O método Rb-Sr. Os cuidados na coleta de amostras para a sistemática Rb-Sr, no geral são os mesmos dos para a coleta para Ar-Ar e Sm-Nd.

O método Rb-Sr



Sistemática Rb-Sr

 Os cuidados na coleta de amostras para a sistemática Rb-Sr, no geral são os mesmos dos para a coleta para Ar-Ar e Sm-Nd.

 O tamanho da amostra deve ser aproximadamente 10 (dez) vezes a dimensão do maior grão;

 Deve-se evitar amostras alteradas pelas ações intempéricas.



QUÍMICA DO RUBÍDIO (Rb)

 O Rubídio (Rb) é um metal alcalino do grupo IA da tabela periódica. No ciclo geroquímico acompanha o potássio (K).

 Não forma minerais e ocorre principalmente em minerais contendo K (micas como biotita, muscovita, flogopita e lepidolita). Também em ortoclásio, microclínio, evaporitos (siderita, carnalita) em alguns argilominerais.  Nos minerais piroxênios, olivina, anfibólios e

plagioclásios, ocorre em baixas concentrações.

 O Rb tem Z = 37, A = 85,46776; raio 1,48 Å (K = 1,33 Å) e carga +1.

 Em rochas ultrabásicas, a concentração é relativamente baixa quando comparada com a concentração nas rochas graníticas. Minerais (M) e Rochas (R) Rb (ppm) Sr (ppm) Rb/Sr Biotita (M) 550 31.1 17.7 Muscovita 476 46.0 10.3 K-Feldspatos (M) 561 396.0 1.41 Plagioclásios (M) 14.1 566.0 0.01 Anfibólios (M) 77 106.0 0.07 Zircão (M) 21 50.4 0.04 Granada (M) 1.9 19.3 0.098 Apatita (M) 1.6 1329.0 0.001 Turmalina (M) 1.3 601 0.0021 Titanita (M) 2.7 1980.0 0.001 Epidoto (M) 31 8518.0 0.004 Granitos (R) 150.0 300.0 0.60 Sienito (R) 120.0 300.0 0.40 Crosta Terrestre 90.0 375.0 0.24 Meteoritos Condríticos 2.3 10.0 0.23

Fonte: Faure e Powell,1972

Concentrações médias de Rb e Sr em alguns minerais e rochas



Composição Isotópica natural

87

_{Rb = 27,8346% (instável)}

_{Rb = 72,1654% (estável)}



QUÍMICA DO ESTRÔNCIO (Sr)

 O Sr é um elemento alcalino terroso do Grupo IIA na tabela periódica e no ciclo geoquímico acompanha o Ca.  Ocorre principalmente em minerais portadores de Ca, tipo plagioclásios, anfibólios, piroxênios, apatita e carbonatos de cálcio.

 Os minerais do grupo das micas e feldspatos alcalinos possuem baixas concentrações.

 Sr tem Z = 38; A = 87,62; raio = 1,13 Å (Ca = 0,99 Å) e carga +2.

Composição isotópica:

Sr

_{Sr = 0,56%}

_{Sr= 9,86%}

_{Sr = 7,00%}

_{Sr = 82,58%}

_Rb

→

Sr

+ 

+  + Q

 = 1,42 x 10

_a

 Sr original – é o existente no momento da formação do sistema solar (~ 0,6989)

 Sr comum – contido na água do mar e nos oceanos, valor atual87_Sr/86_{Sr = 0,70991 ± 0,0002.}

 Sr do meio ambiente – contido nos meios isolados do mar e oceanos.

 Sr primário ou inicial – contido no mineral e rocha nomomento do fechamento do sistema R_o ou R_i (87_Sr/86_Sr

oou87Sr/86Sri).

 Sr herdado – os minerais e rochas que se depositaram na bacia sedimentar trasem Sr herdado.

