Pr-requisitoPr-requisito

Para melhor compreender estas aulasvoc deve ter alcanado os objetivos

das aulas 3 e 4.

objet

ivos

AULAS

Crosta terrestre: um sistema dinmico

Objetivos que voc dever alcanar

Entender que o planeta Terra como um todo (e no apenassua superfcie) ainda est em plena atividade, e em constantetransformao.

Reconhecer as evidncias da deriva continental.

Compreender o fenmeno de deslocamento de placas tectnicas.

Entender que a formao e a ruptura do supercontinente Pangiaocorreu ao longo de milhes de anos, em uma escala de tempogeolgica, mas o rocesso continua ativo nos dias de hoje.

5 / 6

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J42

INTRODUOA crosta terrestre est em constante transformao em conseqncia da

atuao simultnea de duas fontes de energia: o calor interno do ncleo terrestre

e a energia solar.

A energia solar a fonte de energia para os processos de decomposio das

rochas expostas superfcie terrestre. O conjunto dos processos de decomposio

recebe o nome de intemperismo. A decomposio de rochas presentes em regies

de relevo acentuado tem como conseqncia a remoo dos materiais desagregados

atravs da eroso. Os materiais removidos so depositados em reas mais baixas e

planas. O resultado deste conjunto de processos a atenuao das feies mais

escarpadas do relevo.

Em contraste, outras atividades geolgicas tm como fonte de energia o calor

interno da Terra. Estas atividades geolgicas em geral atuam no sentido inverso: so

formadoras de relevo. So estas ltimas que estudaremos nestas aulas.

AS PRIMEIRAS HIPTESES SOBRE A CROSTA TERRESTRE

Durante o sculo XIX acreditava-se que a Terra era, originalmente,

uma massa fundida e que se encontrava em resfriamento e contrao.

Segundo esta HIPTESE, o volume do planeta estava diminuindo. As

grandes dobras observadas em cadeias de montanhas (Figura 14) eram

consideradas conseqncia do resfriamento e contrao do interior do

planeta. A superfcie do planeta estaria enrugando de tal forma que

poderia ser comparada casca de uma fruta que havia murchado.

Figura 14: Rochas apresentando estrutura em dobra. Esta intensa deformao tpica de rochas que j fi zeram parte de uma cordilheira. Ilha Gergia do Sul (prximo Antrtica). Fonte: Murck, Barbara W.; Skinner, Brian J. Geology today: understanding our planet. John Wiley and Sons: New York, 1999.

HIPTESE

proposta ou conceitocientfi co que consiste em uma tentativa de explicar umfenmeno natural.

C E D E R J 43

AU

LAS 5/6

M

D

ULO

2

Esta hiptese de contrao, entretanto, no explicava a forma

e posio dos continentes. O contorno dos continentes (especialmente

Amrica do Sul e frica) sugeria o afastamento de partes complementares

da crosta. Outras feies ainda sugeriam ocorrer um afastamento entre

as partes, tais como fendas e vales de origem tectnica (Figura 15).

No incio do sculo XX pesquisadores descobriram que

o decaimento radio-ativo(relembre as aulas 3 e 4) produzia calor,

capaz de aquecer o interior da Terra. Foi ento proposto que a

Terra estaria aquecendo, e no resfriando, e, conseqentemente,

expandindo, e no contraindo.

Figura 15: Cordilheira Meso-Atlntica, superfcies acimado nvel do mar, na Islndia.O afastamento entre as partes indicado pelas setas. Fonte:Press, Frank; Siever, Raymond.Understanding Earth. 3.ed. NewYork: W. H. Freeman, 2000.

Com a expanso do planeta, um continente primitivo teria

rachado e comeado um processo de afastamento. Esta hiptese

explicava bem a semelhana entre as linhas de costa da Amrica do Sul

e da frica, que poderiam ser encaixadas como peas de um quebra-

cabeas (Figura 16), mas no explicava estruturas de contrao tais

como as dobras mostradas na Figura 14.

Durante muito tempo os gelogos fi caram divididos entre estas

duas hipteses. No incio do sculo XX foi elaborada formalmente a

hiptese da DERIVA CONTINENTAL.

