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GEOLOGIA GERAL

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

2004 / 2005

2004 / 2005

Estrutura das Aulas1 - A Geologia como cincia1.1 - A Geologia como Cincia

2 - Formao e evoluo da Terra2.1 - Dinamismo da Terra 2.1.1 - Formao da terra

2.2 - Os arquivos geolgicos da histria da Terra2.2.1 - As rochas como registo dos processos geolgicos texto 2.2.2 - Rochas e minerais; Rochas gneas Aula 2.2.3 - Rochas sedimentares Aula 2.2.4 - Rochas metamrficas Aula 2.2.5 - Inter-relaes entre o ciclo litolgico, o sistema climtico e o sistema tectnico 2.2.6 - O tempo geolgico

2.3 - Tectnica de placas teoria global2.3.1 - Aceitao da teoria global 2.3.2 - Margens e mobilidade das placas 2.3.3 - Deformao crustal Cadeias orognicas 2.3.4 - Evoluo tectnica ciclo de Wilson 2.3.5 - Deformao da crosta terrestre dobras e falhas

2.4 - Caractersticas geofsica da Terra2.4.1 - Sismologia parmetros de caracterizao dos sismos e das ondas ssmicas 2.4.2 - A estrutura interna da Terra 2.4.3 - Gravimetria e isostasia 2.4.4 - O campo magntico terrestre. Paleomagnetismo e a expanso dos fundos ocenicos 2.4.5 - O campo magntico terrestre texto

3 - Aspectos geolgicos de Portugal 3.1 - Aspectos geolgicos de Portugal 3.2 - Neoctectnica e sismicidade

Programa Terico1 A Geologia como Cincia O que a Geologia: objecto e mtodos de estudo Especificidade e interdisciplinaridade da Geologia Histria da Geologia

2 Terra um planeta especial 2.1 Origem e evoluo da Terra 2.1.1 Formao do Sistema Solar; 2.1.2 - Composio e evoluo da Terra e comparao com os outros planetasdo Sistema Solar; Diferenciao dos vrios componentes da geosfera; O desenvolvimento da vida como eplogo.

2.1.3 Dinamismo da Terra Interaco da energia interna e da energia solar; Origem do calor interno; mecanismos de fluxo trmico: conduo e conveco; A morfologia da superfcie slida da Terra: os continentes e os oceanos e respectivos relevos; Os componentes dos sistemas da Terra: (i) sistema climtico: atmosfera; hidrosfera; biosfera e litosfera; (ii) sistema tectnico: litosfera, astenosfera e manto profundo.

2.2 Os arquivos geolgicos da histria da Terra 2.2.1 As rochas como registo dos processos geolgicos: os diferentes tipos erochas e os diferentes contextos de gnese. Rochas gneas ou magmticas. Rochas sedimentares. Meteorizao qumica e as rochas residuais. Rochas metamrficas

2.2.2 O ciclo litolgico um dos sub-ciclos do dinamismo terrestre 2.2.3 O registo litolgico e a escala de tempo geolgico Datao relativa: registo estratigrfico (litoestratigrafia; cronoestratigrafia e bioestratigrafia) Escala de tempo geolgico Datao absoluta ou radiomtrica: princpios gerais e principais mtodos de datao

2.3 O sistema tectnico; Tectnica de placas Teoria global 2.3.1 Desde uma hiptese controversa at aceitao de uma teoria global 2.3.2 O mosaico de placas tectnicas Caracterizao das placas e tipos de limites Mobilidade das placas

Margens passivas e margens activas: zonas de subduco Inter-relaes entre geomorfologia, magmatismo (vulcanismo e plutonismo), sismicidade e os limites das placas

2.3.3 Deformaes da crosta terrestre Deformao escala do macio rochoso e do afloramento Falhas e dobras Cavalgamentos e carreamentos Noo de nvel estrutural Orogenia Formao de cadeias montanhosas Evoluo das cadeias montanhosas: uplift; isostasia; eroso e cratonizao.

2.4 Caractersticas geofsicas da Terra; a estrutura e composio do interiorda Terra

2.4.1 Sismologia Sismos: parmetros de caracterizao; sismologia e sismicidade Propagao das ondas ssmicas; diferentes tipos de ondas; reflexo e refraco das ondas ssmicas no interior da Terra. A interpretao da estrutura interna da Terra com base no comportamento das ondas ssmicas; descontinuidades no interior da Terra e o seu significado

2.4.2. Gravimetria Variaes gravimtricas e geide. Anomalias gravimtricas Isostasia: hipteses de Pratt e de Airy. Anomalias isostticas Isostasia e subsidncia

2.4.3 - O campo magntico terrestre Parmetros caracterizadores Origem do campo magntico: teoria do geodnamo Variaes do campo magntico Paleomagnetismo; a magnetizao das rochas

3 Aspectos geolgicos de Portugal 3.1 As grandes unidades geotectnicas e geomorfolgicas de Portugal 3.2 Carta Neotectnica de Portugal; falhas activas e falhas passivas;significado da sismicidade

