Aula Datação Relativa e Absoluta

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Datação Relativa e Absoluta e o Surgimento e Evolução da Vida no Planeta Terra
Dr. Carlos Eduardo Veiga de Carvalho
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Datação Relativa e Absoluta
Datação relativa: quando se determina que um estrato é mais antigo que o outro, sem determinar a idade absoluta de cada um.
Datação absoluta: determinação da idade em anos do estrato ou rocha.
1835
1875
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Idade Absoluta ou Numérica
Ernest Rutherford (1871-1937) Físico.
Foi o primeiro a sugerir a utilização da radioatividade como ferramenta para determinação da idade de rochas (idade do planeta Terra).
Isótopos: São átomos com o mesmo n° de massa (p + n), mas n° atômico (p) diferentes.
Nem todos os elementos possuem isótopos radioativos (isótopos estáveis). Isótopos com núcleos instáveis estão sujeitos a transformações (decaimento radioativo). 
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Determinando a Idade Absoluta
Isótopos radioativos são incorporados a minerais e rochas de diversas formas.
Como os minerais cristalizam do magma, isótopos radioativos são incluídos na estrutura cristalina dos minerais.
Na hora da cristalização apenas isótopos “pais” são incluídos no mineral
Isótopos “pais” radioativos começa a decair produzindo isótopos filhos.
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Decaimento Radioativo
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Decaimento Radioativo e Isótopos Radiogênicos
As razões dos isótopos “radiogênicos” São uma função do tempo e da razão dos isótopos Pai/Filho. 
Esquema do decaimento radioativo
87Rb-87Sr (meia-vida 48 Ga)
147Sm-143Nd (meia-vida 106 Ga)
238U-206Pb (meia-vida 4.5 Ga)
235U-207Pb (meia-vida 0.7 Ga)
232Th-208Pb (meia-vida 14 Ga)
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Esquema de Decaimento do U238
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Determinando a Idade Absoluta
Datação isotópica:
Utilização do processo de decaimento para medir a quantidade de tempo decorrido desde a formação do mineral.
Com o tempo a quantidade de isótopos pai vai decrescendo enquanto o filho vai aumentando. 
A taxa de decaimento radioativo é constante agindo como um relógio.
A taxa de decaimento não é afetada pela temperatura, pressão ou reação química com o parente isotópico.
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Datação Isotópica
Medindo-se a quantidade de isótopos “pai” e “filhos” em um mineral ou rocha e comparando-os com a taxa de decaimento radioativo do elemento é possível se estabelecer a idade absoluta da rocha.
Espectrômetro de massa.
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Datação Isotópica
Meia Vida.
É o tempo necessário para que metade dos isótopos “pai” decaiam para isótopos “filho”. 
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Principais Isótopos - Datação
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Estratigrafia
Estrato:(do latim stratum) é uma camada de sedimentos com características individuais distinta de outras camadas (granulometria, estrutura e composição mineralógica, relacionadas com o ambiente deposicional)
É o estudo das seqüências dos estratos, possibilitando o estabelecimento das relações entre os mesmos e a sua organização em seqüências cronológicas de eventos. 
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Unidades Estratigráficas
Três tipos de unidades estratigráficas
Litoestratigrafia (delimitadas por critérios litológicos, isto é, relacionado às rochas ou litologias presentes);
Bioestratigrafia (delimitações de pacotes de rochas pelo seu conteúdo fossilífero);
Cronoestratigrafia (delimitadas por intervalos de tempo). 
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Formação
É a unidade litoestratigráfica mais importante e fundamental.
Uma formação é um pacote constituído por uma ou mais litologias, mas que em conjunto representa um corpo homogêneo, distinto das unidades adjacentes, e deve ter uma extensão tal que permita seu mapeamento em uma escala de 1:25.000.
Conjuntos de formações relacionadas constituem subgrupos e grupos, e cada formação pode apresentar subdivisões
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Tempo Geológico
Desenvolvimento da estratigrafia.
Determinação da idade absoluta das rochas por métodos radiométricos.
Construção de uma tabela do tempo geológico desde a formação do planeta a 4.6 bilhões de anos atrás.
