quarta-feira, 14 de agosto de 2013

Estudo dos Continentes

A Teoria da Deriva dos Continentes

Foi em 1912 que o meteorologista alemão Alfred Wegener apresentou uma teoria sobre a mobilidade dos continentes, denominada de “Teoria da Deriva dos Continentes”. Segundo aquele cientista, há 225 milhões de anos, os continentes estavam reunidos num único super-continente, a Pangea (do grego: todas as terras), rodeado pelo oceano Pantalassa. A Pangea começou depois a fragmentar-se, individualizando continentes que se movimentaram ate à posição que actualmente ocupam.
Pérmico: 225 MA Triásico: 200 MA Jurássico: 135 MA
Pérmico
225 milhões de anos
Triásico
200 milhões de anos
Jurássico
135 milhões de anos
Cretácico: 65 MA Actualidade
Cretácico
65 milhões da anos
Actualidade
Fases da deriva dos continentes ao longo de diversos Períodos, desde o supercontinente Pangea até à configuração actual dos continentes
 
Para fundamentar a Teoria da Deriva dos Continentes, Wegener baseou-se em diversos argumentos:
Morfológicos - a semelhança de encaixe entre as costas de diversos continentes, em particular entre a América do Sul e a África;
Paleontológicos - a ocorrência de fósseis idênticos em zonas continentais hoje separadas por oceanos;
Litológicos - a ocorrência de rochas idênticas em continentes hoje distantes. Wegener provou que as rochas das costas atlânticas da América do Sul e da africana tinham a mesma origem;
Paleontológicos - a existência de marcas de depósitos glaciários em zonas onde actualmente existem climas tropicais, como em África.

Distribuições de quatro tipos de fósseis
As distribuições contínuas por vários continentes de quatro tipos de fósseis constituíram os argumentos paleontológicos que Wegener apresentou na sua teoria (adaptado de Kious e Tilling, USGS)
A Teoria da Deriva dos Continentes foi muito controversa pelo facto de Wegener não conseguir explicar qual a força que fazia mover os continentes o que fez com que aquela fosse temporariamente esquecida. Só cerca de 50 anos mais tarde, com o aparecimento das técnicas de estudo e exploração dos fundos oceânicos, é que se retomou aquela teoria. O estudo dos fundos marinhos, nomeadamente no oceano Atlântico, forneceu novos dados: as rochas mais jovens encontram-se junto ao eixo central do oceano e as mais antigas perto dos continentes. Verificou-se que os fundos oceânicos estão a ser criados naqueles eixos centrais e que estão constantemente a ser destruídos junto às fossas oceânicas.

2 - A Teoria da Tectónica de Placas

Estas novas descobertas, aliadas à Teoria da Deriva dos Continentes de Wegener, levaram ao aparecimento, na década de 60 do século XX, da Teoria da Tectónica de Placas.
O termo tectónica provém da palavra grega tekton que significa “construir”. Para a formulação desta teoria foi também essencial o conhecimento da distribuição dos sismos e erupções vulcânicas no planeta, já que a distribuição destes são reflexo da posição e movimentação das placas tectónicas.
A Teoria da Tectónica de Placas parte do pressuposto de que a camada mais superficial da Terra - a litosfera - está fragmentada em várias placas de diversas dimensões que se movem relativamente umas às outras, sobre um material viscoso, mais quente. Aquelas placas denominam-se placas litosféricas ou tectónicas e as zonas de contacto entre elas são geralmente regiões geologicamente activas, designadas por fronteiras ou limites de placa.
A Teoria da Tectónica de Placas estabelece que, ao contrário do que pensava Wegener, não são os continentes que se movem mas sim as placas litosféricas.
Nas fronteiras das placas denominadas por cristas ou dorsais, é criada nova litosfera oceânica que depois pode ser consumida nas zonas de subducção, no limite oposto dessas placas. O motor do movimento relativo das placas é o calor interno da Terra que é transferido até à superfície através de células de convecção que se situam na astenosfera.
Células de convecção
No manto encontram-se as células de convecção cuja circulação resulta do calor emanado pelo interior da Terra (adaptado de Kious e Tilling, USGS)

3 - As Placas Litosféricas

A superfície da Terra está fragmentada em sete placas litosféricas (ou tectónicas) principais e mais de uma dúzia de placas de menores dimensões.
Placas litosféricas
Cada placa pode ser constituída exclusivamente por crosta oceânica, como a Placa do Pacífico, ou por crosta oceânica e continental, como a Placa Norte-americana. As placas movimentam-se relativamente umas às outras com velocidades diferentes. Por exemplo, no oceano Atlântico, a Placa Euro-asiática afasta-se da Placa Norte-americana à velocidade média de 2,5 centímetros por ano (ou 25 quilómetros num milhão de anos!).

