Apostila Tempo Geológico

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Tempo Geológico
O nosso planeta é incrivelmente velho para os padrões de tempo humanos, tem cerca de quatro bilhões e quinhentos milhões de anos.
Para a maioria de nós, a paisagem natural não se altera, é estática. Exceto quando ocorrem calamidades como erupções vulcânicas ou grandes tremores de terra, a paisagem geológica não muda de forma perceptível durante o tempo de várias gerações humanas. Mas a Terra, durante o seu tempo de "vida" é altamente dinâmica, tendo testemunhado transformações extraordinárias. "Viu" formarem-se e desaparecerem oceanos e cadeias montanhosas, "observou" a ascensão e a queda de inúmeras espécies de seres vivos... O registro destes eventos está nas rochas.
A evolução biológica há mais de 3.000 milhões de anos nos vem apresentando uma sucessão ordenada de organismos que nos permite, através de estudos laboratoriais, simulações matemáticas dos processos geológicos e especulações inteligentes, fazer a reconstituição de uma história diretamente ligada à passagem do tempo geológico.
Estabeleceu-se uma escala baseada na existência de sucessivas faunas e floras fósseis. Graças à evolução, a história da vida fornece-nos um "cronômetro" que permite situar acontecimentos inter-relacionados no eixo dos tempos, isto é, construir uma cronologia relativa, a biocronologia.
A Estratigrafia é à parte da Geologia que estuda os estratos (um estrato é uma camada rochosa delimitada por duas superfícies ou planos de estratificação, que o separam dos estratos superiores e inferiores), isto é, as camadas de rochas sedimentares formadas na superfície terrestre. Em conjunto com a Paleontologia, constitui a base da Geologia Histórica. Através das características e conteúdos dos estratos podem-se reconstituir as condições em que aqueles se formaram e situá-los no tempo, conseguindo-se assim reconstruir a história da Terra ao longo de grandes períodos geológicos.
O aparecimento e o desaparecimento de determinadas formas vivas (espécies, gêneros, famílias,...), a sucessão e a diversificação das mesmas são pontos de referência que servem para definir e limitar as unidades biocronológicas, cujo conjunto constitui uma escala biostratigráfica. Historicamente, foram as grandes unidades biostratigráficas que primeiro se definiram e delimitaram. Só mais tarde, graças ao permanente progresso da paleontologia, estratigrafia e sedimentologia, foram subdivididas em unidades biostratigráficas cada vez mais precisas.
Quadro com exemplos de bons fósseis característicos ou estratigráficos, os quais permitiram a edificação de uma escala (biostratigráfica) de tempo relativo (as duas colunas da esquerda - Era e Período). Os fósseis característicos ou estratigráficos são espécies do passado, animais ou vegetais, que existiram durante períodos limitados de tempo geológico tendo-se expandido por grandes áreas geográficas, e que são usados como guias da idade das rochas que os contêm preservados.
As grandes unidades biostratigráficas (andares, séries=épocas e sistemas=períodos) assentam quase sempre em mudanças mais ou menos rápidas no seio das populações fósseis. São materializadas por crises evolutivas, freqüentemente em ligação com fenômenos físicos (movimentos dos continentes – Tectônica de Placas-, avanço (transgressão) ou recuo (regressão) dos mares, glaciações...). Estas descontinuidades na história da vida serviram de base a Alcide d'Orbigny para estabelecer, em meados do século passado, a divisão do tempo relativo em 27 andares (1849-1852). Embora tenha perdido os fundamentos catastróficos introduzidos por D'Orbigny, o andar continua a ser uma unidade tempo-estratigráfica fundamental, com uma referência marcadamente paleontológica, uma vez que se baseia num dado conteúdo orgânico. Um andar é uma unidade tempo-estratigráfica e baseia-se numa sucessão de zonas biostratigráficas.
A antiguidade, a perenidade e a importância dos artrópodes (que têm pés articulados) sobressaem nitidamente tanto nos tempos passados como na época atual. Os principais grupos existem desde o Câmbrico (Cambriano) (-530 milhões de anos), e os mais tardios aparecem no Devónico (Devoniano), entre -400 e -360 milhões de anos, bem como no Carbónico (Carbonífero) (-300 milhões de anos). Poucos grupos se extinguem, à exceção dos trilobitóides, no Câmbrico (Cambriano), e das trilobites e artropleurides, no fim do Primário ou Paleozóico. A largura dos ramos da árvore genealógica é proporcional à abundância de representantes de cada grupo e mostra a importância e o lugar de cada um nas várias eras geológicas até à atualidade.