1 Geologia Como Cincia

Geologia Geral 1- A Geologia como Cincia

1 - A Geologia como Cincia O que a Geologia: objecto e mtodos de estudo A GEOLOGIA (geo = terra; logos = tratado, cincia) a cincia que estuda a TERRA; a sua formao, a sua composio, a sua dinmica e a sua evoluo passada e futura. A Geologia permite ao Homem ter o conceito de antiguidade da Terra, mas tambm lhe transmite a responsabilidade de minimizar os impactos negativos que a sua actividade pode ter na evoluo futura do geossistema global. O homo sapiens o ltimo ilustre convidado da Geosfera, sendo o nosso habitat uma fina interface entre a Terra e o cu a Biosfera ocupa a interface entre a litosfera, a hidrosfera e atmosfera, sub-sistemas globais que interagem reciprocamente. O conhecimento geolgico consciencializa para a necessidade de preservao de alguns produtos e processos de que depende o nosso dia-a-dia, ou dos quais pode depender a qualidade da vida humana num futuro mais ou menos prximo. As preocupaes com os problemas ambientais fazem, cada vez mais, parte da conscincia colectiva das sociedades actuais. O mundo est preocupado com as condies futuras da humanidade e dever consciencializar-se de que a maior parte dos recursos que a civilizao moderna utiliza, geram-se ou concentram-se atravs de processos geolgicos, ou dependem indirectamente de factores geolgicos; e muitos desses recursos no so renovveis. Esta noo tem um grande valor tico para que o Homem, porque sendo o ltimo a chegar ao planeta, no parece ter direito a gastar de modo no sustentvel os recursos acumulados ao longo de 4.56 mil milhes de anos. A escala temporal de Geologia extraordinariamente grande, envolvendo uma componente histrica que vai muito para alm da Histria. O conhecimento geolgico perspectiva de modo diferente a posio que ocupamos no nosso planeta. Por outro lado, alguns dos mais temveis riscos naturais condicionantes da nossa vida, como sismos, erupes vulcnicas, avalanches de terras, ou o aquecimento global indutor deM. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005

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mudanas climticas causadoras de efeitos catastrficos, so ou esto intimamente relacionados com processos geolgicos.

A Geologia reconstri a histria da Terra desde a sua formao h cerca de 4,56 mil milhes de anos e essa reconstruo projecta-se na previso da evoluo futura, sendo fundamental na avaliao de recursos, na avaliao de riscos potenciais naturais ou dependentes da interveno humana e na preservao no nosso ambiente.A EVOLUO GLOBAL DA TERRA TEVE E TER LUGAR,

INDEPENDENTEMENTE DA HUMANIDADE, AINDA QUE A VIDA, E POR MAIORIA DE RAZO O HOMEM, TENHA MARCADO ETAPAS FUNDAMENTAIS DESSA EVOLUO. O conhecimento geolgico permite rentabilizar recursos e minimizar impactos, mas no dar ao Homem a possibilidade de controlo da evoluo global da Terra.

O conhecimento geolgico sobre o nosso planeta pressupe necessariamente uma abordagem interdisciplinar de diferentes disciplinas da Geologia, abrangendo um vasto conjunto de assuntos. Este conjunto de disciplinas que constituem a Geologia tambm designado por Geocincias (quadro I-1), e os vrios geocientistas no se devero ignorar mutuamente. O conhecimento geolgico dever sim assentar na cooperao entre: geofsicos; geoqumicos; climatlogos; paleontlogos; geomorflogos; mineralogistas; petrlogos; sedimentlogos; estratigrafos; tectonistas; estruturalistas; hidrogelogos; gelogos de engenharia; etc.

Mas os gelogos ou geocientistas devero adoptar uma postura de colaborao e de interdisciplinaridade com outras reas cientficas. Uma formao cientfica integrada ter necessariamente que envolver outras reas cientficas, nomeadamente: biologia; fsica, qumica, astronomia, matemtica, meteorologia, geografia fsica, 2 oceanografia.M. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005


Quadro I -1 Principais disciplinas das Geologia ou das Geocincias

Disciplina ESTRATIGRAFIA

Assunto Estuda a sucesso e geometria das rochas, sobretudo das rochas sedimentares, com uma vertente cronolgica. Estuda as propriedades fsicas e qumicas os minerais. Estuda a composio mineralgica e a textura das rochas e a sua formao. Estuda as formas de vida do passado e a sua evoluo, atravs dos fsseis preservados nas rochas. Estuda da deformao das rochas, em resposta aplicao de foras. Estuda a composio qumica dos materiais da Terra (sobretudo minerais e rochas) e as reaces qumicas que ocorrem. Estuda a gua do subsolo, a sua circulao e as suas reaces com as rochas e os solos. Estudos de prospeco da estabilidade dos materiais superfcie da Terra, para estudos relacionados com a Eng Civil. Estuda as interaces entre o ambiente e os materiais geolgicos, bem como as contaminaes desses materiais. Estuda as caractersticas fsicas da Terra, (o seu campo magntico e o seu campo gravtico) e as foras actuantes na Terra Formao e evoluo da paisagem Estuda os sedimentos e a sua formao Estuda aspectos de Geologia Regional, (por exemplo cadeias montanhosas), os movimentos das placas e as suas consequncias.

