UM EXAME CRÍTICO DA DATAÇÃO RADIOATIVA DAS ROCHAS Sidney P. Clementson - Engenheiro consultor residente na Inglaterra no seguinte endereço: 15 Marshalls Rd., Sutton, Surrey.
Considera-se neste artigo a aplicação dos métodos de datação radioativa às rochas sedimentares. Mostra-se não ter fundamento a hipótese básica de que a desintegração radioativa se inicia quando os minerais passam a fazer parte das rochas hospedeiras. Pesquisas recentes sobre rochas jovens indicam que a desintegração já se encontra nelas num estágio avançado. A conclusão a que se chega é de que as idades teóricas calculadas a partir das relações de isótopos não são as idades das rochas ou da Terra, mas são simplesmente relações entre os próprios minerais que se originaram na crosta terrestre. É bastante conhecido o método empregado para a obtenção das idades das rochas sedimentares mediante o uso de amostras contendo materiais radioativos. Repousa esse método inteiramente sobre a hipótese básica de que quando o material radioativo passa a compor a rocha, ele consiste somente do elemento original, sendo o seu objetivo chegar a uma data teórica em que os elementos derivados existentes na amostra pudessem ser considerados como tendo sido todos elementos originais. Acredita-se então que essa data dê a idade da rocha. Executam-se nesse método cálculos a partir das relações de massa dos elementos original e derivado. Quando as devidas correções são feitas para levar em conta diversos fatores variáveis cuja influência é conhecida, tais cálculos são suficientemente precisos para se chegar a um ponto inicial teórico da desintegração. Mas a hipótese básica de que este ponto de partida corresponde ao tempo em que os materiais radioativos se incorporaram na rocha hospedeira é de fato fundamental, pois se isto não for verdade então a idade teórica assim calculada não manterá relação alguma com a verdadeira idade da rocha. Fatos a serem considerados
Os materiais radioativos provêem originariamente da crosta da Terra, de tal modo que, com o derramamento do magma, estratos sedimentares podem ser recobertos ou invadidos por rocha ígnea contendo materiais radioativos. Nenhum significado poderá ser atribuído a valores obtidos a partir de materiais não associados com as rochas ígneas, pois tais materiais poderão ter sido deslocados pelo menos uma, e possivelmente muitas vezes. A hipótese básica fundamenta-se na teoria de que o material radioativo existente na Terra anteriormente à erupção está em estado de fusão. Nesta condição, os elementos derivados seriam constantemente separados dos elementos originais por convecção. Supõe-se também que, quando se dá um derramamento do magma, o elemento original se encontra separado e puro, pronto para ser usado como cronômetro natural em relação às rochas nas quais ele se incorpore. Isto deveria ser considerado cuidadosamente com relação ao que se conhece a respeito da crosta da Terra, e à luz das evidências das próprias rochas. De fato, sob o embasamento granítico da crosta da Terra encontra-se o manto. A crosta é sólida e nela as temperaturas aumentam com a profundidade. Em certos níveis do manto, as temperaturas são consideradas como sendo tão altas que, se não fosse pelo fato da elevada pressão, o material do manto estaria no estado líquido. "Desta maneira, a evidência sísmica indica que o manto é sólido em toda a sua extensão" (1). Apesar de o manto ter sido considerado como sólido, têm sido também expressados pontos de vista de que, devido a grandes diferenças de temperaturas e pressão, há movimentos lentos mas extensos do manto ao longo de áreas continentais. Isso é indicativo da espécie de forças necessárias para mover o material do manto. É atualmente improvável, portanto, que pequenas diferenças entre o peso específico dos elementos original e derivado pudessem causar correntes de convecção. É mais provável que os elementos derivados originados nas profundezas da Terra tenham sido mantidos "presos", de modo que, quando uma fissura ocorre na crosta e em conseqüência a pressão nas imediações cai, a rocha