Apresentação do PowerPoint
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS FACULDADE DE GEOLOGIA GEOLOGIA GERAL Prof. Milton Matta II Sem./2011 1 O CURSO DE GEOLOGIA • Considerado o melhor curso de graduação da UFPA Principais Características = • Caráter Prático = Laboratórios e Trabalhos de Campo • Conceitos singulares = Geologia não é Ciência Exata • Muito trabalho = Férias e Finais de Semana ?? • Busca da Excelência Acadêmica ESTÁGIOS Bolsas Acadêmicas LARHIMA PET CNPq UFPA ANP 2 Disciplina = Geologia Geral Novo Projeto pedagógico Dois professores: Milton Matta Francisco Matos Avaliação Excursão Na sala de aula Participação dos alunos: Material Didático: Nos exercícios Na excursão Nas salas dos professores Livros Diversos Apostila teórica e prática – Digital - (Prof. Milton) 3 Conteúdo Programático Cap. 01 - Geologia como Ciência (02h) Cap. 02- Mobilidade Crustal (04h) Cap. 03 - Tectônica de Placas (06h) Cap. 04 - Minerais (08h) Cap. 05 - Ciclo Petrogenético (28h) 5.1 Ciclo das Rochas (02h) 5.2 Magmatismo (06h teor. e 02 práticas) 5.3 Metamorfismo (06h teor. e 02h práticas) 5.4 Sedimentação (06h teor. e 02h práticas) – 4 Cap. 06 - Recursos Minerais (02h) Cap. 07 - Geologia e Meio-ambiente (04h) Cap. 08 - Geologia de Campo (14h) 8.1 Instrumental de Campo (02h) 8.2 Análise de Afloramentos (02h) 8.3 Mapas e Seções Geológicas (06h) 8.4 Relatório de Campo (04h) Cap. 09 - Tempo e Geologia (04h) 5 A avaliação da disciplina será feita baseada nos seguintes parâmetros: 1. Conceitos em trabalhos que serão realizados pelos alunos, tendo como base o conteúdo teórico de cada capítulo (CT); 2. Conceitos na apresentação de seminários pelos alunos, após cada um dos capítulos do programa, onde será demonstrado o que foi assimilado de cada assunto (CS); 3. Conceito em debates que serão realizados sobre temas relevantes (CD); 4. Conceito em exercícios que serão realizados durante as aulas práticas (CEP); 5. Conceito referente ao percentual de freqüência nas aulas (CF); 6. Conceito baseado na nota das provas (Teórica e Prática) (CPF ) 7. Conceito dos Trabalhos de Campo durante a excursão(CTC ) 8. Conceito baseado na avaliação do Relatório da Excursão (CR ) 9. Conceito baseado nas respostas a perguntas diárias que serão feitas, sem prévio aviso (CPD ) – Opcional (dependerá do acompanhamento dos alunos) 10. Conceito baseado na Participação durante o desenvolvimento da disciplina (CPA ) Planejamento dependente da Participação dos alunos!!! 6 Para efeito da obtenção do conceito final, será utilizada a seguinte relação, onde cada parâmetro corresponde à percentagem de rendimento em cada uma das avaliações, com os respectivos pesos: (CT)*1+(CS)*3+(CD)*3+(CEP )*3+(CF)*1+( CPF )*4+( CTC)*4+ (CR )*3+(CPD )*4+(CPA )*4 CF = ________________________________________________________________________ 30 Para efeito do cômputo final do aproveitamento, será considerado aprovado o aluno que obtiver freqüência igual ou superior a 75% da carga horária e conceito igual ou superior a Regular (REG) na média das diversas avaliações realizadas, como ditam as normas da UFPa. 7 Capítulo 1- Aspectos Introdutórios I - Conceito de Geociências e de Geologia O que é Geologia? GEO - LOGIA - Estudo da Terra É a ciência da Terra, de seu arcabouço, de sua composição, de seus processos internos e externos e de sua evolução. Diversos Aspectos desse Estudo Um corpo no espaço Interior da Terra Transformações dinâmicas Constituintes essenciais: minerais e rochas Suas superfícies e processos que moldam História geológica 8 Objeto da Geologia O estudo dos agentes de formação e transformação das rochas, da composição e disposição das mesmas na crosta terrestre Alguns Termos Iniciais - Petrografia e Petrologia - são as ciências que estudam as rochas no sentido restrito. Aspectos descritivos e genéticos, respectivamente. - Paleontologia - é a ciência que descreve e classifica os antigos seres viventes que se encontram nas rochas (fósseis). - Geologia Histórica - descreve os eventos geológicos, biológicos e estruturais cronologicamente. - Estratigrafia - é a ciência que ordena as rochas, sistematizando-as a partir das mais antigas até as mais jovens. 