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Tema III
Estrutura e dinâmica da geosfera
Sumário:




Métodos de estudo para o interior da geosfera;
Vulcanologia;
Sismologia;
Estrutura interna da geosfera;
I
Métodos de estudo para o interior da geosfera
Existem desde logo métodos de estudos diretos, baseados na observação direta
e métodos indiretos, baseados em cálculos e teorias.
Baseados na observação direta podemos estudar o interior do nosso a partir de
observações diretas, explorações de jazigos, sondagens e vulcanismo.
 Observação
direta:
estudo
da
estrutura, composição química e
contexto tectónico dos afloramentos
de rochas;
 Sondagens: São furos efetuados a
níveis mais profundos na crosta
terrestre e que permitem a extração
de colunas de rochas (carotes ou
tarolos) que fornecem informações aos
geólogos sobre o passado da Terra.
 Magma e xenolitos: Os vulcões lançam
para o exterior materiais oriundos de
profundidades entre os100 e 200 Km – o
estudo do magma permite deduzir dados
sobre as condições de pressão,
temperatura e composição química do manto. Os xenolitos ou encraves
são fragmentos de rochas encaixastes que foram arrancados pelo
magma durante a sua ascensão (oriundos de profundidades de 200km
ou mais).
Baseados na interpretação de certas observações podemos estudar o interior
da terra a partir da panteologia e dos métodos geofísicos
 Panteologia: Os dados obtidos do estudo de outros corpos celestes são utilizados
para fazer comparações e inferências sobre a Terra, como por exemplo, o estudo dos
meteoritos.
 Gravimetria: Qualquer corpo situado à superfície da Terra experimenta uma força (F)
de atração para o centro do planeta, que, segundo a lei da atração universal de
Newton, é dada pela expressão:
Esta força, chamada força de atração gravítica, varia na razão direta das massas
e é inversamente proporcional ao quadrado da distância ao centro da Terra.
Quando ocorrem diferenças entre o valor da aceleração da gravidade medida
pelo gravímetro e o valor da aceleração da gravidade calculado
matematicamente (após a introdução de vários fatores de correção) estamos
perante anomalias gravimétricas.
O valor normal da aceleração da gravidade, ao nível médio das águas do mar, é
9,81 m/s2, e, por convenção, considera-se ser zero.
Anomalias gravimétricas superiores a este valor são anomalias positivas
enquanto as anomalias gravimétricas inferiores a este valor são anomalias
negativas.
 Densidade: A densidade da Terra é a razão entre a massa e o volume por ela
ocupado.
Dados: A densidade média da Terra é cerca de 5,52 kg/m3; no entanto, a
densidade das rochas da sua superfície é cerca de 2,8 kg/m3
 Geomagnetismo: A Terra possui um campo magnético que se comporta como se o
centro do planeta fosse ocupado por uma poderosa “barra” magnetizada.
• O campo magnético pode ser visualizado como uma série de linhas de força
que, em cada local do espaço, nos indicam a orientação da força magnética.
Certas rochas, como o basalto, são ricas
em minerais ferromagnéticos.
Estes minerais, aquando da sua formação,
podem ficar magnetizados quando a
temperatura desce abaixo do ponto de
Curie (585 ºC para a magnetite).
Durante o arrefecimento do magma,
formam-se cristais que ficam orientados de acordo com o campo magnético
terrestre existente na altura. Esta polaridade fica registada mesmo que o
campo magnético mude.
 Paleomagnetismo: O estudo dos campos magnéticos terrestres fossilizados
designa-se paleomagnetismo.
Estudos efetuados em derrames de lavas solidificadas dos fundos oceânicos
demonstraram que o campo magnético terrestre muda periodicamente – isto
é, o pólo magnético norte converte-se em pólo sul magnético e vice-versa.
As inversões magnéticas apresentam-se como faixas simétricas de um e de
outro lado do rifte devido à expansão dos fundos oceânicos a partir dessa zona.
