Geologia - Tempo Geológico

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NOÇÕES DE TEMPO EM GEOLOGIA
Escala do tempo geológica é diferente da noção do homem. 
Eventos catastróficos (ex. erupção de um vulcão); 
Eventos mais lentos (ex. erosão de uma montanha). 
História
Ocidente sempre teve visão de que a Terra era mais jovem. 
Na época de Cristo: acreditavam que as rochas sedimentares marinhas (com fósseis marinhos) que constituíam as grandes cadeias montanhosas eram resultantes de grandes inundações devido à intervenção divina. 
(Na verdade, estas rochas se formaram no fundo de uma bacia oceânica, numa planície, e, depois de litificadas, foram soerguidas a mais de 8.000 metros devido aos esforços compressivos tectônicos resultantes da colisão entre o continente Índia e o continente Asiático. Esta colisão continental gerou a cordilheira do Himalaia). 
* O dinamarquês NILS STENSEN, mais conhecido pelo nome latinizado de NICOLAU STENO, foi quem primeiro enunciou os princípios dessa nova ciência. STENO explicou a origem dos gêiseres, reconheceu como dentes fósseis de tubarões as pedras popularmente chamadas de “línguas petrificadas” (glossopetrae), constou a constância dos ângulos entre faces cristalinas e contribuiu para o estudo da anatomia humana. 
Ele enunciou os três princípios básicos que regem a organização das seqüências sedimentares:
SUPERPOSIÇÃO: sedimentos se depositam em camadas, as mais velhas na base e as novas sucessivamente acima;
HORIZONTALIDADE ORIGINAL: depósitos sedimentares se acumulam em camadas sucessivas dispostas de modo horizontal;
CONTINUIDADE LATERAL: camadas sedimentares são contínuas, estendendo-se até as margens da bacia de acumulação, ou se afinam lateralmente. 
O princípio da superposição permite ordenar cronologicamente estratos não perturbados, e uma vez conhecida essa ordem, reconhecer situações em que tenham sido invertidas por processos tectônicos. Este princípio pode ser utilizado em depósitos sedimentares formados por acresção vertical, mas não naqueles a acresção é lateral (e.g. terraços fluviais).
Ao encontrar estratos sedimentares inclinados, é possível inferir, com base no princípio de horizontalidade original, que o pacote sofreu deformações posteriores e, pelo princípio de continuidade lateral, podemos reconstituir a distribuição geográfica original de uma camada dissecada pela erosão através da correlação dos seus vestígios. 
O princípio da superposição das camadas é válido para as rochas sedimentares e vulcânicas (basalto) que se formam por agradação vertical de material, mas não pode ser aplicado a rochas intrusivas e deve ser aplicado com cautela às rochas metamórficas.
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* James Hutton (séc. 18), considerado o Pai da Geologia, observou que os processos geológicos são explicados pelos processos atuais. Observou também que as montanhas são esculpidas e erodidas e que este material extraído será depositado nas bacias formando as seqüências de rochas sedimentares espessas ao longo do tempo geológico e que este processo deveria envolver muito tempo. 
 HUTTON chegou a essa conclusão, em parte, ao reconhecer em SICCAR POINT, Escócia, o caráter cíclico do registro geológico, pois cada vez que procurava a base de uma seqüência de rochas em busca do suposto “início” da atividade geológica na terra, sempre se deparava com outras rochas ainda mais antigas, muitas vezes dobradas ou metamorfizadas e separadas das rochas do primeiro ciclo por uma superfície discordante erosiva, tal superfície foi denominada discordância, que levou HUTTON a escrever sua frase mais célebre: “O resultado, portanto, de nossa presente investigação é que não encontramos nenhum vestígio de um começo, nenhuma perspectiva do fim”, ao referir-se à ação dos processos geológicos. 
Para HUTTON, todo o registro geológico podia ser explicado pelos mesmos processos que atuam hoje, como erosão sedimentação, vulcanismo, etc., sem necessidade de apelar para origens especiais ou intervenção divina. Esse conceito leva o nome de princípio de causas naturais.
