cdrc, dezembro 2003 tectônica de placas 1 / 128 parte 2 – os primórdios modelos de evolução da...

CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 11 / 128 / 128

Parte 2 – Os primórdios

Modelos de evolução da TerraParte 2 – Os primórdios

Modelos de evolução da Terra

ObjetivosObjetivos

S.TerraS.Terra

ModelosModelos

HistóricoHistórico

Int.TerraInt.Terra

PlacasPlacas

BordasBordas

MotorMotor

Hot-Hot-spotsspots

FuturoFuturo

TestesTestes


Da supernova ao disco solarFonte: NGS Ballard 1988

Da supernova ao disco solarFonte: NGS Ballard 1988

A supernova

ObjetivosObjetivos

S.TerraS.Terra

ModelosModelos


Int.TerraInt.Terra

PlacasPlacas

BordasBordas

MotorMotor

Hot-Hot-spotsspots

FuturoFuturo

TestesTestes

Um modelo evolutivo do Hadeano

4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundidoAfundamento de metaisMais fusão e separação

4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundidoAfundamento de metaisMais fusão e separação

4,0-3,6 - Fusão e separaçãoDiferenciação do núcleo

4,0-3,6 - Fusão e separaçãoDiferenciação do núcleo

Evolução da Vida na Terra

Arqueano ao Proterozóico3,5 Ga a 570 Ma

Arqueano ao Proterozóico3,5 Ga a 570 Ma

Paleozóico570 a 350 Ma

Paleozóico570 a 350 Ma


Escala do Tempo Geológico


Etapas de Estudo da Dinâmica Terrestre

GeotectônicaGeotectônica Períodos históricosPeríodos históricos

• Continente-centrista - 1760-1960 Continente-centrista - 1760-1960 Reúne 3 fases Reúne 3 fases

Pré-1850: Pré-1850: Etapa de IndividualizaçãoEtapa de Individualização 1850-1910: 1850-1910: Escolas americana e européia Escolas americana e européia 1910-1950: 1910-1950: Debate entre Fixistas X mobilistasDebate entre Fixistas X mobilistas

• Período oceânico - pós-revolução dos anos 60Período oceânico - pós-revolução dos anos 60 1950-dias atuais1950-dias atuais

Teoria da Teoria da Tectônica de PlacasTectônica de Placas Modernamente: Modernamente: Tectônica GlobalTectônica Global


Origem de Cadeias de Montanhas

National Geographic MagazineNational Geographic Magazine, , out 2000out 2000


Geotectônica: Fases precursoras

1 pré-1850: pré-1850: Etapa de IndividualizaçãoEtapa de Individualização

contribuições dispersas contribuições dispersas • Steno (1669): bases da EstratigrafiaSteno (1669): bases da Estratigrafia• Von Buch (1824): análise em Von Buch (1824): análise em escala continentalescala continental

2 1850-1910: 1850-1910: “Escolas” americana e européia“Escolas” americana e européia

Teoria da Contração (1852)Teoria da Contração (1852)• Contestada por Suess (1875 a 1916)Contestada por Suess (1875 a 1916)

Teoria Geossinclinal (Dana e Hall)Teoria Geossinclinal (Dana e Hall)• Prenúncios do debatePrenúncios do debate

Entre fixistas X mobilistasEntre fixistas X mobilistas


O nascimento de uma hipótese...

Alfred Wegener Alfred Wegener Antonio Spider Pelegrini, 1856Antonio Spider Pelegrini, 1856

Distribuição de Fósseis Distribuição de Fósseis


Breve histórico - século XX

3 1910-1950: 1910-1950: Fixistas X mobilistasFixistas X mobilistas

Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg)Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg)

Hipótese da Deriva Continental Hipótese da Deriva Continental • Taylor (1910) e Wegener (1912)Taylor (1910) e Wegener (1912)

Convecção no manto (Holmes)Convecção no manto (Holmes)

4 1950-dias atuais: 1950-dias atuais: Revolução dos anos 60Revolução dos anos 60

Expansão do assoalho oceânicoExpansão do assoalho oceânico

Teoria da Tectônica de Placas (1968...)Teoria da Tectônica de Placas (1968...)

Teoria da Tectônica Global Teoria da Tectônica Global

Harry Hammond HessHarry Hammond Hess


Deriva dos pólos magnéticos da Terra


Tectônica de Placas

Teoria que emergiu no início dos anos 1960Teoria que emergiu no início dos anos 1960Hipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred WegenerHipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred Wegener

• EvidênciasEvidências Notável encaixe entre continentes distantesNotável encaixe entre continentes distantes Similaridades na distribuição de fósseisSimilaridades na distribuição de fósseis

As placas são uma camada externa da Terra, a LitosferaAs placas são uma camada externa da Terra, a Litosfera• Reúne a Crosta Terrestre e a parte superior do MantoReúne a Crosta Terrestre e a parte superior do Manto

Litosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígidaLitosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígida Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para

ascender como uma pluma ou ascender como uma pluma ou hotspothotspot


A Terra é... um planeta azul

Figuras parcialmente Figuras parcialmente baseadas em:baseadas em:

KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I. 1994. KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I. 1994. This Dynamic PlanetThis Dynamic Planet: a history of plate tectonics. : a history of plate tectonics. Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p.Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p.URL:URL: http://pubs.usgs.gov/publications/text/index.html

http://pubs.usgs.gov/publications/text/index.html


Parte 3 – Interior da TerraParte 3 – Interior da Terra

Modelos dinâmicos do interior da Terra

Princípio da IsostasiaPrincípio da IsostasiaVariação de espessuraVariação de espessura

• Densidades de rochasDensidades de rochas

Fontes de InformaçãoFontes de InformaçãoDiretaDireta

• Sondagens profundasSondagens profundas Até 12.262 m, na Até 12.262 m, na

Península de Kola, Península de Kola, RússiaRússia

• Crosta continentalCrosta continental

IndiretaIndireta• Métodos geofísicosMétodos geofísicos

ObjetivosObjetivos

S.TerraS.Terra

ModelosModelos


Int.TerraInt.Terra

PlacasPlacas

BordasBordas

MotorMotor

Hot-Hot-spotsspots

FuturoFuturo

TestesTestes


Princípio da Isostasia

Andes e HimalaiaAndes e HimalaiaAtração gravitacional Atração gravitacional menor que a esperada para menor que a esperada para o volume de rocha dessas o volume de rocha dessas montanhasmontanhas

• Montanhas teriam menor Montanhas teriam menor massa que as áreas ao redor?massa que as áreas ao redor?

• Duas expedições científicasDuas expedições científicas

Peru, P. Bouguer (1735-1745)Peru, P. Bouguer (1735-1745)

Índia, G. Everest (séc. XIX) Índia, G. Everest (séc. XIX)


Densidade de alguns tipos de rochaDensidade média da crosta Densidade média da crosta continentalcontinental

2,67 g/cm2,67 g/cm33

Densidade média da crosta Densidade média da crosta oceânicaoceânica

2,8 g/cm2,8 g/cm33

Figuras Figuras TEIXEIRA et al. TEIXEIRA et al. Decifrando a Decifrando a TerraTerra. São Paulo: Oficina de . São Paulo: Oficina de Textos, 2000. Textos, 2000. 568p.568p.

Modelos Pratt-Airy

ExplanaçãoExplanaçãoDeficiência de massa Deficiência de massa abaixo das cordilheirasabaixo das cordilheiras

• Igual à massa existenteIgual à massa existente

• Pratt & Airy (1855)Pratt & Airy (1855)

Isostasia (1889)Isostasia (1889)Compensação isostáticaCompensação isostática

Equilíbrio isostático da Equilíbrio isostático da crosta sobre o mantocrosta sobre o manto

Airy – Variação de espessura

Pratt – Variação de Densidades


Compensação isostática

Crosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhasCrosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhas

Atuação simultânea das variações de espessura e densidade


Fontes de informação Interior da Terra

SismológicasSismológicasVelocidades e padrão de propagaçãoVelocidades e padrão de propagação

• Ondas P: longitudinais, atravessam Ondas P: longitudinais, atravessam sólidos e fluidossólidos e fluidos

• Ondas L e S: vibração normal à direção Ondas L e S: vibração normal à direção

Focos sísmicos: profundos ou rasosFocos sísmicos: profundos ou rasosZonas de zombra: Zonas de zombra: ondas S não voltam ondas S não voltam à superfície entre 105à superfície entre 105oo e 141 e 141oo da origem da origem

GravimétricasGravimétricasDados de meteoritosDados de meteoritos

Condritos e acondritosCondritos e acondritos


TerraTerra IoIo

Vulcanismo


Ondas sísmicas


Tipos de ondas sísmicas


Zonas de Sombra

Ondas S e P não voltam à superfície entre 103Ondas S e P não voltam à superfície entre 103oo e 142 e 142oo da origem da origem

Foco sísmicoFoco sísmico

Zona de Zona de SombraSombra

Núcleo Núcleo externoexternoNúcleo Núcleo

internointerno

Origem das zonas de sombra

Zona de sombraZona de sombra

142142oo

103103oo

FocoFoco

MantoManto

Velocidade de ondas sísmicas

1515

1010

55

00

profundidade (km)profundidade (km)

V k

m/s

V k

m/s

10001000 20002000 30003000 40004000 5000500000 60006000

Sup.Sup. ZTr.ZTr. Inferior Inferior MantoManto

CrostaCrosta

Núcleo internoNúcleo interno Núcleo externo Núcleo externo NúcleoNúcleo

VVpp

VVss

VVss


Tomografia Sísmica da Terra


Dimensões, em escala e fora de escala

Densidade e calor (temperatura)

10001000 20002000 30003000 40004000 5000500000

5000500040004000300030002000200010001000

00

profundidade (km)profundidade (km)