 Sismologia: Permite fazer o estudo da Terra através da observação do
comportamento das ondas sísmicas que se propagam através do nosso planeta.
 Geotermismo: Geotermia diz respeito ao estudo da formação e
desenvolvimento dessa energia interna.
Gradiente Geotérmico – é a taxa de variação da temperatura com a
profundidade, corresponde ao aumento da temperatura com a profundidade e
exprime-se em ºC/m.
Esta variação da temperatura com a profundidade, ou seja o gradiente
geotérmico, não se processa de um modo contínuo e uniforme, pelo contrário,
os dados apontam para uma diminuição do gradiente geotérmico com a
profundidade.
Grau Geotérmico – corresponde ao número de metros que é necessário
percorrer em profundidade, para que a temperatura aumente um grau
centígrado. Exprime-se em m/ºC.
O seu valor médio é 33/34 m/ºC, podendo obviamente, haver zonas terrestres
de variações muito grandes.
Nas zonas de vulcanismo recente, em virtude da maior proximidade do magma,
o grau geotérmico é menor do que o valor médio. Por outro lado, em áreas
estáveis o grau geotérmico é maior.
Gradiente geobárico – taxa da variação da pressão com a profundidade.
II
Vulcanologia
Quando falamos de vulcanismo podemos dividi – lho em primário e ai em
fissural e central e secundário
 Vulcanismo Primário Central:
• Caracteriza-se pela ocorrência de erupções vulcânicas;
• Durante as erupções vulcânicas são libertados para o exterior da geosfera
materiais no estado líquido, gasoso e sólido;
• O aparelho vulcânico é designado por vulcão;
• Nos flancos do cone principal podem formar-se cones secundários ou cones
adventícios;
Se falamos em vulcanismo primário central temos de falar sobre o aparelho
vulcânico, ilustrado na figura seguinte.
• Câmara magmática – local onde se
encontra
acumulado
o
magma,
normalmente situado em regiões profundas
da crosta, atingindo, por vezes, a parte
superior do manto, constituindo grandes
reservatórios.
• Chaminé vulcânica – canal por onde
ascendem os materiais vulcânicos e que liga
a câmara magmática com o exterior da
crosta.
• Cratera – abertura ou depressão mais ou menos circular localizada no topo da
chaminé vulcânica.
• Cone vulcânico – elevação de forma cónica que se forma por acumulação dos
materiais expelidos pelo vulcão (lavas, cinzas e fragmentos de rochas) durante a
erupção vulcânica. Também se podem formar cones laterais, secundários ou
adventícios ao cone vulcânico principal quando as erupções são mais intensas.
 Formação de uma caldeira
O esvaziamento , total ou parcial, da câmara magmática
torna o aparelho vulcânico instável por falta de apoio e
sustentação do cone, o que pode conduzir ao seu
abatimento formando-se uma depressão
• Têm forma circular
• Bordos íngremes
• No mínimo têm de possuir 1 km
• Pode reter águas pluviais originando lagoas
 Vulcanismo Primário Fissural
• Ocorre ao longo de fraturas da superfície terrestre
• Característico das dorsais oceânicas
• A lava sai ao longo de fendas
• Os materiais expelidos preenchem vales profundos ou de relevo muito
acidentado, podendo formar vastos planaltos de acumulação vulcânica, com
centenas de milhar de quilómetros quadrados e com espessuras que podem
exceder 1 km
Nome
Cinzas
Características
Fotografias
Fragmentos
muito finos, com
menos de 2 mm de diâmetro,
que
podem
ser
facilmente
transportados pelo vento.
Lapilli
Fragmentos
angulares,
arredondados, com diâmetro
entre 2 e 50 mm, que podem
ser expelidos no estado sólido ou
plástico (semifundido)
Bombas
São fragmentos de aspeto
esponjoso, provenientes de lavas
arrefecidas durante as erupções,
apresentando formas variáveis e
podendo
atingir
dimensões
variáveis; os
fragmentos com
dimensões entre 0,5 m e 1 m
têm a designação de blocos.