	* Lyell publicou as idéias de Hutton e chamou de princípio do Uniformitarismo (“O presente é a chave do passado.”), mas o termo uniforme implica em taxas uniformes, o que difere um pouco do que Hutton falou, pois ele observou também que havia fenômenos catastróficos. Melhor chamar de Princípio do ATUALISMO. 
Nesta época, acreditava-se que a idade da Terra era de 6000 anos. A idéia de que a Terra poderia ser extremamente antiga só emergiu nesses últimos dois séculos, como conseqüência dos dois grandes movimentos da cultura ocidental que consolidariam a geologia com uma ciência:
* Durante o iluminismo o ser humano substituiu as explicações sobrenaturais para fenômenos da natureza por leis naturais, fruto de descobertas da observação, pesquisa científica e emprego do senso comum;
* Com a revolução industrial, incrementou-se a demanda por matérias primas e recursos energéticos oriundos da terra.
Discordâncias: marcadores do tempo perdido
Existem três tipos de discordâncias originadas pela erosão ou pela ausência de sedimentação
Não - conformidade, quando o pacote sedimentar se assenta em contato erosivo diretamente sobre rochas ígneas ou metamórficas (a);
Discordância angular, quando o pacote sobrepõe-se a outro, com contato brusco em relação ao pacote mais antigo, constituído por camadas inclinadas com ângulo diferente do pacote superior, mais jovem (b e d);
Desconformidade, quando a descontinuidade entre os pacotes sedimentares, bem como o acamamento dessas rochas são quase paralelos; este último tipo de discordância é difícil de ser identificado, só podendo ser detectado por diferenças paleontológicas ou contrastes faciológicos entre as camadas em contato (c).
 Intrusão granítica penetra e circunda blocos de rochas pré-existentes
 
					 
 Discordância angular
MAS OS GEÓLOGOS PRECISAVAM DE UM RELÓGIO, que foi encontrado quando descobriram a radioatividade. 
Existem dois tipos de idades: 
IDADES ABSOLUTAS - idade em anos ou em unidade de tempo; 
IDADES RELATIVAS - Determinada através de um estudo de uma seqüência de eventos um em relação ao outro. 
Exemplo análogo: 
Zé plantou aquela árvore em algum período entre o nascimento de João e o incêndio da casa do vizinho Manoel. (idade relativa) 
Zé plantou aquela árvore há cinco anos. (idade absoluta) 
MÉTODOS DE DATAÇÃO
DATAÇÃO RELATIVA
Histórico: 
- W. Smith (Eng. de Minas, 1769-1839) - camadas poderiam ser identificadas com base no conteúdo fossilífero - primeiros mapas geológicos (anteriormente identificavam-se tipos litológicos). 
- Cuvier (Catastrofista, 1769-1832) Lei da Sucessão Faunística (seq. mutantes de faunas e extinções) 
O princípio de sucessão biótica estabelece ser possível colocar rochas fossilíferas em ordem cronológica pelo caráter de seu conteúdo fóssil, pois cada período, época ou subdivisão do tempo geológico possui um conjunto particular de fósseis, representativo dos organismos que viviam naquele tempo.
Para explicar a curiosa sucessão de fósseis no registro geológico, surgiram dois conceitos radicalmente opostos:
Catastrofismo (Cuvier) - 	Interpretava o registro fóssil como resultado de sucessivas extinções cataclísmicas globais, cada qual seguida pela recriação, logo depois, de uma nova fauna e flora;
Evolução biológica (Charles Darwin) - 	Explicava a diversidade do registro fossilífero como resultado da interação entre seres e o meio ambiente com a sobrevivência e sucessos das formas mais bem adaptadas (seleção natural)
Figura 4 - Ilustração de Cuvier exemplificando o Princípio da Sucessão Faunística.
Base para o estabelecimento dos primeiros sistemas geológicos na Europa:
Correlação a grandes distâncias
Bacia de Paris cada camada encontrada em posição mais superior, mostrava organismos cada vez mais semelhantes aos atuais (e + complexos). 
Ferramenta principal para a datação relativa:
Estudo dos contatos entre as rochas = unidade básica de reconhecimento = os contatos (superfícies que separam 2 rochasdiferentes ou de idades diferentes) 
A idade relativa é determinada através de Princípios e Leis:
LEI 1 - HORIZONTALIDADE ORIGINAL
Camadas de rochas sedimentares depositadas na água são horizontais ou próximas à horizontalidade. 
