aula01_Geo

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3/3/2010
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GEOLOGIAGEOLOGIA
Professores: Mirian Chieko Shinzato E‐mail: miriants@uol.com.br
(coordenador) coordenador) José Guilherme Franchi EE‐‐mailmail: jgfranchi@gmail.com: jgfranchi@gmail.com 1
Cronograma de aula
QUARTA
19‐23h Professor GEOLOGIA NOTURNO
CONTEÚDO
03/3 Mirian Estruturando o Planeta /Interior da Terra – filme
10/3 Mirian Tectônica de Placas/Vulcanismo
13/313/3 ((sábado 8sábado 8‐‐1212)) MirianMirian Terremotos (atividade prática)Terremotos (atividade prática)
17/3 Mirian Minerais e Rochas (Ciclo das rochas) e Rochas Ígneas
24/3 José Guilherme Rochas Sedimentares/ Rochas metamórficas /Dobras e Falhas 
31/331/3 JG/MiJG/Mi Prática de minerais e Prática de minerais e rochas*rochas*
07/4 José Guilherme Intemperismo, erosão e dispersão de massa/Propriedade textural e
morfométrica de solos e sedimentosmorfométrica de solos e sedimentos
14/414/4 P1P1
28/428/4 JG/MiJG/Mi Prática Prática granulometriagranulometria**
05/5 José Guilherme Ciclo hidrológico e água subterrânea – prática balanço hidrológico
12/5 Mirian Ambientes de sedimentação / Registro geológico do tempo – vídeo
19/5 Mirian Paisagens: interação da tectônica com clima – prática curvas de nível
26/5 Mirian Terra sob oceanos/Evolução dos continentes
02/6 José Guilherme Energia e recursos minerais
09/6 José Guilherme Meio Ambiente, mudança global e impactos
16/616/6 P2P2
29/629/6 SUBSUB
06/706/7 EXAMEEXAME
*OBS: Todas as atividades práticas serão realizadas nos laboratórios do *OBS: Todas as atividades práticas serão realizadas nos laboratórios do Campus EldoradoCampus Eldorado
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CRITÉRIO DE AVALIAÇÃOCRITÉRIO 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 e atividades práticas (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 BásicaBibliografia Básica
MENEGAT, R. Para Entender a Terra, 4ª edição,
Artmed Editora, Porto Alegre, 2006, 656p.
ComplementarComplementar
TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M.C.M.; FAIRCHILD, T.R.;
TAIOLI,F. Decifrando a Terra. Oficina de
Textos, 2 ed., São Paulo, 2009, 623p.
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1. O método científico e o princípio das 
ciências geológicas
AULA 1 AULA 1 -- Estruturando o Planeta Estruturando o Planeta (Cap.1)  (Cap.1)  
Interior da Terra Interior da Terra (Cap. 21)(Cap. 21)
2. Filme ‐ “Terra: um planeta fascinante” 
(Discovery Channel)
3. Origem do Sistema solar e do Planeta Terra
4. Interior da Terra
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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.....
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O método científico 
Exemplo:
A partir de observações 
feitas da superfície da p
Terra, que evidências 
você apresentaria para 
sustentar a hipótese de 
que a Terra é redonda?
7
1. Curvatura da linha do horizonte
Se fosse plana
o navio não
desapareceria
mas o
o navio 
desaparece!
8
2. Sombra da Terra na lua
Lua
Cheia
Lua
Sombra
da
Terra
Durante um eclipse lunar vemos a 
sombra da Terra projetada na Lua
9
3. 3. AlturaAltura das das estrelaestrela
α = 45o
α = 90o
A
B
Sextante
α = ângulo entre a linha de 
visada da estrela com a 
linha do horizonte
α = 0oC
10
AlturaAltura das das estrelaestrela
α = 45o
α = 45o
A
α = 45o
α = 90o
C
BA
B
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CircunferênciaCircunferência dada TerraTerra
( ( EratóstenesEratóstenes, , sécséc. IV a .C. ). IV a .C. )
7,2o
L
Alexandria
360o____ C = 39.690 km
Raios
de Sol
L
Siena
Terra
7.2o 7,2
o ____ 800 km
NASA = 40.072 km ao 
longo da linha do Equador
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HipóteseHipótese ¨¨TeoriaTeoria ¨¨LeiLei
•• HipóteseHipótese é uma explicação inicial
dada à uma série de observações.
