aula 1 - estruturando o Planeta (2013)

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Geologia
Professora: Cláudia Regina Passarelli
• Obs.: Todas as atividades práticas serão realizadas nos laboratórios do Campus Eldorado.
• Obrigatório o uso de jaleco
CRONOGRAMA DE AULA
GEOLOGIA - TURMA D
SEGUNDA FEIRA 8 - 12:00 H – J ALENCAR SALA 03
13/05 A Terra e suas origens – filme 
20/05 Tectônica de Placas
27/05 Vulcanismo e ambientes associados
03/06 Mineralogia física
10/06 Prática de minerais – LAB. ELDORADO
17/06 Rochas magmáticas e metamórficas
24/06 Rochas Sedimentares/Dobras e Falhas
01/07 Prática de rochas – LAB ELDORADO
08/07 Emenda feriado - NÃO HAVERÁ AULA
15/07 P1
22/07 Tempo geológico–Intemperismo, pedogênese dispersão de massa
29/07 Ambientes de sedimentação/princípios cartografia Ciclo hidrológico
05/08 Energia e recursos minerais
12/08 Meio ambiente, mudança global e impactos 
19/06 P2
26/08 SUB
02/09 EXAME
CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO
Participação nas aulas, resolução de exercícios/atividades práticas e 
desempenho nas 2 provas.
� Prova Substitutiva - para aqueles que perderam uma das provas e
abrangerá todo o conteúdo da disciplina.
� Média Final - será composta por:
• média das duas avaliações (peso: 80%)
• média de exercícios; atividades práticas; participação (peso: 20%)
� Faltas – não ultrapassar 25% do total de aulas!!
� Exame – para aqueles que não conseguirem média final=7,0
Média de Exame = 5,0.
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Bibliografia Básica
MENEGAT, R. Para Entender a Terra, 4ª edição,
Artmed Editora, Porto Alegre, 2006, 656p.
TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M.C.M.; FAIRCHILD, T.R.;
TAIOLI,F. Decifrando a Terra. Oficina de
Textos, 2 ed., São Paulo, 2009, 623p.
1. O método científico e o princípio das ciências 
geológicas
2. Filme - “Terra: um planeta fascinante” (Discovery 
Channel)
3. Origem do Sistema solar e do Planeta Terra
4. Interior da Terra
5. A Terra ao longo do Tempo Geológico
AULA 1 - Estruturando o Planeta (Cap.1) 
Interior da Terra (Cap. 21)
Para Entender a Terra
1. O método científico → um plano geral de pesquisa 
baseado em observações 
metodológicas e experimentais.
1. Propõe-se uma Hipótese –
baseado em dados coletados por 
meio de observações e 
experimentações.
2. Submete-se à comunidade 
científica para ser testada e 
criticada.
3. Ao ser confirmada e aceita por 
outros cientistas obtém 
credibilidade e pode ser elevada à 
condição de Teoria.
Com o tempo novas evidências podem surgir 
e derrubar uma teoria.....
.
“ O acaso só favorece a mente preparada ” 
Louis Pasteur 
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Hipótese ����Teoria ����Lei
• Hipótese é uma explicação inicial dada
a uma série de observações.
• Quando a hipótese sobrevive a muitos
testes ele pode passar a ser
considerado uma Teoria.
• Quando uma teoria resiste a todas as
mudanças científicas, mais confiável ela
será, podendo ser considerada uma Lei.
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GEOLOGIA
• É a ciência que estuda a Terra,
procurando entender sua origem,
composição, estrutura e processos
dinâmicos.
• Sua investigação permite compreender
os fenômenos no presente e os que
aturam ao longo de sua história.
O Princípio da Geologia
Como qualquer outra Ciência a 
investigação na Geologia depende 
experimentos, modelagens, etc..
� Ciência de campo: se baseia nas
observações dos registros geológicos !
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Observações nas Ciências Geológicas
Uniformitarismo
James Hutton (1726 –1797)
“O presente é a chave do passado”
os acontecimentos do passado são resultado de forças da natureza idênticas às 
observadas hoje: inclusive em gênero e intensidade; acontecimentos geológicos 
são resultado de processos lentos, atuantes da dinâmica interna e externa
Atualismo
o Uniformitarismo sem a conotação da estrita igualdade de 
condições entre o presente e o passado da Terra.