LEI 2 - SOBREPOSIÇÃO
Numa seqüência de rochas vulcânicas ou sedimentares (não deformadas), as camadas mais superiores são sempre mais jovens do que as camadas inferiores. 
LEI 3 - PRINCÍPIO DA CONTINUIDADE LATERAL
Uma camada sedimentar horizontal continua lateralmente até ser truncada tectonicamente ou afinar nos seus limites laterais, gradando para outras unidades. 
LEI 4 - RELAÇÕES DE CORTA-CORTA
Rupturas ou truncamentos são sempre mais jovens do que o padrão truncado. 
Ex. Grand Canyon, erosão do rio trunca camadas. 
Ex2: uma intrusão granítica trunca as estruturas pré-existentes da rocha encaixante. 
Figura 3 – Esquema ilustrando vários princípios de datação relativa. O granito corta as camadas da seqüência sedimentar localizada abaixo da discordância angular e contém xenólitos dessa seqüência. Essas relações indicam que as rochas sedimentares localizadas abaixo da discordância são as mais antigas. Acima da discordância encontram-se as rochas sedimentares mais jovens. Note que essas rochas contem clastos (pebbles) do granito.
OUTRAS RELAÇÕES DE TEMPO:
Metamorfismo de contato
Princípio das inclusões (xenólitos)
CORRELAÇÃO
	
	Em cada afloramento encontra-se apenas uma parte da história geológica de uma região. Para se determinar à história completa de toda a região e até do continente e da Terra é necessário “somar” os fragmentos da história geológica de vários locais. 
Uma vez determinada à idade relativa entre as rochas de um afloramento, construindo assim uma coluna estratigráfica local, tenta-se correlacionar essa coluna à de outros pontos de modo a abranger um intervalo de tempo maior “empilhando” o registro geológico de todos os afloramentos. 
	Correlacionar, no sentido estratigráfico da palavra é reconhecer igualdade entre pacotes de rochas separados no espaço, tanto quanto ao aspecto litológico quanto ao aspecto temporal. A correlação estratigráfica, portanto, pode basear-se em características litológicas ou em relações temporais das rochas. 
	O objetivo da correlação é reconhecer pacotes de rochas, pertencentes a um só corpo e desenvolvidas em um mesmo intervalo de tempo, em condições similares, e que partilharam de uma história comum. Os principais métodos de correlação estratigráfica são: o da continuidade física, o das características distintivas, o da posição estratigráfica e os biológicos. Esses métodos são empregados principalmente no estudo de unidades litoestratigráficas.
PRINCÍPIOS DE CORRELAÇÃO:
A - Continuidade Física:
	É o método de correlação que se baseia na existência de camadas cuja continuidade pode ser observada. Nem sempre possível, pois depende da presença de afloramentos praticamente contínuos. 
B - Similaridade de tipos de rochas:
Correlacionar rochas semelhantes, mas com muita precaução. Somente vale quando se tratar de rochas muito exóticas, ou de seqüências de rochas muito específicas. 
C - Correlação por fósseis:
Plantas e animais que viveram no período em que a rocha foi formada são enterrados junto com os sedimentos, sendo que seus restos fósseis são preservados na rocha sedimentar. (99,9% de todas as espécies que viveram na terra já foram extintas). Logo, os fósseis nas camadas mais inferiores, mais antigas, são menos semelhantes aos seres vivos de hoje. No início, biólogos observaram que os fósseis de uma camada sedimentar diferiam dos fósseis da outra camada. Definiram as sucessões de fauna: espécies de fósseis sucediam umas às outras numa ordem definida e reconhecível. 
A correlação estratigráfica com este método baseia-se na presença de fósseis-índices (organismo que viveu por um período de tempo geologicamente curto, mas que ocupou um grande espaço geográfico. Normalmente são animais marinhos, e.g. Grupo das Trilobitas - típico do Perído Cambriano (570-505 Ma)) e de associações fossilíferas.
 Fósseis índices
Geologia Histórica é a ciência que se preocupa com o estudo da vida e as mudanças das formas de vida ao longo do tempo geológico bem como a evolução física do planeta. 