MINERALOGIA PETROLOGIA PALEONTOLOGIA GEOLOGIA ESTRUTURAL GEOQUMICA.

HIDROGEOLOGIA GEOLOGIA APLICADA GEOLOGIA DO AMBIENTE GEOFSICA

GEOMORFOLOGIA SEDIMENTOLOGIA TECTNICA

M. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005

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Actualmente a Terra, em termos geolgicos, j no considerada como um simples somatrio de camadas slidas concntricas e independentes dos invlucros fluidos que a rodeiam. Efectivamente as interaces entre a atmosfera, a hidrosfera, a litosfera, o manto e o ncleo esto por demais demonstradas. A biosfera, cronologicamente a ltima componente do nosso planeta, singular e determinante na evoluo da geosfera. A Geologia uma das especialidades cientficas que nos servem para compreender a Terra. A Climatologia, a Meteorologia e a Oceanografia, tambm designadas Cincias da Terra Fluda, so indispensveis para compreender o funcionamento de muitos processos geolgicos. As Cincias da Terra integram a Geologia com estas disciplinas, afim de permitir uma mais aprofundada compreenso da Terra. Este conceito ampliado imprescindvel para compreender o contexto dos problemas actuais relacionados com a Geosfera, nomeadamente os problemas do meio ambiente.

Fazendo um pouco de retrospectiva histrica, no perodo de 1950-1975 o ensino e aprendizagem das Geocincias foi marcado pela influncia da indstria extractiva de recursos geolgicos. A partir do final da dcada de 70, a nfase deslocou-se da explorao para a conservao dos recursos e do meio. At h pouco tempo e no auge da prospeco geolgica, a profisso de gelogo pressupunha que a cincia demonstrasse a sua utilidade econmica a curto prazo. Actualmente, com a maior parte dos jazigos minerais e de hidrocarbonetos j descobertos, e quando a sociedade comea a reparar nos aspectos mais desagradveis do crescimento econmico, o gelogo descobre que a sua profisso no incompatvel com o meio ambiente. A melhoria das inter-relaes homem-meio requer a sua contribuio, como sucede no caso dos riscos geolgicos.

No sculo XXI, todos os cidados, e no apenas os profissionais das Geocincias, necessitaro de um conhecimento bsico dos fenmenos geolgicos, que seroM. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005

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fundamentais na sua consciencializao sobre o mundo e os ajudaro em decises ou posies sobre aspectos relacionados com a nossa Terra. Presentemente, nas Geocincias h duas linhas: uma em cincia pura ou fundamental, que nos d uma perspectiva dos processos geolgicos de presente e do passado; da longa existncia da Terra e de como ela mudou e evoluiu desde a sua formao, perspectivando tambm a sua evoluo futura; e outra em cincia aplicada que inclui os domnios da Geotecnia, das Cincias Ambientais, da Prospeco Geolgica, da Hidrogeologia. Estas vertentes aplicadas baseiam-se nos conceitos: recursos-riscos-impactos.

Geologia

Cincia pura ou fundamental

Cincia aplicada

Estudo dos processo geolgicos do passado e do presente; formao e evoluo da Terra e perspectivas da sua evoluo futura.

Prospeco geolgica Riscos geolgicos Impactos ambientais

O mtodo cientfico em Geologia Um dos objectivos essenciais da Geologia interpretar, com base na disposio espacial e nas caractersticas das rochas da crosta terrestre a sequncia de episdios da histria da Terra. Neste sentido a Geologia uma cincia com carcter histrico. Quando a Geologia aborda a descrio das propriedades das rochas e minerais (entidades qumicas), e dos processos e transformaes que decorrem actualmente na crosta terrestre (regidos por princpios da fsica e da qumica), assume-se como cincia M. A. Ribeiro 5Ano Lectivo 2004/2005


no histrica, aproximando-se na sua metodologia da Fsica, da Qumica ou da Biologia aplicadas ao estudo da Terra. Como no possvel observar os fenmenos geolgicos do passado mas apenas alguns aspectos deles resultantes, estes interpretam-se luz das actuais leis dos diversos ramos da cincia. Por isso, o estudo dos fenmenos geolgicos actuais e a interpretao das rochas formadas no decurso dos tempos geolgicos constitui o nico meio de decifrar os acontecimentos que ocorreram na Terra em pocas passadas. AS ROCHAS SO OS ARQUIVOS DE INFORMAO GEOLGICA.

O campo de estudo da geologia tem grande dimenso espacial e temporal. Os fenmenos geolgicos podem ser considerados a escalas muito diferentes desde uma dimenso da ordem de 106 m (estruturao do globo terrestre), at uma dimenso da ordem de 10-9 m (estrutura cristalina) (fig 1.1). Esta variao nas dimenses e a grande dimenso necessria anlise de alguns aspectos geolgicos condiciona a aplicao de mtodos experimentais. Outro factor que condiciona os mtodos de estudo em geologia a inacessibilidade observao directa da grande maioria dos corpos geolgicos, uma vez que s a parte superficial da crusta acessvel observao.

Fig 1-1 - Representao grfica em escala logartmica da dimenso de alguns objectos geolgicos.


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De entre os fenmenos geolgicos que se observam directamente, apenas alguns se podem reproduzir laboratorialmente. Para a maioria dos processos impossvel aplicar a experimentao.