Ciclos geológicos: ciclos sujeitos a mudanças espaço-temporais e a 
interrupções (e.g. riftes abortados), integrados e interligados com outros 
ciclos através de fluxos de matéria e energia que perpassam os subsistemas do 
grande Sistema Dinâmico que é o planeta Terra.
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Os processos geológicos 
ocorrem numa extraordinária 
gama de escalas tanto no 
ESPAÇO quanto no TEMPO.
• Teoria do Big Bang - o universo
surgiu à aproximadamente 14 Bilhões
de anos…
• E desde então, começou a se 
expandir, formando galáxias, estrelas
e planetas.
Origem do Universo
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Sistema Solar: formado a partir de acresções de gases e poeiras contidos na
nuvem solar
Sol + 8 planetas (o 3º deles habitado por seres vivos compostos de Carbono)
+ asteróides e cometas que o orbitam.
Sistema Solar
Formação das estrelas
Nebulosa
inicial
Início das
reações de
Fusão Nuclear
CDAUSP/SC
Proto-estrela em rotação
Massa→ atração gravitacional
Atração ao centro → contração
↓E pot ↑ E cin
↓ E cin ∴E ⇒ calor → radiação 
Início: rad Infra-vermelho
c/ ↑ T → rad visível (luz) 
↑ P ↑ T plasma
NASCE UMA ESTRELA
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PT < PG 
Contração
PT = PG 
Equilíbrio
PT > PG 
Expansão
CDAUSP/SC
Morte
CDAUSP/SC
Buraco negro
Supernova
Estrela de nêutrons
Anã Branca
Corpo 
escuro 
ou 
planeta
nebulosas
m< 0,08
( pena )
0,08 < m < 4
( leve )
4 < m < 8
( média )
m > 8
( pesada )
m sol = 1
Estrela de 
nêutrons
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Origem do Sistema Solar
(BOCZKO, 2002)
Há 4,8 bilhões de anos - quando o Universo já tinha 8 a 10
bilhões de anos...
Formação do Sistema Solar – Hipótese da Nebulosa
mercury.atmos.albany.edu
formou-se um disco
achatado de lenta
rotação.
Quando o corpo central
iniciou suas reações
nucleares nasceu o
Sol…
A nebulosa de gás e
poeira cósmica começou
vagarosamente a se
contrair e girar…
- Inicialmente a temperatura de toda a região interna permaneceu elevada;
- Com o resfriamento (perda por radiação) parte do gás condensou-se em partículas
sólidas;
- partículas sólidas > 1 Km = planetésimos ⇒ colisões (processo de acresção
planetária)⇒ protoplanetas⇒ “limpeza da orbita” pela atração gravitacional
⇒ Planetas internos
Estrela – Sol
Planetas – Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno
Planetas Anões – Ceres, Plutão e Éris
Corpos Pequenos do Sistema Solar – meteoróides, asteróides, cometas
Satélites Naturais – Lua, Europa, Caronte etc.
Sistema Solar
NASA
Planetas internos Planetas externos
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Acresção: A Terra surgiu pelo acúmulo de matéria a partir das colisões dos
planetesimais
Origem da Terra
Formação da Lua
(cerca de 4.5 bilhões de anos)
1. Um corpo do 
tamanho de Marte 
impactou a Terra
4. A lua agregou-se a 
partir dos detritos
3. E acelerou a 
rotação da Terra e 
inclinou o seu eixo a 
23º 
2. O impacto ejetou para o 
espaço uma chuva de 
detritos
5. A idade das rochas 
da lua confirmam 
esse hipótese
4. O Interior da Terra
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Diferenciação da Terra
(a) Terra precoce homogênea
(b) Aquecimento: fusão e diferenciação do material por afinidades químicas
(c) Estrutura moderna da Terra
Ferro Material 
mais leve Crosta
Núcleo interno sólido 
Manto
Núcleo externo líquido 
mercury.atmos.albany.edu
As interações entre os componentes do sistema
Terra são governadas pela energia do Sol e do
interior do planeta (decaimento radiativo)…
O sol controla o mecanismo 
externo da Terra
Mecanismo interno 
controlado pelo 
calor da 
radioatividade
Calor irradiado pela Terra mantém 
o equilíbrio energético 
… organizadas em 3 geossistemas globais:
Sistema 
do clima
Sistema 
do 
Geodínamo
Sistema das 
Placas 
Tectônicas
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Sistema Terra
� Sistema das placas tectônicas:
controlado pela energia térmica aprisionada desde a formação da
Terra e do decaimento radioativo. Responsável pelo movimento
da litosfera e soerguimento de montanhas
Dinâmica Interna
�Sistema do clima:
controlado pela
energia solar, que movimenta a atmosfera e
oceanos, modificando a forma da superfície terrestre
Dinâmica Externa
Atmosfera
Crosta
Manto
Núcleo 
externo
Manto
superior
Crosta
continental
Crosta 
oceânica
Manto 
inferior
Núcleo interno
Planeta Terra
Atmosfera: Parte gasosa que envolve a Terra
Crosta: parte mais exterior da Terra, dividida em crosta oceânica e crosta continental (rica em alumínio);
Manto: dividido em Manto Superior e Inferior (rico em Magnésio);
Núcleo (rico em Ferro e Níquel): Núcleo Externo (estado líquido); Núcleo Interno (estado sólido).