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Distribuição de ambientes costeiros e seus produtos litológicos (Fáceis)
Até agora, foram abordadas várias maneiras de ordenar os estratos rochosos e correlacioná-los dentro de uma seqüência temporal de eventos geológicos:
• Podemos determinar as idades relativas das rochas sedimentares tanto pela simples regra da superposição como pelo registro fóssil local e global.
• Podemos utilizar a deformação e as discordâncias angulares para datar os episódios tectônicos em relação à seqüência estratigráfica.
• Podemos utilizar as relações de seccionamento para estabelecer as idades relativas de corpos ígneos ou falhas que estiverem cortando as rochas sedimentares.
Combinando-se todos os três métodos, podemos decifrar a história de regiões cuja geologia é complexa 
A ESCALA PADRÃO DO TEMPO GEOLÓGICO (subdivisões e limites)
A escala de tempo geológico subdivide o tempo geológico. 
A escala do tempo geológico é resultante de um trabalho secular de geólogos, paleontólogos e biólogos, entre outros. 
Os geólogos utilizaram os princípios de datação relativa e reuniram informações de afloramentos de todo o mundo para ajustar uma completa escala do tempo geológico, um calendário de idades relativas da história geológica da Terra. Cada intervalo de tempo nessa escala está correlacionado a um pacote de rochas e respectivos fósseis. Com base no conteúdo fossilífero, um geólogo pode dizer que as rochas da camada inferior do Grand Canyon formaram-se no período Cambriano. Isto correlaciona implicitamente estas rochas com as rochas do País de Gales, onde o período Cambriano foi reconhecido (Cambria é a palavra em latim para Gales). 
Toda esta divisão foi feita inicialmente com base na determinação de idades relativas. Embora a escala do tempo geológico ainda esteja sendo refinada, suas principais divisões têm permanecido constantes durante o último século. 
A escala do tempo geológico é dividida em quatro unidades principais de tempo, sendo a seguir enunciadas em ordem de diminuição da sua duração temporal: éons, eras, períodos e épocas.
ÉON 	 		 ERAS 			 períodos 		ÉPOCAS
Um éon é a maior divisão da história: HADEANO, ARQUEANO, PROTEROZÓICO, FANEROZÓICO
Pré-cambriano é a grande quantidade de tempo que antecedeu o primeiro período da Era Paleozóica, o Cambriano. 
O Éon Fanerozóico consiste em 03 Eras, subdivididas em Períodos, por sua vez subdivididos em Épocas.
Paleozóico (“vida antiga”) começa com o aparecimento de vida complexa e abundante, como indicado por fósseis. Rochas mais antigas do que o Paleozóico contém poucos fósseis. Isto é porque as criaturas com partes duras e conchas (restos que se preservam) somente se desenvolveram a partir do Paleozóico. 
Mesozóico (“vida média”) seguiu o Paleozóico e foi a Era do domínio dos dinossauros. 
Cenozóica (“vida recente”)
Nós vivemos no Recente (ou) ÉPOCA Holoceno do período Quaternário da Era Cenozóica.
 As idades do gelo mais recentes fazem parte da ÉPOCA Pleistocênica. 
DATAÇÃO ABSOLUTA
Somente com a descoberta da radioatividade foi possível determinar que, por exemplo, a Era Cenozóica começou há 66 milhões de anos, a era Mesozóica, há 245 Ma e o Paleozóico, há 545 Ma. 
As rochas mais antigas da Terra são do Canadá e têm uma idade de 4.6 B.a. 
Datação ISOTÓPICA:
	Fornece o relógio a partir do momento em que os elementos radioativos são retidos numa estrutura cristalina recém-formada. As razões de decaimento radioativo de cada elemento podem ser reproduzidas e medidas em laboratório. Logo, se podemos determinar a razão de decaimento de um elemento e seu produto de decaimento num mineral, podemos calcular a quanto tempo este mineral se cristalizou. 
Decaimento RADIOATIVO E ISÓTOPOS
ISÓTOPOS: são elementos químicos com massas diferentesmas números de prótons idênticos. 
