Aplicações da Espectrometria de Massa com Aceleradores no Laboratório de Radiocarbono da...

Aplicações da Espectrometria de Massa com Aceleradores no Laboratório de Radiocarbono da

Universidade Federal Fluminense (LAC-UFF)

Carla Carvalho

Departamento de Geoquímica Laboratório de Radiocarbono (LAC-UFF) Universidade Federal Fluminense

2 Milhões de anos

Métodos de Geocronologia

Métodos de Geocronologia

14C-AMS

Datação por 14C

12C 98,9%13C 1,1%

14C 10-12

} estáveis

radioativo

Como o 14C é produzido?

Como o 14C é introduzido no ambiente?

Radioativo 14CO2

Datação por 14C

8MV PRIME Lab (Indiana)

3MV AMS Lab (Arizona)

500kV Keck-CCAMS (Irvine)

SSAMS 250 kV NEC

14C - AMS LAC - UFF

Laboratório de Preparação de Amostras:

SSAMS 250 kV - UFF CTINFRA

2009Instalação

2012

SSAMS 250 kV - UFF

SSAMS 250 kV - UFF

SSAMS 250 kV - UFF

SSAMS 250 kV - UFF

First Beam 3.14.12

Partículas carregadas são aceleradas quando sujeitas a uma diferença de potencial elétrico

O acelerador então fornece energia ao feixe de íons proporcionalmente à sua carga e à diferença de potencial

qVE =

14C - AMS

Se baseia na deflexão da trajetória de uma partícula carregada quando submetida a um campo magnético

A força produz uma resultante centrípeta de forma que o raio de curvatura depende do campo, da energia da partícula, de sua

carga e de sua massa:

( )22 Br

qEm

∝

2

2

21mvE

rmv

F

vqBF

=

=

×=!!!

14C - AMS

‣ 1 átomo em 1012 para amostras modernas

‣ É necessário eliminar a contaminação isobárica

14N

13CH, 12CH2

2 7Li

➡ sensibilidade de 10-15

➡ fonte de íons negativos: N não forma íons negativos estáveis

➡ stripper: arranca elétrons e quebra as moléculas

➡ escolha de estado de carga ímpar

14C - AMS

Tratamento das amostras e Grafitização

Monitor de Pressão

Armadilhas de Temperatura

Conexão para os tubos

de de combustãoe de grafitização

Entrada de CO2 de amostras orgânicas

e inorgânicas

Tratamento das amostras e Grafitização

Tratamento das amostras e Grafitização

Trabalhos científicos em 14C-AMS

Publicação

0 2,5 5 7,5 10

2000 2002 2003 2004 2008 2009 2010 2013 2014 2015 2016

2 1 1 3 2 1 1 4 5

10 6

Amostras de Swipe

Testes de Material de Referência

Testes de Inter-comparação e Certificação

Testes de Pre-tratamento CO2 - Testes de Medição

Testes de Inter-comparação e Certificação

Mudanças Ambientais e Climáticas

LIA - Little Ice Age

Período mais úmido e frio

1570 - 1700 AD

Fitólitos:

- Silício é absorvido do solo pelas raízes- Biomineralização - A sílica assume a forma celular das plantas

Mudanças Ambientais e Climáticas

d: Stipa tenuis i: Aristida subulata

k: Digitaria californica

10 µm 10 µm 10 µm

Fitólitos:

- A sílica assume a forma celular das plantas

Mudanças Ambientais e Climáticas

Figueirinha I Shell moundBalneário Camboriú - Santa Catarina State

Algodão Shell moundAngra dos Reis - Rio de Janeiro State

Ocupação Pré-histórica - Sambaquis

Algodão Shellmound

Angra do Reis

7050 cal BP

Usiminas Shellmound

Cabo Frio Island

Arraial do Cabo

1300 cal BP

Rio das Ostras

AraruamaSaquarema

Niterói Cabo Frio

Arraial do Cabo

Armação dos Búzios

Angra dos Reis Rio de Janeiro

Ilha Grande

Ocupação Pré-histórica - Sambaquis

Datação por Radiocarbono

A datação por radiocarbono é

normalmente aplicada a amostras como

carvões e restos de ossos…

… conchas terrestres e marinhas …

… otólitos de peixes

Datação por Radiocarbono

Datação por Radiocarbono

Ocupação Pré-histórica - Sambaquis

Ocupação Pré-histórica - Sambaquis

Sambaqui da TariobaOcupação:

3818-3691 cal BP a

3339-3160 cal BP

Marine

Atmospheric

https://c14.arch.ox.ac.uk/embed.php?File=oxcal.html

Acurácia na datação por 14C: Calibração

Marine

Atmospheric

https://c14.arch.ox.ac.uk/embed.php?File=oxcal.html

Acurácia na datação por 14C: Calibração

Marine

Atmospheric

https://c14.arch.ox.ac.uk/embed.php?File=oxcal.html

Acurácia na datação por 14C: Calibração

CARBON CYCLE

Acurácia na datação por 14C: MRE

Marine

Atmospheric

https://c14.arch.ox.ac.uk/embed.php?File=oxcal.html

R(t) = R + ∆R

R (t) = Reservoir AgeR = Global Reservoir Age

∆R = Local Reservoir Age

MRE

Acurácia na datação por 14C: MRE

Acurácia na datação por 14C: MRE

Marine reservoir effect on the Southeastern coast of Brazil: results from the Tarioba shellmound paired samples

Local MRETarioba shellmound

∆R = -127 ± 67 14Cy

Iphigenia brasiliana

Charcoal

Acurácia na datação por 14C: MRE

Acurácia na datação por 14C: MRE

Marine reservoir corrections on the Southeastern coast of Brazil: paired samples from the Saquarema shellmound

1 - Anomalocardia brasiliana (mollusk shell)

2 - Neritina virginea (mollusk shell)

3 - Micropogonias furnieri(fish otolith)

1 2 3

Charcoal

Local MRESaquarema shellmound

∆R = -140 ± 66 14Cy

Acurácia na datação por 14C: MRE

Acurácia na datação por 14C: MRE

Thaumastus achilles

LimestoneProblem

Acurácia na datação por 14C: MRE

Identificação da Fração Biogênica

Polyethylene (PET) samples of different biogenic fractions

Biogenic fractions were calculated according to Standard Test Methods

Identificação da Fração Biogênica

Cronologia de Registros Históricos

Formerly believed to be as old as the 10th century

Paleographic and stylisticstudies revealed features that

could be associated to the year 1560 AD

Avanços na Técnica de 14C-AMS

Reducing the isotopic fractionation

Reducing the background

Avanços na Técnica de 14C-AMS

Friendly graphical user interfaceRun discriminationCathode grouping

Multiple blanks selection

Avanços na Técnica de 14C-AMS

Paleoenvironmental interpretation using diagenesis

Different burial conditionsClimate and sea level changes

Reconstrução Paleoambiental

Impact of the ocean dynamics on MRE

in an upwelling seasonally influenced area

ΔR = 67 ± 33 14C yrCabo Frio region

Estudos Paleoambientais: MRE - Ressurgência

Estudos de Reconstrução Paleoambiental

Pescarias Pré-históricas

Reservatório Atmosférico de Carbono

Avanços na Técnica de 14C-AMS

Redução na quantidade de reagentes e mudança na

temperatura de grafitização

Avanços na Técnica de 14C-AMS

Time do LAC - UFF

Kita Macario Carla Carvalho

Alunos de Pós-Graduação

Amanda Seixas Ana Carolina Goulart

Daniela Bragança Eduardo Alves

Fabiana Oliveira Izabela Hammerschlag

João Terra Juliana dos Santos

Marcelo Muniz Maria Isabela Nascimento

Renata Jou

Alunos de Graduação

Ayrton Assumpção Bruna Pereira Bruna Netto

Ingrid Chanca João Victor Paiva

Lara Gadioli Loise Lima

Luana Ferreira Lucas Medeiros Marcos Campos

Pedro Mallet

Pesquisadores

Paulo Gomes (in memoriam) Roberto Meigikos Roberto Linares

Técnico

Vinícius Moreira

Pós-docs

Luiz Frederico Rodrigues Fabio Lopes Alberto Cid

Maikel Castro

Laboratório de Radiocarbono

Obrigada!!!carlacarvalho@geoq.uff.br