A idade da Terra da ordem de milhares de milhes de anos e a maioria dos fenmenos geolgicos realiza-se to lentamente que a sua velocidade imperceptvel escala humana (serve de exemplo a deriva continental). Apenas alguns processos se realizam com uma velocidade correspondente ordem de grandeza das nossas habituais medidas de tempo, como as erupes vulcnicas, sendo outros praticamente instantneos como os sismos (fig. 1.2).

Fig 1-2 - Representao grfica em escala logartmica da durao de alguns processos geolgicos

A ordem de grandeza no espao e no tempo dos objectos de estudo dificulta a aplicao de mtodos experimentais em Geologia. Os mtodos experimentais reproduzem a Natureza de maneira imperfeita. No laboratrio os processos realizam-se em sistemas fechados enquanto na Natureza os sistemas so abertos.


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As Cincias Naturais, nas quais se inclui a Geologia, tm como objectivo a descrio dos objectos e fenmenos naturais, que obedecem e se regem por leis cientficas. A descrio assenta fundamentalmente na observao, enquanto que as hipteses explicativas ou interpretaes se apoiam na generalizao de observaes e/ou na experimentao, quando quanto possvel. Uma hiptese que prevalece aps diversos desafios, acumula evidncias, suportadas num maior nmero de observaes e interpretaes favorveis, ou em experincias, e eleva-se ao estatuto de teoria. As teorias, embora suportadas num grande nmero de evidncias demonstradas, no so necessariamente correctas, porque no podem ser confirmadas ou provadas. A essncia da cincia que nenhuma explicao ou assunto est definitivamente comprovado e arrumado. As etapas do mtodo cientfico so esquematicamente as seguintes: 1- Observaes e experincias fornecem dados para elaborara a hiptese (tentativa de explicao dos dados); 2- O surgimento ocasional de dados pode ajudar a favorecer a hiptese; 3- Repetidos debates da hiptese por outros cientistas; 4- Construo do suporte ou rejeio da hiptese (reviso ou anulao); 5 A hiptese pode ser revista e testada de novo; 6 Uma hiptese ou um conjunto de hipteses podem ter suficiente suporte para se converterem em teoria conjunto de hipteses com elevado suporte de dados de observao e experimentais; 7 As teorias tambm so debatidas, suportadas, revistas e rejeitadas; 8 Um conjunto de hipteses e teorias quando favoravelmente suportadas transformamse num modelo cientfico; 9 Os modelos cientficos tambm so debatidos; 10 O processo cientfico avana por grandes e pequenas descobertas ou evidncias que suportam, contrariam ou apontam para a reviso, da hiptese, da teoria ou do modelo.


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H contudo ideias cientficas que devem ser consideradas como absolutamente correctas, uma vez que se tal no se verificasse o Universo tal como o conhecemos seria posto em causa. Estas ideias designam-se por leis cientficas, e so delas exemplos: a lei da gravitao universal; as leis do movimento e as leis da termodinmica.

Evoluo histrica de conceitos e mtodos geolgicos Desde cedo o Homem utilizou pedras e minerais para fazer utenslios necessrios sua sobrevivncia, de que exemplo o slex utilizado nas pontas das setas. Cedo comeou a aproveitar minerais para fazer tintas, que hoje podemos observar nas pinturas rupestres. A descoberta dos metais revolucionou a tecnologia e a evoluo do Homem. A descoberta do cobre, do bronze e do ferro so etapas fundamentais dessa evoluo Na Grcia antiga surgiram tentativas de interpretao de factos geolgicos. Xenfanes (570-480 A.C.), interpretou as conchas fsseis como tendo sido produzidas quando todas as coisas ainda se encontravam na vasa. Pitgoras (580-565 A.C.) teve a percepo da realidade das transgresses e regresses marinhas. A Enciclopdia islmica (concluda antes de 980) relatava que a eroso destrua as montanhas, e os materiais soltos iam acumular-se em lagos e mares sob a forma de camadas sobrepostas, da resultando novas montanhas; ciclicamente todos os 36 000 anos, as plancies transformam-se em mares e os mares em plancies e montanhas. Avicena, mdico muulmano (980-1036/7) dizia que as montanhas eram originadas pelos sismos que faziam subir o solo.

No Renascimento, Leonardo da Vinci (1452-1519) admitia que os fsseis se depositaram em fundos marinhos. Dos seus estudos no vale do rio P, concluiu que o tempo necessrio para a gnese dos aluvies teria excedido largamente os valores at ento supostos com base na Bblia, para a idade da Terra. Estes seus estudos no tiveram impacto, e no sc. XVI relacionavam-se fsseis e rochas com o Dilvio bblico - Diluvianismo.


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Em meados do sc. XVII, com base na Bblia, o arcebispo anglicano Ussher (15811656) calculou que a Terra tinha sido criada s 9h da manh do dia 23 de Outubro no ano 4004 A.C. Este clculo foi feito sobre as descries apresentadas na Biblia, no livro Gnesis, utilizando a cronologia e durao dos reinados descritos at ao nascimento de Cristo. Este mtodo revela a aplicao de um mtodo cientfico para a datao da Terra, suportada num postulado de base admitido por todos poca - a criao bblica do mundo. importante realar que a pesquisa cientfica actual se desenvolve por mtodos idnticos, suportada em postulados que so a base de todas as interpretaes, at que se demonstre serem obsoletos.

