Resumos · Biologia e GeologiaPT · Secundário

A medida do tempo e a idade da Terra

Estudam-se os métodos que permitem medir o tempo geológico. A datação relativa ordena os acontecimentos aplicando os princípios da estratigrafia e os fósseis; a datação absoluta atribui idades numéricas através do decaimento radioativo e do conceito de meia-vida. Combinando ambos, constrói-se a escala do tempo geológico e estima-se a idade da Terra em cerca de 4600 milhões de anos.

4 secções~12 min de leitura4 competênciasNível Padrão 2 · Aprofundamento 2

T·0333 / 16

Perfil de exame

Distinguir datação relativa e datação absolutaAplicar os princípios da estratigrafia para ordenar acontecimentos geológicosCalcular idades a partir do decaimento radioativo e da meia-vidaInterpretar a escala do tempo geológico

Operadores:distingueordenacalculainterpretajustificarelaciona

nível básico

Reconhecer os princípios da estratigrafia e a noção de meia-vida.

nível avançado

Ordenar sequências geológicas complexas e resolver cálculos de datação radiométrica com diferentes pares isotópicos.

Profundidade

Texto

Conteúdo · 4 secções

A medida do tempo e a idade da Terra

O tempo geológico e a sua escala#

PadrãoAE-biologia-e-geologia-10-tempo

Medir o tempo em Geologia significa responder a duas perguntas diferentes: «qual é a ordem dos acontecimentos?» (datação relativa) e «há quanto tempo, em anos, ocorreram?» (datação absoluta). A datação relativa estabelece uma sucessão (o que é mais antigo e mais recente) sem indicar idades numéricas; a datação absoluta atribui uma idade em milhões de anos. As duas são complementares e, combinadas, constroem a história cronológica da Terra.

A «escala do tempo geológico» é o calendário da história da Terra, organizado em unidades hierárquicas: os «éones» (as maiores), divididos em «eras», estas em «períodos» e estes em «épocas». Do mais antigo para o mais recente, os éones são o Hadeano, o Arcaico, o Proterozoico (os três formam o Pré-Câmbrico) e o Fanerozoico (ver Fig. 1). O Fanerozoico, o éon da «vida visível», subdivide-se nas eras Paleozoico, Mesozoico e Cenozoico.

Escala do tempo geológico (éones)

Fig. 1Fig. 1 — Os éones da história da Terra (espessura proporcional à duração; o mais recente no topo).

Um facto essencial, e frequentemente subestimado, é que o «Pré-Câmbrico» representa cerca de 88 % de toda a história da Terra (dos ~4600 aos 541 Ma), mas deixou um registo fóssil escasso, porque os seres vivos eram maioritariamente microscópicos e de corpo mole. Só a partir do Câmbrico (início do Fanerozoico, há ~541 Ma) o registo fóssil se torna abundante, graças ao aparecimento de seres com partes duras (conchas, esqueletos).

Os limites entre unidades da escala não são arbitrários: coincidem, muitas vezes, com grandes acontecimentos globais registados nas rochas, sobretudo «extinções em massa». O limite Paleozoico/Mesozoico (~252 Ma) corresponde à maior extinção conhecida (fim do Pérmico); o limite Mesozoico/Cenozoico (~66 Ma) corresponde à extinção dos dinossauros não avianos, associada ao impacto de um asteroide. Por isso os fósseis são tão úteis para datar e correlacionar rochas.

Compreender a escala do tempo geológico é indispensável no Exame, quer para situar acontecimentos, quer para interpretar colunas estratigráficas e sequências de estratos, onde cada camada corresponde a um intervalo da história da Terra.

Exemplo resolvido

Ordenar a escala do tempo geológico

Indica a ordem cronológica correta e um acontecimento característico do início do Fanerozoico.

Ordenar os éones
Do mais antigo ao mais recente: Hadeano → Arcaico → Proterozoico → Fanerozoico.
Ordenar as eras do Fanerozoico
Paleozoico → Mesozoico → Cenozoico.
Associar o início do Fanerozoico
O Fanerozoico inicia-se com o Câmbrico (~541 Ma), marcado pela «explosão câmbrica» — rápida diversificação de animais com partes duras.