São fragmentos de aspeto
vesicular, com paredes muito
finas,
apresentando
uma
densidade inferior à da água,
resultante de erupções
Explosivas.
Pedra – Pomes
Podem porém serem expelidos gases devido a uma erupção vulcânica.
• Vapor de água (maior quantidade)
• Dióxido de carbono
• Dióxido de enxofre
• Hidrogénio
• Monóxido de carbono
• Ácido clorídrico
• Metano
• Árgon
 Magma
Material rochoso silicatado fundido, contendo uma percentagem variável de
gases, e cuja temperatura varia entre os 800 e os 1500ºC.
 Lava
Material rochoso líquido com origem no
magma, mas com diferente composição visto
que perdeu uma parte dos gases, cuja
temperatura é inferior à do magma
A classificação das lavas é feita de acordo
com:
• Composição da lava relativamente à
temperatura de solidificação
 Tipos de Lava
Tipo de Lava
Lavas Encordoada
Características
Fotografia
Lavas muito fluidas que se
deslocam
com
grande
facilidade;
Formam escoadas muito longas
– rios de lava;
Caracterizadas por um aspeto
rugoso;
Típicas de erupções efusivas.
Lava Escoriácea
Origem em lavas mais viscosas
que a encordoada, com alguns
gases,
que
solidificam
rapidamente;
Deslocam-se lentamente;
Caracterizam-se
por
apresentarem uma superfície
áspera e irregular, muito
fissuradas em resultado da
perda rápida de gases; Típicas
de erupções mistas a explosivas.
Lava em almofada
Lavas fluidas que arrefecem
dentro de água;
Caracterizam-se pelo seu aspeto
tubular,
em
rolos
ou
travesseiros;
Típicas
dos
derrames
submarinos, sendo o seu aspeto
resultante
do
rápido
arrefecimento da lava em
contacto com a água.
 Tubos de órgão
A contração da lava basáltica durante o arrefecimento
pode ocasionar o aparecimento de fendas de retração,
designadas por diáclases. Em certas condições as diáclases
dispõem-se de tal forma que determinam um conjunto de
estruturas prismáticas conhecidas por “tubos de órgão”
 Agulha Vulcânica
Estruturas pontiagudas que se formam na chaminé vulcânica
devido a lavas extremamente viscosas, que mais tarde ficam a
descoberto como consequência da erosão do cone.
 Domo Vulcânico
Estruturas arredondadas que se formam dentro
da própria cratera devido a lavas extremamente
viscosas que não derramam.
 Nuvens ardentes
Massas de gases e piroclastos, a temperaturas muito
elevadas, libertadas de modo explosivo e dotadas de grande
mobilidade. A sua capacidade destrutiva é enorme (dada a sua
elevada densidade deslocam-se próximo da superfície
terrestre; por outro lado os gases expelidos combinam-se
entre si e com a água firmando ácidos tóxicos).
Igualmente, quando falamos sobre erupções, falamos em tipos de erupções.
Há as erupções efusivas, erupções mistas e explosiva, a imagem seguinte
sintetiza o ocorre nas erupções.
 Vulcanismo Secundário
O vulcanismo secundário corresponde a manifestações de vulcanismo que não
consistem em erupções vulcânicas, concretamente, mas estão relacionadas com a
energia térmica emitida por corpos magmáticos quentes que se encontram a
pequena profundidade. Este tipo de vulcanismo nunca é tão violento nem
destrutivo quanto pode ser o vulcanismo principal.
 Fumarolas
o Emanações de pequenas nuvens de vapor a temperaturas elevadas,
libertadas através de fendas do cone vulcânico.
o Quando predominam os compostos de enxofre designam-se por
sulfataras
o Se predomina o dióxido de carbono, são chamadas mofetas.
