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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 paraAr-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 açõesintempéricas.

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QUÍMICA DO RUBÍDIO (Rb) O Rubídio (Rb) é um metal alcalino do grupo IA da

tabela periódica. No ciclo geroquímico acompanha opotássio (K).

Não forma minerais e ocorre principalmente em mineraiscontendo K (micas como biotita, muscovita, flogopita elepidolita). Também em ortoclásio, microclínio,evaporitos (siderita, carnalita) em alguns argilominerais.

Nos minerais piroxênios, olivina, anfibólios eplagioclásios, 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 relativamentebaixa quando comparada com a concentração nasrochas graníticas.

Minerais (M) e Rochas (R) Rb (ppm) Sr (ppm) Rb/SrBiotita (M) 550 31.1 17.7Muscovita 476 46.0 10.3

K-Feldspatos (M) 561 396.0 1.41Plagioclásios (M) 14.1 566.0 0.01

Anfibólios (M) 77 106.0 0.07Zircão (M) 21 50.4 0.04

Granada (M) 1.9 19.3 0.098Apatita (M) 1.6 1329.0 0.001

Turmalina (M) 1.3 601 0.0021Titanita (M) 2.7 1980.0 0.001Epidoto (M) 31 8518.0 0.004Granitos (R) 150.0 300.0 0.60Sienito (R) 120.0 300.0 0.40

Crosta Terrestre 90.0 375.0 0.24Meteoritos Condríticos 2.3 10.0 0.23

Fonte: Faure e Powell,1972

Concentrações médias de Rb e Sr em alguns minerais e rochas

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Composição Isotópica natural

87Rb = 27,8346% (instável)85Rb = 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 ecarbonatos de cálcio.

Os minerais do grupo das micas e feldspatos alcalinospossuem baixas concentrações.

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

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Composição isotópica:

Sr

84Sr = 0,56%86Sr= 9,86%87Sr = 7,00% 88Sr = 82,58%

87Rb37 → 87Sr38 + - + + Q

= 1,42 x 10-11a-1

Tipos de Sr 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 atual 87Sr/86Sr = 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 Ro ou Ri(87Sr/86Sro ou 87Sr/86Sri).

Sr herdado – os minerais e rochas que se depositaramna bacia sedimentar trasem Sr herdado.

Sr radiogênico 87Sr* resulta do decaimento do 87Rb e sejunta ao 87Sr inicial em função da Rb/Sr e do tempo.

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IDADES Rb-Sr

F = Fo + P (et-1) (87Sr/86Sr)h = (87Sr/86Sr)o + (87Rb/86Sr)h.(e t –1)

onde h é a razão isotópica medida hoje, o é a razãoisotópica inicial determinada pela interseção da retaisocrônica com o eixo Y, é a constante dedesintegração do elemento radioativo (cujo valorpara o Rb é de 1,42 X 10-11 anos-1), t é o tempotranscorrido desde a formação do sistema até omomento da análise, e et –1 a inclinação da retaisocrônica; logo essa equação é do tipo Y = b + mX,onde :

b = (87Sr/86Sr)o, X = (87Rb/86Sr)h e m = et - 1

(ii) a idade convencional é calculada com uma razãoisotópica inicial (87Sr/86Sr)o estimada.

t = 1/ ln {1 + [(87Sr/86Sr)h – (87Sr/86Sr)o/(87Rb/86Sr)h]}

Ex. Os dados de uma amostra deram razão (87Rb/86Sr)h =0,5286 e (87Sr/86Sr)h = 0,70779. Para uma razão inicial =(87Sr/86Sr)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

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Observe que da equação da reta Y = b + mX,inclinação da reta m (tgα) = (et –1), a equação da idadeserá: t = 1/ . ln(m + 1)

As idades Rb-Sr convencionais em rocha total e/ouminerais para rochas intermediárias e básicas combaixas razões Rb/Sr, apresentam um erro muitoelevado. Porém, com dados de amostras com razõesRb/Sr elevadas (micas e rochas ígneas ácidas) podemfornecer idades significativas, desde que a razão inicialseja a “real”.

Sob temperaturas elevadas o retículo dos mineraispotássicos permite fácil migração do Sr, e o valor dasdatações são similares às obtidas pelo método Ar-Ar.

ISÓCRONA

Para se construir uma isócrona é necessário:

Termos pelo menos 3 amostras de rochas com variadasrazões Rb/Sr originadas em um mesmo evento (fusãoparcial, cristalização fracionada, etc.)

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

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Na coleta de amostras para a confecção do diagramaisocrônico Rb-Sr deve-se tomar as seguintesprecauções:

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

Para haver um espalhamento dos pontos que definamuma isócrona confiável, deve-se coletar amostras comdistinta composição mineralógica, portanto, diferentesrazões 87Sr/86Sr e 87Rb/86Sr;

a b c to86Sr87Sr

o( )

86Sr

87Sr

86Sr

87Rb

33 rocrochashas aa bb cc nono tempotempo ttoo a,a, bb ee cc emem ttoopossuempossuem mesmamesma razãorazão inicialinicial ((8787Sr/Sr/8686Sr)Sr)oo ≠≠((8787Sr/Sr/8686Sr)Sr)..

