Modelos de evolução da Terra
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Objetivos Modelos S.Terra Histórico Int.Terra Placas Parte 2 – Os primórdios Modelos de evolução da Terra Bordas Testes Motor Hotspots Futuro CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 1 / 128 Objetivos Modelos S.Terra A supernova Histórico Int.Terra Placas Bordas Da supernova ao disco solar Testes Fonte: NGS Ballard 1988 Motor Hotspots Futuro CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 2 / 128 Um modelo evolutivo do Hadeano 4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundido Afundamento de metais Mais fusão e separação 4,0-3,6 - Fusão e separação Diferenciação do núcleo Evolução da Vida na Terra Arqueano ao Proterozóico 3,5 Ga a 570 Ma Paleozóico 570 a 350 Ma Escala do Tempo Geológico CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 5 / 128 Etapas de Estudo da Dinâmica Terrestre Geotectônica Períodos históricos • Continente-centrista - 1760-1960 Reúne 3 fases Pré-1850: 1850-1910: 1910-1950: Etapa de Individualização Escolas americana e européia Debate entre Fixistas X mobilistas • Período oceânico - pós-revolução dos anos 60 1950-dias atuais Teoria da Tectônica de Placas Modernamente: Tectônica CDRC, Dezembro 2003 Global Tectônica de Placas 6 / 128 Origem de Cadeias de Montanhas National Geographic Magazine, out 2000 CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 7 / 128 Geotectônica: Fases precursoras 1 pré-1850: Etapa de Individualização contribuições dispersas 2 • Steno (1669): bases da Estratigrafia • Von Buch (1824): análise em escala continental 1850-1910: “Escolas” americana e européia Teoria da Contração (1852) • Contestada por Suess (1875 a 1916) Teoria Geossinclinal (Dana e Hall) • Prenúncios do debate Entre fixistas X mobilistas CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 8 / 128 O nascimento de uma hipótese... Antonio Spider Pelegrini, 1856 CDRC, Dezembro 2003 Alfred Wegener Tectônica de Placas 9 / 128 Distribuição de Fósseis Breve histórico - século XX 3 1910-1950: Fixistas X mobilistas Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg) Hipótese da Deriva Continental • Taylor (1910) e Wegener (1912) Convecção no manto (Holmes) 4 1950-dias atuais: Revolução dos anos 60 Expansão do assoalho oceânico Teoria da Tectônica de Placas (1968...) Teoria da Tectônica Global Harry Hammond Hess CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 11 / 128 Deriva dos pólos magnéticos da Terra CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 12 / 128 Tectônica de Placas Teoria que emergiu no início dos anos 1960 Hipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred Wegener • Evidências Notável encaixe entre continentes distantes Similaridades na distribuição de fósseis As placas são uma camada externa da Terra, a Litosfera • Reúne a Crosta Terrestre e a parte superior do Manto Litosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígida Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para ascender como uma pluma ou hotspot CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 13 / 128 A Terra é... um planeta azul Figuras parcialmente baseadas em: CDRC, Dezembro 2003 KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I. 1994. This Dynamic Planet: a history of plate tectonics. Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p. URL: http://pubs.usgs.gov/publications/text/index.html 14 / 128 Tectônica de Placas Objetivos Modelos S.Terra Parte 3 – Interior da Terra Modelos dinâmicos do interior da Terra Princípio da Isostasia Histórico Variação de espessura Int.Terra • Densidades de rochas Fontes de Informação Placas Direta Bordas • Sondagens profundas Testes Até 12.262 m, na Península de Kola, Rússia • Crosta continental Motor Indireta Hotspots • Métodos geofísicos Futuro CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 15 / 128 Princípio da Isostasia Andes e Himalaia Atração gravitacional menor que a esperada para o volume de rocha dessas montanhas • Montanhas teriam menor massa que as áreas ao redor? • Duas expedições científicas Peru, P. Bouguer (1735-1745) Índia, G. Everest (séc. XIX) CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 16 / 128 Densidade de alguns tipos de rocha Densidade média da crosta continental 2,67 g/cm3 Densidade média da crosta oceânica 2,8 g/cm3 Figuras TEIXEIRA et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. 