local com seus minerais se torne líquida e se escoe - os elementos original e derivado juntamente. Se esta conclusão for correta, então as relações dos isótopos de maneira nenhuma indicarão a idade da rocha hospedeira. Este assunto deveria ser considerado também com relação às concentrações de materiais radioativos nos vários níveis da crosta. O resultado de ensaios "obriga-nos a supor que os elementos radioativos por alguma razão encontram-se confinados unicamente numa camada exterior da crosta, relativamente fina" (2), e que é usualmente admitido que "a concentração decresce, em 50% para cada quilômetro de profundidade" (3). Nesta base chegamos à conclusão de que no nível em que o magma pode escoar, a concentração de material radioativo pode ser pequena. Considerando que as camadas superiores da crosta através das quais o magma pode escoar apresentam concentrações consideráveis de material radioativo, e levando em conta a elevada temperatura do magma, dever-se-ia esperar que as rochas adjacentes chegas se fundir e que assim o magma levasse consigo rochas subsuperficiais superiores, juntamente com quaisquer elementos radioativos nelas contidos. Itens problemáticos específicos
Quando as relações dos isótopos numa amostra são todas achadas de acordo com tal série, os isótopos são ditos estar em equilíbrio, e aceita-se que tenham-se desenvolvido juntos sem perturbação. Verificando-se, entretanto, que as relações de quaisquer dos isótopos não estão de acordo com uma tal série, os isótopos não estarão em equilíbrio, e conclui-se que houve perturbação resultante de algum enriquecimento ou fracionamento dos elementos. Na utilização do método do Chumbo-Urânio, feita de longa data, qualquer enriquecimento dos isótopos não se tornava aparente, pois somente quando as relações são todas conhecidas é que as discrepâncias aparecem. Se os elementos estão em desequilíbrio, deve ter existido enriquecimento em alguma proporção, e a idade calculada não mais manteria relação alguma com a verdadeira idade das rochas. Desconhecem-se quantas idades de rochas sedimentares já publicadas podem situar-se dentro dessa categoria. Se fosse possível aos pesquisadores avaliar os valores dos isótopos, não haveria razão para supor que qualquer das datas permanecesse, porque (como será mostrado) há evidências de desequilíbrio e enriquecimento em todos os casos de pesquisa recente sobre rochas jovens. De significado maior mesmo do que a questão do enriquecimento, levanta-se outra questão, isto é: começa a desintegração quando os minerais entram na rocha hospedeira? Compreender-se-á que, se os elementos de desintegração são levados a fazer parte da rocha hospedeiras em equilíbrio ou não, as relações de maneira alguma estarão relacionadas com a rocha hospedeira. Existe um caminho certo para determinação da verdade a respeito deste assunto, e este caminho é através da consideração da análise de amostras de rochas de idades conhecidas. Resultados de pesquisa analisados
Foram efetuadas pesquisas na Rússia com cerca de 18 amostras de 12 vulcões contendo materiais radioativos na série do Urânio-238, nas quais os isótopos na cadeia foram considerados como estando em desequilíbrio. Afirma-se que "como a idade das rochas é pequena, os elementos derivados Urânio-234 e Iônio-230 devem ter-se incorporado nos corpos minerais no tempo de sua gênese, ao invés de terem sido formados a partir do decaimento do material original" (4). (Ver Tabelas 1 a 3). Não são dados valores para alguns dos isótopos na série, nem para o Chumbo, e a referência ao desequilíbrio parece basear-se grandemente nas relações U-234 / U-238 e Io / U-238. As relações U-234 / U-238 e Io / U-238 seriam quantidades desprezíveis devido às vidas médias relativamente curtas do Urânio-234 e Io. Mas aquelas relações dadas são de fato apreciáveis. Em grande número de casos o valor U-234 / U-238 é aproximadamente igual a 1, dado em unidades de atividade. Em unidades de massa isso representa aproximadamente 0,000037, valor que corresponderia à idade de muitos milhões de anos (Ver Tabela 2).