DERIVACONTINENTAL

o lento movimento lateral dos

continentes na superfcie da Terra.

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J44

Figura 16: O ajuste do contorno dos continentes nas margens do Atlntico foi notada por cientistas desde o fi nal dosculo XVI. A partir desta observao Wegener postulouem 1915, a existncia de um supercontinente primitivoque recebeu o nome de Pangia. Wegener citou aindacomo evidncias feies geolgicas semelhantes em ladoopostos do Atlntico. A correspondncia entre antigarochas existentes em regies adjacentes na Amrica doSul e frica e na Amrica do Norte e Europa mostradaem cinza. Fonte: Press, Frank; Siever, Raymond. Understanding Earth3.ed. New York: W. H. Freeman, 2000.

A hiptese da deriva continental

A hiptese da deriva continental foi elaborada por ALFRED

WEGENER em 1910, que concebeu a idia de que todos os continentes

hoje existentes estiveram unidos em algum tempo remoto,

formando um supercontinente, o qual ele chamou de PANGIA.

Segundo esta hiptese o Pangia fragmentou-se, e seus fragmentos

fl utuaram como gelo at suas posies atuais.

Para que uma hiptese se transforme em uma teoria, deve

ser corroborada por extensiva observao e experimentao. Foram

necessrios muitos anos de estudo para que a hiptese da deriva continental

de Wegener se transformasse na teoria da TECTNICA DE PLACAS.

Algumas evidncias corroboravam a hiptese de Wegener: O

contorno dos continentes, em especial da Amrica do Sul e frica, que

se encaixam perfeitamente como peas de um quebra-cabeas.

PANGIA

nome de origemgrega, signifi candotodas as terras; foiusado por Wegenerpara designar umsupercontinente queteria sido rompidocerca de 200 milhesde anos atrs dando origem aoscontinentes tais comoos conhecemos hoje.

TEORIA

proposta ou conceito cientfi coque explica umfenmeno natural, corroborado por intensa observao e experimentao.

TECTNICA DE PLACAS

movimento horizontal e interao de grandes fragmentos da litosfera

ALFRED LOTHAR WEGENER

Foi o primeiro dos pesquisadores de sua poca a buscar outrasevidncias geolgicas e paleontolgicas de uma antiga uniodos continentes sulamericano e africano, alm da semelhanadas linhas de costa.

C E D E R J 45

AU

LAS 5/6

M

D

ULO

2

A correspondncia entre as rochas nas margens de cada continente.

Esta correspondncia , entretanto, difcil de ser observada, uma vez que

os processos de formao e destruio das rochas no param de atuar. No

tempo de Wegener, as tcnicas de datao radiomtrica estavam comeando

a ser desenvolvidas, e no era fcil determinar a idade de uma rocha.

Wegener observou a correspondncia entre algumas rochas, mas outras

no apresentavam correspondncia. Hoje sabemos que a correspondncia

entre as rochas da costa da Amrica do Sul e da frica particularmente

boa para rochas com mais de 550 milhes de anos, sugerindo que estes

continentes estavam unidos e faziam parte do Pangia antes deste tempo.

A continuidade de feies geolgicas como cadeias de montanhas

(veja o exerccio avaliativo 1).

Depsitos glaciais formados no fi nal da Era Paleozica (veja a Aula

20) encontrados na Amrica do Sul e na frica, os quais apresentariam

perfeita continuidade caso os continentes se encontrassem justapostos.

Estes depsitos constituem uma evidncia importante de que o clima nestes

continentes era semelhante no fi nal do Paleozico, mais frio que o atual, e

no compatvel com a localizao atual em relao ao equador.

Figura 17: Mapa com a localizao de fsseis de Glossopteris, uma planta do Perodo Carbonfero da Era Paleozica. A distribuio geogrfi ca dos fsseis sugere que os continentes estavam unidos do modo indicado na fi gura no fi nal da Era Paleozica. Fonte: Murck, Barbara W.; Skinner, Brian J. Geology today: understanding our planet. John Wiley and Sons: New York, 1999.

O registro fssil: por exemplo,

uma samambaia antiga, Glossopteris,

cujos restos fsseis foram encontrados

no sudeste da frica, na Amrica doSul,

Austrlia, ndia e Antrtica (Figura

17). As sementes da Glossopteris so

muito grandes e pesadas para serem

transportadas por to grandes distncias

pelo vento ou por correntes marinhas.