De grande importncia foram os estudos de Niels Stenson (1638-1686) ao distinguir rochas que se teriam formado nos rios e no mar com base nos fsseis que a encontrou. Enunciou o Princpio da Sobreposio - camadas sucessivas so cada vez mais modernas medida que se sobe na srie, um dos princpios bsicos da Estratigrafia. Abordou a tectnica quando considerou que as camadas inclinadas foram horizontais noutra poca. O Plutonismo, doutrina que se divulgou no sc.XVIII, defendia que as rochas tinham origem em material em fuso. Avanos importantes so devidos a Georges Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788), que atribua origem gnea s montanhas mais antigas; o globo teria passado por um estado de fuso, que por arrefecimento teria originado as montanhas; advogava portanto o Plutonismo. Admitia que a durao total da Histria da Terra seria da ordem dos 75 mil anos, o que excedia largamente as estimativas de seis a oito mil anos admitidas com base na Bblia. Contribuio essencial devida a James Hutton (1726-1797), autor de A Teoria da Terra. Foi de tal maneira importante o seu contributo para o desenvolvimento da Geologia, que considerado como o grande mestre do Uniformitarismo, doutrina que no sc. XVIII se ops ao Neptunismo. O Neptunismo, cujo grande impulsionador foi Werner (1749-1817), considerava a geologia como uma prova da veracidade das Escrituras, interpretando os depsitos marinhos e os fsseis como vestgios do episdio bblico do Dilvio. Werner defendiaM. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005

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que minerais e rochas eram produtos da gua. Estes materiais ter-se-iam formado no grande oceano que teria coberto toda a superfcie do globo. Werner distinguiu cinco episdios distintos, com base nas sequncias de rochas observadas e muito bem descritas em diversos pontos da Europa:1- Deposio num mar quente dos granitos, gnaisses e prfiros; 2- Deposio de xistos e grauvaques, que cobrem os granitos e os gnaisses primitivos; 3- O mar comea a retirar-se dos continentes. Neste perodo depositam-se os calcrios, os grs e os basaltos. Os basaltos foram considerados como rochas sedimentares, porque Werner os observou em sequncias intercalados com rochas sedimentares. Durante este perodo, teriam aparecido os mamferos na Terra; 4- Aparecimento de continentes de dimenso ainda restrita, nos quais os rios e o vento tinham j uma aco importante, como agentes de eroso e de transporte, que permitiam que fossem depositados no mar os produtos dessa eroso: argilas, areias e saibros; 5- Aps a retirada da gua dos continentes, inicia-se uma intensa actividade vulcnica, cuja fonte de calor pode ser detectada na combusto das formaes carbonferas enterradas a grande profundidade.

Estas etapas sucedem-se num perodo de algumas dezenas de milhares de anos, num tempo bblico. O Neptunismo advogava uma histria geolgica da Terra com uma evoluo rpida e j finalizada, com etapas respeitando uma ordem estabelecida, correspondendo a cada uma delas rochas bem caractersticas. Contrariando esta corrente de pensamento, o uniformitarismo exposto por James Hutton defendia uma evoluo cclica, na qual seria difcil indicar com preciso um princpio e um fim na histria da Terra. Esta teoria uniformitarista, defendia uma origem dupla para as rochas da crosta; algumas como os calcrios, os xistos e os arenitos, chamadas rochas secundrias, resultariam da eroso de rochas preexistentes, chamadas rochas primrias, que por sua vez teriam resultado do arrefecimento do material em fuso do interior da Terra. Por defender esta origem a partir de matria em fuso, para alguns tipos de rochas, Hutton considerado tambm um defensor do Plutonismo. As rochas primrias tpicas so o granito e o basalto, que para Hutton resultariam do arrefecimento de um magma quente vindo do interior do globo.


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Contribuio portuguesa importante para o desenvolvimento da geologia mineira e da mineralogia foi dada por Jos Bonifcio de Andrade e Silva (1763-1838), cujo nome ficou homenageado na nomenclatura de um mineral do grupo das granadas - a andradite.

Cuvier (1769-1832), detectou na sucesso de estratos ou camadas, uma srie de faunas que pareciam surgir lentamente e desaparecer alguns estratos mais acima. Interpretou estas observaes, admitindo que o globo tem uma actividade cclica, sendo cada ciclo separado do seguinte por uma grande catstrofe que destrua os seres vivos existentes nos continentes - Catastrofismo. Deus voltava ento a criar novas espcies para substituir as desaparecidas e, desta forma, as faunas e as floras iam-se sucedendo e renovando com caractersticas diferentes.