9 Histórico da Geologia -Conceitos Primitivos - até meados do século XVIII persistiu o obscurantismo (desinteresse decorrente da observância ao Livro Gênese), considerava que todo o tempo geológico não ultrapassava alguns milhares de anos. “Considerava as rochas sedimentares como de origem diluviana e os fósseis como evidências de seres diabólicos afogados pelo dilúvio”. - Na segunda metade do Sec. XVIII, Steno (Itália) e Hooke (Inglaterra) : “Produziram interpretações do significado cronológico da sucessão de rochas estratificadas”. A B C Mais Antigas 10 - Hutton (1726-1797) - Recusou-se a imaginar a Terra criada a partir do dilúvio (um evento repentino e único). Examinando rochas sedimentares, encontrou evidências de repetidas perturbações nas rochas em alternância com longos períodos de colunas de sedimentos. Princípio do Uniformitarismo: “O presente é a chave do Passado” II. GEOLOGIA COMO CIÊNCIA Método Científico: coleta de dados tratamento dos dados formulação de hipóteses testes das hipóteses conclusões divulgação dos resultados. Investigação Geológica trabalho de detetive: Informações do presente Reconstituição do passado! 11 III. ATIVIDADES PRINCIPAIS DO GEÓLOGO No Brasil as Universidades estão preparando o geólogo nãoespecialista. A finalidade é formar um técnico em condições de atuar no mapeamento, na prospecção, na lavra, na pesquisa científica, etc., com uma visão crítica da sua atuação no plano social e da interferência de sua atividade no meio-ambiente: Interdisciplinaridade das Geociências ! Interdisciplinaridade da Ciência ! Conclusões da “Jornada sobre o ensino do conteúdo geológico nos 1 e 2 graus”, realizada durante a 35 Reunião Anual da SBPC (8 à 13/07/83) em Belém. - O conteúdo geológico é importante para o 1 e 2 graus, pois fornece a criança a tomada de consciência do Planeta e da história do seu desenvolvimento. Deve ser concebido de forma integrada com as outras ciências; 12 - O conhecimento geológico permite reavaliar a intervenção do homem na natureza e deve ser amplamente divulgado. Atuações do Profissional Geólogo: * Além de atuar nos órgãos governamentais, como base para a produção do melhor conhecimento geológico do País, o geólogo pode também atuar na : Urbanização e Industrialização: ordenamento da ocupação urbana, confecção de mapas (geologia, estruturas, solos, etc.), selecionando áreas para proteção ambiental, agricultura, indústrias, estradas, barragens, etc. Mineração: otimizar a atividade mineira em cada município, buscando fontes de matéria prima para construção, agricultura, etc. Aproveitamento de água e disposição de efluentes: planejar o melhor aproveitamento da água, seu abastecimento para as cidades, evitar a poluição dos mananciais. Localizar a melhor forma de eliminar águas servidas e como reciclá-las; 13 Vias de transporte: planejamento das vias secundárias, em termos de material para a confecção de estrada e estudos topográficos com ordenação das curvas de nível no sentido de evitar interrupções de tráfego nos períodos chuvosos; Desenvolvimento e ocupação agrícola: zoneamento da ocupação agrícola, junto com outros técnicos (engenheiros, agrônomos, etc), estabelecer as áreas mais aptas para cada tipo de cultura. Prospecção: na procura de bens minerais, utilizando diversas técnicas de metalogênese e prospecção mineral. Elucidação da História da Terra : baseado nas diversas pesquisas de cunho paleontológico. Construção Civil: análise do arranjo estrutural e seleção de locais favoráveis à edificações. Sismologia : previsão de terremotos em diversas escalas, com proteção populacional. Recursos Energéticos: busca de recursos renováveis e não-renováveis, como petróleo, urânio, etc... 14 IV. GEOLOGIA E SOCIEDADE As Geociências, como um todo, estudam a Terra, seus materiais, seus processos, história e posição no espaço. Permitem assim uma visão ampla e integrada dos fenômenos da natureza. Em tempos geológicos recentes surgiu no mundo um ser que, aparentemente, passou a se relacionar com o meio-ambiente de maneira diferente dos demais seres vivos - O Homem. O homem tem provocado alterações na composição química das diversas partes do ambiente terrestre (ar, água, terra, fabricado substâncias não naturais: plásticos, etc.), modificado o relevo, a vegetação, o clima a sua própria sobrevida e distribuição no planeta. 