4 - Tipos de fronteiras ente placas litosféricas

Existem 3 tipos de fronteiras ou limites entre placas litosféricas:
Limites convergentes Limites convergentes ou destrutivos, onde uma placa é empurrada contra outra e mergulha para o interior da Terra. No caso da colisão ocorrer entre placas continentais forma-se uma cordilheira de montanhas, como é o caso dos Himalaias. Se a colisão ocorrer entre duas placas oceânicas, surge um arco insular, mas se ocorrer entre uma placa oceânica e uma placa continental, forma-se um arco vulcânico.
O Japão e a costa oeste da América do Sul são exemplos de zonas de convergência de placas.


Limites conservativos ou transformantes
Limites conservativos ou transformantes, em que as placas deslizam horizontalmente uma pela outra e não há criação nem consumo de crosta oceânica. As falhas que constituem este limite chamam-se transformantes.
O exemplo mais conhecido deste tipo de fronteira é o da Califórnia.

Limites divergentes Limites divergentes ou construtivos, onde as placas se afastam uma da outra e está a ser criada nova crosta oceânica.
O exemplo mais conhecido de um limite divergente de placas é a dorsal médio-atlântica.
Existem ainda os limites de placas complexos que são uma mistura dos anteriores. Na seguinte figura podemos observar como os diferentes tipos de fronteiras de placas se relacionam.

Tipos de fronteiras entre placas

5 - O interior da Terra

É difícil estudar a estrutura interna da Terra unicamente através da observação directa. Até hoje o Homem conseguiu fazer observações directas até cerca de 7 km de profundidade em minas de diamantes da África do Sul, e em furos de sondagens que atingiram apenas os 12 km.
Existem diversos métodos directos de estudo, que consistem em observar:
Esquema: métodos de estudo directos
Foi só quando se descobriram métodos indirectos de estudo que o conhecimento sobre o interior da Terra se desenvolveu.
Esquema: métodos de estudo indirectos
Modelos de estrutura interna da Terra     

 

Com base nos métodos de estudo directos e indirectos referidos,
são considerados dois modelos para a estrutura interna da Terra,
um baseado na composição química dos materiais
e outro baseado no seu estado físico.
Modelos da estrutura interna Terra:
A - Modelo Químico

B - Modelo Físico

Modelo Químico
Crosta
A crosta continental é constituída essencialmente por granitos e tem, em média, 35 km de espessura, podendo atingir os 70 km em zonas de cadeias de montanhas. A crosta oceânica é constituída essencialmente por basaltos e tem cerca de 8 km de espessura.
Manto Estende-se desde a base da crosta até aos cerca de 2900 km de profundidade. É formada por rochas muito densas, ricas em ferro e magnésio, como o peridotito.
Núcleo
É a zona central da Terra. Estende-se até ao centro da Terra, aos 6370 km de profundidade. É constituído por ferro e níquel.
Modelo Físico
Litosfera
Engloba a crosta e o topo do manto;
A sua espessura varia entre os 100 (litosfera oceânica) e os 150 km (litosfera continental);
É constituída por materiais sólidos e rígidos.
Astenosfera Estende-se desde a base da litosfera até a uma profundidade ainda discutível pelos cientistas (entre os 350 e os 670 km);
É constituída por materiais sólidos, mas mais pastosos que os da litosfera, portanto, mais plásticos e deformáveis.
Mesosfera Situa-se entre a astenosfera e os cerca de 2900 km de profundidade, sendo constituída por materiais rígidos.
Núcleo externo Situa-se entre a mesosfera e os cerca de 5150 km de profundidade, sendo constituído por materiais líquidos
Núcleo interno Estende-se até ao centro da Terra (6370 km de profundidade) e é constituído por materiais sólidos.

6 - Consequências da dinâmica interna da Terra

A distribuição dos vulcões e dos sismos à superfície da Terra não é feita de uma forma aleatória.
Compara as duas figuras que aqui vês. Qual é a relação entre a distribuição das placas tectónicas, que podes observar na página seguinte, e a dos sismos e vulcões na Terra?
Distribuição dos vulcões com actividade recente
Distribuição dos vulcões com actividade recente (à escala geológica) (adaptado de Ammon, C., 2001).
Distribuição dos sismos que ocorreram entre 1965 e 1995
Distribuição dos sismos que ocorreram entre 1965 e 1995 (adaptado de Ammon, C., 2001).
De facto, comparando a distribuição dos vulcões e dos sismos na superfície da Terra, verificamos que a maioria destes fenómenos ocorre associado aos limites das placas litosféricas.
Distribuição das placas litosféricas
Distribuição das placas litosféricas à superfície da Terra.

