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Estruturação do Ambiente Terrestre MEIO FÍSICO DA TERRA ESTRUTURA DO PLANETA Prof. Guilherme La Flor Ziegler Agosto/2013 O planeta Terra apresenta forma aproximada de uma esfera, tendo cerca 6.370 km de raio na linha do Equador. Seu interior é dividido em esferas concêntricas, que possuem características de composição e parâmetros físicos diferentes DIVISÃO INTERNA DA TERRA DIVISÃO INTERNA DA TERRA Crosta: consiste em uma fina camada de rocha menos densa que o manto subjacente do qual derivou por um complexo processo que durou milhões de anos. Pode ser dividida em crosta continental (ou superior) e crosta oceânica (ou inferior). A crosta continental alcança, em média, até 40 km de espessura (é mais espessa nas regiões montanhosas, sendo constituída por silicatos de alumínio, por isso pode também ser denominada de SIAL. Sua densidade média é em torno de 2,7 g/cm3 e as rochas predominantes são os granitos. A crosta oceânica, denominada também de SIMA, é constituída por silicatos de magnésio e possui um espessura média de 10 km. A principal rocha constituinte desta crosta são os basaltos. DIVISÃO INTERNA DA TERRA Manto: alcança uma profundidade de até 2.900 km representando 82% do volume da Terra. Pode ser dividido em manto superior, zona de transição e inferior. O manto superior (70 - 400 km) é formado por rochas densas e de cor escura compostas por silicatos de ferro e magnésio. A rocha predominante é o peridotito e o eclogito. Nos vulcões são encontrados fragmentos dessas rochas, provenientes do magma que tem uma das origens no manto. A zona de transição (400 - 650km) é caracterizada pelo aumento de pressão que causa uma mudança na estrutura dos minerais. O manto inferior (650 - 2.900 km) é formado por óxidos simples mas com estruturas muito compactas produzidas pelas altas pressões. DIVISÃO INTERNA DA TERRA Núcleo: (2.900 a 6.400km) com densidade quase duas vezes maior que a do manto, o núcleo é provavelmente composto de ferro e níquel com algum enxofre e silício dissolvidos. Pode ser dividido em: núcleo externo (2.900 - 5.100 km) que é líquido e, núcleo interno (5.100 - 6.400 km) sendo sólido. Entre a crosta e o manto existe um limite que é denominado de descontinuidade de Mohorovicic (ou somente Moho), enquanto que entre o manto e o núcleo há a descontinuidade de Guttemberg. Existem ainda outras camadas como: - Astenosfera: (70 a 250km) é a parte mais alta, quente e fina do manto, dotada de elevada plasticidade. - Litosfera: (até 70km) corresponde ao material componente das placas tectônicas. DIVISÃO INTERNA DA TERRA DIVISÃO INTERNA DA TERRA Composição das camadas da Terra Interações entre os principais subsistemas da Terra A pequena nuvem de matéria que se condensou a partir de seu centro para formar nosso planeta, como parte de outra nuvem maior que se desfez para formar nosso sistema solar, compunha-se, ao que parece, sobretudo de silício, óxidos de ferro e óxidos de magnésio, com apenas alguns traços de todos os demais elementos, inclusive os indispensáveis à vida. ORIGEM DA TERRA ORIGEM DA TERRA A Terra, durante sua formação foi se tornando quente devido à precipitação e choque de novas partículas e ao decaimento dos elementos radioativos que estavam se formando no interior do planeta. Assim, no início, o planeta devia encontrar-se em estado de fusão e as partículas de ferro fundido forçaram entrada em direção ao núcleo. ORIGEM DA TERRA Já os elementos mais leves ficaram na superfície, e ao esfriarem formaram a crosta sólida. Esse processo denominou-se de diferenciação magmática, responsável pela origem das camadas que constituem o nosso planeta. A crosta continental é composta por materiais menos densos (d ~ 2,7 g/cm3), além de ser mais espessa que a oceânica (d ~ 3,0 g/cm3). Já as rochas do manto mostram densidades médias mais elevadas (d ~3,3 g/cm3). ERAS DA TERRA A idade relativa das rochas pode ser obtida observando-se as marcas dos eventos nelas registrados, a ordem natural da superposição das camadas sedimentares e os fósseis que nelas contêm. A idade absoluta das rochas, ou dos eventos nelas impressos, pode ser obtida por datação absoluta que é feita medindo-se a taxa de desintegração de um isótopo