A história da terra é subdividida em eons, que são subdivididos nas eras, que são subdivididas em períodos ou sistemas, etc.. As subdivisões sucedem-se até ao horizonte, de acordo com o desenvolvimento dos conhecimentos paleontológicos e estratigráficos. Os nomes de subdivisões, como paleozóico ou cenozóico, podem causar estranheza, mas se decompusermos os termos já se tornam compreensivos. Por exemplo, zóico diz respeito à vida animal, e o paleo significa antigo, o meso significa o meio, e ceno significa mais recente. Assim a ordem relativa das três eras das mais antigas para as mais recentes é Paleozóico, Mesozóico e Cenozóico. 
Os nomes da maioria dos eons terminam em zóico, porque estes intervalos de tempo são reconhecidos, freqüentemente, com base na vida animal. As rochas formadas durante o Eon Proterozóico contêm fósseis de organismos muito simples, tais como bactérias, algas, e de animais vermiformes. As rochas formadas durante o Eon Fanerozóico apresentam fósseis de organismos complexos de animais e de plantas tais como os répteis, mamíferos e árvores. 
O andar é designado por um nome, muitas vezes o de uma localidade ou região geográfica onde pela primeira vez foi estudado e definido, acrescido do sufixo «iano»: por exemplo, Oxfordiano para Oxford, em Inglaterra, e Albiano no caso de Albe, em França. O estratótipo é o padrão que serviu para definir o andar; corresponde a uma dada sucessão de camadas geológicas num afloramento e lugares precisos: por exemplo, as bancadas de calcários azuis com moluscos em Semur-en-Auxois, no caso do andar Sinemuriano.
Este quadro mostra, de uma forma simplificada, a origem dos nomes (designações) dos Períodos=Sistemas, pertencentes às respectivas Eras, e à Escala de tempo bioestratigráfica, que está construída por ordem cronológica do mais antigo na base para o mais recente no topo.
Vários andares sucessivos constituem uma série ou um sistema=período cujo nome é decalcado a partir de uma região natural (Jurássico, por ter sido estudado e definido pela primeira vez nos montes do Jura, localizados entre a França e a Suiça) ou a partir das características da época que representa (Carbonífero [carbônico] em virtude do grande desenvolvimento de camadas de carvão, ou Cretáceo (cretácico) pela abundância de camadas de cré - calcário branco poroso, formado por conchas de foraminíferos). Muitas vezes, um acontecimento biológico importante e global delimita um sistema: início do Cambriano (Câmbrico) - aparecimento dos órgãos esqueléticos; fim do Cretáceo - desaparecimento dos dinossauros, das amonites, das belemnites e dos rudistas.
Os sistemas=períodos são agrupados em eras, cujos limites estão igualmente relacionados com a história da vida: fim do Primário ou Paleozóico - desaparecimento das trilobites. As eras, tal como já referimos, podem ser agrupadas em eons.
Quadro apresentando as divisões bioestratigráficas maiores - Eon -, da mais antiga na base para a mais recente no topo e, de uma forma breve, os grandes acontecimentos relacionados com as principais formas de vida, encontradas no registro fóssil e que conduziram às grandes divisões bioestratigráficas.
	
	
	Este quadro é um exemplo da divisão em andares, por ordem cronológica do mais antigo na base para o mais recente no topo, de um Período=Sistema, neste caso o Jurássico, unidade da era Mesozóica. Por sua vez os andares estão subdivididos em unidades biocronológicas, tais comoZonas, Subzonas e Horizontes.
	Quadro muito simplificado mostrando as subdivisões de dois eons nas respectivas eras. Comparando com o quadro ao lado há uma nomenclatura dos Eons distinta. 
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Tabela cronoestratigráfica simplificada, em que se mostram as divisões cronoestratigráficas até à Época, segue-se uma coluna de datação radiométrica, das diferentes divisões tempo-estratigráficas, desde a Formação da Terra (4.600 milhões de anos=4,6 Giga-anos (Ga); o Ga=1.000.000.000 de anos=mil milhões de anos) até à atualidade. A coluna da Evolução Biológica apresenta um certo pormenor, a coluna das Glaciações mostra bem o que foram as alterações climáticas ao longo da história da Terra. A Orogênese apresenta os períodos de tempo geológico em que se edificaram as maiores cadeias montanhosas e, finalmente, a Paleogeografia que refere alguns dos principais aspectos geográficos da Terra ao longo da sua história.
