Tectônica de Placas

Universidade Federal do Vale do São Francisco
Campus Serra da Capivara
Colegiado de Ciências da Natureza
Tectônica de Placas
Sumário
• Histórico;
• Evolução do conhecimento;
• Placas tectônicas;
• Os ambientes tectônicos;
• Placas tectônicas: terremotos e vulcanismo;
Histórico
• Século XV - Confecção dos
primeiros mapas da costa
africana e da América
(expansão
ultramarina
européia);
• A linha da costa do continente
americano passa a ser
conhecida
e
desperta
curiosidade pelo fato de
apresentar um encaixe com o
continente africano;
Primeiro Atlas do Mundo, por Abraham Ortelius em 1570.
Planisfério de Cantino, 1502 – Um dos primeiros mapas da América do Sul. Observar riqueza de detalhe da África.
Representando as descobertas portuguesas. Fonte: MAGALHÃES (2009).
• Abraham Ortelius (1527 – 1598) – geógrafo e cartógrafo belga,
foi um dos primeiros a propor a deriva continental;
• Compilou o primeiro atlas mundial Theatrum Orbis Terrarum
(Teatro do Mundo), surgido em 1570;
• Ortelius sugere a possibilidade de deriva continental a partir da
forma dos continentes;
Abraham Ortelius (1527 – 1598)
• Francis Bacon (1620), filósofo inglês percebeu encaixe perfeito
entre América do Sul e África = Continentes unidos no passado.
• Deixa registrado na história a sugestão do movimento das
massas continentais;
* Movimentos dos grandes blocos continentais.
Francis Bacon (1527 – 1598)
• Além de Bacon, Benjamim Franklin e Antonio Snider-Pellegrini sugeriram
possibilidade de deriva continental;
Ilustração de Snider-Pellegrini, em 1858, antes da separação e depois da separação.
• Abordagens sobre a deriva continental são
esquecidas
por
serem
apenas
especulações;
• Volta à tona em outros momentos;
• Mas, cai novamente no esquecimento por
falta de suporte científico;
• Eduard Suess, geólogo austríaco, realizou vários trabalhos, sendo um
dos mais importantes para a Geologia moderna o quarto volume de Das Antlitz der Erde ou A Face da Terra em 1909.
• Foi o primeiro a introduzir o conceito de movimento eustático em 1888
(sincronismo nos depósitos marinhos globais;)
• Eduard, partindo de várias implicações geológicas e principalmente de
fósseis de plantas do Permiano (~251 Ma), propôs o termo Terra de
Gondwana.
Eduard Suess (1831-1914)
• Os continentes da América do Sul, África, Atártica, Austrália e Índia
formavam o supercontinente Gondwana.
Wagreich, M. & Neubauer, F. 2014. The geological thinking of Eduard Suess (1831-1914) between basic research and application: an introduction.
Austrian Journal of Earth Sciences, 107(1): 4-5.
• Séculos seguintes, retomada da idéia com suporte
científico;
• Alfred Wegener (1880 – 1930), meteorologista alemão publica 4 trabalhos sobre A origem dos continentes e
oceanos (1915-1929);
• Só alcança a comunidade científica a partir de 1922
quando passa a ser traduzido para o inglês;
• Propõe que todos os continentes estavam juntos
formando um mega continente, o qual denominou de
Pangea, do grego “todas as terras”;
• Segundo Wegener, essa grande massa continental fragmentou-se originando
os continentes atuais;
• Wegener fundamentou sua teoria da deriva continental através de
evidências como o encaixe entre os continentes:
• Distribuição de fósseis;
Os fósseis encontrados desses seres
vivos indicam que os continentes
estavam juntos enquanto viveram.
Após a fragmentação dos continentes,
as espécies tomaram caminhos
evolutivos distintos devido às
mudanças ambientais provocadas pela
separação dos continentes.