Destaca-se aqui que os autores estão focalizando a questão do equilíbrio a partir do aspecto das relações, com a hipótese do início da desintegração quando os minerais se incorporam às rochas. Mas quando essas rochas são jovens, elas não podem justificar as elevadas relações intermediárias. Isto é de fato uma admissão plena de que estas relações não são consistentes com a idade conhecida da rocha. Pesquisas realizadas nos Estados Unidos com dez amostras dos Açores, de Tristão da Cunha e do Vesúvio, apóiam este ponto de vista. Aqui, a questão do equilíbrio dos isótopos é focalizada francamente como baseada numa origem no manto antes do derramamento do magma para a formação das rochas hospedeiras. Diz-se: Se uma região do manto constituiu um sistema fechado durante um período de tempo suficientemente grande, os isótopos na série de decaimento do Urânio estarão em equilíbrio secular. Durante o processo de fusão que produz o magma, a condição de equilíbrio secular será perturbada por qualquer fracionamento químico que tome lugar envolvendo os membros da cadeia de decaimento. Se as fases coexistentes estão em equilíbrio isotópico quando o magma é formado a partir de uma região em equilíbrio secular anteriormente à fusão, poderemos usar qualquer desequilibro radioativo observado nas rochas ígneas resultantes para estudar os fracionamentos químicos (5). É claro, disto, que qualquer tentativa para calcular a idade de uma rocha a partir das relações de isótopos resultaria numa resposta completamente falsa. Desde que todos os materiais radioativos que se tornam envolvidos nas rochas sedimentares devem semelhantemente escoar com o magma, a resposta, em todos os casos seria igualmente falsa. Nesta pesquisa são dados os valores para o Chumbo, em adição a outros isótopos, e conseqüentemente é possível calcular uma idade teórica a partir disso. A partir dos dados apresentados podem ser obtidas as relações Chumbo-206 / Urânio-238 em unidades de massa. O valor mínimo é 0,84, que representa uma idade de cerca de 5 bilhões de anos. Isto, deve ser notado, é uma idade calculada para as rochas que são sabidamente bastante jovens. (Ver Tabelas 2 e 3). Valores de Chumbo-207 são também dados, e isso provê recursos para a obtenção de uma idade teórica concordante, mediante o uso de relações entre Chumbo-207 e 206. Para rocha jovem espera-se obter algo em torno de 0,05, enquanto que para atingir o valor unitário as rochas corresponderiam a 3 bilhões de anos (Ver Tabela 3). Neste caso, os valores das amostras estão todos acima de 0,8, o que confirma a conclusão de que as relações dos minerais não são as obtidas a partir do elemento original na rocha, mas são as relações dos minerais existentes no manto da Terra. Observação – Em todas as Tabelas numéricas apresentadas neste artigo, foi adotada a convenção americana para o uso do ponto e da vírgula.
Tabela de equilíbrio da série do Urânio 238 ANOS
A Tabela 1 contém dados da série do Urânio 238 calculados em computador, úteis para o cálculo das relações de equilíbrio (ver também Tabela 2). Se um certo cristal fosse somente U-238 no instante inicial (formação do cristal) as linhas na Tabela 1 indicam a fração de cada nuclídeo da série de desintegração do U-238 que estaria presente após decorrido o correspondente intervalo de tempo. TABELA 2
A Tabela 2 contém dados análogos aos da Tabela 1, apresentados como relações entre os vários nuclídeos da série de desintegração do U-238. TABELA 3
Amostra Pb206/Pb204
Pb207/Pb204
U238/Pb204
Pb208/Pb204
Th232/U238
A rela��o U234/U238 da amostra 5 acima leva ao c�lculo seguinte - multiplicando a rela��o = 1,0 em unidades de atividade, pelas vidas m�dias, obt�m-se unidades de massa: 1.0 x (2.5 x 105 / 4,5 x 109) = 0.000054 (Ver Tabelas 1 e 2). Esse valor � superior em cerca de 100 milh�es de anos ao valor m�ximo de equil�brio.
A rela��o� Pb206/U238 da amostra TR627 acima leva ao c�lculo seguinte �� (Pb206 / Pb204) x (Pb204 / U238) = 18.67 x (1 / 22.18) = 18.67 / 22.18 = 0.84. (Ver Tabelas de equil�brio 1 e 2). A idade te�rica � maior do que 5 bilh�es de anos, valor m�nimo de todas as amostras.
A rela��o� Pb207/Pb206� da amostra MAF I acima leva ao c�lculo seguinte� �� (Pb207/Pb204) / (Pb206/Pb204) = 15.81/19.36 = 0.81. A idade te�rica � maior do que 3 bilh�es de anos.