568p. CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 17 / 128 Airy – Variação de espessura Modelos Pratt-Airy Explanação Pratt – Variação de Densidades Deficiência de massa abaixo das cordilheiras • Igual à massa existente • Pratt & Airy (1855) Isostasia (1889) Compensação isostática Equilíbrio isostático da crosta sobre o manto Compensação isostática Crosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhas Atuação simultânea das variações de espessura e densidade CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 19 / 128 Fontes de informação Interior da Terra Sismológicas Velocidades e padrão de propagação • Ondas P: longitudinais, atravessam sólidos e fluidos • Ondas L e S: vibração normal à direção Focos sísmicos: profundos ou rasos Zonas de zombra: ondas S não voltam à superfície entre 105o e 141o da origem Gravimétricas Dados de meteoritos Condritos e acondritos CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 20 / 128 Vulcanismo Terra CDRC, Dezembro 2003 Io Tectônica de Placas 21 / 128 Ondas sísmicas CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 22 / 128 Tipos de ondas sísmicas CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 23 / 128 Zonas de Sombra Foco sísmico Zona de Sombra Ondas S e P não voltam à superfície entre 103o e 142o da origem CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 24 / 128 Origem das zonas de sombra 103o Zona de sombra Manto 142o Foco Núcleo interno Núcleo externo Crosta Velocidade de ondas sísmicas Manto Sup. ZTr. Inferior 15 Núcleo Núcleo externo Núcleo interno Vp V km/s 10 Vs 5 Vs 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 profundidade (km) 6000 Tomografia Sísmica da Terra CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 27 / 128 Dimensões, em escala e fora de escala CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 28 / 128 Incertezas nos modelos – distribuição inicial de temperatura – quantidade de calor gerado, em função de profundidade e tempo – processo de formação do núcleo T oC T1 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 1000 2000 3000 T2 4000 5000 profundidade (km) 6000 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 densidade Densidade e calor (temperatura) Constituição do Interior da Terra Crosta Região acima do Moho, espessura 3-80 km Manto: rochas ultramáficas (>70%) e máficas Manto superior: abaixo do Moho, até 400 km Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV) Mesosfera inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior Zona de transição: entre 400 a 1000 km Manto inferior: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km Núcleo: mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co Núcleo externo: estado físico similar a líquido Entre 2898 (+ 4 km) e 5200 km Núcleo interno: um sólido no limite de fusão? CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 30 / 128 Meteoritos: Fontes de dados sobre o Interior da Terra Condritos – Terra inteira Meteoritos Ferrosos Similares ao Núcleo CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 31 / 128 América do Sul 1000 km 0 CROSTA África Descontinuidade de Mohorovicic LITOSFERA 1000 ASTENOSFERA 2000 MANTO 3000 Descontinuidade de Gutenberg 4000 NÚCLEO EXTERNO 5000 Profundidade (km) 6000 NÚCLEO INTERNO Corte até o núcleo Modelo do campo magnético CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 33 / 128 Campo magnético CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 34 / 128 Corte esquemático América do Sul Oceano Pacífico Cadeia médio-atlântica Andes África 0 MANTO 500 CROSTA 1000 Profundidade (km) 0 LITOSFERA Descontinuidade de Moho Manto Superior 1000 Escala horizontal (km) (grande exagero vertical) MANTO ASTENOSFERA Z.Transição MESOSFERA Principais limites internos Descontinuidade Moho (Mohorovicic) • Aumento abrupto de velocidade das ondas-P (+ 6,6 km/s para + 8,0 km/s) e mudanças de fase Moho Profundidade Precisão do limite Temperaturas Continentes 30 a 50 km (até 80) 0,5 a 1 km 500 a 700oC Oceanos 10 a 12 km 0,1 km 150 a 200oC Descontinuidades no manto e núcleo • 670 km: mudança composicional ou de fase? • 2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-S • Núcleo interno: de 5200 km até o centro da Terra Hipóteses sobre convecção no Manto: uma ou duas camadas? CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 37 / 128 Motor eficaz, movido a calor interno No início: Diferenciação associada ao magmatismo Litosfera Fria, uma pálpebra situada na parte superior Convecção no Manto Estado sólido na maior parte Fusão rasa por descompressão adiabática CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 38 / 128