Mesossaurus encontrado na Bacia Sedimentar do Paraná (Brasil)
Mesossaurus tenuidens (África do Sul)
Fóssil de folhas de glossopteris encontrados na Austrália
Fóssil de folhas de glossopteris encontrados na Antárctica
Exemplo de fóssil de
glossopteris encontrado no
Brasil (Santa Catarina).
Feições paleoclimáticas deixadas
por antigos depósitos de geleiras
de mesma idade.
Essas marcas foram deixadas na
América do Sul, Austrália, África
e Índia.
A partir das orientações das
estrias das geleiras é possível
verificar seu movimento e que
esses
continentes
estavam
unidos sob influência desta.
Estrias glaciais ~300 Ma – África do Sul
Fonte: http://sigep.cprm.gov.br/propostas/PavimentoEstriado_Calembe_Brejo_do_Piaui_PI.htm
Brejo do Piauí – PI (Brasil) - Povoado de Calembe
Depósitos de geleiras de idade permiana encontrados na Austrália
Pavimento glacial
http://www.communitywebs.org/HCCP/geology.php
Dropstone – clastos de rochas depositados pelo
degelo em arenito quando ainda era lama.
Paraná - Brasil
• Distribuição de cadeias de montanhas;
• Distribuição de rochas de mesma idade e composição;
(Crátons)
(Cinturões móveis pré-cambrianos)
(Cinturões móveis fanerozoicos)
•
Todos os continentes estavam juntos há ~200Ma constituindo o Mega continente que
denominou Pangea (Pan = toda e Geae = terra);
• Alexander Du Toit (1878 – 1948) – Refina a teoria de Wegener
propondo separação do Pangea em dois grandes continentes – Laurasia
(H. Norte) e Gondwana (H. Sul); com a publicação dos livros:
Comparação Geológica da América do Sul e da África (1927) e os
Nossos continentes errantes: Uma hipótese de deriva continental
(1937).
Alexander Du Toit. Fonte:
http://www.insugeo.org.ar/lib
ros/cg_24/20.htm
Suporte Científico para Teoria da Deriva Continental
• Teoria Rejeitada pela maioria da comunidade científica!
• Questões remanescentes:
• Quais forças moveriam os blocos continentais?
• Como deslizar duas crostas rígidas, uma sobre a outra, sem quebrá-las?
Teoria cai no esquecimento!
Desconhecimento da astenosfera até aquele momento (propriedades plásticas do
manto).
Evolução dos Conhecimentos
• Wegener pensava que os continentes
flutuavam como os barcos sobre a crosta
oceânica sólida;
• Forças das marés, Sol e Lua atrairiam os
fragmentos de continentes causando seus
movimentos;
• Tal pensamento era falho, pois essas forças
não são suficientes para mover os
continentes;
Anos 1950: Ressurgimento da Teoria da
Deriva Continental;
• Desenvolvimento de Sonares 
Expedições militares para mapeamento
do assoalho oceânico;
Sonar moderno (ecobatímetro)
• O mapeamento de uma cadeia
montanha submarina no centro
Oceano Atlântico levou à descoberta
um rifte* formado no centro
elevação;
de
do
de
da
*Vale formado por fratura da crosta e posterior afundamento (subsidência);
•
Em 1947, pesquisadores das
Universidades de Columbia e
Princeton (EUA) mapeiam o
assoalho oceânico e coletam
rochas;
•
Acreditava-se que o fundo
oceânico era composto por
granitos antigos, mas a coleta de
basaltos novos provou o contrário;
•
Maurice Ewing da Universidade de
Columbia foi o responsável por
coletar os basaltos, mapear parte
do assoalho oceânico e descobrir a
Dorsal Mesoatlântica;
Maurice Ewing (esquerda) e FranK Press (direita) – coautor do livro Understanding Earth (Para Entender a
Terra).