Esta planta desenvolve-se em clima frio,

sendo esta evidncia consistente com a

idia de que estes continentes estiveram

unidos e submetidos a um clima muito

diferente do atual.

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J46

O crescimento do assoalho ocenico

Apesar das diversas evidncias a favor da deriva continental,

muitos gelogos continuavam rejeitando esta hiptese, pela falta de

uma explicao para o mecanismo e a origem da fora promotora do

movimento.

Aps a Segunda Guerra Mundial, a explorao do ASSOALHO

OCENICO foi intensifi cada graas s novas tecnologias desenvolvidas no

esforo de guerra. O mapeamento das Cordilheiras Meso-Atlnticas

revelou a existncia de um profundo vale escarpado (rift valey)

ao longo de seu centro. Este relevo sugeria que o assoalho ocenico

estaria se expandindo ao longo dos vales. Nova crosta ocenica estaria

formando-se pela erupo de material oriundo do manto terrestre,

seguido de afastamento lateral. Faltavam, entretanto, outras evidncias

que corroborassem a hiptese do crescimento do assoalho ocenico

(Veja no site http://wrgis.wr.usgs.gov/docs/parks/animate/pltecan.html

animaes desse processo).

O estudo do paleomagnetismo

Por volta de 1950 o estudo do PALEOMAGNETISMO forneceu impor-

tantes evidncias sobre a deriva continental. A Terra possui um campo

magntico invisvel, que interage com tudo que est sobre sua superfcie

ou em seu interior. Se um magneto (tal como a agulha de uma bssola)

for colocado a fl utuar livremente, o mesmo apontar para o norte

magntico da Terra, e se inclinir em direo superfcie do planeta.

Prximo ao equador, o magneto fi car em posio quase horizontal, e

perto do plo apontar diretamente para o mesmo, fi cando quase em

posio vertical.

Algumas rochas contm minerais que atuam como magnetos. Uma

rocha gnea se forma atravs do resfriamento e cristalizao de uma massa

fundida, chamada magma. Os minerais vo cristalizando dentro desta

massa conforme a mesma resfria, e assim, alguns minerais, que so capazes

de cristalizar em temperaturas mais altas, fi cam em suspenso, isto ,

fi cam fl utuando dentro da massa fundida. Dentre estes minerais, alguns

so capazes de orientar-se segundo o campo magntico terrestre. Sendo

assim, o magnetismo destes minerais pode informar sobre a polaridade do

campo magntico terrestre e sobre a latitude em que uma rocha se formou.

CRESCIMENTO DOASSOALHOOCENICO

Processo atravs do qual o assoalho ocenico divide-se em partes que afastam-se mutuamente a partirde uma cordilheirameso-ocenica;novas pores decrosta ocenica so formadas, empurrandoas duas partes eocupando o espaoentre elas.

PALEOMAGNETISMO

Magnetismo apresentado por uma rocha formada muito tempo atrs.

C E D E R J 47

AU

LAS 5/6

M

D

ULO

2

Por volta de 1960, trs dcadas aps a morte de Wegener, as

propriedades magnticas das rochas que formam o assoalho do oceano

Atlntico comearam a ser estudadas. Os oceangrafos descobriram

que o assoalho do Atlntico constitudo por bandas com polaridades

normal e reversa (Figura 18). Estas bandas, simtricas em relao

linha central do oceano, esto dispostas paralelamente cordilheira

Meso-Atlntica.

Figura 18: Faixas com diferentes polaridades magnticas no assoalho do OceanoAtlntico. A lava extravasada ao longo da Cordilheira Meso-Atlntico forma novacrosta ocenica. Conforme a lava resfria ela se torna magnetizada com a polaridadedo campo magntico terrestre no momento da cristalizao da rocha. Conformeas placas tectnicas de cada lado da cordilheira se afastam, vo se formando faixasde crosta ocenica com polaridades normal e reversa. As faixas resultantes sosimtricas dos dois lados da cordilheira.Adaptado de: Murck, Barbara W.; Skinner, Brian J. Geology today: understandingour planet. John Wiley and Sons: New York, 1999.

