SimplyScience: Anche le pietre hanno un'età: come si determina?

Stratigrafia: lo studio degli strati

Per molto tempo, i geologi hanno dovuto accontentarsi di assegnare un'età relativa alle rocce. In altre parole, sebbene fosse possibile determinare quale di due rocce fosse più antica, non era possibile attribuire un'età assoluta ai campioni. Ciononostante, con l'aiuto della stratigrafia i geologi sono riusciti a trarre conclusioni significative con relativa facilità. Ecco alcune delle regole utilizzate in geologia quando si indaga su una parete rocciosa stratificata:

Uno strato che si trova sotto un altro è stato depositato per primo.
Al momento della deposizione, gli strati rocciosi sono orizzontali. Se oggi non sono più orizzontali, le pressioni li hanno fatti deformare e cambiare posizione.
Gli strati erano in origine grandi fasce continue di roccia. Anche se oggi non sono più collegati (interrotti da una gola o da una faglia), gli strati originari provengono dallo stesso deposito e hanno quindi la stessa età.

Gesteinsschichten — Per ogni strato roccioso è possibile determinare un fossile tipico. Ciò significa che anche strati distanti tra loro possono essere confrontati. Immagine: Wikimedia Commons, CC-Lizenz

I fossili racchiusi nella roccia sedimentaria sono un'ulteriore indicazione del tipo di roccia e della sua età. Per i singoli strati sono stati identificati fossili chiave tipici, se un certo fossile è più frequente in un periodo di sedimentazione rispetto a un altro. La scoperta di fossili dello stesso tipo in strati separati da diversi chilometri permette di assegnare gli strati allo stesso periodo.

All'interno di un'area, su una distanza di alcuni chilometri, gli strati possono anche essere spinti all'interno o scomparire completamente. Una spiegazione può essere che nella zona in questione non si siano depositati sedimenti durante il periodo considerato o che l'erosione del vento e dell'acqua abbiano nuovamente rimosso gli strati rocciosi. Tuttavia, l'età relativa di diversi strati successivi può essere utilizzata per creare una serie di età geologiche che contiene informazioni preziose. Ad esempio, un geologo può scoprire quale strato si è formato all'epoca dei dinosauri. Si fa un'idea del paesaggio e del clima di quell'epoca, anche se non può determinare con esattezza quanto tempo fa sia accaduto tutto ciò.

Dimmi il tuo tempo di dimezzamento e ti dirò quanti anni hai

Dagli anni '50 è possibile determinare l'età assoluta delle rocce (datazione radiometrica) misurando gli elementi radioattivi che sono intrappolati in ogni roccia e stabilire, ad esempio, che una particolare roccia si è formata 175 ± 1 milione di anni fa. Questo metodo di datazione si basa sul decadimento di isotopi radioattivi instabili.

Halbwertszeit — Se un geologo conosce il tempo di dimezzamento e il rapporto attuale tra isotopi genitori e figli, può fare il calcolo a ritroso e quindi determinare l'età numerica della roccia.

In una roccia, la metà degli isotopi radioattivi dello stesso tipo decadono sempre entro un certo periodo di tempo, noto come tempo di dimezzamento. Il rapporto tra isotopi genitori e figli nella roccia può essere utilizzato per determinare il numero di tempi di dimezzamento trascorsi da quando uno strato roccioso si è raffreddato. Per la coppia madre-figlia potassio-40 (40K) e argon-40 (40Ar), il tempo di dimezzamento è di 1,3 miliardi di anni. Ciò significa che dopo 1,3 miliardi di anni, metà di tutti gli isotopi 40K sono decaduti a 40Ar. Il tempo di dimezzamento di un'altra coppia, uranio-235 (235U) e piombo-207 (207Pb), è di “soli” 713 milioni di anni.

E che cos'è il famoso carbonio-14?

La coppia di isotopi utilizzata dai geologi per determinare l'età dipende da un lato dal tempo di dimezzamento e dall'altro dalla presenza degli elementi nella roccia in questione. Il noto metodo del carbonio-14 (metodo del 14C) non è adatto alla datazione delle rocce per due motivi: in primo luogo, le rocce non contengono 14C (si trova solo negli organismi viventi, nei quali entra attraverso la fotosintesi o il consumo di piante fotosintetizzanti); in secondo luogo, il tempo di dimezzamento del 14C è molto breve, 5730 anni, e nel giro di 700.000 anni non ci sarebbe più abbastanza 14C in una roccia per poterlo rilevare, tanto meno per datarla. La maggior parte delle rocce è molto più vecchia di 700.000 anni: anche le più “giovani” hanno raramente un'età inferiore a qualche milione di anni. Il metodo del 14C è quindi più interessante per i lavori archeologici in cui si esaminano i resti di popolazioni preistoriche.

I metodi numerici e relativi si completano a vicenda

Tuttavia, il metodo di determinazione dell'età radiometrica sopra descritto non può essere utilizzato per datare le rocce sedimentarie. Esso fornisce informazioni sul tempo trascorso dal raffreddamento di una roccia, ma non può dare indicazioni sul tempo di sedimentazione (nel caso di un'arenaria, può essere utilizzato per determinare quando i singoli grani di sabbia si sono raffreddati, ma non quando si sono consolidati per formare l'arenaria). In questo caso, la stratigrafia è ancora un mezzo utile per integrare le affermazioni del metodo numerico.

Fonte: Redazione SimplyScience.ch

Ultima modifica: 11.02.2024

Creato: 17.05.2024

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