Resultado: Ordem: Hadeano, Arcaico, Proterozoico, Fanerozoico (Paleozoico, Mesozoico, Cenozoico); o Fanerozoico inicia-se com a explosão câmbrica.

Erros frequentes

Inverter a hierarquia da escala (a ordem correta é éon › era › período › época).
Pensar que a vida animal complexa existe desde o início da Terra — só surge, em abundância, a partir do Câmbrico.

Revisão ativa

Ordena, do mais antigo para o mais recente, os éones e as eras do Fanerozoico e indica o acontecimento associado ao limite Mesozoico/Cenozoico.

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Biologia e Geologia — 10.º ano (Direção-Geral da Educação (DGE))

Datação relativa — princípios da estratigrafia#

AprofundamentoAE-biologia-e-geologia-10-tempo

A «datação relativa» ordena os acontecimentos geológicos sem lhes atribuir uma idade numérica, aplicando um conjunto de princípios lógicos — os «princípios da estratigrafia». O princípio da «sobreposição dos estratos» afirma que, numa sequência não deformada, cada estrato é mais antigo do que o que está por cima e mais recente do que o que está por baixo — a base é o mais antigo, o topo o mais recente.

O princípio da «horizontalidade original» estabelece que os sedimentos se depositam em camadas aproximadamente horizontais; logo, estratos inclinados ou dobrados foram deformados «depois» de se formarem. O princípio da «continuidade lateral» afirma que uma camada se estendia originalmente de forma contínua, pelo que estratos iguais em lados opostos de um vale terão pertencido à mesma camada.

O princípio da «interseção» (ou do recorte) diz que qualquer estrutura que corta outra é mais recente do que a estrutura cortada — uma falha ou um filão magmático são posteriores às rochas que atravessam (ver Fig. 2). O princípio das «inclusões» afirma que os fragmentos (inclusões) contidos numa rocha são mais antigos do que a rocha que os engloba, pois já existiam para poderem ser incorporados.

Datação relativa — princípio da interseção

Fig. 2Fig. 2 — O filão (tracejado) corta as camadas A, B e C, logo é mais recente do que elas (princípio da interseção).

Os «fósseis» são também poderosos indicadores de tempo. O princípio da «identidade paleontológica» (ou sucessão de fósseis) afirma que estratos com o mesmo conjunto de fósseis têm idade semelhante, permitindo correlacionar rochas de regiões distantes. Distinguem-se os «fósseis de idade» (ou estratigráficos): pertenceram a espécies de vida curta e ampla distribuição geográfica, por isso datam com precisão o estrato; e os «fósseis de fácies (ambiente)»: indicam o ambiente de formação (por exemplo, corais indicam mar quente e pouco profundo).

As descontinuidades na sequência — as «lacunas estratigráficas» e as «discordâncias» — assinalam períodos em que não houve deposição ou em que houve erosão, revelando interrupções na história registada. Interpretar corretamente uma sequência de estratos, aplicando estes princípios de forma articulada, é uma das competências mais avaliadas na componente de Geologia.

Exemplo resolvido

Ordenar uma sequência com um filão

Observam-se, da base para o topo, os estratos A, B e C, cortados por um filão magmático F; sobre C assenta o estrato D, que F não corta. Ordena os acontecimentos.

Ordenar os estratos
Por sobreposição: A é o mais antigo, seguido de B e de C (da base para o topo).
Situar o filão
Por interseção, F é mais recente do que A, B e C, pois corta-os.
Situar o estrato D
D assenta sobre C e não é cortado por F, logo formou-se depois de F (por sobreposição e interseção).

Resultado: Sequência do mais antigo ao mais recente: A → B → C → filão F → D.

Erros frequentes

Aplicar a sobreposição a sequências deformadas/invertidas sem verificar critérios de polaridade — pode estar invertida.
Confundir fóssil de idade (data o estrato) com fóssil de fácies (indica o ambiente).

Revisão ativa

Numa sequência, um filão magmático corta os estratos A, B e C mas não o estrato D que lhe assenta por cima. Ordena os acontecimentos e justifica com os princípios usados.