• Quando a hipótese sobrevive à
muitos testes ele pode passar a serp p
considerado uma TeoriaTeoria.
• Quando uma teoria resiste a todas
as mudanças científicas, mais
confiável ela será, podendo ser
considerada uma LeiLei.
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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.
14
O Princípio da Geologia
Como qualquer outra Ciência a 
investigação na Geologia g ç g
também se baseia nas 
observações dos
registros geológicos !registros geológicos !
15 16
17
Observações nas Ciências GeológicasObservações nas Ciências Geológicas
Uniformitarismo
“O presente é a chave do passado”
sendo o passado igual ao presente inclusive em gênero e 
intensidade dos processos 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.
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Estratificação Estratificação 
cruzadacruzada
0 50cm0 50cm
Marcas Marcas 
onduladasonduladas
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Pista de Dinossauro Ornitópode no
Monumento Natural Vale dosMonumento Natural Vale dos
Dinossauros. Passagem das Pedras
(fazenda Ilha), município de Sousa
(Paraíba).
20
21
Os processos geológicos Os processos geológicos 
ocorrem numa ocorrem numa 
extraordinária gama deextraordinária gama de
22
extraordinária gama de extraordinária gama de 
escalas tanto no escalas tanto no ESPAÇOESPAÇO
quanto no quanto no TEMPOTEMPO..
AlgunsAlguns eventoseventos geológicosgeológicos sãosão muitomuito lentos!lentos!
Levou mais de 250 
milhões de anos 
para depositar essa 
sequência de 
rochas!rochas!
Rochas da base do 
Grand Canyon tem 
cerca de 2 bilhões 
de anos.Grand Canyon, Arizona (EUA) Grand Canyon, Arizona (EUA) 23
OutrosOutros eventoseventos sãosão muitomuito rápidosrápidos!!
Essa feição (~1,2 
km de diâmetro) se 
formou em menos 
d 1 i t àde 1 minuto à cerca 
de 50 mil anos, pelo 
impacto de um 
meteorito.
CrateraCratera do do MeteoritoMeteorito, Arizona (EUA) , Arizona (EUA) 
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OutrosOutros eventoseventos sãosão muitomuito rápidosrápidos!!
TerremotoTerremoto do Chile do Chile -- escalaescala 8.8 8.8 emem fevereirofevereiro de 2010 de 2010 
(fonte: fottus.com) 25
AlgumasAlgumas investigaçõesinvestigações geológicasgeológicas sãosão
microscópicasmicroscópicas
1
Feições menores que 0,1mm podem fornecer importantes 
informações a respeito da história de muitas rochas.
1 mm
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IMAGEM DE SATÉLITE LANDSAT (30m de resolução)
Baia de Angra dos Reis
Campos do 
Jordão (SP)
OutrasOutras regionaisregionais
Imagem de satélite 
Ikonos (1m de resolução) 28
Exemplos de observações realizadas no estudo
de campo.
Observação em corte de 
estrada
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Observações em 
pedreiras
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Camadas planoCamadas plano--paralelas: paralelas: 
níveis níveis finos,finos, argilosos e escuros argilosos e escuros 
intercalados com níveis mais intercalados com níveis mais 
espessos, espessos, siltosossiltosos e clarose claros
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Estratificação Estratificação 
cruzadacruzada
0 50cm0 50cm
Marcas Marcas 
onduladasonduladas
Icnofósseis no varvito
0 10 cm
Clasto
pingado
0 15cm
Interpretações a Interpretações a partir das partir das observaçõesobservações
1. Camadas plano-paralelas ambiente lacustre 
2. Intercalação de camadas escuras com camadas claras
período de 1 ano (clima periglacial)