O mecanismo de expanso do assoalho ocenico, a partir do

centro, com a formao de novas rochas vulcnicas, oriundas do manto

terrestre, e empurrando as bandas formadas anteriormente em direo

aos continentes, comea ento a ser aceito pelos gelogos. As idades das

rochas confi rmaram este mecanismo: as rochas prximas cordilheira

so mais jovens que as rochas prximas aos continentes (Figura 19).

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J48

Figura 19: Desenho mostrando as idadesdas rochas dos dois lados da cordilheira Meso-Atlntica, em milhes de nos antes do presente. As faixas mais jovens se encontram ao longo da cordilheira, enquanto as mais antigas esto mais afastadas. Fonte: Murck, Barbara W.; Skinner, Brian J. Geology today: undertanding our planet. John Wiley and Sons: New York, 1999.

A teoria da tectnica de placas

As evidncias da deriva continental e da expanso do assoalho

ocenico comeavam a convencer os gelogos por volta de 1960, mas ainda

faltava uma teoria que explicasse estes fenmenos de forma coerente.

A parte externa da Terra, chamada de LITOSFERA, constituda pela

crosta e a parte superior do manto. Esta camada pouco espessa, fria

e rgida se comparada s rochas subjacentes (relembre as aulas 3 e 4!).

O restante do manto muito quente, e embora constitudo por rochas

slidas, comporta-se de forma relativamente malevel. Em particular,

a camada que fi ca imediatamente abaixo da litosfera (denominada

astenosfera), encontra-se em temperatura muito prxima ao ponto de

fuso das rochas, sendo por isto muito malevel.

O fl uxo de calor do ncleo quente da Terra para a superfcie

to len to que condicionou a existncia de um mecanismo mais

efi ciente de transferncia de calor a conveco. Este mecanismo

levou a um rpido resfriamento da Terra, com a solidificao

do manto, mas parte do ncleo continua em estado de fuso

(Veja as aulas 3 e 4).

LITOSFERA

Crosta e parte superior do mantoterrestre

C E D E R J 49

AU

LAS 5/6

M

D

ULO

2

Embora a conveco seja mais comum em lquidos (ocorrendo,

por exemplo, ao fervermos gua em uma panela), pode ocorrer tambm

com slidos, o que o caso do manto terrestre (Figura 20). Para

imaginar a deformao de um slido, pense no que acontece com um

metal aquecido submetido presso (por exemplo, pelas pancadas de

um martelo). O metal no sai do estado slido, mas vai se deformando

de acordo com a presso recebida.

Figura 20: A) Forma de conveco familiar, a gua aquecidasobe e ao resfriar na superfcie, torna a descer, em rpidos movi-mentos circulares. B) Esquema simplifi cado da conveco nomanto terrestre, apontado como a razo para a movimentaodas placas tectnicas. As massas aquecidas sobem em direo superfcie, formando novas placas que divergem. Em outrasmargens ocorrer a convergncia das placas que divergem.Em outras margens ocorrer a convergncia das placas e umadelas mergulha sob a outra, sendo consumida. Os continentesfazem parte das placas tectnicas e migram com as mesmas.A velocidade do movimento muito baixa, da ordem de poucoscentmetros por ano. Adaptado de: Press, Frank; Siever, Raymond.Understanding Earth. 3.ed. New York: W. H. Freeman, 2000.

A

B

importante considerar a escala de tempo deste movimento

das correntes de conveco do manto terrestre uma escala geolgica

de milhes de anos, quando comparamos com a conveco da gua em

uma panela, que ocorre em uma escala de segundos.

O resfriamento do planeta, que ocasionou as correntes de

conveco do manto, responsvel tambm pela fragmentao da crosta,

mais fria e rgida, sobrejacente. Os fragmentos assim produzidos so

chamados de placas tectnicas.

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J50

!Podemos identifi car atualmente seis grandes placas tectnicas e vrias placas menores (Figura 21). Estas placas rgidas esto assentadas sobre material quente, malevel, e em movimento resultante da conveco do manto, deslocando-se horizontalmente e deformando-se em conseqncia das colises. Este movimento individual das placas resulta em trs tipos de movimento relativo: divergente, convergente ou deslizamento lateral. O movimento relativo entre duas placas tectnicas adjacentes resulta em diferentes tipos de margem.