Os métodos de datação podem ser de dois tipos: relativos e radiométricos (absolutos). Os métodos relativos, já foram descritos, e fixam os acontecimentos numa escala de "antes e depois", de tal maneira que os possamos ordenar. Contudo, não permitem estabelecer a duração desses acontecimentos. Através do método radiométrico calcula-se o número real de unidades de tempo (anos) decorridas desde a ocorrência de um acontecimento. De uma maneira geral, esse cálculo é feito por métodos radioativos.
Os métodos de datação radiométrica, radioisotópica ou isotópica permitem-nos datar as formações rochosas com uma margem de erro pequena, à escala do tempo geológico, e devem o seu progresso ao estudo da química isotópica, que, com a espectrografia de massa, consegue a valoração quantitativa dos isótopos de uma determinada substância em função da sua massa atómica.
Em 1896, Becquerel observou que o urânio contido nos minerais era capaz de impressionar as películas fotográficas. Associou este fenômeno com as propriedades dos raios X. Mais tarde demonstrou-se que o urânio se desintegra espontaneamente e emite energia na forma de partículas e radioatividade. As partículas emitidas são núcleos de hélio (raios alfa) e elétrons (raios beta). A radiação magnética realiza-se sob a forma de raios gama. Em 1905, o físico inglês Rutherford, após ter definido a estrutura do átomo, fez a primeira sugestão para usar a radioatividade como uma ferramenta para medir diretamente o tempo geológico; logo depois disso, em 1907, o professor B. B. Boltwood, radioquímico da Universidade de Yale, publicou uma lista das idades geológicas baseadas na radioatividade. Embora as idades de Boltwood tivessem sido corrigidas, mostraram corretamente que a duração do tempo geológico deveria ser medida nos valores da ordem das centenas de milhares de milhões de anos.
Os 40 anos seguintes foram um período da pesquisa sobre a natureza e o comportamento dos átomos, conduzindo ao desenvolvimento da fissão e da fusão nuclear como fontes de energia. Um dos resultados desta pesquisa atômica foi o desenvolvimento e o refinamento continuado dos vários métodos e técnicas usados para medir a idade dos materiais da terra. A datação radiométrica com grau de precisão aceitável (2 a 5% da idade real) foi realizada a partir de 1950, quando o espectrómetro de massa foi desenvolvido. A ciência que faz a datação radiométrica das rochas denomina-se Geocronologia.
Um elemento químico consiste em átomos com um número específico de prótons nos seus núcleos, mas com pesos atômicos diferentes devido às variações do número de nêutrons. Os átomos do mesmo elemento químico com pesos atômicos diferentes são chamados isótopos. A desintegração (decaimento) radioativa é um processo espontâneo em que um isótopo de um elemento (pai) perde partículas de seu núcleo para dar origem a um isótopo de um elemento novo (filho). A taxa de decaimento é expressa em termos de meia-vida (semivida) de um isótopo, isto é, o tempo necessário para que a radioatividade de uma determinada quantidade de um radionúcleo decaia para metade do seu valor inicial. A diferença de 32 unidades de massa atômica entre o urânio 238 e o chumbo 206 representa 8 átomos de hélio (constituídos por 2 prótons e 2 nêutrons) ou partículas, que foram emitidos por sucessivos decaimentos. A maioria dos isótopos radioativa tem taxas rápidas de decaimento (isto é, meias-vidas curtas) e perdem a sua radioatividade dentro de alguns dias ou anos. Alguns isótopos, entretanto, decaem lentamente, e alguns destes são usados na datação radiométrica das rochas. Os isótopos pai e os filhos estáveis correspondentes, mais usados para determinar as idades das rochas antigas são listados no quadro abaixo:
Um outro método radioisotópico importante, usado com determinadas finalidades, é baseado no decaimento radioativo do isótopo carbono-14, que tem uma meia-vida de 5.730 anos. Este método do radiocarbono transformou-se numa ferramenta extremamente útil e eficiente para datar os episódios importantes da Préhistória e História do Homem. Por causa da meia-vida relativamente curta do carbono-14, o método só pode ser usado para datar os eventos que ocorreram dentro dos últimos 50.000 anos passados. O decaimento radioativo do isótopo do carbono-14 apresenta uma meia-vida de 5.730 anos.