15 Cabe a nós o pensamento crítico sobre o tipo de interação que estamos tendo com o nosso planeta e sobre os riscos de transformá-lo numa terra inabitável. O conhecimento do ambiente geológico é fundamental para essa reflexão. A sociedade moderna é hoje altamente dependente dos materiais geológicos: Argilas construção civil (telhas, tijolos, cimento, etc...) Cobre, Alumínio eletricidade e indústrias Ferro utensílios domésticos Elementos Radioativos energia nuclear Carvão, petróleo, gás natural, pedras preciosas, etc... Recursos Hídricos 16 Fig. 1 - Cobra de Matérias Primas. A ordem das trinta mais importantes matérias primas minerais. 17 Capítulo 2- A Terra: Um Planeta Dinâmico I - O Exterior e o Interior Terrestre A Terra está subdividida em camadas concêntricas, desde seu exterior. Antes de discutir o interior da terra, necessário se faz enumerar os diversos envoltórios terrestres: atmosfera, hidrosfera, litosfera e astenosfera (do exterior para o interior da terra), além da biosfera que comparece em alguns deles. Atmosfera camada gasosa Hidrosfera camada líquida Biosfera Litosfera camada sólida 18 Envoltórios Terrestres Atmosfera camada mais superior da Terra, gasosa, imprescindível para a existência da vida humana sobre a superfície terrestre. Hidrosfera reúne a camada líquida que cobre a superfície do planeta, composta pelo mar, rios, lagos, etc. Litosfera camada rochosa mais superficial da Terra, com características de corpos sólidos. Inclui a crosta e a parte superior do manto. (Fig. 2.2) 19 Como estudar o interior da Terra? Métodos Indiretos Geofísica (Sismologia) * Ondas Primárias (P) = longitudinais (tipo onda sonora) * Ondas Secundárias (S) = transversais (tipo onda luminosa) * Ondas Superficiais Rayleigh e Love (destruição) Fig. 02 20 Fig. 03 -Características das ondas produzidas por abalos sísmicos. Através do estudo das variações bruscas nas velocidades de propagação das ondas P e S, chegou-se ao reconhecimento das diversas camadas concêntricas no interior da Terra (Fig. 3). CROSTA : mais externa MANTO : intermediária NÚCLEO : interior 21 Fig. 4 - Variações nas velocidades de propagação das ondas P e S e a interpretação do interior da Terra. 22 Fig. 05 – velocidade das ondas P e S e as diversas camadas do interior da Terra 23 Fig. 6 – Estrutura Interna da Terra 24 Em termos do envoltório mais superior, a crosta, algumas características são importantes. (Tabela 1.2) Crosta superior chamada crosta continental, com velocidades das ondas sísmicas em torno de 5.5 Km/s, composição granítica, espessuras variando de 05-70Km, quimicamente predominam Si e Al (camada siálica-Sial), densidade média:2.7. Crosta Inferior conhecida como crosta oceânica, com velocidades das ondas sísmicas em torno de 6.5Km/s, composição basáltica, espessuras de 10-20 Km, quimicamente predominam Si e Mg (camada simática-Sima), densidade média: 2.95. Montanha Nível do mar camada granítica 10 Km desc. de Conrad Crosta Moho 70 Km Manto Fig. 2.4 – Desenho esquemático mostrando as relações entre crostas e manto. 25 A superfície de Conrad tem sido mencionada como uma superfície de separação entre a crosta granítica e a zona basáltica. Sua profundidade é da ordem de 8 a 25Km. Em muitos lugares essa superfície se encontra ausente, com as camadas gradando uma para outra. Os movimentos tectônicos não tem lugar somente na crosta, ocorrendo também na parte superior do manto, constituindo o que se denomina de litosfera, adentrando a parte superior da astenosfera. A crosta é separada do manto pela descontinuidade de Mohorovicic (Moho). Essa superfície separa a zona de velocidades de ondas sísmicas (P) em torno de 6.8-7.2 Km/s (crosta inferior) da região com velocidades de 8.0-8.2Km/s (manto superior). É uma descontinuidade reconhecida em todo mundo, com profundidades variando muito em regiões continentais e oceânicas. A profundidade média do Moho em regiões continentais estáveis é de 35 Km, enquanto sob oceanos esse número cai para 11Km. As maiores profundidades ficam acima de 65Km, sob cadeias de montanhas. 