3. Características das camadas escuras = argiloso, mm. 
matéria-orgânica, pouca sedimentação (inverno)
4 Constituição das camadas claras = areia a silte cm a dm4. Constituição das camadas claras areia a silte cm a dm
sedimentação intensa (verão)
5. Presença de marcas onduladas e estratificação cruzadas 
nas camadas claras movimentação 
6. Presença de pistas de invertebrados (icnofósseis) 
tipo de vida bentônica no fundo do lago
7. Presença de clasto pingado deformando as camadas 
clastos trazidos por pequenos icebergs
FILMEFILME
TERRA: Um Planeta TERRA: Um Planeta 
FascinanteFascinanteFascinanteFascinante
Duração: 60 minutos
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ComeçarComeçar pelopelo inícioinício::
OrigemOrigem do do UniversoUniverso e e 
Si tSi t S lS lSistemaSistema SolarSolar
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•• TeoriaTeoria do Big Bang do Big Bang -- o o universouniverso
surgiusurgiu à à aproximadamenteaproximadamente 14 14 BilhõesBilhões
de de anosanos……
OrigemOrigem do do UniversoUniverso e e SistemaSistema SolarSolar
•• E E desdedesde entãoentão, , começoucomeçou a se a se 
expandirexpandir, , formandoformando galáxiasgaláxias, , estrelasestrelas
e e planetasplanetas..
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BIG BANG ....
39
Nebulosa de Órion -
região de formação de
estrelas mais próxima
da Terra (cerca de
1.500 anos-luz) 40
Nebulosa
inicial
Início das
reações de
Fusão Nuclear
CDAUSP/SC
41
Fusão do hidrogênioFusão do hidrogênio
p p
D
Neutrino
Pósitron
p
p p
pD
Neutrino
Pósitron
He3γ He3 γ
p p
He4
CDAUSP/SC
Nessa conversão parte da massa é 
convertida em energia segundo a 
equação:
E = mc2 42
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Plêiades
Estrelas Jovens
43
PT = PG
PT < PG 
Contração
T G 
Equlíbrio
PT > PG 
Expansão
CDAUSP/SC
44
Morte
CDAUSP/SC
45
Anã 
Branca
Corpo 
escuro 
ou 
planeta
m< 0,08
( pena )
0,08 < m < 4
( leve )
m sol = 1
Buraco negro
SupernovaSupernova
Estrela de 
nêutrons
nebulosas
4 < m < 8
( média )
m > 8
( pesada )
Estrela 
de 
nêutrons
46
Evolução de uma estrela “leve” 
( 0,08 < m < 4 )
OBS: mesmo 
destino do Sol
BOCZKO, 2002 
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Nebulosa planetária
48
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9
Expansões e contrações de uma estrela “média” 
( 4 < m < 8 )
BOCZKO, 2002 
49
Evolução de uma estrela “média” 
( 4 < m < 8 )
BOCZKO, 2002
50
Restos de Supernovas
51
(BOCZKO, 2002)
Evolução de uma estrela 
“pesada” ( m > 8 )
Erupção de um buraco negro 
supermassivo (cerca de 300 
milhões de sóis) (foto: Nasa)
Representação artística de um buraco negro (Credits: ESA, 
NASA and Felix Mirabel) 52
Formação do Sistema SolarFormação do Sistema Solar
Há 4,8 bilhões de anos ‐ quando o Universo já tinha 8 a 10
bilhões de anos...
(BOCZKO, 2002) 53
Formação  do Sistema Solar – Hipótese da Nebulosa  
formou‐se um disco
achatado de lenta
rotação.
Qua do o o o e t al
A nebulosa de gás e
poeira cósmica começou
vagarosamente a se
contrair e girar…
mercury.atmos.albany.edu
Quando o corpo central
iniciou suas reações
nucleares nasceu o
Sol…
‐ 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 54
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Sistema Solar
Estrela Estrela –– Sol
PlanetasPlanetas ––Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno
Planetas Anões Planetas Anões –– Ceres, Plutão e Éris
Corpos Pequenos do Sistema Solar Corpos Pequenos do Sistema Solar ––meteoróides, asteróides, cometas
Satélites Naturais – Lua, Europa, Caronte etc.
