Por que os fósseis e as rochas sedimentares são importantes para investigar a vida na Terra?

Como Sabemos a Idade das Rochas?

Uma das perguntas que os ge�logos mais ouvem � sobre como eles sabem que uma rocha tem tantos milh�es (ou bilh�es de anos). Se para um leigo j� � dif�cil imaginar o que seja um milh�o de anos, muito mais intrigante � saber que se pode determinar que uma pedra se formou tanto tempo atr�s ou que a Terra tem 4,54 bilh�es de anos de idade.

Para quem est� acostumado a medir o tempo em horas, minutos e segundos ou em dias, semanas, meses e anos, raramente s�culos, um milh�o de anos � algo realmente muito abstrato. Quanto a isso, por�m, nada podemos fazer. Essa � a unidade de tempo que se usa em Geocronologia, que � o estudo da idade da Terra e das rochas que formam sua crosta. Assim como o astr�nomo est� habituado a falar em milh�es de quil�metros, o ge�logo fala rotineiramente em milh�es de anos. E se isso mostra como somos no universo, como um gr�ozinho de areia num vasto deserto, �timo! Vamos exercitar nossa humildade e lembrar que nosso planeta � muito maior e mais antigo que n�s e que por isso e por ser ele a nossa casa - nossa �nica casa! - deve merecer todo respeito e cuidado de nossa parte.

Idade Absoluta e Idade Relativa

Quando se fala da idade de uma rocha, pode-se falar de idade absoluta ou de idade relativa. Vamos ver essa diferen�a. A idade relativa n�o nos diz quantos milh�es de anos a rocha tem. Ela nos informa que essa rocha � mais antiga ou mais jovem que outra ou ent�o se ela se formou antes ou depois de um determinado evento geol�gico.

Isso � feito com base em alguns princ�pios. Princ�pio � um ponto de partida, uma refer�ncia de certo modo inquestion�vel sem a qual n�o se pode avan�ar, em ci�ncia, com qualquer seguran�a (Carneiro et al.).

1. Princ�pio da superposi��o � em uma sequ�ncia de camadas de rocha n�o deformadas cada camada � mais jovem do que aquelas que est�o abaixo dela e mais antiga do que as que est�o acima. Esse princ�pio � t�o �bvio e t�o aceito cientificamente que alguns autores o chamam de lei, n�o de princ�pio.

As rochas sedimentares formam-se pela deposi��o de sedimentos (cascalho, areia, argila etc.) ao longo do tempo, trazidos por agentes transportadores, como as �guas de um rio, o vento e as geleiras. Esse material vai sendo empilhado e, naturalmente, quanto mais embaixo ele estiver na pilha mais antigo ele �. Isso vale tamb�m para a lava vulc�nica, que forma pilhas de at� v�rias dezenas de derrames, como se v� no sul do Brasil, onde h� 135 milh�es de anos houve intenso vulcanismo formador de basaltos e riodacitos.

O princ�pio da superposi��o fala em camadas n�o deformadas, isso �, que est�o na posi��o horizontal. Acontece que em muitos locais as camadas est�o hoje inclinadas. Nesse caso, caminhando-se no sentido do mergulho, nome que os ge�logos d�o � inclina��o das rochas, encontram-se camadas cada vez mais jovem. Andando em sentido oposto, encontram-se camadas cada vez mais antigas. Pode acontecer tamb�m de as camadas sedimentares terem sido t�o movimentadas que hoje est�o em posi��o invertida. A�, o estudo detalhado da rocha, incluindo os f�sseis (se houver), mostra onde est� o topo e onde est� a base da camada.

2. Princ�pio da horizontalidade original � as forma��es sedimentares s�o depositadas originalmente na posi��o horizontal. Qualquer mergulho que elas apresentem � resultado de posterior dobramento ou basculamento.

Por mais irregular que seja a superf�cie onde os sedimentos come�am a se depositar, eles v�o originar forma��es horizontais ou quase horizontais. Esfor�os posteriores de compress�o ou distens�o � que poder�o mudar essa situa��o. H� algumas exce��es, como dep�sitos de encostas montanhosas e material depositado em flancos de grandes dunas; nesses casos, � preciso um exame cuidadoso para definir a posi��o original da camada.

3. Princ�pio da continuidade lateral original � sequencias estratigr�ficas id�nticas expostas em lados opostos de um vale devem ser interpretadas como restos de camadas que j� foram cont�nuas na �rea na qual o vale foi aberto.

