A Terra: um planeta heterogêneo e dinâmico

Prof. Dra. Maria Cristina Motta de Toledo -  Instituto de Geociências da USP

Nosso planeta

O planeta Terra é constituído por diversos setores ou ambientes, alguns dos quais permitem acesso direto, como a atmosfera, a hidrosfera (incluindo rios, lagos, águas subterrâneas e geleiras), a biosfera (conjunto dos seres vivos) e a superfície da parte rochosa. Desta superfície para baixo, o acesso é muito limitado. As escavações e sondagens mais profundas já chegaram a cerca de 13km de profundidade, enquanto o raio da terra é de quase 6.400km. Por isso, para se obter informações deste interior inacessível, existem métodos indiretos de investigação: a sismologia e a comparação com meteoritos.
A sismologia é o estudo do comportamento das ondas sísmicas ao atravessar as diversas partes internas do planeta. Estas ondas elásticas propagam-se gerando deformações, sendo geradas por explosões artificiais e sobretudo pelos terremotos; as ondas sísmicas mudam de velocidade e de direção de propagação com a variação das características do meio atravessado. A integração das observações das numerosas estações sismográficas espalhadas pelo mundo todo fornece informações sobre como é o interior do planeta, atravessado em todas as direções por ondas sísmicas geradas a cada terremoto e a cada explosão. As Informações sobre a velocidade das ondas sísmicas no interior da Terra permitiram reconhecer três camadas principais (crosta, manto e núcleo), que têm suas próprias características de densidade, estado físico, temperatura, pressão e espessura.
Na diferenciação dos materiais terrestres, ao longo da história do planeta, a água, formando a hidrosfera, bem como a atmosfera, constituída por gases como nitrogênio, oxigênio e outros, por serem menos densos, ficaram principalmente sobre a parte sólida, formada pelos materiais sólidos e mais densos.
Dentre os materiais sólidos, os mais pesados se concentraram no núcleo, os menos pesados na periferia, formando a crosta, e os intermediários no manto. Pode-se comparar os diferentes tipos de meteoritos com as camadas internas da Terra, pressupondo-se que eles (os meteoritos) tiveram a mesma origem e evolução dos outros corpos do Sistema Solar, formados como corpos homogêneos, a frio, por acresção planitesimal. Aqueles que tinham massa suficientemente grande, desenvolveram um forte calor interno, por causa da energia gravitacional, da energia cinética dos planetesimais quando da acresção e da radioatividade natural. Isto ocasionou uma fusão parcial, seguida de segregação interna, a partir da mobilidade que as altas temperaturas permitiam ao material.
Os meteoritos provenientes da fragmentação de corpos pequenos, que não sofreram esta diferenciação, são os condritos, que representam a composição química média do corpo fragmentado e por inferência, do Sistema Solar como um todo, menos os elementos voláteis. Não existem materiais geológicos, ou seja, terrestres, semelhantes aos condritos. Os meteoritos provenientes da fragmentação de corpos maiores, como a Terra, que sofreram a diferenciação interna, representam a composição química e densidade de cada uma das partes internas diferenciadas do corpo que os originou. São os sideritos, os acondritos e ainda outros tipos. Pela sua densidade, faz-se a correlação com as camadas da Terra determinadas pela sismologia, e supõe-se que sua composição química represente a composição química da camada terrestre de mesma densidade. Assim, com estas duas ferramentas indiretas, a sismologia e a comparação com os meteoritos, foi estabelecido um modelo para a constituição interna do globo terrestre.

É importante ressaltar que todo o material no interior da Terra é sólido, com exceção apenas do núcleo externo, onde o material líquido metálico se movimenta, gerando correntes elétricas e o campo magnético da Terra. A uma dada temperatura, o estado físico dos materiais depende da pressão. 'As temperaturas que ocorrem no manto, os silicatos seriam líquidos, não fossem as pressões tão altas que lá ocorrem (milhares de atmosferas).
Assim, o material do manto, ao contrário do que muitos crêem, é sólido, e só se torna líquido se uma ruptura na crosta alivia a pressão a que está submetido. Somente nesta situação é que o material silicático do manto se liqüefaz, e pode, então, ser chamado de magma. Se o magma fica retido em bolsões dentro da crosta, forma uma câmara magmática, e vai pouco a pouco solidificando-se, formando um corpo de rocha ígnea plutônica ou intrusiva, Se o magma consegue extravasar até a superfície, no contato com a atmosfera e hidrosfera, pode ser chamado lava, enquanto estiver líquido, e seu resfriamento e solidificação vai formar um corpo de rocha ígnea vulcânica ou extrusiva.
As rochas ígneas assim assim formadas, juntamente com as rochas metamórficas e sedimentares, formadas por outros processos geológicos, constituem a crosta, que é a mais fina e a mais importante camada para nós, pois é sobre ela que se desenvolve a vida. A crosta oceânica e a crosta continental apresentam diferenças entre si.
A primeira ocorre sob os oceanos, é menos espessa e é formada por extravasamentos vulcânicos ao longo de imensas faixas no meio dos oceanos (as cadeias meso-oceânicas), que geram rochas basálticas. A segunda é mais espessa, pode emergir até alguns milhares de metros acima do nível do mar, e é formada por vários processos geológicos, tendo uma composição química média mais rica em Si e em AI que as rochas basálticas, que pode ser chamada de composição granítica.