 Geisers
o Jatos de água quente e vapor projetados a enorme altura e
intermitentemente.
 Nascentes termais
o Nascentes de águas quentes mineralizadas, que podem ser utilizadas
para fins medicinais.
 Nascentes de águas quentes mineralizadas, que podem ser utilizadas para fins
medicinais.
Em vários locais da Terra ocorrem com frequência erupções vulcânicas que
podem ser mais ou menos violentas, mais ou menos mortíferas. O anel de fogo do
Pacífico, a faixa mediterrânica e a dorsal médio-atlântica são algumas das zonas do
globo mais afetadas por estas manifestações geológicas.
 Vulcanismo de subducção
o Representa cerca de 80 % dos vulcões ativos;
o
Ocorre nas zonas de convergência de placas tectónicas onde uma placa
tectónica mergulha sob outra originando-se uma zona de subducção;
o
A partir de certa profundidade, devido às condições de pressão e de
temperatura, ocorre fusão da placa em subducção formando-se magma
o
Origem do magma – zonas pouco profundas e de natureza ácida;
o
Erupções do tipo explosivo, mista;
o
Exemplo: Anel de Fogo do Pacífico
 Placa Oceânica/ Placa Oceânica
Estas cadeias de vulcões formando ilhas alinhadas, associadas a zonas de
subducção e paralelas a fossas abissais, designam-se por arcos insulares.
 Placa Oceânica / Placa Continental
Como a crusta oceânica é mais densa do que a crusta continental, quando há
colisão a primeira tende a mergulhar por baixo da segunda, isto é, a crusta oceânica
tende a ser subductada.
 Placa Continental/Placa Continental
Quando se verifica convergência crusta continental - crusta continental, como a
densidade das rochas que constituem ambas as placas é análoga e pequena
relativamente à do manto, é difícil que uma delas mergulhe sob a outra. Perante as
tensões compressivas existentes, uma das placas tende, por vezes, a sobrepor-se à
outra, verificando-se obducção.
 Limites Divergentes
o Local de vulcanismo intenso no nosso planeta (onde a maioria das
rochas ígneas são formadas)
o
O vulcanismo é relativamente calmo
o
A lava é normalmente básica
o
O basalto é o tipo de rocha mais comum neste tipo de limite
o
As lavas são fluidas e escoam facilmente devido ao baixo teor em
materiais voláteis (vulcanismo geralmente efusivo)
o O afastamento de placas tectónicas (O / O ou C / C) origina fissuras na
crosta, podendo ter milhares de quilómetros, através dos quais
rocha sólida aquecida (magma) ascende à superfície na superfície a
lava arrefece formando basalto (nova crosta oceânica), erupções
subaquáticas formando lavas em almofada (pillow lavas)
o • Ex: Dorsal média do Atlântico
 Vulcanismo Intraplacas
o •Representa cerca de 5 % dos vulcões ativos;
o •Ocorre no interior das placas litosféricas;
o •Origem do magma – zonas profundas do manto, no limite entre o
manto e o núcleo;
o • Erupções do tipo efusivo e/ ou misto;
o • Ex: ilhas Hawai, Islândia
 Plumas Termicas
Plumas Térmicas – colunas de material quente e pouco denso que sobe através
do manto até à base da litosfera.
 Vulcanismo Intraplaca Oceânico
o Uma ilha vulcânica é construída através de emissão de lava proveniente
dum ponto quente fixo (fonte de magma mantélico)
o À medida que a placa se desloca, o vulcão é afastado da fonte de
magma e extingue-se, formando-se uma nova ilha sobre o ponto quente
o A deslocação contínua da placa tectónica origina um cordão alinhado de
ilhas
o As ilhas vulcânicas que se encontram mais afastadas do ponto quente
são as mais antigas
III
Sismologia
Um sismo é uma vibração brusca da superfície terrestre que ocorre devida à
libertação de energia que foi acumulada em zonas instáveis do interior da terra.