• Marie Tharp e Bruce Heezen, trabalharam com Maurice Ewring e anos mais tarde,
dedicaram-se a mapear o assoalho oceânico;
• Tharp e Heezen descobriram que os riftes ao longo das dorsais eram tectonicamente ativos;
• Terremotos gerados por falhamentos tectônicos indicavam estes locais;
• Mais tarde, dorsais foram mapeadas nos Oceanos Índico e Pacífico;
a)
b)
a) Marie Tharp na Universidade Columbia trabalhando no mapeamento do fundo oceânico; b) Marie Tharp e Bruce Heezen com
o primeiro mapa do Oceano Atlântico.
• Os cientistas observam dinâmica ativa do assoalho, ao contrário do que se esperava
(cadeias de montanhas, fendas, fossas, atividade sísmica e vulcânica);
• Dá-se o nome de dorsal atlântica ou meso-oceânica a cadeia de montanha submarina que emerge do fundo
oceânico ao longo do eixo do oceano atlântico;
• Constatou-se que emerge do interior quente da Terra um fluxo de material vulcânico, sendo ambientes de
intensa atividade sísmica;
• Esta cadeia se estende por 84.000 km ao longo do eixo central do oceano atlântico ,e em seu centro ocorrem
depressões que variam de 1 a 3km;
• Anos 1960 – aperfeiçoamento de datação de rochas (determinação da idade verdadeira das
rochas do assoalho);
• Do contrário que se pensava a crosta oceânica tem uma idade de formação jovem ~200 Ma;
Isócronas paralelas à dorsal meso-oceânica. À medida em que se afasta da dorsal as
rochas são mais antigas.
• Essas observações levaram Harry Hess
(Universidade de Princeton) em 1960 a
propor que a crosta se separa ao longo
de riftes nas dorsais mesoceânicas;
• O novo fundo oceânico forma-se pela
ascensão de uma nova crosta quente
nessas fraturas;
• O novo assoalho se expande
lateralmente a partir do rifte e é
substituído por nova crosta quente
num ciclo repetitivo;
• Harry Hess (1962) em Princeton reúne
as
evidências
dos
mapeamentos e da idade de rochas
e propõe a expansão do assoalho
oceânico;
• Propõe o modelo baseado no
conceito básico de convecção do
calor no manto terrestre com
padrões circulares;
Esquema de circulação mantélica e expansão do assoalho oceânico proposto por Harry Hess.
• Calor gerado no centro da Terra promove transporte de massa por aquecimento, que se torna menos denso
e sobe;
• Em seguida, parte do material se resfria movimentando-se lateralmente sendo reincorporado para zonas
mais profundas dando início a um novo ciclo – célula de convecção;
• Explicação de Harry Hess permitiu, enfim, identificar os mecanismos de deriva continental e
expansão do assoalho por correntes de convecção – a fenda não aumenta, material novo é
adicionado;
• Também explica a formação dos oceanos;
• Termo “deriva continental” torna-se incorreto. Surge então o conceito de placas
tectônicas;
CTG - Dept. de Geologia
Modelos de convecção
atuais
CTG - Dept. de Geologia
Simulação Computacional de Célula de Convecção
http://wiki.palabos.org/community:gallery:rb_2d
Anomalias Magnéticas do Fundo Oceânico
• Após o desenvolvimento de
magnetômetros durante a Segunda
Guerra Mundial, os geólogos
adaptaram esses aparelhos para
pesquisas em navios;
• O intuito era medir o campo
magnético local criado por rochas
magnetizadas no fundo do mar;
• Ao cruzar várias vezes os oceanos,
descobriu-se padrões regulares de
intensidade do campo magnético
local;
Padrão do campo magnético
local do assoalho oceânico
(padrão zebrado).