A crosta oceânica e continental, junto com uma parte superior do manto, forma uma camada rígida com 100 a 350km de espessura. Esta camada chama-se LITOSFERA e constitui as placas tectônicas, que formam, na superfície do globo, um mosaico de placas encaixadas entre si como um gigantesco quebra-cabeças; são as placas tectônicas ou placas litosféricas. Abaixo da litosfera, ocorre a ASTENOSFERA, que é parte do manto superior; suas condições de temperatura e pressão permitem uma certa mobilidade, muito lenta, mas sensível numa escala de tempo muito grande, como é a escala do tempo geológico.

A Dinâmica Interna

Os vulcões e terremotos representam as formas mais enérgicas e rápidas de manifestação dinâmica do planeta. Ocorrem tanto em áreas oceânicas como continentais, e são válvulas de escape que permitem o extravasamento repentino de energias acumuladas ao longo de anos, milhares ou milhões de anos. Esses eventos são sinais de que, no interior da Terra, longe dos nossos olhos e instrumentos de pesquisa, ocorrem fenômenos dinâmicos que liberam energia e se refletem na superfície, modificando-a. Por outro lado, também existem formas lentas de manifestação da dinâmica interna terrestre. As placas tectônicas, conforme a teoria da Tectônica de Placas, resumida a seguir, incluem continentes e partes de oceanos, que movem-se em mútua aproximação ou distanciamento, a velocidades medidas de alguns centímetros por ano, assim contribuindo para a incessante evolução do relevo e da distribuição dos continentes e oceanos na superfície terrestre.

A Tectônica de Placas e a formação das grandes cadeias de montanhas e dos oceanos

Existem várias evidências mostrando que as placas tectônicas flutuam sobre o material da astenosfera e movem-se umas em relação às outras; assim, continentes que hoje encontram-se separados já estiveram unidos. Tal é o caso da América do Sul e da África, que se apresentam como duas peças contíguas de um quebra-cabeças, o que é interpretado não apenas pela forma de seus litorais, mas também pelas características geológicas e paleontológicas que mostram continuidade nos dois continentes. América do Sul e África já estiveram unidos e submetidos a uma mesma evolução durante um longo período de sua história, no passado. Os movimentos das placas litosféricas são devidos às correntes de convecção que ocorrem na astenosfera. As correntes de convecção levam os materiais mais quentes para cima, perto da base da litosfera, onde movimentam-se lateralmente pela resistência da litosfera ao seu movimento e perdem calor; tendem então a descer, dando lugar ao material mais quente que está subindo. À medida que o material se desloca lateralmente para depois descer, ele entra em atrito com as placas da litosfera rígida, em sua parte inferior, levando-as ao movimento.