Figura 21: Limites das principais placas tectnicas, velocidades relativas (em centmetros por ano) edirees de separao ou convergncia entre placas. Setas paralelas indicam deslizamentolateral entre placas.Fonte: Press, Frank; Siever, Raymond. Understanding Earth. 3.ed. New York: W. H. Freeman, 2000.

A Figura 22 ilustra os diferentes tipos de margem de placas

tectnicas. Veja no site http://wrgis.wr.usgs.gov/docs/parks/animate/

pltecan.html animaes dos diferentes movimentos relativos possveis.

a) Margens Divergentes

As MARGENS DIVERGENTES so fraturas na litosfera, ao longo das quais

duas placas esto se afastando. Podem ocorrer tanto na crosta continental

(ex: leste da frica) como na ocenica (ex: Oceano Atlntico). Acredita-

se que uma pluma de calor se propague atravs do manto, promovendo

a fratura da litosfera e a produo de rochas vulcnicas que ocuparo o

local fraturado, empurrando lateralmente as rochas preexistentes.

MARGEMDIVERGENTE

Fronteira ao longo da qual duas placas tectnicas deslocam-se, afastando-se.

C E D E R J 51

AU

LAS 5/6

M

D

ULO

2

b) Margens Convergentes

As MARGENS CONVERGENTES so aquelas em que est ocorrendo

a coliso de duas placas. Podem convergir duas placas ocenicas,

duas continentais ou uma de cada tipo. Quando uma placa ocenica

est envolvida na coliso, forma-se uma ZONA DE SUBDUCO, com uma

placa mergulhando por baixo da outra. As zonas de subduco so

marcadas por profundas trincheiras ocenicas e linhas de vulces, como

na Indonsia (encontro de duas placas ocenicas) e nos Andes (encontro

de uma placa ocenica com uma continental). Quando ocorre a coliso de

duas placas continentais as rochas tendem a deformar-se dando origem

a cadeias de montanhas como os Himalaias.

c) Deslizamento Lateral

Quando duas placas deslizam lateralmente, ocorre um desgaste

das mesmas como no caso da Falha de San Andreas, na Califrnia.

MARGEMCONVERGENTE

Fronteira ao longoda qual duas

placas tectnicasse deslocam,

aproximando-se.

ZONA DE SUBDUCO

Fronteira ao longo da qual uma placa

litosfrica desce, mergulhando em

direo ao manto terrestre, por baixo

de outra placa tectnica.

CO

TO

DE O

Figura 22: Tipos de mar-gem de placas tectnicas: divergentes, convergen-tes e de deslizamento lateral. Nos continentes as placas convergentes formam grandes cadeias de montanhas, como a Cordilheira do Himalaia (1); a convergncia de uma placa ocenica e uma continental, resulta na subduco da placa ocenica e na formao de uma cordilheira na placa continental, como o caso da Cordilheira dos Andes (2); a convergncia de duas placas ocenicas resulta na formao de um arco de ilhas vulcni-cas, como na Indonsia (3). Nos oceanos, as margens divergentes formam cordilheiras Meso-Ocenicas, como a Cordilheira Meso-Atlnti-ca (4). Placas continentais divergentes formam vales tectnicos, como no leste da frica (5).

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J52

Por que a teoria da tectnica considerada unifi cadora...

O ciclo tectnico resulta em um balano. A adio de material

novo crosta nas margens divergentes compensada pelo consumo de

material nas zonas de convergncia. Sendo assim, no mais necessrio

recorrer s idias de que o volume do planeta estaria variando ao longo

do tempo geolgico, e as hipteses de expanso e contrao foram

defi nitivamente abandonadas.

Por que no percebemos o movimento das placas tectnicas?

O movimento das placas tectnicas no percebido por ns

devido sua baixa velocidade de 1 a 10 cm por ano. Suas mais evidentes

manifestaes so terremotos e vulces, que ocorrem preferencialmente

ao longo das margens das placas.