6.1. VULCANISMO

Os vulcões são estruturas onde ocorre a expulsão, de forma rápida, para a superfície da Terra, de matéria a alta temperatura provinda do interior da Terra, tanto no estado sólido, como no líquido ou gasoso.
Existem diversos tipos de vulcões, dependendo do tipo de actividade, sendo que os mais comuns são constituídos por:


Materiais Vulcânicos

Durante as erupções vulcânicas, como se disse, são libertados materiais que podem ser classificados de acordo com os diferentes estados da matéria em que se encontram.
Os materiais sólidos denominam-se piroclastos e podem ser classificados segundo o seu tamanho e forma. Os materiais líquidos, que resultam da expulsão para a superfície da crosta do magma, com libertação de gases, denominam-se lavas.
Esquema de um vulcão
 
SÓLIDOS - Piroclastos

Materiais vulcânicos: Piroclastos
Cinza (> 2mm)
Lapilli ou bagacina
(2 a 6,4 mm)
Bloco
(6,4 a 25,6 mm)
Bomba
(6,4 a 25,6 mm)
Pedra-Pomes

LÍQUIDOS - Lavas

Materiais vulcânicos: Lavas
Lava Pahoehoe
Lava aa
Pillow-lavas

GASOSOS

Materiais vulcânicos gasosos
Vapor de água
Dióxido de carbono
Dióxido de enxofre...

Tipos de Actividade Vulcânica

A actividade vulcânica é variável e diversificada, podendo apresentar características diferentes consoante as propriedades químicas do magma, que, juntamente com a temperatura e o teor em água e gases, determinam a maior ou menor viscosidade da lava (ou a fluidez da lava) e as condições de expulsão dos gases existentes. De uma forma geral, podemos considerar três tipos de erupções vulcânicas:
Fotografia: actividade vulcânica efusiva Fotografia: actividade vulcânica explosiva Fotografia: actividade vulcânica mista
Emissão lenta de lavas em forma de escoadas. Os magmas são essencialmente fluídos e os gases libertam-se suavemente. Cones em geral baixos e de vertentes suaves. O vulcão Mauma Loa é um exemplo deste tipo de erupção.
Explosiva
Projecção de grandes quantidades de materiais sólidos. Os magmas são viscosos e os gases libertam-se de forma violenta e em algumas situações formam-se nuvens ardentes. Cones de piroclastos, em geral altos e com vertentes íngremes. Por vezes ocorrem domas ou agulhas. O vulcão Monte de St. Helens nos EUA é um exemplo deste tipo de vulcanismo.
Mista
Alternância de explosões violentas e emissão lenta de lavas. O cone tem camadas alternadas de piroclastos e lava solidificada. O vulcão Etna na Itália é um exemplo deste tipo de vulcanismo.

6.2. SISMICIDADE

Os movimentos que no interior da terra, são gerados, entre outras coisas, pelo deslocamento das placas tectónicas, originam uma acumulação de tensões em profundidade. Quando a energia (tensão) acumulada excede um dado valor, ocorre ruptura dos materiais rochosos ao longo de uma falha, gerando um movimento vibratório que se propaga pelo interior da Terra e que se manifesta à superfície sob a forma de um sismo.
Estes movimentos vibratórios que viajam pelo interior da Terra denominam-se ondas sísmicas e podem apresentar diferentes características.
Esquema: Ondas sísmicas
Sismógrafo de pêndulo
As ondas sísmicas são detectadas e registadas nas estações sismográficas por aparelhos chamados sismógrafos. Os registos efectuados por estes aparelhos são os sismogramas. A sua interpretação permite o reconhecimento e a leitura dos tempos de chegada das ondas sísmicas, possibilitando o cálculo da distância a que se encontra o epicentro de um determinado sismo, a chamada distância epicentral. Com os dados fornecidos por três estações sismográficas é possível determinar a localização exacta do epicentro de um sismo.
Sismógrafo de pêndulo
(adaptado de http://earthquake.usgs.gov)
Sismograma
Sismograma com o registo da amplitude das ondas sísmicas segundo três direcções
 
Esquema: Intensidade e Magnitude
Um determinado sismo possui uma só magnitude, mas é sentido com intensidade diferente conforme a distância do local ao epicentro.