radioativo, como, por exemplo, o U238 que se desintegra até Pb206, a uma razão de desintegração constante. Estima-se que a Terra surgiu há 4.500 Ma (milhões de anos), que seria aproximadamente a idade do sistema Solar. As rochas mais antigas, ora datadas, têm cerca de 3.800 Ma, sendo os gnaisses de Isua (sudoeste da Groenlândia). A idade do universo é incerta. Aceita-se atualmente que tenha cerca de 15.000 Ma. A história geológica mostra que a evolução da Terra é resultado das relações entre as forças da natureza, sejam elas destrutivas ou criativas, que se manifestam tanto na dinâmica interna (vulcões, terremotos, etc), como na dinâmica externa (erosão, sedimentação, etc) DINÂMICA DA TERRA Enquanto os processos de dinâmica externa tendem a nivelar a superfície do planeta, pelos fenômenos de erosão e sedimentação, os processos de dinâmica interna originam novos relevos e depressões, com a formação de cadeias orogênicas, planaltos, fossas tectônicas e cadeias vulcânicas. Verifica-se, assim, que a dinâmica interna e a externa constituem processos antagônicos que, desde os mais remotos tempos geológicos, mantém a superfície da Terra em permanente evolução. DINÂMICA DA TERRA São processos que ocorrem utilizando a energia proveniente do interior da Terra, formando e modificando a composição e estrutura da crosta. São processos geológicos endógenos: vulcanismo, terremotos, plutonismo, orogênese (formação de montanhas), magmatismo, metamorfismo, etc. Processos de Dinâmica Interna ou Endógenos TERREMOTOS TERREMOTOS TERREMOTOS Os processos geológicos não ocorrem isoladamente, eles estão interligados: Os sedimentos (areias, cascalhos, etc.) quando depositados podem se consolidar formando as rochas sedimentares. Ocorrendo aumento de pressão e temperatura (metamorfismo) estas rochas se transformam em rochas metamórficas. Aumentando-se ainda mais a pressão e a temperatura estas rochas podem fundir-se originando um magma, iniciando o magmatismo. No seu movimento no interior da crosta, o magma pode atingir a superfície (vulcanismo) onde se resfria rapidamente formando as rochas vulcânicas, ou não, se resfriando em profundidade (plutonismo) com a consequente formação de rochas plutônicas. Processos de Dinâmica Interna ou Endógenos Processos de Dinâmica Interna ou Endógenos As rochas existentes podem sofrer perturbações, devido a esforços que ocorrem no interior da crosta, deformando-se ou quebrando-se, originando dobras (dobramentos) e falhas (fa - lhamentos). Esforços do mesmo tipo, ao provocarem reacomodações de partes da crosta terrestre, produzem vibrações que se propagam em forma de ondas constituindo os terremotos. Processos de Dinâmica Externa ou Exógenos São processos impulsionados pela energia proveniente do exterior da Terra, consistindo basicamente da energia solar que atua direta ou indiretamente sobre a superfície da Terra. São processos geológicos exógenos, o intemperismo e a ação de águas superficiais e subterrâneas, do vento, do gelo e dos organismos. Os processos de desagregação e decomposição de rochas por ação da água, vento, gelo e organismos constituem o intemperismo. O intemperismo e a fotossíntese são dois processos fundamentais para a vida no planeta, pois sem o intemperismo não haveria a destruição das rochas e a formação dos solos, originando assim os minerais secundários que estão associados com a CTC (Capacidade de Troca Catiônica); Processos de Dinâmica Externa ou Exógenos e sem a fotossíntese não haveria fixação de energia solar, vital ao ciclo da vida na Terra. A água atua tanto na superfície como na subsuperfície, tendo ação intempérica - é o principal agente de intemperismo químico - e transportadora. Processos de Dinâmica Externa ou Exógenos Ao percolar, a água transporta solutos (lixiviação) para o lençol freático; estes solutos ao atingir o mar ou outro ambiente de sedimentação, podem se precipitar e formar rochas sedimentares químicas. Ao escoar pela superfície, a água transporta sedimentos (erosão), depositando- os com a diminuição de sua energia (sedimentação), formando depósitos que originarão solos ou rochas sedimentares clásticas. Processos de Dinâmica Externa ou Exógenos O vento e o gelo são agentes intempéricos e transportadores. O intemperismo