Quem conhece o Grand Canyon, no Colorado (EUA), ou j� o viu em fotos ou filmes lembrar� que h� um grande pacote de camadas de rochas horizontais de um lado e de outro do rio Colorado. As camadas que est�o em um lado aparecem com as mesmas caracter�sticas e na mesma ordem no outro lado, mostrando que eram cont�nuas e foram erodidas pelo rio.

4. Princ�pio das rela��es de interse��o � qualquer rocha que foi cortada por um corpo intrusivo �gneo ou por uma falha � mais antiga que o corpo �gneo ou a falha.

Se uma rocha � atravessada por veios de quartzo, por exemplo, ou por outra rocha, de natureza �gnea, esse veio ou essa rocha � mais recente que a rocha que est� cortando.

A foto ao lado � da Praia da Joaquina, em Florian�polis.

Antes de prosseguir, � importante lembrar que no Brasil um bilh�o � mil milh�es, mas em alguns pa�ses um bilh�o � um milh�o de milh�es. Por isso, para evitar confus�o, em geologia � normal se falar em milhares de milh�es. Ex.: 1.500 milh�es de anos (= 1,5 bilh�o). Tamb�m � comum se usar a unidade Ma (megaano) para milh�es de anos e Ga (gigaano) para bilh�es de anos.

A idade absoluta pode ser determinada de duas maneiras: pelo conte�do fossil�fero ou pela data��o radiom�trica, que utiliza a radioatividade natural das rochas. Se a rocha cont�m f�sseis, sua idade ser� a idade desses f�sseis. Isso � muito simples, mas � um m�todo com enormes limita��es. Nem toda rocha cont�m f�sseis; as �gneas, por exemplo, nunca os t�m. E, mesmo quando a rocha cont�m restos ou vest�gios de animais ou plantas, eles podem ser de dif�cil obten��o.

Outro problema � que alguns f�sseis viveram durante um per�odo de tempo muito grande, portanto o intervalo poss�vel para a forma��o da rocha em que est�o � muito amplo e de pouca utilidade. Por isso, s�o muito importantes os chamados f�sseis-�ndices. S�o seres vivos que viveram durante um per�odo de tempo curto (em termos geol�gicos) e em amplas �reas do planeta. Desse modo, s�o relativamente f�ceis de encontrar e, quando descobertos, sabe-se que a rocha em que est�o tem uma idade que est� num intervalo de tempo n�o muito amplo. S�o f�sseis-�ndices, por exemplo, trilobitas, foramin�feros, graptolitos e amonitas.

Para superar as grandes limita��es da data��o pelo conte�do fossil�fero, usa-se a data��o radiom�trica, que s� se tornou poss�vel quando, h� cerca de 100 anos, descobriu-se a radioatividade. Radioatividade � o processo de desintegra��o espont�nea de �tomos de alguns elementos qu�micos encontrados na natureza. Toda mat�ria � formada de �tomos e os �tomos s�o constitu�dos de um n�cleo - onde existem pr�tons e n�utrons - e de el�trons - que giram em torno desse n�cleo.

Os elementos qu�micos radioativos emitem uma radia��o que pode ser de tr�s tipos: dois pr�tons e dois n�utrons - como o n�cleo do elemento h�lio (radia��o alfa) -, el�trons (radia��o beta) ou uma radia��o eletromagn�tica - semelhante aos raios X (radia��o gama). Com a emiss�o dessas radia��es, os �tomos originais, radioativos, transformam-se em �tomos de outro elemento, est�veis, isso �, n�o radioativos. Sabendo-se a velocidade com que esse processo ocorre, determina-se a quantidade do elemento formado pela radioatividade e, assim, determina-se h� quanto tempo o processo est� ocorrendo naquela rocha. Esse tempo ser� sua idade. Essa � uma explica��o extremamente resumida da que seja data��o radiom�trica. Mas vamos detalhar isso melhor.

Todo elemento qu�mico tem um n�mero at�mico (n�mero de pr�tons) e um n�mero de massa (soma de seus pr�tons e n�utrons). O n�mero at�mico n�o varia, � como o n�mero da nossa carteira de identidade. Mas o n�mero de massa pode mudar, como pode mudar nossa massa (ou peso, como habitualmente dizemos). O carbono, por exemplo, tem n�mero at�mico 6, mas n�mero de massa que pode ser 12, 13 ou 14. O n�mero de massa do carbono 12 (12C) � invari�vel, mas o carbono 14 (14C) � radioativo e seus �tomos podem sofrer altera��o no n�mero de massa (transformando-se em outro elemento qu�mico). �tomos que t�m mesmo n�mero at�mico, mas diferentes n�meros de massa s�o chamados de is�topos. O 12C e o 14C s�o is�topos do carbono.

