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
intempéricas.
amostras
alteradas
pelas
ações
1






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.
Concentrações médias de Rb e Sr em alguns
minerais e rochas
Minerais (M) e Rochas (R)
Biotita (M)
Muscovita
K-Feldspatos (M)
Plagioclásios (M)
Anfibólios (M)
Zircão (M)
Granada (M)
Apatita (M)
Turmalina (M)
Titanita (M)
Epidoto (M)
Granitos (R)
Sienito (R)
Crosta Terrestre
Meteoritos Condríticos
Rb (ppm)
550
476
561
14.1
77
21
1.9
1.6
1.3
2.7
31
150.0
120.0
90.0
2.3
Sr (ppm)
31.1
46.0
396.0
566.0
106.0
50.4
19.3
1329.0
601
1980.0
8518.0
300.0
300.0
375.0
10.0
Rb/Sr
17.7
10.3
1.41
0.01
0.07
0.04
0.098
0.001
0.0021
0.001
0.004
0.60
0.40
0.24
0.23
Fonte: Faure e Powell,1972
2

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 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.
3
Composição isotópica:
84Sr
Sr
87Rb
37
= 0,56%
86Sr=
9,86%
87Sr
= 7,00%
88Sr
= 82,58%
→ 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 depositaram
na bacia sedimentar trasem Sr herdado.
Sr radiogênico 87Sr* resulta do decaimento do 87Rb e se
junta ao 87Sr inicial em função da Rb/Sr e do tempo.







4
IDADES Rb-Sr
F = Fo + P (et-1)
87
86
=
o + ( Rb/ Sr)h.(e

 (87Sr/86Sr)h



(87Sr/86Sr)
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 = (87Sr/86Sr)o, X = (87Rb/86Sr)h e m = et - 1
(ii) a idade convencional é calculada com uma razão
isotópica 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
5

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.
6

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
razões 87Sr/86Sr e 87Rb/86Sr;
3 rochas
rochas a b c no tempo to a, b e c em to
possuem mesma razão inicial (87Sr/86Sr)o ≠
(87Sr/86Sr)
Sr)..
87Sr
86Sr
( )
87Sr
86Sr
o
a
b
c
to
87Rb
86Sr
7
Após algum tempo (t0 t1) cada amostra perde
ganha uma quantidade equivalente de 87Sr
87Rb
e
87Sr
86Sr
t1
c1
b1
a1
( )
87Sr
86Sr
o
a
b
to
c
87Rb
86Sr
No tempo t2 cada sistema de rocha evolui  nova
linha
mais íngreme ainda
t2
87Sr
c2
86Sr
b2
a2
( )
t1
c1
b1
a1
87Sr
86Sr
o
a
b
c
to
87Rb
86Sr
8
87Sr
86Sr

( )
87Sr
86Sr
tg  = (et - 1)
a
o
b
c
to
87Rb
86Sr
Isócrona Rb/Sr com rocha total
0.85
Sr/ Sr
MFG-22F
0.83
0.81
0.79
0.77
T = 1325
47 Ma
Ri = 0.72897
0.00147
MSWD = 0,30
Nível de Corte = 3,07
FJ-14A
FJ-14
FJ-14C
0.75 (B)
2.0
Rb/ Sr
3.0
4.0
5.0
6.0
9


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 (87Sr/86Sr)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.
10

Equação da regressão de y em x assumindo que não
tem erro na razão 87Rb/86Sr 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)]/[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
11
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 87Sr
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.
12

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
13
Figure 99-13. Estimated Rb and Sr isotopic evolution of the Earth’s upper mantle,
assuming a largelarge-scale melting event producing graniticgranitic-type continental rocks at 3.0 Ga
b.p After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman/Kluwer.
Geologia Isotópica – Identificação de fontes matélica x crustal
14
Nd vs Sr
+ 10
Água do m ar
0 ,5 13 0
54
20
46
77
84
3A
64
34
0
37
Manto
Sed imento do Atlântic o
Orto gna isses Má fic os
59
-10
0,5 120
143
Nd(0)
144
Nd/ Nd
-20
Orto gnaisses
inte rm ed iários
0 ,5 110
-30
0,700
0,710
0,720
87
0,730
0,740
86
Sr/ Sr
15