A Geologia progrediu com a influente obra de Charles Lyell (1797-1875) Principles of Geology, que refutou todas as ideias catastrofistas de Cuvier. Segundo Lyell todos os fenmenos geolgicos que ocorreram no passado, e cujos vestgios podemos observar hoje, foram provocados por fenmenos idnticos, em natureza e em intensidade, queles que observamos nos nossos dias: eroso, sedimentao, vulcanismo, sismos, etc. Se tivermos em conta e correctamente a aco do tempo, no precisamos de evocar catstrofes: basta adicionar at ao infinito os fenmenos que observamos todos os dias. Charles Lyell foi o grande impulsionador no desenvolvimento do Uniformitarismo, aplicando-o como um mtodo de trabalho no estudo do passado da Terra. O uniformitarismo como mtodo de trabalho recebe a designao de Actualismo, porque se rege pelo Princpio da Causas Actuais - "O presente a chave do passado". O actualismo pois uma aplicao prtica do uniformitarismo. Segundo as teorias uniformitaristas: A Terra seria o produto de um tempo ilimitado; H permanente formao e destruio de rochas;

A histria da Terra pode ser explicada em termos de foras naturais, como as que se observam hoje em dia;M. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005

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A histria da Terra decorre de um desenvolvimento longo e progressivo, no ocorrendo catstrofes universais.

Em 24 de Novembro de 1859 foi publicada a 1 edio da obra de Charles Darwin A Origem das Espcies. Este livro corresponde a uma transformao profunda da viso da terra e da durao da sua histria. As teorias evolucionistas que esta obra advoga esto associadas ao aparecimento da Geologia como cincia. Com o desenvolvimento da teoria EVOLUCIONISTA surgiram limitaes ao ACTUALISMO.

O actualismo, aplicao metodolgica do uniformitarismo, continua a ser aplicado, embora a geologia moderna deva ter em linha de conta que a evoluo da Terra, manifestando-se por processos cclicos, no no seu todo reversvel. A conjugao das diferentes teorias defendidas nos scs. XVIII e XIX, mas sobretudo as teorias evolucionistas, suportaram as ideias actuais sobre o tempo geolgico e a histria da Terra: -

A evoluo faz-se lentamente e os tempos geolgicos so longos; A evoluo irreversvel e d um sentido ao tempo; A evoluo no tem um fim nem dirigida; sim uma resposta a alteraes ligadas histria da terra.

Embora admitindo que os acontecimentos ao longo da histria da Terra no se deram sempre da mesma maneira e com a mesma intensidade, a reconstituio do passado da Terra ainda construda com base nos princpios do Actualismo. Alguns exemplos das limitaes desta aplicao prtica:Muitas rochas abundantes nas sequncias geolgicas mais antigas no se formam actualmente ou ocorrem em propores muito diferente So exemplos: - Os ferros oolticos e os fosfatos ou ainda rochas vulcnicas mais antigas, que no tm equivalentes actuais - A abundncia de nveis de slex (slica de precipitao qumica) nas sries marinhas do passado, enquanto actualmente se verifica que os meios marinhos so imprprios para a concentrao de slica. M. A. RibeiroAno Lectivo 2004/2005

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O presente no representativo dos tempos antigos A superfcie actual da Terra no semelhante dos tempos carbonferos Os fenmenos ps e inter-glaciricos actuais so anormais, porque os perodos glaciricos correspondem a menos de 2% da histria da Terra desde o Paleozico. No passado s possvel reconhecer o que conhecemos nos ambientes actuais ou mecanismos fsico-quimicos idnticos - S possvel a um gelogo reconhecer, numa sequncia geolgica antiga, um ambiente glacirico, se esse ambiente for observvel actualmente; - A descoberta recente de fontes hidrotermais nos rifts permitiu caracterizar um novo ambiente de deposio, tornando possvel a sua identificao em sequncias antigas. A comparao entre o actual e o passado s pode ser feita com base no que conservado no passado As modificaes irreversveis caracterizam a histria da Terra - Formao progressiva dos continentes; - Mudanas na composio da atmosfera. Extines massivas de espcies (fim do Paleozico e limite Cretcico-Tercirio)

No incio do Sc. XX, argumentos geolgicos, geofsicos, paleontolgicos, paleogeogrficos e zoolgicos levaram Wegener (1880-1930) a admitir que os continentes fizeram parte de um nico continente - a Pangeia, e que no decurso dos tempos se separaram teoria da deriva continental. Esta teoria no explicava contudo qual o motor para estas translaes continentais. Foi Arthur Holmes (1890-1965) que sugeriu que eram devidas a correntes de conveco numa massa fluda sob a crosta rgida e fragmentvel. A partir dos anos 60 foram descobertas as dorsais ocenicas, com a parte mediana a corresponder a vales do tipo rift. O Paleomagnetismo contribuiu com provas irrefutveis para a aceitao da teoria da expanso dos fundos ocenicos, encontrando-se dessa forma o motor da deriva continental.