R E S U M O

A hiptese da deriva continental foi formulada no incio do sculo XX, e

postulava a existncia de um supercontinente denominado Pangia, no

passado geolgico. Este continente teria se fragmentado e os fragmentos se

afastado at as posies atuais.

As principais evidncias da deriva continental conhecidas naquela

poca eram: a semelhana do contorno dos continentes; a correspondncia

entre rochas nas margens de cada continente; a continuidade

aparente de cordilheiras em continentes que hoje esto separados; a presena de

fsseis em reas restritas mas envolvendo diferentes continentes.

Novas evidncias decorrentes do estudo do assoalho ocenico

surgiram em meados do sculo XX: a existncia de um vale profundo ao

longo do centro das cordilheiras meso-ocenicas; a existncia de bandas

paleomagnticas com polaridades normal e reversa, paralelas e simtricas

em relao s cordilheiras meso-ocenicas; a determinao da idades

de rochas e sedimentos no assoalho ocenico evidenciando idades

crescentes com o afastamento cordilheiras meso-ocenicas.

C E D E R J 53

AU

LAS 5/6

M

D

ULO

2

Com base nestas evidncias foi formulada a Teoria da Tectnica de Placas. De

acordo com essa teoria o calor do ncleo terrestre condicionou a existncia de

correntes de conveco no manto terrestre, responsveis pela fragmentao e

movimentao das placas tectnicas.

A Terra, portanto, se encontra em transformao ainda nos dias de hoje. A

movimentao das placas tectnicas muito lenta, e por essa razo no podemos

perceber diretamente esse movimento.

Ao longo do tempo geolgico ocorreu a formao e a ruptura de um continente

nico, denominado Pangia, dando origem aos atuais continentes.

Nas margens das placas tectnicas podem ocorrer trs tipos de movimento

relativo: convergente, divergente ou deslizamento lateral.

EXERCCIOS

Ao resolver as questes abaixo voc estar revendo pontos importantes e avaliando

o quanto aprendeu. Retorne ao texto sempre que for necessrio, e procure o tutor

da disciplina no plo caso voc tenha alguma dvida. importante que voc

procure esclarecer suas dvidas a cada semana!

1. Localize em um Atlas os Montes Apalaches, no nordeste dos EUA e leste do

Canad, e imagine sua relao com os Alpes Escandinavos, caso a Amrica do

Norte e a Europa se encontrassem unidas.

2. O que era o Pangia?

3. Que feies geolgicas so explicadas pela teoria da tectnica de placas?

4. Como foi que o estudo do paleomagnetismo contribuiu para transformar a

hiptese de Wegener da deriva continental na teoria da tectnica da placas?

Dinmica da Terra | Crosta terrestre: um sistema dinmico

C E D E R J54

5. Qual a velocidade de deslocamento de uma placa tectnica?

6. A distncia percorrida por Cabral aumentou de modo expressivo (em relao

largura do Oceano Atlntico) desde 1500 at hoje?

7. Antes do estabelecimento da teoria da tectnica de placas, as teorias de expanso

e de contrao do globo terrestre eram bastante discutidas. Quais as principais

crticas a cada uma delas?

PARA PENSAR

1. Como seria a superfcie terrestre caso no existisse a tectnica

de placas?

2. Voc caracterizaria a tectnica de placas como hiptese ou

teoria? Por qu?

3.Que evidncia voc procuraria em outros planetas para verifi car

a possvel ocorrncia de tectnica de placas?

Leitura recomendada

MURCK, Barbara W.; SKINNER, Brian J., Geology Today: understanding

our planet. New York: John Wiley & Sons, 1999. 527p.

POPP, Jos Henrique. Geologia Geral. Rio de Janeiro: LTC, 1979. 376p.

Sites recomendados

This dynamic earth. Disponvel em: . Acesso em: 25 maio 2005. (este site do Servio

Geolgico dos Estados Unidos USGS - contm um livro sobre o assunto,

atualizado e com ilustraes de excelente qualidade);

PLATE Tectonics Animations. Disponvel em: . Acesso em: 25 maio 2005. (este site

fortemente recomendado: contm animaes dos processos estudados

nesta aula. importante observar as animaes, mesmo que voc no

entenda os textos em ingls. Elas so auto-explicativas.)