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Tempo Geológico
Ação do intemperismo, processos de erosão, transporte e deposição sedimentar ocorrem desde tempos remotos.
O registro geológico é descontínuo (eventos erosivos; tectônicos resultam na perda de informações).
Acarretam diferenças nas seqüências estudadas nos diferentes continentes.
Em linhas gerais existe uma boa correspondência e o tempo decorrido desde a formação do planeta pode ser dividido em Éons, Eras, Períodos e Épocas. 
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Arqueano e Proterozóico 
Devido ao enorme espaço de tempo decorrido os sedimentos dos Éons Arqueano e Proterozóico em geral já passaram por vários ciclos de tectonismo e metamorfismo (registro paleontológico perdido ou muito danificado).
Algumas áreas da crosta terrestre (grande estabilidade tectônica) apenas sofrido estágios iniciais de metamorfismo, ainda guardam registros da vida primitiva do Éon Arqueano. 
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A Vida Primitiva
Registro abundante de restos fossilizados a partir da Era Paleozóica (570 Ma)
O que ocorreu nos outros 4 bilhões de anos?
Quando surgiu a vida no planeta?
Algumas evidências geológicas sugerem como o ambiente terrestre era na época em que a vida surgiu no planeta (vulcões). 
Estudos da atmosfera de outros planetas indicam uma composição de H, He, metano e amônio. 
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A Vida Primitiva
A atmosfera terrestre seria composta inicialmente de H, He, metano, amônio, CO2, CO e vapor d’água. Mais tarde foram adicionados O2 e N2.
Atmosfera primitiva redutora.
Organismos seriam anaeróbios.
Além disto, não havia provavelmente quantidades significativas de oxigênio livre até aproximadamente 500 Ma atrás.
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A Experiência de Miller
A adição de energia (raios e/ou UV) na atmosfera reduzida permitiu a formação de moléculas pré-bióticas (Stanley Miller, 1954)
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Surgimento da Vida
“Sopa orgânica” teria dado origem a vida e seria sua principal fonte de alimento (~ 3.5 Ba).
Organismos com capacidade de sintetizar moléculas complexas a partir de moléculas simples (~ 2 Ba). Primeiros organismos fotossintetizantes 
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 12O2
Luz
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Evolução da Vida
Evidências paleontológicas de quando a vida surgiu não existem (ciclos de deformação, intemperismo, erosão).
Registros de vida no Pré-Cambriano são raros fósseis e moldes de organismos primitivos preservados em antigos sedimentos e produtos químicos gerados gerados pela atividades de organismos.
Entre as secreções produzidas por organismos destacam-se os estromatólitos (estruturas ramifcadas ou laminadas compostas de CaCO3).
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Estromatólitos
São secreções produzidas por organismos há mais de 2 bilhões de anos atrás (3.6 Ba).
Estruturas similares são ainda hoje formadas por algas cianofíceas em regiões marinhas tropicais.
Até hoje nenhum processo inorgânico conhecido seria capaz de formar tais estruturas.
Princípio do uniformitarismo (“o presente é a chave do passado”).
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Estromatólitos
Estromatólitos modernos da Costa da Austrália.
No Brasil:
São conhecidas algumas ocorrências de estromatólitos em rochas calcáreas fracamente metamorfisadas de idade Pré-Cambriana em Itapeva (SP); Corumbá (MT) e Curitiba (PR).
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Cianobactérias
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Pré-Cambriano
Restos fossilizados são muito raros.
“Flora do Silex Gunflint” (EUA e Canadá).
No meio de uma espessa seqüência sedimentar Pré-Cambriana ocorre uma camada de sílex com cerca de 3 metros de espessura.
Antigo estromatólito em que o CaCO3 foi substituído por sílex.
Após dissolução do sílex com ácido pode-se observar resíduos formados por filamentos e esférulas típicos de plantas primitivas.
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Pré-Cambriano
A semelhança entre os filamentos observados e as modernas cianofíceas sugere a existência de organismos fotossintetizantes a 2 Bilhões de anos atrás.
Na África do Sul foram observados outros restos preservados de bactérias e cianofíceas co até 3 Bilhões de anos
de idade (primórdios da Era Proterozóica).