26 As diversas camadas apresentam diferenças no aspecto físico, químico e litológico, conforme mostrado pela Tabela 1.2 27 II - Deriva Continental a)Histórico 1910 : Alfred Wegner continentais que pareciam se encaixar em ambos os lados do Atlântico ( Fig. 5); idéia muito criticada (fantástica e audaciosa) na época; comparação com “jornal rasgado” Fig. 7 - Semelhança entre a costa leste da América do Sul e a costa oeste da África 28 Busca de evidências a favor da teoria: Principais evidências: 1 - Cadeias de montanhas semelhantes (África-Buenos Aires) Fig. 8 - Cadeias de montanhas com aspectos geológicos semelhantes em ambas as margens do Oceano Atlântico. 29 2 - Formações rochosas semelhantes África-Brasil ( cretáceo) Europa-América do Norte Fig. 09 30 3 - Localização das principais cadeias de montanhas no globo em regiões preferenciais - bordas dos continentes (Fig. 10) se adequando à teoria de migração dos continentes; Fig. 10 31 4 - Ocorrência de geleiras em regiões equatoriais Fig. 11 Fig. 11 - Distribuição da glaciação a 300 m. a. As setas indicam a movimentação do gelo (a). Simulação de como seriam as geleiras se os continentes estivessem juntos (b). (Teixeira et ali., 2000). 5 - Ocorrência de depósitos de carvão na Antártica 32 6- Evidências Paleontológicas Varias famílias de animais foram encontradas e restritas às costas leste da América do Sul e oeste da África e foram citadas como evidências de uma antiga ligação entre os dois continentes. Um dos exemplos mais conhecidos é o de um pequeno lagarto aquático, o Mesosaurus, que vivia em lagos do Estado de São Paulo há cerca de 200 milhões de anos, podendo ser encontrado com alguma facilidade em estado fóssil em jazidas calcárias dessa região. Fig. 12 33 * Reconstituição dos Continentes segundo a Teoria da Deriva Continental. 350 Ma Fig. 13 Reconstituição da história da fragmentação do Pangéia em diversas porções continentais. 34 Formação das cadeias de montanhas: Teoria Existente Enrugamento superficial da Terra em função do resfriamento terrestre - analogia com o enrugamento da maçã. Fig. 14 - Perfil simplificado de uma cadeia de montanha. problema com a teoria: dados físicos para os Alpes: 150 km (600-1200) : 3% de encurtamento da circunferência terrestre e 2400oC de resfriamento da Terra Outro problema: como explicar as posições preferencias das principais cadeias de montanhas, conforme mostrada na Figura 8 ? 35 Fig. 15 - Modelo teórico para a formação de uma montanha através de erosão sobre camadas dobradas. 36 Como eram explicadas as cadeias de montanhas pela teoria da Deriva Continental? Porção Frontal = atrito e enruga Continente se movimenta Porção Traseira = solta ilhas Principais Objeções à Teoria da Deriva Continental 1- Semelhança questionada 2- Força motora do processo ? Teoria da Convecção do Manto (esteira rolante) - Arthur Holmes (Fig. 11) * Transformação em Teoria da Tectônica de Placas 37 Fig. 16 - Esquema das correntes de convecção do manto e a movimentação dos blocos rígidos sobrejacentes, segundo o modelo de A. Holmes. 38 III - Teoria da Tectônica de Placas *Base da Teoria: a litosfera, constituída pela crosta (oceânica ou continental) e parte superior do manto se constitui uma camada superficial formada por um mosaico de placas rígidas, que se deslocam umas em relação às outras. Abaixo da litosfera se encontra a astenosfera, que se constitui uma zona plástica responsável pela movimentação das placas. *Limites das Placas Existem dezenas de placas litosféricas, entre as quais podem ser citadas: 39 Americana Pacífica Índica Africana Euro-Asiática Antártica Os limites das placas não correspondem às atuais bordas de continentes e oceanos; As placas podem ser oceânicas, continentais, ou mistas. * Movimentos das Placas As placas se deslocam umas em relação às outras, segundo três tipos de movimentos: 40 Movimento Convergente Pacífica e América do Sul Movimento Divergente África e América do Sul Movimento Lateral Borda Oeste da América do Norte *Consequências dos tipos de Movimento: Bordas Ativas : Ex: limite oeste da placa Sul-Americana * movimentação convergente * processos de colisão ou