NASA
Planetas internos Planetas externos
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Origem da TerraOrigem da Terra
Acresção: A Terra surgiu pelo acúmulo de matéria a partir das colisões dos
planetesimais
56
Formação da Lua
(cerca de 4.5 bilhões de anos)
1. Um corpo do 1. Um corpo do 
tamanho de Marte tamanho de Marte 
impactou a Terraimpactou a Terra
22. O impacto ejetou . O impacto ejetou 
para o espaço uma para o espaço uma 
chuva de detritoschuva de detritos
57
4. A lua agregou4. A lua agregou--
se a partir dos se a partir dos 
detritosdetritos
3. E acelerou a 3. E acelerou a 
rotação da Terra rotação da Terra 
e inclinou o seu e inclinou o seu 
eixo a 23º eixo a 23º 
5. A idade das 5. A idade das 
rochas da lua rochas da lua 
confirmam esse confirmam esse 
hipótesehipótese
DiferenciaçãoDiferenciação dada TerraTerra
Ferro Material 
mais leve Crosta
Núcleo interno sólido 
Manto
Núcleo externo líquido 
(a) Terra precoce homogênea
(b) Aquecimento: fusão e diferenciação do material 
por afinidades químicas
(c) Estrutura moderna da Terra
mercury.atmos.albany.edu
58
EstruturaEstrutura dada TerraTerra
Profund. Densid. Temp. pressão Composição Estado 
(km) (g/cm3) (0C) química 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
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Terra Terra InteiraInteira
Fe+O+Si+Mg = 93%
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CrostaCrosta dada Terra Terra 
Si+O+Al = 82%
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Quais são as evidências Quais são as evidências 
que suportam essa que suportam essa 
hi ót ?hi ót ?hipótese?hipótese?
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Metálicos (4%)
(Sideritos)
1. 1. ObservaçãoObservação de de MeteoritosMeteoritos
EvidênciasEvidências dada formaçãoformação
dodo SistemaSistema SolarSolar
Composição: Fe e Ni
Origem: interior de corpos diferenciados do cinturão de 
asteróides
Rochosos 
(95%)
Ferro‐pétreos     
(1%) (Siderólitos)
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) dos condritos ordinários.
Origem: corpos primitivos não difereciados do cinturão de 
asteróides
Condritos 
(86%)
Acondritos 
(9%)
Composição: heterogênea similar aos basaltos terrestres
Origem: corpos difereciados do cinturão de asteróides 63
ESQUEMA SIMPLIFICADO DA ORIGEM DOS CORPOS PARENTAIS DOS 
METEORITOS
Grandes impactos no espaço causaram a fragmentação desses corpos parentais, 
originando diferentes tipos de meteoritos.
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2. 2. EstudandoEstudando do do comportamentocomportamento das das ondasondas sísmicassísmicas aoao
atravessarematravessarem o interior o interior dada Terra Terra →→ foramforam descobertasdescobertas as as 
camadascamadas internasinternas..
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OndaOnda P (P (PrimáriaPrimária) = ) = compressionalcompressional
OndaOnda S (S (SecundáriaSecundária) = ) = cisalhantecisalhante
Ondas P = ondas longitudinais (compressional)
Ondas S = ondas transversais (cisalhante)
mercury.atmos.albany.edu
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P and S Waves
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A A velocidade das velocidade das 
ondas sísmicas ondas sísmicas 
varia com a varia com a 
densidade das densidade das 
rochas e de suas rochas e de suas 
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resistências à resistências à 
compressão e ao compressão e ao 
cisalhamento:cisalhamento:
IsostasiaIsostasia
•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).
•Mesmo sendo erodido, a crosta continental continua acima do 
nível do mar, pois à medida que a erosão remove as camadas 
mais superficiais, ocorre lento soerguimento. 70
IsostasiaIsostasia e e soerguimentosoerguimento póspós--glacialglacial
Tempo 1 Tempo 1 –– uma geleira continental começa a uma geleira continental começa a 
se formar e continua a se espessar durante se formar e continua a se espessar durante 
milhares de anos no início de uma idade do milhares de anos no início de uma idade do 
gelogelo
Tempo 2 Tempo 2 –– a crosta continental curvaa crosta continental curva--se para se para 
baixo sob carga de gelo numa extensão baixo sob carga de gelo numa extensão 
necessária para prover o empuxo que a necessária para prover o empuxo que a 
ttsuportasuporta
Tempo 3 Tempo 3 –– no fim da idade do gelo, o rápido no fim da idade do gelo, o rápido 
aquecimento funde a geleira. A crosta aquecimento funde a geleira. A crosta 
deprimida começa a recuperação isostática.deprimida começa a recuperação isostática.