• A explicação para essa observação só veio em
1963 por meio da hipótese de pesquisadores
ingleses (Vine & Mathews) e canadenses
(Morley & Larochelle), independentemente;
• Propuseram que as bandas magnéticas seriam
episódios de reversões magnéticas da Terra que
ficaram registrados nos basaltos do fundo
marinho;
• Essa hipótese provou mais uma vez que o
fundo marinho se expande, e que na medida
em que se distancia, preserva o C. M. da Terra
na época em que o magma se cristaliza;
• As lavas ricas em ferro resfriam-se no
centro da dorsal e tornam-se
levemente magnetizadas no sentido
do campo magnético da Terra –
Magnetização Termorremanente ou
Remanescente;
• Mesmo que haja uma inversão
magnética na Terra, os basaltos irão
manter o sentido do campo da época
em que se formaram;
• O processo é semelhante ao utilizar
limalhas de ferro próximo a um
campo magnético;
• Quando o navio cruzava o oceano, o
padrão
mostrava
repetições
de
intensidade espaçadas e simétricas à
dorsal oceânica;
• Estes padrões levaram a descoberta de
que o campo magnético da Terra não é
constante ao longo do tempo;
• De tempos em tempos (~500.000 anos)
os polos norte e sul magnéticos se
invertem com relação ao nosso polo
norte e sul geográficos – processo
chamado de reversão magnética;
Campo magnético atual da Terra
• As anomalias positivas (+) indicam
que o campo magnético da Terra é
normal (coincide com o atual), sendo
mais forte quando o navio passa
sobre;
• Anomalias negativas (-) indicam que o
campo magnético era invertido ao
atual com um campo localmente mais
fraco;
Bandas magnéticas são o registro do campo magnético terrestre à época da extrusão das lavas
geradas sucessivamente (Magnetização remanescente);
Placas tectônicas
• Camadas concêntricas com composição e propriedades físico-químicas inerentes;
CTG - Dept. de Geologia
O Ciclo de Wilson
• Com a explicação de Harry Hess sobre a expansão do assoalho oceânico, outra
questão surge:
• Se o processo de formação e expansão de placas são contínuos, a área da
superfície terrestre deveria aumentar com o tempo?
• Do contrário, para onde iria a litosfera que estava sendo empurrada?
• Uma outra parte dos geólogos
acreditavam que os continentes eram
destruídos e reciclados retornando para o
interior da Terra;
• Em 1965, John Tuzo Wilson, geólogo
canadense, caracterizou os limites básicos
entre placas tectônicas em torno do
globo;
• Wilson caracterizou que as placas rígidas
moviam-se sobre a superfície terrestre e
que elas se aproximam, deslizam ou
separam-se em relação à outra;
J. Tuzo Wilson (1908 - 1993)
• Segundo Wilson, as placas eram
recicladas para o interior da
Terra nas regiões de maior
intensidade vulcânica e sísmica,
como ocorre ao longo das
margens do Oceano Pacífico;
• A hipótese de hot spot (ponto
quente) foi também proposta
por Wilson em 1963, baseandose na formação das ilhas do
Havaí.
• As ilhas seriam resultado do
movimento das placas sobre um
ponto quente estacionário no
manto, explicando porque
vulcões
também
ocorrem
nessas regiões longe das bordas
das placas;
Hawaii sea floor
Hot Spots
•
Possuem origem em profundidades diversas do manto (plumas
mantélicas – anomalias térmicas);
Modelo de convecção do manto
•
O fluxo de material através do manto, em ascensão por convecção,
é muito lento, da ordem de centímetros por ano acredita-se que as
temperaturas no núcleo externo podem chegar a cerca de 6.000 °c
A) Anomalia térmica surge entre o núcleo externo e manto inferior, com magma ascendente;
B) Hot spot se instala abaixo da crosta, no manto superior, onde ocorre um derramamento basáltico;
C) Com o contínuo movimento da litosfera, o hot spot manifesta-se na crosta por meio de ilhas vulcânicas;
Exemplo de Sistemas de hot spot
entre América do Sul e África
• Quando ocorre sob placas continentais pode gerar cadeias de vulcões ou causar fragmento
da crosta (rompimento em fraturas com ~120° - junção tríplice ou ponto tríplice);
120°
120°
120°
Resumo do Ciclo de Wilson
1) Supercontinente formado;
2) Fragmentação de continentes por incidência
de hot spots, com formação de rifte e adição
magmática;
3) Abertura de bacia oceânica;
4) Crosta oceânica entra colide com a continental
e entra em subducção pro interior da Terra
sendo reciclada;
5) Colisão de placas com fechamento de oceanos;
6) Formação de um supercontinente;
Ciclo de Wilson. Processos de formação e reciclagem
das placas tectônicas.