Proporções: 0,4%-crosta + 67,2-manto + 32,4%-núcleo
Terra Inteira
Fe + O + Si + Mg = 93%
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Crosta da Terra 
Si + O + Al = 82%
Estrutura da Terra
Profund. 
(km)
Densid.
(g/cm3)
Temp. 
(0C)
pressão Composição 
química
Estado 
físico
Crosta continental 25 a 50 2,5 800 1atm a 
100kbar
Si, Al sólido
oceânica 5 a 10 3,2 1000 idem Si, Mg sólido
Manto superior 200 a 900 3,3 2000 2000kbar Mg, Fe, Si sólido
inferior 900 a 2900 5,5 2000 Sulfetos, 
óxidos
sólido
Núcleo externo 2900 a 5100 9-11 3000 3000kbar Fe, Ni líquido
interno 5100 a 6370 12-15 5000 3000kbar Fe, Ni sólido
Quais são as evidências que suportam 
essa hipótese?
Principais Ferramentas utilizadas:
Diretas:
1. Material expelido por vulcões;
2. Seções geológicas na superfície da terra;
3. Meteoritos
Indiretas
� ondas sísmicas P e S;
Planeta Terra
Estrutura Interna e Camadas Composicionais
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ESQUEMA SIMPLIFICADO DA ORIGEM DOS CORPOS PARENTAIS 
DOS METEORITOS
Grandes impactos no 
espaço causaram a 
fragmentação desses 
corpos parentais, 
originando diferentes 
tipos de meteoritos.
Observação de Meteoritos: 
importância no estudo do interior da Terra
Evidências da formação do 
Sistema Solar 
Terra: formada há 
4,6 bilhões de anos 
pelo processo de 
acresção planetária
são objetos provenientes do Sistema Solar 
que caem na superfície da Terra
Metálicos (4%)
(Sideritos)
Rochosos 
(95%)
Ferro-pétreos 
(1%) (Siderólitos)
Composição: liga Fe-Ni ± FeS [Fe3C, (Fe,Ni,Co)3P, FeCr2S4]
Origem: interior de corpos diferenciados do cinturão de 
asteróides.
• composição e textura indicam resfriamento lento.
Composição: mistura de minerais silicáticos e material 
metálico (Fe+Ni)
Origem: interior de corpos diferenciados do cinturão 
de asteróides
Tipos: Ordinários (81%) e Carbonáceos (5%)
Composição: composição global similar a nebulosa solar 
(elementos pesados) 
Origem: corpos não diferenciados do cinturão de 
asteróides
Crôndulos = esférulas de 1 mm de diâmetro (ol e/ou px). 
Condritos
(primitivos)
(86%)
Acondritos
(diferenciados)
(9%)
Composição: heterogênea similar aos basaltos terrestres
Origem: corpos diferenciados do cinturão de asteróides
•não possuem crôndulos e apresentam granulação 
mais grossa. 
Meteoritos: Principais tipos de meteoritos (Wyllie, 1979)
(Mais de 3.000 corpos que caíram sobre a Terra já foram descritos)
Importância dos Meteoritos
Idade da maioria dos meteoritos: ~ 4.56 Ga:
� Allende (México): condrito carbonáceo 4.568 Ga
� St. Séverin (França): condrito 4.552 Ga
� Angra dos Reis (Brasil): acondrito 4.551 Ga
� Itapuranga (Brasil): siderito 4.550 Ga
>>> idade da Terra e da Lua
Os condritos são amostras do material que serviu à formação do Sol e seus planetas
e asteróides. Suas inclusões refratárias constituem os mais velhos objetos do Sistema
Solar. Datações pelo Método U-Pb permitiram conhecer com precisão a idade dessas
inclusões refratárias: 4.566 ± 3 Ma (Zanda 1996). Admite-se que a Terra como um
corpo fundido formou-se durante os 120 Ma seguintes.