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Biologia e Geologia — 10.º ano (Direção-Geral da Educação (DGE))

Datação absoluta — decaimento radioativo e meia-vida#

AprofundamentoAE-biologia-e-geologia-10-tempo

A «datação absoluta» (ou radiométrica) atribui idades numéricas, medindo o «decaimento radioativo» de isótopos instáveis. Um isótopo-pai radioativo desintegra-se, a um ritmo constante e próprio, num isótopo-filho estável. Como a taxa de desintegração não é afetada pela temperatura, pressão ou reações químicas, funciona como um «relógio» fiável, que começa a contar no momento em que o mineral cristaliza e retém os átomos.

A grandeza que caracteriza esse relógio é a «meia-vida» (T): o intervalo de tempo ao fim do qual metade dos átomos-pai se desintegrou. Após uma meia-vida resta 1/2 do isótopo-pai; após duas, resta 1/4; após três, 1/8; e assim sucessivamente — um decaimento exponencial (ver Fig. 3). A quantidade de isótopo-pai que resta ao fim do tempo «t» é dada pela relação da fórmula ao lado.

Curva de decaimento radioativo

Fig. 3Fig. 3 — Decaimento radioativo: a cada meia-vida, a quantidade de isótopo-pai reduz-se a metade.

A escolha do par isotópico depende da idade a medir, porque cada par tem uma meia-vida diferente. O «carbono-14» (T ≈ 5730 anos) decai em azoto-14 e serve para datar materiais orgânicos recentes, até cerca de 50 000 anos. Para rochas muito antigas usam-se pares de meia-vida longa: o «urânio-238 → chumbo-206» (T ≈ 4500 Ma) e o «potássio-40 → árgon-40» (T ≈ 1300 Ma), que permitem datar minerais com milhões a milhares de milhões de anos.

O método assume três condições: que o sistema permaneceu «fechado» (não entraram nem saíram isótopos além do decaimento); que se conhece a quantidade inicial de isótopo-pai; e que a taxa de desintegração se manteve constante. Quando estas condições se verificam, medindo a razão entre isótopo-pai e isótopo-filho calcula-se o número de meias-vidas decorridas e, logo, a idade.

Foi justamente pela datação radiométrica de meteoritos e das rochas mais antigas da Terra que se estabeleceu a idade do planeta em cerca de «4600 Ma». A datação absoluta, articulada com a datação relativa, permite «calibrar» a escala do tempo geológico com idades numéricas — e é frequente, no Exame, um item de cálculo baseado na meia-vida.

N(t) = N_0 \left(\dfrac{1}{2}\right)^{t/T}

Lei do decaimento radioativo

N₀ é a quantidade inicial de isótopo-pai, T a meia-vida e t o tempo decorrido; a razão t/T é o número de meias-vidas.

Exemplo resolvido

Datar um fóssil com carbono-14

Um fóssil apresenta 25 % do carbono-14 que continha em vida. A meia-vida do C-14 é 5730 anos. Qual é a idade do fóssil?

Relacionar a percentagem com meias-vidas
50 % → 1 meia-vida; 25 % → 2 meias-vidas (metade de metade).
Aplicar a fórmula
N/N₀ = (1/2)^(t/T) = 0,25 = (1/2)² ⇒ t/T = 2.
Calcular o tempo
t = 2 × T = 2 × 5730 = 11 460 anos.

Resultado: O fóssil tem cerca de 11 460 anos (duas meias-vidas do carbono-14).

Erros frequentes

Confundir meia-vida com «tempo de vida total»: a cada meia-vida a quantidade reduz-se a metade, nunca chegando a zero.
Usar o carbono-14 para datar rochas de milhões de anos — a sua meia-vida (5730 anos) só serve para materiais recentes.

Revisão ativa

Um fóssil contém 25 % do carbono-14 inicial. Sabendo que a meia-vida do C-14 é 5730 anos, determina a idade do fóssil.