Tectônica de Placas
• Só em 1970 que a teoria passou a ser amplamente aceita entre os geocientistas;
• Quando proposta e posteriormente comprovada, revolucionou o conhecimento geológico
e a visão que a humanidade tinha a respeito do planeta;
• Cada placa se move de maneira distinta, sobre a astenosfera e se encaixam
por diferentes limites entre si;
• Placas tectônicas:
• Compostas pela litosfera que é a camada rígida mais externa, constituída da crosta
(continental e oceânica) e parte superior do manto;
• Compartimentos litosféricos limitadas por falhas e fraturas profundas;
http://www.scotese.com/future.htm
“Pangea Ultima”
http://www.scotese.com/future2.htm
Ambientes Tectônicos
• Associados aos limites das placas, onde ocorre intensa atividade geológica;
• Tipos de Limites entre Placas:
• John Tuzo Wilson formulou que
no mundo todo, existem três
tipos de encontros entre
placas;
• As forças exercidas entre as
placas
concentram-se
principalmente
em
suas
bordas;
• Limites divergentes entre placas
(extensionais):
Oceano Atlântico
• Ocorre o rifteamento e expansão da
crosta ao longo da dorsal oceânica;
Rifte Vale do Leste Africano
• Em continentes, formam-se vales em
riftes, com formação de lagos
alinhados com fraturas na crosta;
• Limites
(compressionais):
convergentes
• Placas convergem, gerando zonas de
subducção, fossas oceânicas e cadeias
de montanhas;
• Quando isso ocorre, placas de maior
densidade
mergulha
(entra
em
subducção) para o interior da Terra;
• A placa menos densa “cavalga” sobre a
mais densa, gerando cadeias de
montanhas altas;
Cordilheira dos Andes
CTG - Dept. de Geologia
Limite Transformante ou Conservativo
Conservativos ou Transformantes: colisão oblíqua com movimento relativo entre si ao longo de falhas;
Limite Transformante
CTG - Dept. de Geologia
CTG - Dept. de Geologia
• Locais com diferentes fases do Ciclo de Wilson;
Placas tectônicas: Terremotos e Vulcanismo
• Terremotos ou abalos sísmicos – tremores de terra oriundos da acumulação e
liberação de energia gerada pela ruptura de rochas (movimentos das placas);
• Ambiente: limites convergentes e conservativos;
• Intensidade: é classificada pelos efeitos que as ondas sísmicas provocam em
determinado lugar (escala Richter);
• Distribuição dos tremores: ocorrem nos limites das placas e intraplacas;
Distribuição das atividades sísmicas pela análise de redes sismológicas ao redor do mundo. Coincidem
com os limites litosféricos.
Foco dos abalos
Tsunamis
Grandes terremotos marinhos que ocasionalmente resultam em ondas
marinhas massivas (ondas sísmicas marinhas).
CTG - Dept. de Geologia
CTG - Dept. de Geologia
• Tsunamis também podem se formar por deslizamentos de blocos e explosões
submarinas;
Simulação de Tsunami no Atlântico
CTG - Dept. de Geologia
• Vulcanismo – conjunto de processos ígneos associados ao derramamento do
magma na superfície terrestre;
• Magma = possui densidade < que rochas ao redor, ascende por rupturas na crosta
podendo dar origem a erupção vulcânica (derrame de lavas);
• Vulcões: origem nos limites das placas (80% convergentes, 15% divergentes e 5%
intraplaca – hot spots);
Distribuição global dos vulcões. Nota-se que os vulcões
ativos encontram-se em sua maioria nos limites
convergentes.
CTG - Dept. de Geologia
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Aula 05
Minerais e suas propriedades