Ocorrência de fósseis animais do Pré-Cambriano (Sul da Austrália) “Fauna de Ediácara”. Registros constituídos por moldes sobre a superfície de arenitos. A ausência de partes duras foi a possível causa da falta de restos, as impressões parecem incluir dois filos os Celenterados (corais, anêmonas e medusas) e o dos Anelídeos (minhoca).
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Pré-Cambriano
Fauna de Ediácara (Fauna Vendiana) Dikensonia
Anelídeo ou 
Pólipo de Cnidário ?
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Pré-Cambriano
Fauna de Ediácara (Fauna Vendiana) Pteridinium.
Filo extinto?
Cnidário?
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Pré-Cambriano
Fauna de Ediácara (Fauna Vendiana) Nemiana
Anêmona sem tentáculos?
Protista?
Alga?
Filo extinto?
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Cambriano
Observa-se um contraste marcante após o início da era Paleozóica, no início do Período Cambriano. Os fosseis animais se tornam abundantes, e constituem um registro de formas complexas multicelulares.
Como explicar esta explosão de diversidade?
Varias hipóteses tem sido levantadas:
No Pré-Cambriano os animais não possuíam partes duras, não explica a falta de vestígios em sedimentos pouco metamorfizados.
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Cambriano
Outras hipóteses levantadas:
Os animais primitivos teriam se desenvolvido em ambientes que não estão bem representados no registro litológico (muitos ambientes estão representados em rochas do PC).
A atmosfera primitiva, pobre em oxigênio, seria desfavorável à existência de animais, os quais requerem o oxigênio livre para a sua respiração, seja dissolvido na água ou na atmosfera – como explicar a rápida evolução de diferentes filos animais em tão pouco espaço de tempo (do ponto de vista geológico)?
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Cambriano
Organismos evoluíram lentamente em micro-ambientes oxidantes ao redor de aglomerações de algas. A restrita distribuição destes ambientes dificultou a preservação do registro fóssil, além de restringir os organismos em “ilhas” com pouca dispersão dos mesmos.
Quando o oxigênio atmosférico atingiu 6% dos níveis atuais, estes organismos puderam sair de seus micro-ambientes, aumentando a dispersão e diversificação. 
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A Vida no Mar
A maior parte dos filos de organismos teve sua origem no mar.
No Pré-Cambriano a vida só existia no mar.
O mesmo pode ser dito para os períodos Cambriano e Ordoviciano (Era Paleozóica).
Algas Cianofíceas ainda presentes.
No fim do Ordoviciano surgem registros de secreções de algas verdes e vermelhas (filos bentônicos).
Grande abundância de invertebrados no Paleozóico inferior (Cambriano/Ordoviciano).
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Cambriano/
Ordoviciano
Fósseis do Burgess Shale : Opabinia
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Cambriano/
Ordoviciano
Fósseis do Burgess Shale : Pikaia
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Mandíbulas
Forelimbos
Cambriano/Ordoviciano
Fósseis do Burgess Shale : Anomalocaris
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Cambriano/Ordoviciano
Fósseis do Burgess Shale : Anomalocaris
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Cambriano/Ordoviciano
Fósseis do Chengjiang: Microdictyon
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Ordoviciano
Invertebrados dominantes eram os trilobitas e braquiópodes.
Surgimento da maioria dos invertebrados conchíferos modernos.
Expansão atribuída ao aparecimento de predadores (concha com função protetora).
Diminuição da quantidade de artrópodes sem carapaças, analídeos e outros vermiformes. 
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A Invasão do Continente 
Fim do Ordoviciano
Transição das plantas é pouco documentada no registro fossilífero (ausência de estruturas calcificadas e de tecidos ricos em celulose).
Ambiente terrestre favorece mais os processos de erosão que os de acumulação.
Algas verdes prováveis ancestrais dos vegetais terrestres (afinidade no processo de fotossíntese e êxito da transição para ambientes dulcícolas).
 Aparecimento do sistema radicular, folhas, sistema vascular. 
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A Invasão do Continente
Grandes Momentos da evolução
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Carbonífero
Continentes dominados por plantas sem sementes ou frutos (criptogâmicas), confinadas em ambientes úmidos (samambaias).