No meio dos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico existem cordilheiras submarinas, que se elevam a até cerca de 4.000m acima do assoalho oceânico. Estas cordilheiras, denominadas meso-oceânicas, são interrompidas transversalmente pelas falhas transformantes e sublinham imensas rupturas na crosta, ao longo das quais há extravasamentos periódicos de lava basáltica vinda das partes mais internas (astenosfera). O mesmo mecanismo que força a cordilheira a se abrir periodicamente (correntes de convecção divergentes) para que materiais mais novos possam se colocar ao longo das aberturas, formando e expandindo o domínio oceânico, em outros locais promove colisões de placas (correntes de convecção convergentes). Nestas colisões, a placa que contém crosta oceânica, mais pesada, entra sob a placa continental, que se enruga e deforma (processos incluídos no metamorfismo), gerando as grandes cadeias continentais (Andes, Montanhas Rochosas). A placa que afundou acaba por se fundir parcialmente ao atingir as grandes temperaturas internas (zona de subducção), gerando magma passível de subir na crosta formando rochas ígneas intrusivas ou extrusivas; se a colisão for entre duas placas continentais, ambas se enrugam (Alpes, Pirineus, Himalaias). Desta forma, a crosta oceânica é renovada, sendo gerada nas cadeias meso-oceânicas e reabsorvida nas zonas de colisões entre as placas, onde ocorre subducção.
Assim, oceanos são formados pela divisão de continentes. Por exemplo, há 180 milhões de anos, um grande continente chamado GONDWANA dividiu-se, formando a África, a América do Sul e o oceano Atlântico.
Outros oceanos podem ser fechados por movimentos convergentes das placas (por exemplo, o Mar Mediterrâneo está sendo fechado pela aproximação entre a África e a Europa).
Os limites entre as placas podem ser divergentes, onde elas separam-se, criando fundo oceânico, ou convergentes, onde elas colidem, formando cadeias montanhosas continentais ou fechando oceanos. Podem ainda ser limites transfomantes, onde uma placa passa ao lado da outra, com atrito, mas sem criar nem consumir material. Todos estes tipos de limites são zonas de instabilidade tectônica, ou seja, sujeitas a terremotos e vulcões.
Assim, as posições dos continentes no globo terrestre são modificadas em relação ao Equador e aos pólos, explicando em parte as mudanças das condições climáticas de cada continente ao longo do tempo geológico.

Vulcões

O material rochoso em profundidade está submetido a pressões e temperaturas altíssimas (astenosfera) e, quando a placa litosférica rígida sofre uma ruptura, aquele material tende a escapar por ela, extravasando na superfície (vulcanismo) ou ficando retido em câmaras magmáticas dentro da crosta, quando não consegue chegar à superfície (plutonismo). O material que extravasa é constituído por gases, lavas e cinzas. A atividade vulcânica pode formar ilhas em meio aos oceanos (Havaí, Açores e etc.) que podem ser destruídas em instantes.
Pode ocorrer nos continentes, formando montanhas (Estromboli e Vesúvio na Itália, Osorno e Vila Rica no Chile, Santa Helena nos EUA). O mais espetacular aspecto construtivo do vulcanismo é o que corre nas cadeias meso-oceânicas, que representam limites divergentes de placas, gerando verdadeiras cordilheiras submarinas, formando assoalho oceânico novo a cada extravasamento e causando, assim, a expansão oceânica. A lslândia representa parte da cadeia meso-oceânica emersa acima do nível das águas, permitindo a observação direta deste tipo de vulcanismo fissural.

No dia 8 de maio de 1902 a erupção do Monte Pelée na Ilha de Martinica matou todos os seus moradores, apenas um homem sobreviveu: o único preso da cidade. (foto retirada do livro: Earth Shock, Andrew Robinson)

Terremotos

Os terremotos são tremores ou abalos causados pela liberação repentina da energia acumulada durante longos intervalos de tempo em que as placas tectônicas sofreram esforços para se movimentar. Quando o atrito entre elas é vencido (subducção ou falha transformante) ou quando partes se rompem (separação de placas), ocorrem os abalos. Estes abalos têm intensidade, duração e freqüência variáveis, podendo resultar em grandes modificações na superfície, não só pela destruição que causam, mas por estarem associados aos movimentos das placas tectônicas. Os hipocentros (pontos de origem dos terremotos) e epicentros (projeções verticais dos hipocentros na superfície) estão localizados preferencialmente em zonas limitrofes de placas tectônicas, onde elas se chocam e sofrem subducção e enrugamento, formando, respectivamente, fossas oceânicas e cordilheiras continentais, ou onde elas se separam, nas cadeias dorsais meso-oceânicas. Ocorrem terremotos também no limites neutros, onde as placas se movem lateralmente em sentidos opostos (falhas transformantes). No mapa mundi, pode-se observar que a distribuição dos terremotos forma faixas contínuas ao longo das fossas oceânicas e cadeias continentais e meso-oceânicas. É famoso o "cinturão de fogo circumpacífico", sujeito a freqüentes e intensos terremotos (exemplo da Falha de San Andreas, EUA), formando uma faixa muito ativa em volta do Oceano Pacífico. Também existem terremotos que não são devidos aos movimentos das placas, mas a esforços chamados intra-placas. São menos freqüentes, menos intensos, e relacionados à reativação de falhas (rupturas) muito antigas na crosta (exemplos recentes: João Câmara - RN, e Rio de Janeiro).

Em outubro de 1989 um terremoto na área de São Francisco (EUA) chegou à 7.2 na escala Richter e provocou enormes danos materiais.(Foto reirada do livro: Earth Shock, Andrew Robinson)