Para reconstruir a história da Terra, os geólogos precisam de responder a duas perguntas diferentes: "o que aconteceu primeiro?" e "há quantos anos aconteceu?". A primeira é respondida pela datação relativa, a segunda pela datação absoluta ou radiométrica.

Datação relativa: ordenar acontecimentos

A datação relativa não atribui idades em anos, apenas coloca os acontecimentos por ordem cronológica. Utiliza princípios estratigráficos simples:

  • Sobreposição: em camadas sedimentares não deformadas, a camada inferior é a mais antiga.
  • Horizontalidade original: as camadas depositam-se, em geral, na horizontal; se estão inclinadas ou dobradas, foram deformadas depois.
  • Intersecção: uma falha ou um filão que corta as camadas é posterior a elas.
  • Identidade paleontológica: camadas que contêm os mesmos fósseis de idade têm idades relativas semelhantes, mesmo que estejam em locais distantes. Esses fósseis pertencem a organismos que existiram durante pouco tempo, mas tiveram grande dispersão geográfica.

Este método é simples e barato, mas tem uma limitação clara: não diz a idade em anos, e as sequências podem ter lacunas (por erosão ou ausência de deposição) ou estar invertidas por deformação.

Datação radiométrica: medir a idade em anos

Alguns isótopos são instáveis e desintegram-se de forma espontânea, transformando-se noutro isótopo estável. O isótopo inicial chama-se isótopo-pai e o produto da desintegração é o isótopo-filho. O ritmo da desintegração é descrito pelo período de semivida, o tempo que demora a desintegrar-se metade dos átomos do isótopo-pai. Em geral, este valor não depende da temperatura, da pressão ou do ambiente químico.

Ao medir, num espectrómetro de massa, a quantidade de isótopo-pai e de isótopo-filho presentes num mineral, e conhecendo a semivida, calcula-se há quanto tempo o "relógio" começou. Exemplos de sistemas usados:

  • urânio-chumbo, aplicado muitas vezes a cristais de zircão, adequado a rochas muito antigas;
  • potássio-árgon, com semivida de cerca de 1,3 mil milhões de anos;
  • carbono-14, com semivida de cerca de 5730 anos, usado em restos orgânicos relativamente recentes, até algumas dezenas de milhares de anos.

Limitações da datação radiométrica

  1. Sistema fechado: assume-se que, desde que a rocha ou o mineral se formou, não entrou nem saiu isótopo-pai ou isótopo-filho. Se houve contaminação ou perdas, a idade calculada é errada.
  2. Quantidade inicial de isótopo-filho: tem de ser desprezável ou estimada com rigor.
  3. Escolha do método: se a semivida for demasiado longa ou curta para a idade da amostra, a medição torna-se imprecisa. O carbono-14, por exemplo, não serve para datar rochas com milhões de anos.
  4. Amostras adequadas: as rochas sedimentares comuns são difíceis de datar diretamente, porque os grãos podem ser mais antigos do que a rocha. Por isso, muitas vezes datam-se rochas magmáticas (por exemplo, cinzas vulcânicas) que estão intercaladas ou cortam as camadas.

Os dois métodos juntos

Os métodos complementam-se. Se uma camada está entre duas cinzas vulcânicas datadas radiometricamente, sabe-se pela datação relativa que a sua idade está entre os dois valores. Assim se foi construindo, e se continua a afinar, a escala do tempo geológico.