Substituição gradual pelas gimnospermas (sementes e pólen facilitam a reprodução em ambientes secos).
Gimnospermas principais vegetais terrestres da Era Mesozóica (pinheiros).
Surgimento dos Angiospermas (flor, 
 sementes e fruto) no final do Mesozóico.
Os Angiospermas dominaram a paisagem 
 terrestre a partir do final do Mesozóico.
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Fósseis de Animais Terrestres
Os mais antigos fósseis de animais terrestres datam do Siluriano (aracnídeos semelhantes a escorpiões).
Problemas adaptativos (desvantagens);
Suprimento de água mais restrito;
Perda de água para o ambiente (evaporação);
Estruturas respiratórias e reprodutivas especiais;
Equilíbrio osmótico diferenciado para organismos dulcícolas
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Fauna Terrestre
Vantagens:
Grandes espaços para as plantas;
Luz solar abundante;
Oxigênio Livre na atmosfera para os animais;
Vastas áreas dominadas pelos vegetais sem predadores (alimentação garantida).
Gastrópodes e Artrópodes se adaptaram mais rapidamente ao ambiente terrestre devido a maior mobilidade (procura de alimentos) e por possuírem estruturas de proteção ao ressecamento (conchas e carapaças).
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Fósseis em Ambientes Terrestres
Sedimentos continentais mais expostos aos processos de intemperismo e erosão ocasionam um registro fóssil de invertebrados muito falho.
Já para os vertebrados, a transição para a terra encontra-se vastamente documentada no registro fóssil.
A origem dos vertebrados a partir dos invertebrados também não encontra-se documentada
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Vertebrados Primitivos
Os primeiros vertebrados foram os peixes marinhos (Ordoviciano).
Agnatas (peixes sem mandíbula – Ordoviciano)
Placodermas (peixes com mandíbulas - Siluriano), substituídos pelos Condrictes (peixes cartilaginosos) e Osteíctes (peixes ósseos) no Devoniano.
O Devoniano marca a evolução dos peixes e sua transição para a terra firme.
Modificação da bexiga natatória permitiu seu funcionamento semelhante a um pulmão e nadadeiras lobadas para locomoção.
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Permiano e Triássico
Surgimentos dos répteis no final da Era Paleozóica (predominaram no Permiano e grande parte do Triássico).
Anfíbios dependem da água para sua reprodução já os répteis não (ovos dotados de casca e membrana amniótica).
Final do Triássico os dinossauros tornam-se o grupo de répteis dominante até o final da Era Mesozóica. 
Outros grupos de répteis deram origem aves e aos mamíferos. Neste período os mamíferos eram pequenos e 			raros
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Final da Era Mesozóica
Extinção em massa dos répteis (65 Ma).
Na Era Cenozóica dois grupos de mamíferos se expandiram (placentários e marsupiais).
Mamíferos – glândulas mamárias; leite para a cria; capazes de regular sua temperatura corpórea via metabolismo (homotérmicos).
Primatas – surgiram no início da Era Cenozóica
Polegar em oposição
Visão dupla (noção de profundidade)
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Cratera de Chicxulub
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Evolução dos Primatas
Primatas primitivos não estão extintos!
Restritos a ambientes isolados (Ilha de Madagascar, Florestas de Sumatra, Bornéu e Filipinas) – Prossímios (Lêmures) – ausência de predadores.
Pongídeos primitivos parecem ser os ancestrais comuns aos homens e aos pongídeos modernos (chipanzé, gorila, orangotango).
Dentre os fósseis de pongídeos destaca-se o Ramapithecus (rochas do mioceno e pleistoceno na Índia e África.
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Homo sapiens
Registro fossilífero do pleistoceno é mais abundante e são conhecidos três estágios do desenvolvimento do homem (Australopitecus, Homo erectus e Homo sapiens)
Homem fóssil de nossa própria espécie apareceu a cerca de 500.000 anos.
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Homo sapiens
Homo erectus
1.8 MY
Homo sapiens (early form)
0.18 MY
Homo sapiens (modern)
0.01 MY
Australopitecus
3.5 MY
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Evolução dos Hominídeos
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Fim