos, produzidos pelo decaimento de outro isótopo, e de isótopos radioativos, que ainda estão em processo de decaimento, presentes em minerais e rochas, para determinar a idade de formação de uma rocha, sua história térmica, os processos petrológicos pelos quais passou e os circuitos de fluidos que a atravessaram. Os sistemas cronométricos mais importantes são o sistema urânio-chumbo, medido em zircões, que permite datar rochas de um milhão a quatro bilhões e meio de anos; o sistema argônio-argônio, medido em feldspatos e hornblendas, que abrange um intervalo de apenas dez mil anos a quatro bilhões de anos; e o sistema urânio-tório-hélio, medido em apatita e zircões, que é utilizado principalmente para reconstruir a história térmica de baixa temperatura de uma rocha.

A termocronologia mede precisamente a idade de fechamento de um desses sistemas isotópicos, a temperatura abaixo da qual um mineral retém o produto radiogênico que gerou sem perdê-lo significativamente por difusão. A apatita fecha seu sistema de hélio por volta de 70 graus Celsius e seu sistema de traços de fissão por volta de 110 graus Celsius, enquanto o zircão fecha seu sistema de urânio-chumbo a uma temperatura muito mais alta, próxima de 900 graus Celsius. Combinando vários desses sistemas, cada um com sua própria temperatura de fechamento, é possível reconstruir a trajetória completa de temperatura versus tempo percorrida por uma rocha, uma trajetória que reflete diretamente a história de soterramento e exumação pela qual a rocha passou.

Ao contrário dos isótopos radiogênicos, os isótopos estáveis ​​de oxigênio, carbono e enxofre não decaem, mas sofrem fracionamento de forma diferente entre as diferentes fases em equilíbrio termodinâmico. Esse fracionamento depende diretamente da temperatura: quanto maior a temperatura na qual esse equilíbrio ocorre, menor o fracionamento entre as fases. Isso nos permite usar a composição isotópica medida hoje como um paleotermômetro capaz de reconstruir temperaturas passadas.

Isótopos cosmogênicos, como berílio-10, alumínio-26 e cloro-36, são produzidos diretamente na superfície da rocha pela ação dos raios cósmicos, e seu acúmulo nos permite datar há quanto tempo uma superfície geomórfica, como uma morena glacial ou uma escarpa de falha, está exposta, com uma precisão entre cinco e dez por cento, completando assim, juntamente com os sistemas cronométricos radiogênicos e os isótopos estáveis ​​descritos acima, o conjunto de ferramentas com as quais a geoquímica isotópica reconstrói a idade e a história térmica de uma rocha.

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