 Sr radiogênico 87Sr* resulta do decaimento do87Rb e se junta ao87_{Sr inicial em função da Rb/Sr e do tempo.}

IDADES Rb-Sr

 F = Fo + P (et-1)

 (87_Sr/86_Sr)

h = (87Sr/86Sr)o + (87Rb/86Sr)h.(e t–1)  onde h é a razão isotópica medida hoje, o é a razão

isotópica inicial determinada pela interseção da reta isocrônica com o eixo Y,  é a constante de desintegração do elemento radioativo (cujo valor para o Rb é de 1,42 X 10-11 _anos-1_{), t é o tempo} transcorrido desde a formação do sistema até o momento da análise, e et _{–1 a inclinação da reta}

isocrônica; logo essa equação é do tipo Y = b + mX,

onde :

 b = (87_Sr/86_Sr)

o, X = (87Rb/86Sr)h e m = et- 1

 (ii) a idade convencional é calculada com uma razão isotópica inicial (87_Sr/86_Sr)

oestimada.

t = 1/  ln {1 + [(87_Sr/86_Sr)

h – (87Sr/86Sr)o/(87Rb/86Sr)h]}

Ex. Os dados de uma amostra deram razão (87_Rb/86_Sr) h =

0,5286 e (87_Sr/86_Sr)

h= 0,70779. Para uma razão inicial =

(87_Sr/86_Sr)

o= 0,7040 sua idade convencional será:

 = 1,42 x 10-11 _a-1 t = 1/ 1,42 x 10-11_{. ln ((1 + 0,70779 – 0,7040)/0,5286]} t = 7,04225321 x 1010_{. ln(1 + 0,00379/0,5286)} t = 7,04225321 x 1010_{. ln(1,007169882)} t = 7,04225321 x 1010 _{. 0,0071443 = 503.119.738 anos =} 503,12 Ma

 Observe que da equação da reta Y = b + mX, inclinação da reta m (tgα) = (et _{–1), a equação da idade}

será: t = 1/  . ln(m + 1)

 As idades Rb-Sr convencionais em rocha total e/ou minerais para rochas intermediárias e básicas com baixas razões Rb/Sr, apresentam um erro muito elevado. Porém, com dados de amostras com razões Rb/Sr elevadas (micas e rochas ígneas ácidas) podem fornecer idades significativas, desde que a razão inicial seja a “real”.

 Sob temperaturas elevadas o retículo dos minerais potássicos permite fácil migração do Sr, e o valor das datações são similares às obtidas pelo método Ar-Ar.

 ISÓCRONA

 Para se construir uma isócrona é necessário:

 Termos pelo menos 3 amostras de rochas com variadas razões Rb/Sr originadas em um mesmo evento (fusão parcial, cristalização fracionada, etc.)

 Com análises de rocha total e de minerais constituintes, dessa mesma rocha, é possível se determinar a idade da formação desses minerais.

 Na coleta de amostras para a confecção do diagrama isocrônico Rb-Sr deve-se tomar as seguintes precauções:

 As amostras devem ser co-genéticas, ou seja, formadas em um mesmo processo genético, seja ele tectônico, metamórfico, ígneo ou hidrotermal;

 Para haver um espalhamento dos pontos que definam uma isócrona confiável, deve-se coletar amostras com distinta composição mineralógica, portanto, diferentes razões87_Sr/86_{Sr e}87_Rb/86_Sr; a b c

t

( )

3

3 roc

rochas

has

a

a b

b c

c

no

no tempo

tempo

tt

a,

a, b

b e

e c

c em

em tt

possuem

possuem mesma

mesma razão

razão inicial

inicial

Após algum tempo

Após algum tempo (t(t₀₀ tt₁₁) ) cada amostra perde cada amostra perde 8787Rb Rb e e ganha uma quantidade equivalente de

ganha uma quantidade equivalente de 8787_SrSr

a b c a1 b₁ c₁

t

t

( )

No tempo tt₂₂ cada sistema de rocha evolui cada sistema de rocha evolui  nova nova linha

linha

mais íngreme ainda mais íngreme ainda

a b c a₁ b1 c₁ a₂ b2 c₂

t

t

t

( )

a b c

t

( )

(e

_{- 1)}

Isócrona Rb/Sr com rocha total

6.0 4.0 5.0 3.0 2.0 Sr/ Sr Rb/ Sr Nível de Corte = 3,07 MSWD = 0,30 Ri = 0.72897 0.00147 T = 1325 47 Ma MFG-22F FJ-14C FJ-14A FJ-14 (B) 0.83 0.85 0.81 0.79 0.77 0.75

 Isócrona de referência: é obtida através de um conjunto de amostras não originadas na mesma fonte, mas que sofreram algum evento comum. Neste caso, a razão inicial (87_Sr/86_Sr)

o de cada amostra pode variar

ligeiramente.