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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 8787SrSr

a b c

a1

b1

c1t1

to

86Sr

87Sr

86Sr

87Rb

86Sr87Sr

o( )

No tempo No tempo tt22 cada sistema de rocha evolui cada sistema de rocha evolui nova nova linhalinha

mais íngreme aindamais íngreme ainda

a b c

a1

b1

c1a2

b2

c2

t1

to

t2

86Sr

87Sr

86Sr87Sr

o( )

86Sr

87Rb

9

a b cto

86Sr

87Sr

86Sr87Sr

o( )

tg = (et - 1)

86Sr

87Rb

Isócrona Rb/Sr com rocha total

6.04.0 5.03.02.0

Sr/ Sr

Rb/ Sr

Nível de Corte = 3,07MSWD = 0,30Ri = 0.72897 0.00147T = 1325 47 Ma

MFG-22F

FJ-14C

FJ-14AFJ-14

(B)

0.83

0.85

0.81

0.79

0.77

0.75

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Isócrona de referência: é obtida através de umconjunto de amostras não originadas na mesma fonte,mas que sofreram algum evento comum. Neste caso, arazão inicial (87Sr/86Sr)o de cada amostra pode variarligeiramente.

Errócrona: quando a melhor reta calculada porregressão linear não alinha dentro dos errosexperimentais. A distinção entre isócrona e errócrona sefaz com base no MSWD (Mean Square of WeightedDeviated), que é um índice estatístico. Um alinhamentoperfeito apresenta MSWD = 0. Os valores variam de3,92 para 3 amostras até 1,61 para 20 amostras.

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Equação da regressão de y em x assumindo que nãotem erro na razão 87Rb/86Sr e que a somatória doquadrado 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)]/[ΣX2 – (Σx2/N)]}

b = [(Σx) . (Σxy) – (Σy) . (ΣX2)]/(ΣX2) – N(Σx2)

Onde: X = 87Rb/86Sr, y = 87Sr/86Sr, N = número de medidas,

O parâmetro Epsilon Sr

(87Sr/86Sr)UR = 0,0816 no presente

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Dados obtidos por isócronas Rb-Sr Quando os resultados são coerentes para rochas

magmáticas indica que ocorreu um processo efetivo dehomogeinização isotópica no sistema (O relógioradiométrico foi zerado).

Em rochas sedimentares siliciclásticas grossas,dificilmente vai ocorrer uma homogeinização. Parasedimentos finos, tipo fração argila dos sedimentospelíticos marinhos, pode ocorrer uma homogeinizaçãoisotópica.

Em rochas metamórficas, tanto pode ocorrer umahomogeinização total, como uma parcial. No primeirocaso, a idade isocrônica data o evento e no segundocaso, a idade é mista (desprovida de significadogeológico).

Rochas (meta)vulcânicas ácidas, normalmente mostramidades inferiores a de extrusão. Isso pode se dá emfunção de eventos tardios de espilitização ou demetamorfismo. Também pela interação com fluidos,granulometria fina e composição pobre em Ca (o 87Srradiogênico não encontra sítios estruturais para serretido no sistema rocha total.

Em rochas plutônicas ácidas não deformadas, emfunção da granulometria grossa e seu maior isolamentoda encaixante, os resultados Rb-Sr datam acristalização ou o resfriamento. Razões iniciais elevadas(> 0,720) ou dispersão dos pontos analíticos sem definiruma isócrona, podem indicar reequilíbrio oudesequilíbrio isotópico.

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A razão Rb/K é um importante parâmetro petrogenéticopara avaliação do grau de diferenciação de uma rocha.Quanto mais diferenciada, maior a concentração de Rb.

Rochas básicas derivadas do manto possui razão Rb/Kvariando de 1/100 a 1/600 e em rochas graníticas dacrosta de 1/100 a 1/150.

Em um processo de cristalização fracionada do magma,o Sr tende a ficar concentrado no plagioclásio enquantoque o Rb tende a permanecer na fase líquida. Com issoa razão Rb/Sr do magma residual aumenta nosprocessos de cristalização progressiva.

Rochas fracionadas de um mesmo magma podem tervalores de Rb/Sr na ordem de 10 ou mais vezes as dasfases iniciais.

Manto, Rb/Sr em média 0,025

Crosta oceânica, Rb/Sr em média 0,06

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

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Figure 9Figure 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 largeassuming 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 Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman/Kluwer.b.p After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman/Kluwer.

Geologia Isotópica – Identificação de fontes matélica x crustal

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Nd vs Sr

87 8 6Sr/ Sr

143 144Nd/ Nd

0

-10

-20

-30

+ 10

0,7100,700 0,7400,720 0,730

Nd(0)

Ortogna isses Máfic os

Ortognaissesinte rm ed iários

0 ,5110

0,5120

0 ,5130

Manto

7784

46

543A

64

3734

20

59

Água do m ar

Sed imento do Atlântico