O 14C ao emitir radia��o transforma-se em 14N (nitrog�nio). Do mesmo modo, o 147Sm (sam�rio) transforma-se em 143Nd (neod�mio); 87Rb (rub�dio) transforma-se em 87Sr (estr�ncio); 238U (ur�nio) transforma-se em 206Pb (chumbo) e 40K (pot�ssio) transforma-se em 40Ar (arg�nio). Esse processo chama-se decaimento radioativo.

O decaimento radioativo pode se dar numa s� etapa (ex.: transforma��o de rub�dio em estr�ncio) ou envolver v�rias etapas (ex.: transforma��o de ur�nio em chumbo). Ele ocorre com diferentes velocidades em cada um desses pares de elementos e teoricamente nunca termina. Por isso, na data��o radiom�trica trabalha-se com o conceito de meia-vida, que � o tempo necess�rio para que metade dos is�topos inst�veis se transformem nos correspondentes is�topos est�veis. Numa rocha s�o necess�rios, por exemplo, 106 bilh�es de anos para que metade do sam�rio original (147Sm) se transforme em neod�mio. Portanto, a meia-vida do sam�rio � de 106 bilh�es de anos (106 Ga ou 106.000 milh�es de anos).

Para que metade do rub�dio se transforme em estr�ncio, bastam 48,8 Ga, 4,5 Ga para metade do ur�nio se transformar em chumbo e no m�ximo 50.000 anos para que 50% do carbono se transforme em nitrog�nio. Assim, os elementos qu�micos a serem usados na data��o radiom�trica s�o escolhidos conforme a geologia indique ser a rocha muito antiga ou pouco antiga. A meia-vida do 14C � t�o curta (5.730 anos) que n�o pode ser usado para determinar a idade de rochas. Mas � �til na arqueologia, por exemplo, para calcular a idade de materiais com at� 70.000 anos, como madeira, carv�o, cer�mica, ossos, roupas etc.

Um equipamento chamado espectr�metro de massa � fundamental para isso tudo, porque mede as raz�es isot�picas, isso �, a quantidade relativa dos diferentes is�topos existente na rocha. Essas an�lises exigem laborat�rios extremamente limpos para evitar contamina��es. O cimento comum usado na constru��o civil, por exemplo, cont�m estr�ncio, que n�o pode se misturar com o estr�ncio da rocha a ser analisada.

Outro grande cuidado que se deve ter � o de examinar amostras de rochas inalteradas e, obviamente, representativas do corpo de rocha cuja idade se quer determinar. A quantidade de material necess�ria para an�lise vai depender do m�todo a ser utilizado. Pode-se usar toda a rocha, s� alguns minerais dela ou as duas op��es.

O m�todo rub�dio-estr�ncio permite datar rochas muito antigas, inclusive aquelas trazidas da lua. O m�todo ur�nio-chumbo � usado principalmente para determinar a idade de minerais isolados, sobretudo cristais de zirc�o (silicato de zirc�nio). O m�todo sam�rio-neod�mio � muito �til porque pode ser usado mesmo para rochas alteradas e/ou que sofreram metamorfismo, al�m de servir para rocha de qualquer composi��o.

As rochas mais f�ceis de datar s�o as �gneas. Na data��o de rochas metam�rficas geralmente o resultado que se obt�m pode ser a idade do in�cio, do meio ou do fim do evento metam�rfico. E nas rochas sedimentares a dificuldade reside do fato de elas serem na maioria formadas por fragmentos de diversas outras rochas, de diferentes naturezas e at� mesmo de �reas-fonte diversas.

Autor

P�rcio de Moraes Branco

Fontes

CARNEIRO, C. dal R. et al. A determina��o da idade das rochas. Campinas, Terra e Did�tica, 2005. 1(1):6-35. il.

FAIRCHILD, T. et al. Em busca do passado do planeta: tempo geol�gico. In: TEIXEIRA, Wilson et al. org. Decifrando a Terra. S�o Paulo: Oficina de Textos, 2000. 568p. il. p. 320-326.

Por que os fósseis e as rochas sedimentares são importantes?

Qual e a importância dos fósseis para o estudo da evolução da vida na terra?

Como as rochas podem nos dar informações sobre a história de vida do nosso planeta?

Por que as rochas sedimentares podem manter os fósseis bem conservados?