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UM POUCO DE HISTRIA DA GEOLOGIAA descoberta do cobre, do bronze e do ferro marcaram etapas fundamentais na evoluo do Homem. Na Grcia antiga surgiram tentativas de interpretao de factos geolgicos. Xenfanes (570-480 A.C.), interpretou as conchas fsseis como tendo sido produzidas quando todas as coisas ainda se encontravam na vasa. Pitgoras (580-565 A.C.) teve a percepo da realidade das transgresses e regresses marinhas. A Enciclopdia islmica (concluda antes de 980) relatava que a eroso destrua as montanhas, e os materiais soltos iam acumular-se em lagos e mares soba forma de camadas sobrepostas, da resultando novas montanhas, renovadas ciclicamente todos os 36000anos. Avicena, mdico muulmano (980-1036) dizia que as montanhas eram originadas pelos sismos que faziam subir o solo. No Renascimento, Leonardo da Vinci (1452-1519) admitia que os fsseis se depositaram em fundos marinhos, concluindo que o tempo necessrio para a gnese dos aluvies teria excedido largamente os valores at ento supostos para a idade da Terra. No sc. XVI ainda se relacionavam os fsseis e rochas com o Dilvio bblico Diluvianismo. Em meados do sc. XVII, com base na Bblia, o arcebispo anglicano Ussher (1581-1656) calculou que a Terra tinha sido criada s 9h da manh do dia 23 de Outubro no ano 4004 A.C. Niels Stenson (1638-1686) ao distinguir rochas que se teriam formado nos rios e no mar com base nos fsseis que a encontrou, enunciou o Princpio da Sobreposio No sc. XVIII despontava o Plutonismo, doutrina que defendia que todas as rochas tinham origem em material em fuso; Avanos importantes so devidos a Georges Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788), que atribua origem gnea s montanhas mais antigas; 1

o globo teria passado por um estado de fuso, que por arrefecimento teria originado as montanhas; advogava portanto o Plutonismo. A Histria da Terra seria da ordem dos 75mil anos. James Hutton (1726-1797), autor de A Teoria da Terra, deu importante contributo para o desenvolvimento da Geologia, como o grande mentor do Uniformitarismo, doutrina que no sc. XVIII se ops ao Neptunismo. O grande impulsionador do Neptunismo foi Werner (1749-1817). Esta teoria foi muito suportada nas Escrituras, interpretando os depsitos marinhos e os fsseis como vestgios do episdio bblico do Dilvio. Werner defendia que minerais e rochas ter-se-iam formado no grande oceano que teria coberto toda a superfcie do globo, em cinco episdios distintos. O Uniformitarismo (James Hutton) defendia uma evoluo cclica, sem vislumbre de um princpio e um fim na histria da Terra. Defende uma origem dupla para as rochas da crosta: rochas primrias teriam resultado do arrefecimento do material em fuso do interior da Terra e as rochas secundrias seriam resultantes da eroso de rochas preexistentes. Por defender a origem primria a partir de matria em fuso, para alguns tipos de rochas, Hutton considerado tambm um defensor do Plutonismo. As rochas primrias tpicas so o granito e o basalto. Jos Bonifcio de Andrade e Silva (1763-1838) deu importante contributo para o desenvolvimento da geologia mineira. Um mineral do grupo da granada recebeu um nome que lhe foi dedicado andradite. Cuvier (1769-1832), detectou na sucesso de estratos ou camadas, uma srie de faunas que pareciam surgir lentamente e desaparecer alguns estratos mais acima. Interpretou a actividade cclica, sendo cada ciclo separado do seguinte por uma grande catstrofe que destrua os seres vivos existentes nos continentes Catastrofismo.

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A obra de Charles Lyell (1797-1875) Principles o Geology refutou as ideias catastrofistas de Cuvier, interpretando os fenmenos geolgicos que ocorreram no passado de modo idntico, em natureza e em intensidade, aos que observamos nos nossos dias. Charles Lyell foi o grande impulsionador no desenvolvimento do Uniformitarismo, aplicando-o como um mtodo de trabalho no estudo do passado da Terra. O Uniformitarismo como mtodo de trabalho recebe a designao de Actualismo, porque se rege pelo Princpio da Causas Actuais "O presente a chave do passado". O actualismo pois uma aplicao prtica do Uniformitarismo. Segundo as teorias uniformitaristas: A Terra seria o produto de um tempo ilimitado; H permanente formao e destruio de rochas; A histria da Terra pode ser explicada em termos de foras naturais, como as que se observam hoje em dia; A histria da Terra decorre de um desenvolvimento longo e progressivo. A 1 edio da obra de Charles Darwin A Origem das Espcies (24 de Novembro de 1859) marca uma transformao profunda da viso da terra e da durao da sua histria. As teorias evolucionistas que esta obra advoga esto associadas ao aparecimento da Geologia como cincia. Com o desenvolvimento da teoria EVOLUCIONISTA surgiram limitaes ao ACTUALISMO. O actualismo, aplicao metodolgica do Uniformitarismo, continua a ser aplicado, embora a Geologia moderna deva ter em linha de conta que a evoluo da Terra, manifestando-se por processos cclicos, no reversvel