Se o sismo se regista no domínio subaquático será mais correto designa – lo por
mar morto, sendo a onda que se segue designada por tsunami.
Antes do sismo principal existem abalos premonitórios e a seguir a estes há
replicas (sismos de menor intensidade que seguem os sismos)
Existem, também, macro sismo, sentidos por toda a população e microssismos,
estes praticamente imperecíveis. Pode também haver sismos artificiais provocados
pelo armazenamento de água em barragens, explosão em minas e explosões
nucleares.
Há sismos de colapso, que resultam do abatimento de grutas, de avalanches ou
de deslizamento de terrenos. Há sismos vulcânicos que resultam de movimentos
magmáticos e de fortes pressões que se fazem sentir num vulcões antes de entrar em
erupção e ainda há sismos tectónicos que resultam de movimentos tectónicos.
Nome da força
Forças Compressivas
Caracterização
Atuam sobre as rochas e tendem a reduzir o seu volume,
Forças Distintivas
Forças de Cisalhamento
podendo originar a sua fratura
Atuam sobre as rochas e tendem a alonga – lás ou a
provocar – lhes fraturas
Provocam movimentos paralelos em sentidos opostos e
tendem a fraturar rochas.
Os materiais podem comportar – se de diferentes maneiras:
Nome do comportamento
Elástica
Plástica
Rigida
Caracterização
Após a aplicação o material volta ao normal
Após a aplicação de força o material mantêm a sua
formação
Após a aplicação da força o material fatura
Se o material é frágil tende a ter uma falha e é dúctil tende a realizar uma
dobra.
Em 1911, Harry F. Reid, descreveu a teoria do ressalto elástico, como devido as
grandes tensões a que as rochas estão sujeitas elas acumulam energia durante grandes
períodos de tempo, deformando – se. Quando as tensões ultrapassam o limite de
elasticidade do material rochoso este fratura libertando toda a energia que tinha
acumulado até então.
Assim que o material fratura
surgem ondas sísmicas, movimentos
vibratórios transmitidos partícula a
partícula.
Na imagem seguinte estão os
tipos de ondas
e no quadro as
características.
sísmicas
suas
Muitas vezes a comunicação social tende a misturar os termos magnitude e
intensidade, porém estes não tem nada a ver um com o outro. Magnitude de um sismo
é a energia por ele libertada e a intensidade resulta de inquéritos realizados a
população, a alterações na paisagem e a destruição. Esta é medida em escalas. Existem
dois tipos de escalas: a escala de mercalli, uma escala fechada de 12 niveis, depende a
perceção da população, depende do grau de destruição, trabalha com inquéritos, é
qualitativa e exprime – se em numeração romana. Já a escala de Rither avalia a
magnitude, através da energia libertada a partir do hipocentro, trabalho com
sismogramas, é uma escala aberta, quantitativa e exprime – se em numeração árabe.
A velocidade da onda sísmica aumenta com a rigidez e diminui com a densidade
do material atravessado. A densidade aumenta com a profundidade. A Velocidade das
ondas também aumenta com a profundidade.
Muitas vezes os sismólogos recorrem a sismogramas e a cartas de isossistas.
No interior da terra existem as chamadas descontinuidades, que são superfícies
que separam duas ou mais camadas do interior da terra.




Descontinuidade de Moho
Descontinuidade de Repetti
Descontinuidade de Gutenberg;
Descontinuidade de Lehmam;
Devido as propriedades físico – químicas das ondas existe uma zona de sombra,
esta existe aquando da não propagação das ondas p, que não se propagam por meio
liquido, ora não se propagam pelo núcleo externo liquido
Também se pode registar, que devido a refração das ondas na passagem pelo
núcleo, depois dessa passagem nunca se registam ondas diretas.
IV
Estrutura interna da Geosfera
Regras: A pressão, a temperatura e a densidade aumenta sempre com a
profundidade.