T T ooCC

60006000

TT11 TT22

151514141313121211111010

99887766554433221100

den

sid

ade

den

sid

ade

Incertezas nos modelosIncertezas nos modelos– distribuição distribuição inicialinicial de temperatura de temperatura– quantidade de calor gerado, em quantidade de calor gerado, em função de profundidade e tempo função de profundidade e tempo– processo de formação do núcleoprocesso de formação do núcleo

Incertezas nos modelosIncertezas nos modelos– distribuição distribuição inicialinicial de temperatura de temperatura– quantidade de calor gerado, em quantidade de calor gerado, em função de profundidade e tempo função de profundidade e tempo– processo de formação do núcleoprocesso de formação do núcleo


Constituição do Interior da Terra CrostaCrosta

Região acima do Moho, espessura 3-80 kmRegião acima do Moho, espessura 3-80 km

MantoManto: rochas ultramáficas (>70%) e máficas: rochas ultramáficas (>70%) e máficas Manto superiorManto superior: abaixo do Moho, até 400 km: abaixo do Moho, até 400 km

Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV)Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV) MesosferaMesosfera inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior

Zona de transiçãoZona de transição: entre 400 a 1000 km: entre 400 a 1000 km Manto inferiorManto inferior: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km

NúcleoNúcleo: mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co : mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co Núcleo externoNúcleo externo: estado físico similar a líquido: estado físico similar a líquido

Entre 2898 (+ 4 km) e 5200 kmEntre 2898 (+ 4 km) e 5200 km Núcleo internoNúcleo interno: um sólido no limite de fusão? : um sólido no limite de fusão?


Meteoritos: Fontes de dados sobre o Interior da Terra

Condritos – Terra inteiraCondritos – Terra inteira

Meteoritos FerrososMeteoritos FerrososSimilares ao NúcleoSimilares ao Núcleo

Corte até o núcleo

ProfundidadeProfundidade(km)(km)

CROSTACROSTA

MANTOMANTO

ASTENOSFERAASTENOSFERA

LITOSFERALITOSFERA

NÚCLEO EXTERNONÚCLEO EXTERNO

NÚCLEO INTERNONÚCLEO INTERNO

1000 km1000 km América do SulAmérica do SulÁfricaÁfrica

10001000

20002000

30003000

40004000

50005000

60006000

00

Descontinuidade de GutenbergDescontinuidade de Gutenberg

Descontinuidade de MohorovicicDescontinuidade de Mohorovicic


Modelo do campo magnético


Campo magnético

Corte esquemático

CROSTACROSTA

00

500500

10001000Profundidade Profundidade

(km)(km)

MANTO

ASTENOSFERAASTENOSFERA

LITOSFERALITOSFERA

00 10001000

Manto Manto SuperiorSuperior

Cadeia médio-atlânticaCadeia médio-atlânticaAmérica do SulAmérica do Sul

AndesAndes

ÁfricaÁfrica

OceanoOceanoPacíficoPacífico

MANTOMANTO

MESOSFERAMESOSFERAZ.TransiçãoZ.Transição

Descontinuidade de Moho

Escala horizontal (km)Escala horizontal (km)(grande exagero vertical)(grande exagero vertical)

Principais limites internos

Descontinuidade Moho (Mohorovicic)Descontinuidade Moho (Mohorovicic)• Aumento abrupto de velocidade das ondas-P Aumento abrupto de velocidade das ondas-P

((++ 6,6 km/s para 6,6 km/s para ++ 8,0 km/s) e mudanças de fase 8,0 km/s) e mudanças de fase

Descontinuidades no manto e núcleoDescontinuidades no manto e núcleo• 670 km: mudança composicional ou de fase?670 km: mudança composicional ou de fase?• 2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-S2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-S• Núcleo interno: de 5200 km até o centro da TerraNúcleo interno: de 5200 km até o centro da Terra

Moho Moho ContinentesContinentes OceanosOceanos

ProfundidadeProfundidade 30 a 50 km (até 80)30 a 50 km (até 80) 10 a 12 km10 a 12 km

Precisão do limitePrecisão do limite 0,5 a 1 km0,5 a 1 km 0,1 km0,1 km

TemperaturasTemperaturas 500 a 700500 a 700ooCC 150 a 200150 a 200ooCC


Hipóteses sobre convecção no Manto:

uma ou duas camadas?


Motor eficaz, movido a calor internoNo início:No início:

Diferenciação Diferenciação associada ao associada ao magmatismomagmatismo

LitosferaLitosferaFria, uma pálpebra Fria, uma pálpebra situada na parte situada na parte superiorsuperior

Convecção no MantoConvecção no MantoEstado sólido na maior Estado sólido na maior parteparteFusão rasa por Fusão rasa por descompressão descompressão adiabáticaadiabática

cdrc, dezembro 2003 tectônica de placas 1 / 128 parte 2 – os primórdios modelos de evolução da...

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