 Errócrona: quando a melhor reta calculada por

regressão linear não alinha dentro dos erros experimentais. A distinção entre isócrona e errócrona se faz com base no MSWD (Mean Square of Weighted

Deviated), que é um índice estatístico. Um alinhamento

perfeito apresenta MSWD = 0. Os valores variam de 3,92 para 3 amostras até 1,61 para 20 amostras.

 Equação da regressão de y em x assumindo que não tem erro na razão 87_Rb/86_{Sr e que a somatória do}

quadrado das diferenças ou somatória dos resíduos (Σy)2 _{entre a reta e os pontos analíticos é mínimo}

(método dos mínimos quadrados)



a = {[Σxy – (Σx) . Σy/N)]/[ΣX

– (Σx

/N)]}

b = [(Σx) . (Σxy) – (Σy) . (ΣX

)]/(ΣX

) – N(Σx

)

O parâmetro Epsilon Sr

 Dados obtidos por isócronas Rb-Sr

 Quando os resultados são coerentes para rochas magmáticas indica que ocorreu um processo efetivo de homogeinização isotópica no sistema (O relógio radiométrico foi zerado).

 Em rochas sedimentares siliciclásticas grossas, dificilmente vai ocorrer uma homogeinização. Para sedimentos finos, tipo fração argila dos sedimentos pelíticos marinhos, pode ocorrer uma homogeinização isotópica.

 Em rochas metamórficas, tanto pode ocorrer uma homogeinização total, como uma parcial. No primeiro caso, a idade isocrônica data o evento e no segundo caso, a idade é mista (desprovida de significado geológico).

 Rochas (meta)vulcânicas ácidas, normalmente mostram idades inferiores a de extrusão. Isso pode se dá em função de eventos tardios de espilitização ou de metamorfismo. Também pela interação com fluidos, granulometria fina e composição pobre em Ca (o 87_Sr

radiogênico não encontra sítios estruturais para ser retido no sistema rocha total.

 Em rochas plutônicas ácidas não deformadas, em função da granulometria grossa e seu maior isolamento da encaixante, os resultados Rb-Sr datam a cristalização ou o resfriamento. Razões iniciais elevadas (> 0,720) ou dispersão dos pontos analíticos sem definir uma isócrona, podem indicar reequilíbrio ou desequilíbrio isotópico.

 A razão Rb/K é um importante parâmetro petrogenético para avaliação do grau de diferenciação de uma rocha. Quanto mais diferenciada, maior a concentração de Rb.  Rochas básicas derivadas do manto possui razão Rb/K

variando de 1/100 a 1/600 e em rochas graníticas da crosta de 1/100 a 1/150.

 Em um processo de cristalização fracionada do magma, o Sr tende a ficar concentrado no plagioclásio enquanto que o Rb tende a permanecer na fase líquida. Com isso a razão Rb/Sr do magma residual aumenta nos processos de cristalização progressiva.

 Rochas fracionadas de um mesmo magma podem ter valores de Rb/Sr na ordem de 10 ou mais vezes as das fases iniciais.

 Manto, Rb/Sr em média 0,025

 Crosta oceânica, Rb/Sr em média 0,06

 Granitos da crosta continental (fortemente diferenciadas e pobres em Ca, Rb/Sr), Rb/Sr em média 1,7

Figure 9

Figure 9--13.13.Estimated Rb and Sr isotopic evolution of the Earth’s upper mantle, Estimated Rb and Sr isotopic evolution of the Earth’s upper mantle, assuming a large

assuming a large--scale melting event producing graniticscale melting event producing granitic--type continental rocks at 3.0 Ga type continental rocks at 3.0 Ga b.p After W ilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman/Kluwer.

b.p After W ilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman/Kluwer.

Nd vs Sr 8 7 8 6 Sr/ Sr 1 43 144 Nd/ Nd 0 -10 -20 -30 + 10 0,710 0,700 0,720 0,730 0,740 Nd(0) Orto gna isses Má fic os

Orto gnaisses inte rm ed iários 0 ,5 11 0 0 ,5 12 0 0 ,5 13 0 Manto 77 84 46 54 3A 64 37 34 20 59 Água do m ar