Tempo 4 Tempo 4 -- a recuperação continua após depois a recuperação continua após depois 
da geleira ter se fundido, e a crosta da geleira ter se fundido, e a crosta 
vagarosamente retorna até sua elevação da vagarosamente retorna até sua elevação da 
época da préépoca da pré--idade do gelo.idade do gelo. 71
Aumento da Temperatura com a profundidade: 
Curva Geotérmica
GeotermaGeoterma: aumento da : aumento da 
temperatura com a temperatura com a 
profundidade:profundidade:
Na crosta continental o grau Na crosta continental o grau 
geotérmico é de 20 a 30geotérmico é de 20 a 30ooC C 
por quilômetro (calor por quilômetro (calor p q (p q (
conduzido pela litosfera).conduzido pela litosfera).
Na base da litosfera a Na base da litosfera a 
temperatura varia entre temperatura varia entre 
1300 a 1400oC.1300 a 1400oC.
Abaixo Abaixo desadesa profundidade, profundidade, 
a T não aumenta tão a T não aumenta tão 
rapidamente (~0,5rapidamente (~0,5ooCC/Km) /Km) 
devido à convecção.devido à convecção. 72
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O campo Magnético da Terra
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A Magnetosfera da Terra
Atingido pelos ventos solares. 
mercury.atmos.albany.edu
74
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Origem:
AtmosferaAtmosfera
HidrosferaHidrosfera
Desgaseificação vulcânica contribuiu com grande quantidade dos
gases que compõem a atmosfera e a condensação de água líquida !
Formação da atmosfera e hidrosfera primitivasFormação da atmosfera e hidrosfera primitivas
O oxigênio da 
atmosfera surgiu 
com os primeiros 
seres vivos 
f i i !
Água
Escape
Hidrogênio
Escape
Hidrogênio
fotossintetizantes!
Rocha fundida
oceanos
Atmosfera
Fotossíntese
Vulcão
Dióxido de Carbono
Nitrogênio
Água
Oxigênio
Oxigênio
E talvez tenha 
também havido 
contribuição dos 
cometas....
77
Cometas
Cometas de período longo (> 200anos) podem vir
do cinturão de Oort (5‐8 trilhões de Km)
Perto do Sol, “derretem” em parte, liberando
gases e formando a cauda do cometa;
Cerca de uma dúzia de cometas são descobertas
i f ã H ll H l B
Formados principalmente por gelo;
A maioria provém de uma região de fragmentos de
gelo = Cinturão de Kuiper (4,5 a 7,5 bilhões de Km)
Plutão
Cinturão de Kuiper
Sol
ao ano e os mais famosos são: Halley, Hale‐Bopp,
etc.
spaceodyssey.dmns.org
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O aparecimento dos 
organismos
fotossintéticos foi o 
responsável pela atual
composição da
Formação da atmosferaFormação da atmosfera
p ç
atmosfera da Terra –
cerca de 4/5 de 
nitrogênio e 1/5 de 
oxigênio. 
79 80
81
•• NasNas CiênciasCiências GeológicasGeológicas aa aplicaçãoaplicação
dede seusseus princípiosprincípios emem diversasdiversas
observaçõesobservações levoulevou aoao estabelecimentoestabelecimento
82
çç
dodo TempoTempo GeológicoGeológico..
Tempo Tempo GeológicoGeológico
Tempo Tempo 
GeológicoGeológicoGeológicoGeológico
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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 
85
… … organizadasorganizadas emem 3 3 geossistemasgeossistemas globaisglobais::
Sistema Sistema 
do do 
climaclima
Sistema Sistema 
do do 
GeodínamoGeodínamo
Sistema Sistema 
das Placas das Placas 
TectônicasTectônicas
86
SistemaSistema TerraTerra
••SistemaSistema do do climaclima –– controlado pela
energia solar, que movimenta a atmosfera e 
oceanos, modificando a forma da superfície
terrestre.
•• SistemaSistema das das placasplacas tectônicastectônicas -
controlado pela energia térmica aprisionada desde
a formação da Terra e do decaimento radioativo. 
Responsável pelo movimento da litosfera e 
soerguimento de montanhas.
87
SistemaSistema TerraTerra
•• SistemaSistema das das placasplacas tectônicastectônicas
→→ DinâmicaDinâmica InternaInterna
•• SistemaSistema do do climaclima →→ DinâmicaDinâmica
ExternaExterna
88