Metodologia de datação em carbonatos pela série de desequilíbrio do urânio por espectrometria de massa

Abstract

Existem vários métodos de datação que são amplamente utilizados de acordo com o tipo de material do qual se quer datar. Os métodos de datação baseados no desequilíbrio radioativo que utilizam a dependência-tempo da perturbação geoquímica entre isótopos 238 235 232 pai e filho da série de decaimento radioativo natural do U, U e Th, cujos membros finais são isótopos estáveis de chumbo, são os que encontram maior uso numa ampla variedade de problemas na geologia, hidrogeologia e arqueologia. O uso deste método em depósitos de cavernas, como espeleotemas e sedimentos clásticos, provou ser uma ferramenta poderosa para estudar o passado climático e mudanças ambientais. Mais especificamente, espeleotemas, principalmente estalagmites, são freqüentemente estudadas para interpretações paleoambientais. Além disso, a aplicação em estudos geológicos inclui a determinação de idade de rochas e água subterrânea, estudos de erosão superficial, transporte e processos de sedimentação, interações rocha-água subterrânea, dentre outros. A preparação química do método é o principal foco desse trabalho que envolve cuidadoso controle de procedimentos químicos para eliminar contaminação de laboratório e calibração precisa do espectrômetro de massa para obter alta reprodutibilidade. O processo se dá em várias etapas: preparação da amostra, digestão e separação cromatográfica utilizando padrões sintéticos e amostras já datadas em outros laboratórios no mundo, leitura das razões isotópicas em espectrômetro de massa, além do estudo da estalagmite JA-5 da Caverna João Arruda em Bonito-MS. Os resultados obtidos mostram que o método funciona, principalmente com relação à co-precipitação do U e Th e separação cromatográfica desses metais. Observa- se também que as idades obtidas estão dentro do erro associado a cada amostra e se aproximam dos valores obtidos em outros laboratórios (laboratórios validados quanto ao método). É evidente que alguns ajustes devem ser levados em consideração para ter um resultado melhor, principalmente no ajuste do método de leitura em MC-ICP-MS. O estudo de caso feito com a estalagmite JA-5 sugere que a amostra parou de crescer em torno de 2,0 ky. Este estudo é diferente se o comparamos com o dado obtido para a estalagmite JA-3 encontrada na mesma caverna, mas em locais de dinâmica hídica diferente. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

There are many dating methods largely used according to the kind of material to be dated. Methods that rely on the time-dependency of geochemical disequilibrium 238 235 232 U, U and Th natural decay system, between daughter and parent isotope, from the whose final members are stable Pb isotopes, are the most useful in a broader variety of geological, hydrological and archeological problems. The use of this method in cave deposits like speleothems and clastic sediments proved to be a powerful tool to study past climatic and environmental changes. Speleothems like stalagmites are frequently used in paleoenvironmental interpretations. This method may be applied to rocks and underground water dating, erosion studies, transport and sedimentation processes, interactions between rock-groundwater, among others. The present work focuses on the chemical preparation of the U-Th method including the chemical procedures to avoid laboratory contamination and the mass spectrometer precise calibration in order to get high reproducibility. The process has many steps: samples preparation; digestion and chromatographic separation using standards and samples already dated in other laboratories; determination of the isotopic ratios by mass spectrometers, and a case study based on a stalagmite from João Arruda cave, Bonito, Mato Grosso State, Brazil. The obtained data shows the reliability of the method works, mostly in relation to co precipitation of U and Th and to the chromatographic separation of these metals. It is also observed that the obtained dates are within the errors for each sample and are very similar to the dates obtained in other laboratories (validated to this methodology). Further improvements are necessary to achieve better results, mostly related to the reading method in the MC-ICP-MS. The case study in the JA-5 stalagmite shows that it stopped growing around 2,0 ky. This is a different result from that obtained on JA-3 stalagmite, from the same cave, but placed in a spot with different hydrodynamics.