se dá pela ação abrasiva de partículas por eles transportadas. Os organismos atuam amplamente sobre a crosta terrestre desde o microorganismo que se fixa na rocha até o homem que a fragmenta para comercializá-la. Assoreamento Antes Depois Tectônica das Placas Imagine os continentes sendo carregados sobre a crosta oceânica, como se fossem objetos em uma esteira rolante. É como se a superfície da Terra fosse dividida em placas que se movimentam em diversas direções, podendo chocar- se umas com as outras. Quando as placas se chocam, as rochas de suas bordas enrugam-se e rompem-se originando terremotos, dobramentos e falhamentos. Embora a movimentação das placas seja muito lenta - da ordem de poucos centímetros por ano - essas dobras e falhas dão origem a grandes cadeias de montanhas como os Andes, os Alpes e os Himalaias. Tectônica das Placas A figura abaixo apresenta as principais placas tectônicas, mostrando os locais de subducção e as dorsais, além do movimento relativo das mesmas Tectônica das Placas Tectônica das Placas Vulcanismo Outro fenômeno causado pelo movimento de placas é o vulcanismo, que pode originar-se pela saída de rochas fundidas - MAGMA - em regiões onde as placas se chocam ou se afastam. Quando o magma que atinge a superfície se acumula em redor do ponto de saída, formam-se VULCÕES. No Brasil também ocorrem terremotos e vulcões. Os terremotos felizmente são muito raros e de pequena intensidade e somente são encontrados restos de vulcões extintos. Isto ocorre devido ao fato do nosso país situar-se distante de zona de choque e de afastamento de placas. Na sua forma atual este princípio diz que: a litosfera (MENOS densa e rígida) encontra-se flutuando sobre a astenosfera (MAIS densa e plástica) de modo que as montanhas são altas porque compostas por material menos denso (crosta continental) e porque a crosta local é mais espessa (Airy). Ou seja, a litosfera funciona como um iceberg sobre a astenosfera. Assim como um iceberg, quanto mais alta a área emersa mais profunda a área imersa, e dependendo da densidade do material que for colocado sobre o iceberg este afundará mais ou menos. Em outras palavras o Princípio da Isostasia baseia-se no Princípio de Arquimedes. Como decorrência, se material suficiente for adicionado ou retirado a uma porção da litosfera esta irá, respectivamente, “afundar” ou soerguer-se procurando novamente restabelecer o equilíbrio isostático. MOVIMENTOS VERTICAIS E A TEORIA DA ISOSTASIA * os movimentos verticais são causados por desequilíbrio isostático, podendo ocorrer movimentos com sentidos opostos sobre uma mesma placa; * os movimentos verticais são de amplitude bastante mais limitada que os horizontais; * os movimentos verticaiss podem indiretamente estar associados com os horizontais já que estes últimos causam alterações na espessura da crosta e no fluxo de calor (modificando a densidade local); * as taxas de movimento são diferentes, a taxa média de abertura dos oceanos é de 6cm/ano enquanto o ajuste isostático causa movimentos verticais com taxa de 0,05- 1cm/ano; * os movimentos verticais intraplacas são de mais curta duração. DIFERENÇA ENTRE MOVIMENTOS VERTICAIS E HORIZONTAIS Os exemplos abaixo ilustram alguns fatos importantes sobre os efeitos da gravidade e dos ajustes isostáticos: * A gravidade é a força motora de todos os ajustes isostáticos. Assim sendo, todos os tipos de carregamentos e descarregamentos causam movimentos verticais. A isostasia está envolvida em todos os processos envolvem transporte de material na superfície da Terra: - Enquanto a erosão remove material das montanhas, a crosta ajusta-se isostaticamente, soerguendo; - Em regiões de grande acúmulo de sedimentos (ex. deltas de grandes rios), o peso do sedimento adicionado deve causar subsidência da litosfera; - Em áreas com grande atividade vulcânica, no peso do material adicionado pelas extrusões deve causar subsidência da crosta; - Em áreas afetadas por glaciação, a formação de capas de gelo (geleiras) deve causar a subsidência da região (HOLANDA). Já a remosão dessa mesma geleira ao final do período glacial deve ser seguida de soerguimento da região (ESCANDINÁVIA). DIFERENÇA ENTRE MOVIMENTOS VERTICAIS E HORIZONTAIS Dinâmica da Terra: Ciclo das Rochas