Ex. U-235 e U-238, números de massa = 235 e 238. Ambos têm número de prótons (Z) = 92. Logo U238 é mais pesado do que o U235. 
Num espectrômetro de massa (equipamento de alta resolução que mede massas atômicas) podem ser identificados estes elementos mais pesados que os outros. 
O decaimento radioativo é uma desintegração nuclear dos isótopos espontânea devido à presença de um núcleo instável. Com a liberação das partículas (prótons e nêutrons), energia é produzida. Quando o elemento perde prótons, ele se transforma num outro elemento químico da tabela periódica. 
Quando o U-238 se desintegra radioativamente, libera 32 prótons e nêutrons, numa ordem complexa de sucessivas etapas, antes de se tornar um átomo estável. Após perder 32 partículas subatômicas, fica com 206 partículas num núcleo, agora estável. Dez das partículas perdidas são prótons, logo seu número atômico agora é 82, e o elemento químico é o Pb (chumbo). 
É o Pb-206 - estável, o produto-filho. 
O K-40 decai diferente. O núcleo captura um elétron da sua nuvem eletrônica, que neutraliza um próton e torna o número atômico do K de 19 para 18, formado o Ar-40. 
A TAXA de decaimento radioativo para isótopos é chamada de Meia-Vida, e é sempre proporcional em cada elemento. É o tempo que leva para que metade do isótopo radiogênico (Pai) se transforme no produto-filho. 
K-40 tem meia-vida de 1.3 bilhões de anos. 
Datação por Radiocarbono
	Porque sua meia-vida é curta (5.730 anos), a datação por carbono somente pode ser utilizada para eventos mais jovens do que 40.000 anos. 
O Carbono - C ocorre normalmente na forma do C-12 (estável). Mas o C-14 (instável) é criado na atmosfera pelo bombardeio da radiação cósmica sobre o N (Z = 7), em que um próton é expelido do núcleo e o átomo de nitrogênio N (com sete prótons e sete nêutrons) se transforma em um átomo de carbono 14 (seis prótons e oito nêutrons) e um átomo de hidrogênio (um próton e nenhum nêutron). Este C-14 vai se transformar em breve no N-14. 
O carbono 14 é radioativo e tem meia-vida de cerca de 5.700 anos.
A matéria orgânica incorpora tanto C-12 quanto C-14 (razão atmosférica é constante). Quando ela morre, o C-14 começa a decair para N-14. Mede-se a razão entre C-12 e C-14 para saber o quão radioativa é a amostra, quanto mais radioativa, mais jovem. 
USOS DA DATAÇÃO ISOTÓPICA
Determina há quanto tempo o mineral ou rocha é um sistema fechado. Temperatura de fechamento varia;
Premissas básicas a serem respeitadas para datação absoluta:
- Rocha deve estar pouco alterada;
- Não deve conter o elemento-filho na época de formação;
- A quantidade de elemento-pai e filho deve ser grande o suficiente para ser detectada num espectrômetro de massa. 
- Mais de um método deve ser utilizado na mesma rocha ou mineral;
COMPARANDO DATAÇÃO RELATIVA E DATAÇÃO ABSOLUTA
A datação absoluta foi crucial para o estudo do para o Pré-cambriano (87% do tempo geológico)
O Pré-Cambriano foi dividido em três Éons: Hadeano (Pré-arqueano); Arqueano e Proterozóico (vida iniciante). 
O pós-pré-cambriano foi chamado de Éon Fanerozóico (Vida visível). 
IDADE DA TERRA
- 1625 - Arcebispo James Ussher disse que a Terra foi criada no ano 4004 a.C. Chegou-se a esta idade através da contagem das gerações da Bíblia. 
- Calendário hindu considerava a Terra com 2 G.a. 
- Kelvin (1866) calculou a taxa que a Terra perde calor e chegou a uma idade de 20 a 40 milhões de anos (Cálculo em premissas erradas, pois com a descoberta da radioatividade soube-se que a Terra está esquentando) 
- Em 1905 chegaram à idade de 2 B a, por métodos de datação absoluta. 
- Atualmente considera-se a idade da Terra como sendo a idade obtida nos meteoritos entre 4.5 e 4.6 B a. 
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