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Biologia e Geologia — 10.º ano (Direção-Geral da Educação (DGE))

A idade da Terra e a coluna geológica#

PadrãoAE-biologia-e-geologia-10-tempo

Combinando a datação relativa (que ordena) e a datação absoluta (que atribui idades), os geólogos construíram a «coluna geológica» — a sequência-síntese de todas as rochas e acontecimentos da Terra, com idades calibradas. Nenhum local do planeta contém toda a história; a coluna resulta da correlação de sequências parciais de todo o mundo, ligadas sobretudo pelos fósseis (princípio da identidade paleontológica).

Os dois tipos de datação respondem a perguntas distintas e são complementares (ver Fig. 4). A datação relativa é aplicável a qualquer sequência de estratos, mas só diz a ordem; a datação absoluta dá idades numéricas, mas exige minerais com isótopos radioativos adequados e um sistema fechado. Muitas vezes usam-se em conjunto: a relativa ordena, a absoluta «põe datas» nos limites.

Datação relativa vs datação absoluta

Fig. 4Fig. 4 — Os dois tipos de datação são complementares.

A «idade da Terra», estimada em cerca de «4600 Ma», foi determinada por datação radiométrica das rochas e minerais mais antigos do planeta e, sobretudo, de meteoritos (que se formaram ao mesmo tempo que o Sistema Solar e não sofreram reciclagem geológica). Foi esta convergência de dados que fixou a idade do planeta com segurança.

A construção da coluna geológica e a medida da idade da Terra são um dos grandes triunfos da Geologia: mostram como métodos independentes — princípios estratigráficos, fósseis e relógios radiométricos — se cruzam e confirmam mutuamente, dando um quadro coerente da história de 4600 milhões de anos.

No Exame, este tema surge frequentemente na forma de interpretação de colunas ou perfis, pedindo para ordenar acontecimentos (datação relativa) e/ou calcular idades (datação absoluta), integrando os conhecimentos das secções anteriores.

Exemplo resolvido

Por que datar meteoritos

Justifica a afirmação: «A idade da Terra foi determinada sobretudo pela datação de meteoritos.»

Reconhecer a reciclagem terrestre
As rochas da superfície da Terra são continuamente destruídas e reformadas pelo ciclo das rochas, pelo que raramente se preservam desde a origem do planeta.
Caracterizar os meteoritos
Os meteoritos formaram-se ao mesmo tempo que o Sistema Solar e não sofreram reciclagem geológica, conservando a idade original.
Concluir
Datando radiometricamente os meteoritos obtém-se a idade de formação do Sistema Solar, e logo da Terra: ~4600 Ma.

Resultado: Como as rochas terrestres são recicladas, recorreu-se a meteoritos (não reciclados) para datar a origem do Sistema Solar e fixar a idade da Terra em ~4600 Ma.

Erros frequentes

Achar que um único afloramento regista toda a história da Terra — a coluna geológica resulta da correlação de sequências de todo o mundo.
Confundir os dois métodos: a relativa dá ordem, a absoluta dá idade numérica.

Revisão ativa

Explica por que a datação de meteoritos foi essencial para determinar a idade da Terra em ~4600 Ma.

Evocação ativa

Recorda os pontos-chave — depois revela.

Fontes: Aprendizagens Essenciais de Biologia e Geologia — 10.º ano (Direção-Geral da Educação (DGE))

Referências e fontes

Fontes

Direção-Geral da Educação (DGE)

Aprendizagens Essenciais de Biologia e Geologia — 10.º ano

A medida do tempo e a idade da Terra

4 secções~12 min de leitura4 competênciasNível Padrão 2 · Aprofundamento 2

A medida do tempo e a idade da Terra

Pontos-chave

Ordenar a escala do tempo geológico

Pontos-chave

Ordenar uma sequência com um filão

Pontos-chave

Datar um fóssil com carbono-14

Pontos-chave

Por que datar meteoritos

Fontes

A medida do tempo e a idade da Terra

Pontos-chave

Ordenar a escala do tempo geológico

Pontos-chave

Ordenar uma sequência com um filão

Pontos-chave

Datar um fóssil com carbono-14

Pontos-chave

Por que datar meteoritos

Fontes