A rela��o� Pb208/Th232 da amostra TR230 acima leva ao c�lculo seguinte� �� (Pb208/ Pb204 ) x (Pb204/ U238) x (U238/ Th232)� =� (39.42 /17.87) x 4.26 = 0.52 (Ver Tabela 2). Usando a f�rmula para a idade T�rio aproximada, resulta a idade igual a 2.01 x 1010 x (Pb208/Th232) = 2.01 x 1010 �x� 0.52 = 10.5 bilh�es de anos.� A Tabela 3 apresenta os dados das referências 4 e 5. Os cálculos mostram que os materiais radioativos da série do U-238 estão em desequilíbrio. Como se trata de depósitos vulcânicos recentes, é bastante evidente que as amostras podem estar contaminadas com elementos originados a partir do próprio início, e que as "idades" calculadas com tais relações são bastante questionáveis. Assim, partindo desses depósitos vulcânicos recentes, poder-se-ia calcular "idades" variando de 100 milhões a 10,5 bilhões de anos! Idades concordantes levando a engano
Uma outra idade teórica pode ser obtida para essas rochas jovens com a "relação do Tório", isto é, do Chumbo-208 para o Tório 232 (Ver Tabela 3). Isto dá uma idade de cerca de 10 bilhões e quinhentos milhões de anos! Os mesmos fatos são derivados de tentativas para datar rochas mediante o processo do Potássio-Argônio. Pesquisas nesse campo têm sido feitas no Havaí em rochas vulcânicas, e um grande número de comentários é feito a respeito do que é chamado de anomalias de "idade avançada" causadas por "Argônio em excesso". Menciona-se que muitas das amostras das ilhas Havaianas contêm Argônio radiogênico em excesso e que as idades para as rochas que o contêm "são somente aparentes e não derivadas do potássio in situ. O Argônio radiogênico foi incorporado ou durante um crescimento cristalográfico primário, ou durante cristalização secundária" (6).
G. H. Curtes, escrevendo a respeito do mesmo problema, diz: "Baseado em fundamentos teóricos poder-se-ia esperar o encontro de muitos mais casos de presença de quantidades detectáveis de Argônio-40 em rochas ígneas do que até agora se tem detectado. Magmas formados nas profundezas de 50 a 100 quilômetros estariam sob suficientes pressões de confinamento para manter em solução quantidades insignificantes de antigo Argônio radiogênico? O Argônio que tem sido formado a partir do Potássio-40 desintegra-se na profundeza da terra. Os cristais crescendo neste ambiente incorporariam algum deste Argônio em suas redes cristalinas apesar de o Argônio ser inerte" (7). No caso das idades previamente calculadas, em que as idades reais eram desconhecidas, embora julgadas antigas, essas anomalias aparentemente não foram notadas, mas no caso de rochas sabidamente jovens tornou-se muito óbvio que as idades calculadas não mantinham relações com as idades verdadeiras. Um artigo de P. M. Hurley (8) é importante por ser ainda usado como argumento de grandes idades para os sedimentos terrestres. O artigo trata da datação pela radioatividade da maneira usual, mas toda a conceituação dos relógios geológicos baseia-se na hipótese de que o elemento radioativo original incorpora-se sozinho nas rochas-amostras - não sendo acompanhado por nenhum dos elementos já desintegrados existentes no manto. Recente pesquisa a respeito de rochas jovens de idades conhecidas desafia essa hipótese. Relações de isótopos indicaram que mesmo depósitos vulcânicos "recentes" estão num avançado estágio de decaimento correspondendo a "idades" teóricas de milhares de milhões de anos (Tabela 3). Isso refuta a hipótese básica de Hurley e significa que as datas não estão parcialmente erradas, mas erradas "in toto". Conclusão
A conclusão que pode ser tirada desses fatos, e que se aplica igualmente à datação de todas as rochas portadoras de minerais, é que as idades calculadas não dão indicação alguma da idade das rochas hospedeiras. Em casos em que as idades calculadas são milhões de anos, as rochas poderiam ser bastante jovens. Além disso, essas idades não têm relação alguma com a idade da Terra, porque realmente as várias idades computadas apresentam grande variação. Conseqüentemente, relações de elementos originais e derivados são meramente relações, e seu uso como base para prever idades das rochas ou da própria Terra é atualmente questionável e repleto de muitas hipóteses que não podem ser confirmadas. Essa conclusão adapta-se ao conceito de uma Terra jovem e uma criação recente, como deduzido da Bíblia. Referências
(8) Hurley, P. M. 1949. Radioactivity and time, Scientific American, August. EVIDÊNCIAS DE UM CRIADOR