�Entender o fracionamento geoquímico da Terra;
�Calcular a idade da Terra
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Estudando do comportamento das ondas sísmicas ao atravessarem o 
interior da Terra → foram descobertas as camadas internas.
Ferramentas Indiretas
Ondas Sísmicas
Ondas P = ondas longitudinais (compressional)
mercury.atmos.albany.edu
Tipo de rocha Ondas P(km/s) Ondas S(km/s) 
Granito 5,94 3,53 
Quartzo diorito 6,46 3,69 
Basalto 6,77 3,77 
Rochas ultramáficas 7,54 4,28 
Tipos básicos de ondas: P e S são importantes para o estudo do interior da Terra
As ondas sísmicas são provocadas por abalos naturais (terremotos) ou explosões induzidas.
- As mais rápidas;
- As primeiras que chegam em um 
sismógrafo;
- Propagam-se em meios líquidos e 
sólidos.
* Velocidade de propagação: depende do tipo de onda,
das características físicas do meio (densidade, rigidez)
Ondas P
ondas primárias, longitudinais
(vibram no sentido da propagação, como o som)
Ondas S = ondas transversais (cisalhante)
mercury.atmos.albany.edu
- Mais lentas do que as P;
- Propagam-se em meios sólidos
Ondas S
ondas secundárias, cisalhantes, transversais 
(vibram como a luz) 
Tipo de rocha Ondas P(km/s) Ondas S(km/s) 
Granito 5,94 3,53 
Quartzo diorito 6,46 3,69 
Basalto 6,77 3,77 
Rochas ultramáficas 7,54 4,28 
* Velocidade de propagação: depende do tipo de onda,
das características físicas do meio (densidade, rigidez)
Tipos básicos de ondas: P e S são importantes para o estudo do interior da Terra
As ondas sísmicas são provocadas por abalos naturais (terremotos) ou explosões induzidas.
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(a) O padrão da trajetória das ondas P no interior da Terra. A linha tracejada em azul mostra o avanço das
frentes de ondas no interior, num intervalo de 2 minutos. As distâncias são medidas em ângulos a partir do 
foco do terremoto. A zona de sombra da onda P estende-se de 105 a 142°. As ondas P não podem 
alcançar a superfície nessa zona devido ao desvio da trajetória ao entrarem e saírem do núcleo.
Ondas P
Ondas S
(b) A zona de maior sombra das ondas S
estende-se de 105 a 180°.
Embora as ondas S incidam no núcleo,
elas não podem viajar através da sua
região fluida mais externa e, assim nunca
emergem antes de 105° a partir do foco.
Estrutura Interna Terra
Moho: CROSTA – MANTO SUPERIOR
Gutenberg: MANTO INFERIOR – NÚCLEO
EXTERNO
Lehmann: NÚCLEO EXTERNO-NÚCLEO INTERNO
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Perfil de velocidades sísmicas
Moho: Aumento abrupto de velocidade das 
ondas P: + 6,6 km/s → + 8,0 km/s
→ mudança composicional
ZBV: diminuição velocidade das ondas S e P -
base da litosfera: fusão < 1% 
Descontinuidades no manto e núcleo:
•Manto S - Manto I - 670 km: mudança 
composicional ou de fase?
•Manto inf. - Núcleo - 2900km (Gutemberg): 
desaparecem ondas S
•Núcleo I: de 5200km até o centro da Terra.
A velocidade das ondas sísmicas varia
com a densidade das rochas e de suas
resistências à compressão e ao cisalhamento.
Litosfera
� Camada rígida, de alta viscosidade e ocorre da superfície até 100-150 
km (espessura) de profundidade.
� Litosfera continental: Crosta continental + Manto litosférico (rígido)
� Litosfera oceânica : Crosta oceânica + Manto litosférico (rígido)
Litosfera /Astenosfera
Manto
Crosta (menos densa) – Manto (mais denso)
Composição: Peridotítica (Olivina, piroxênio e espinélio e granada).