subdução * destruição da crosta (borda destrutiva) * vulcanismo e deformação intensa 41 Bordas Passivas: Ex: borda leste da Placa Sul-Americana * movimentação divergente * processo de “spreading”: formação e espalhamento de fundo oceânico * formação da crosta (borda construtiva) * relativa ausência de fenômenos tectônicos Bordas Conservativas: Ex: Falha de Santo André (EUA) * movimentação lateral * conservação da crosta * zonas de intensos terremotos 42 Limites das Placas Tectônicas Limites Divergentes - zonas onde placas se separam deixando espaço entre eles preenchidos por rochas básicas. Limites Convergentes - zonas onde placas convergem, causando uma avançar por baixo da outra, como acontece quando placa oceânica é envolvida ou onde placas colidem, quando as margens das placas são feitas de crosta continental. Limites conservativos ou transformantes - zonas onde uma placa desliza ao lado da outra, deformando-se mutuamente em sua passagem na zona de contato. Cada placa apresenta os três limites em posições diferentes. 43 Fig. 17 - Modelo esquemático da representação dos limites das placas. 44 Evidências a Favor da Teoria da Tectônica de Placas 1- Epicentros de Terremotos Uma das principais evidências a favor da Tectônica de Placas é a distribuição dos epicentros dos terremotos sobre a superficie terrestre. Essa distribuição se verifica segundo um padrão regular. Esse padrão estaria relacionado com os limites das placas tectônicas. A Figura 18 mostra a distribuição mundial dos epicentros dos terremotos ocorridos durante uma faixa de tempo e percebese, que essa distribuição dos sismos na superfície da terra permitem perceber a configuração das principais placas tectônicas e a identificação das dorsais meso-oceânicas 45 Fig. 19- Distribuição das placas litosféricas maiores. Limites endendatos correspondem às zonas de subducção. 46 Figura 20 - As principais placas da Terra e as respectivas designações. As direções dos grandes movimentos relativos estão indicadas com setas e as respectivas velocidades dos movimentos. 47 2- Paleomagnetismo Paleomagnetismo: as massas fundidas de magma quando experimentam diminuição de temperatura em suas subidas desde as profundezas da Terra até sua superfície, ao ultrapassarem determinada temperatura, adquirem a direção do campo magnético da Terra naquele momento e guardam esse registro (magnetismo fóssil). Com é sabido que existem as chamadas reversões nas posições do N e S magnético da Terra com o decorrer dos tempos, as rochas essas variações em seus registros de magnetismo fóssil. Figura 21 – Esquema das inversões de polaridade nas cadeias mesooceânicas 48 O paleomagnetismo e a datação da velocidade do movimento das placas e do espalhamento dos fundos oceânicos como são conhecidas as épocas em que a Terra experimentou reversões nos campos magnéticos, é possível que se date as velocidades de espalhamento dos oceanos e a própria velocidade de movimento das placas tectônicas. 3- Mapeamento dos Assoalhos Oceânicos Fig. 22 - 49 4- Datação das Rochas do Assoalho Oceânico As rochas, conforme pode ser visto na Fig. 23, ficam cada vez mais velhas ao se afastarem da cadeia meso-oceânica. 50 Fig. 24 - Distribuição das idades geocronológicas do fundo oceânico do Atlântico Norte, onde se observam as idades (em Ma) mais jovens próximas à dorsal meso-oceânica.(Teixeira et al, 2000) 51 Polos de Rotação de Placas Podia-se pensar, em um primeiro momento, que as velocidades das placas litosféricas fossem as mesmas em qualquer ponto sobre uma mesma placa. Esta afirmação seria verdadeira se as placas fossem planas e deslizassem sobre uma superfície chata e aplainada, como uma balsa desliza sobre a água. Na verdade as placas são convexas e deslizam sobre uma superfície esférica em torno de um eixo e de um pólo, denominado de eixo de rotação da placa e pólo de expansão, que nada tem a ver com o eixo de rotação da Terra e os pólos norte e sul geográficos. Fig. 25 - Polo de rotação P de duas placas (A e B) limitadas por zonas de divergência D e zonas transformantes ZT. Em tracejado, zonas de fratura ZF 52 Fig. 26 - Modelo de movimento de uma placa curva sobre uma superfície esférica 53
