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Ci sono diverse tecniche per datare le rocce, a seconda del tipo di roccia e delle informazioni che si vogliono ottenere.
Per datare le rocce vengono usati principalmente due metodi:
- La datazione relativa;
- La datazione assoluta ( o datazione radiometrica).
La datazione relativa
La datazione relativa delle rocce si basa sulla loro posizione geologica rispetto ad altre rocce. Ad esempio, se si trova una roccia sedimentaria sopra una roccia vulcanica, si può dedurre che la roccia sedimentaria sia più recente della roccia vulcanica.
Ci sono diverse tecniche di datazione relativa, come il metodo dei fossili, che si basa sulla presenza di fossili di organismi che vivevano in periodi specifici della storia della Terra. Se una roccia contiene un certo tipo di fossile, si può dedurre che la roccia sia stata formata durante il periodo in cui quell’organismo era presente sulla Terra.
Altre tecniche di datazione relativa includono il metodo dei livelli di erosione, che si basa sulla presenza di livelli di erosione o sedimenti che si sono depositati sulla superficie di una roccia; il metodo dei cicli di sedimentazione, che si basa sulla presenza di cicli di sedimentazione in una roccia; e il metodo dei ritmi di deposizione, che si basa sulla presenza di ritmi periodici di deposizione di sedimenti.
La datazione relativa è importante perché ci permette di stabilire l’ordine cronologico delle rocce e di comprendere meglio la storia geologica della Terra. Però non ci da informazioni precise sull’età assoluta delle rocce, che è invece si determina con la datazione radiometrica.
La datazione assoluta
La datazione assoluta, conosciuta anche come datazione radiometrica è un’altra tecnica che permette di determinare l’età assoluta di una roccia.
Si basa sulla misura delle quantità di isotopi radioattivi presenti nella roccia e dei loro prodotti di decadimento.
I diversi isotopi hanno tempi di decadimento diversi, quindi misurando le quantità di isotopi e dei loro prodotti di decadimento presenti nella roccia, è possibile calcolare l’età della roccia.
La radioattività
I nuclei degli atomi instabili si trasformano spontaneamente, alla ricerca di stabilità, emettendo particelle o energia radiante. Questi processi danno luogo al fenomeno che chiamiamo radioattività.
Il decadimento radioattivo causa un cambiamento di Z e di N rispetto al radionuclide padre e così determina la trasformazione dell’atomo di un elemento in un atomo di un altro elemento. L’atomo figlio può essere a sua volta radioattivo che può decadere per formare un isotopo o un altro elemento. Questo processo continua finché non si forma un atomo stabile.
Il decadimento radioattivo avviene per emissione di tre tipi di radiazioni nucleari: alfa, beta e gamma.
La datazione radiometrica delle rocce
Il decadimento avviene per ogni elemento secondo un ritmo preciso, dettato dal tempo di dimezzamento, cioè il tempo necessario perché la quantità di isotopo radioattivo si dimezzi.
Per alcuni isotopi il tempo di dimezzamento è questione di frazioni di secondo, per altri di migliaia, milioni o anche miliardi di anni.
L’attendibilità di tale metodo è dovuta al fatto che la velocità di decadimento di un isotopo radioattivo è costante e indipendente da qualsiasi fattore esterno.
Per misurare l’età radiometrica di una roccia si conta – usando un apposito strumento, lo spettrometro di massa – il numero di isotopi instabili di un elemento ancora presenti e il numero di isotopi stabili derivati dal decadimento.
Dei numerosi isotopi radioattivi naturali solo i cinque riportati nella tabella seguente si presentano bene alla datazione radiometrica di alcune rocce. Quanto infatti agli altri isotopi radioattivi, o sono presenti in quantità troppo piccole, o hanno tempi di dimezzamento troppo brevi o troppo lunghi per essere effettivamente utili.
| Elemento padre | Tempo dimezzamento | Elemento figlio | Materiali datati |
| C14 | 5730 anni | N14 | Materiali organici |
| U235 | 723 milioni di anni | Pb207 | Rocce magmatiche |
| K40 | 1300 milioni di anni | Ar40 | Rocce vulcaniche |
| U238 | 4510 milioni di anni | Pb206 | Rocce magmatiche |
| Th232 | 13900 milioni di anni | Pb208 | Rocce vulcaniche |
| Rb87 | 47000 milioni di anni | Sr87 | Rocce metamorfiche |
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