Espessura: 2885 Km
Manto Superior: (rígido) 
� astenosfera é uma zona do manto superior, menos rígida
� ZBV: porção sup. da Astenosfera situada junto à base da Litosfera, na qual a velocidade 
das ondas sísmicas diminui, sendo caracterizada pelas altas temperaturas e 
comportamento reológico dúctil. É um importante limite entre a Litosfera e a 
Astenosfera e de suma importância para a tectônica de placas.
Manto Inferior: (plástico, viscoso) 
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•Baseia-se no Princípio de Arquimedes: “Um corpo, ao flutuar desloca uma
massa de água equivalente à sua”.
•Nesse caso, uma cadeia de montanha poderia comportar-se como uma rolha de
menor densidade flutuando na água de maior densidade (manto plástico).
Isostasia
Isostasia e soerguimento pós-glacial
Tempo 1 – uma geleira continental começa a se formar 
e continua a se espessar durante milhares de anos no 
início de uma idade do gelo
Tempo 2 – a crosta continental curva-se para baixo 
sob carga de gelo numa extensão necessária para 
prover o empuxo que a suporta
Tempo 3 – no fim da idade do gelo, o rápido 
aquecimento funde a geleira. A crosta deprimida 
começa a recuperação isostática.
Tempo 4 - a recuperação continua depois da geleira ter 
se fundido, e a crosta vagarosamente retorna até sua 
elevação da época da pré-idade do gelo.
•Mesmo sendo erodida, a crosta continental continua acima do nível do mar, pois
à medida que a erosão remove as camadas mais superficiais, ocorre lento
soerguimento.
Isostasia
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Núcleo 
� Espessura Total: 3486 Km 
� Núcleo Externo: (plástico/viscoso a líquido); espessura: 2270 Km
� Núcleo Interno: (rúptil, rígido) ; espessura: 1216 Km
J. Louie, Laboratório Sismológico de Nevada
Cross-section of earth with lithosphere, mantle and core 
(Image from John Lahr, USGS Open-File Report 99-132.
Aumento da temperatura com a profundidade: 
Curva Geotérmica
Geoterma: aumento da 
temperatura com a profundidade:
Na crosta continental o grau 
geotérmico é de 20 a 30oC por 
quilômetro (calor conduzido pela 
litosfera).
Na base da litosfera a 
temperatura varia entre 1300 a 
1400oC.
Abaixo dessa profundidade, a T 
não aumenta tão rapidamente 
(~0,5oC/Km) devido à convecção.
O campo magnético da Terra
Ele se origina no núcleo, onde o movimento de correntes numa camada feita 
de Ni e Fe líquido gera campos elétricos e magnéticos. 
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O campo Magnético da Terra
Movimento do fluido condutor do núcleo externo e
geração do campo magnético dipolar, indicado pelas
linhas e força.
5. A Terra ao longo do 
Tempo Geológico
Tempo Geológico
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A Terra – Eras Geológicas
Tempo 
Geológico
Neogeno
Paleogeno
3 geossistemas globais
Sistema 
do clima
Sistema 
do 
Geodínamo
Sistema das 
Placas 
Tectônicas
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Origem:
Atmosfera
Hidrosfera
Vapor�H2O�
CO2
N2
CH4
NH3
Atmosfera�primitiva
vapor de água + dióxido de carbono (CO2) 
aprisionavam o calor da superfície 
→ efeito estufa → Terra quente
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Formação da atmosfera e hidrosfera primitivas
O oxigênio da 
atmosfera surgiu 
com os primeiros 
seres vivos 
fotossintetizantes!
E talvez tenha também 
havido contribuição dos 
cometas....
Formados principalmente por gelo
Plutão
Cinturão de 
Kuiper
Sol
spaceodyssey.dmns.org
Evidências geológicas das mudanças nos níveis de O2 na atmosfera terrestre
Formações Ferrífera Bandadas (BIF) são alternâncias de camadas ricas em Fe 
(originalmente metálico) com camadas de chert (material silicoso) ou carbonatos. 
Restritas ao Pré-cambriano.
Moléculas de O2 difundiram-se na estratosfera →
transformados pela radiação solar em O3
Escudo protetor → florescimento da vida
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O aparecimento dos
organismos
fotossintéticos foi o
responsável pela
atual composição da
atmosfera da Terra –
cerca de 4/5 de N2 e
1/5 de O2.
Formação da atmosfera