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Da conjugao das diferentes teorias defendidas nos secs. XVIII e XIX, mas sobretudo com o suporte das teorias evolucionistas, desenvolveu-se a ideia actual sobre o tempo geolgico e a histria da Terra: A evoluo faz-se lentamente e os tempos geolgicos so longos; A evoluo irreversvel e d um sentido ao tempo; A evoluo no tem nem dirigida; sim uma resposta a alteraes ligadas histria da terra No incio do Sec. XX, argumentos geolgicos, paleontolgicos, paleogeogrficos e zoolgicos levaram Wegener (1880-1930) a admitir que os continentes fizeram parte de um nico continente -a Pangeia, e que no decurso dos tempos se separaram teoria da deriva continental. Arthur Holmes (1890-1965) defendeu que a deriva continental era devida s correntes de conveco soba crosta rgida e portanto fragmentvel. A partir dos anos 60 foram descobertas as dorsais ocenicas, coma parte mediana a corresponder a vales do tipo rift. O Paleomagnetismo contribuiu com provas irrefutveis para a aceitao da teoria da expanso dos fundos ocenicos, encontrando-se dessa forma o motor da deriva continental. Embora admitindo que os acontecimentos ao longo da histria da Terra no se deram sempre da mesma maneira e com a mesma intensidade, a reconstituio do passado da Terra ainda construda com base nos princpios do Actualismo. Alguns exemplos das limitaes ao actualismo Muitas rochas abundantes nas sequncias mais antigas so raras ou inexistentes nos ambientes actuais: p.e. ferros oolticos e

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fosfatos sem equivalentes actuais; nveis de slex (slica de precipitao qumica) nas sries marinhas do passado, enquanto os meios marinhos actuais no so favorveis para a concentrao de slica O presente no representativo dos tempos antigos: p.e a superfcie actual da Terra no semelhante dos tempos carbonferos.

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2 Formao e Evoluo da terra

Geologia Geral 2.1 Formao e evoluo da Terra

2 Terra um planeta especial

2.1 Formao e evoluo da TerraBIG BANG Teoria explicativa da origem do nosso universo h cerca de 12 a 15 mil milhes (bilies) de anos, a partir de uma exploso csmica. Antes desse momento toda a matria e energia estariam concentradas num nico ponto, incomensuravelmente denso. A partir do Big Bang o universo expandiu-se continuamente, originando as galxias e as estrelas. A evoluo do Universo (e do Sistema Solar) pode ser explicada pelos processos de nucleossintese, desencadeados a partir do big bang e evoluindo posteriormente por etapas (fig.2.1). NUCLEOSSINTESE: fuso de ncleos e/ou captura neutrnica Exemplos:2 4 4

H + 2H = 4He + calor He + 4He + 4He = 12C + calor He + 4He + 4He + 4He = 16O + calor C + 4He =16

12 24

O + calor

Mg + 4He = 28Si + calor

Os fenmenos de nucleossintese desenvolveram-se a partir do big bang em etapas sucessivas, originando todos os elementos qumicos que constituem a matria do universo. Sobre a abundncia dos diferentes elementos qumicos do universo, importa referir que (fig. 2.1): 90% dos tomos do universo so de H, e 10% so de He; h um decrscimo progressivo da abundncia dos elementos em funo dos respectivos nmeros atmicos crescentes. S trs elementos escapam a esta correlao: o Li, o B e o Be (so entre os elementos leves os menos abundantes no universo); os elementos mais pesados (elementos metlicos) so apenas elementos trao (elementos presentes em pequenas quantidades).

M. A. RibeiroAno lectivo: 2004/2005

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Os diferentes corpos do universo tm composies muito semelhantes, embora as estrelas apresentem espectros de radiao diferentes, estas diferenas so resultantes da diferente atmosfera que as envolve; em algumas existe uma atmosfera essencialmente compostas por He, noutras por H.

Fig.2.1 Abundncia dos diferentes elementos qumicos no universo e fases de nucleossintese.


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VIA LCTEA uma galxia entre muitas Galileu mostrou em 1610 que a Via Lctea era formada por milhares de estrelas, sendo o sol uma delas (fig. 2.2).

Fig. 2.2 Representao esquemtica, em corte com vista tridimensional, da nossa galxia Via Lactea; al anos luz.

Os braos ou ramos galcticos correspondem a ondas de densidade mais fortes do centro para a periferia do disco. Cada estrela est animada de um movimento de translao por efeito da gravitao. As estrelas percorrem o disco galctico em ciclos de +/- 250Ma. Esta ciclicidade galctica parece ter alguma influncia sobre o nosso planeta, porque tem correspondncia com a ciclicidade dos grandes acontecimentos geolgicos dos ltimos 600 Ma da Terra.

TERO OS PLANETAS DO SISTEMA SOLAR UMA ORIGEM COMUM? QUAL A SUA RELAO COM A ORIGEM DO UNIVERSO? Idade do sistema solar (+/- a idade da Terra ) 4,57 4,56 mil milhes de anos; Idade das rochas da Lua 4,47 mil milhes de anos; idade da Lua Idade dos meteoritos 4,56 mil milhes de anos Idade das rochas mais antigas da Terra 3 a 3,5 mil milhes de anos(recentemente foram encontrados zirces na Austrlia com 4,3 a 4,4 mil milhes de anos)

Idades baseadas nos estudos isotpicos de: - rochas lunares; - meteoritos; - rochas terrestresM. A. RibeiroAno lectivo: 2004/2005

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HIPTESE DA NEBULOSA: Em 1755, o filsofo alemo Kant sugeriu que o sistema solar teria sido originado a partir da rotao de uma nuvem de gs e poeiras (fig.2.3). Os telescpios actuais permitem confirmar a existncia deste tipo de nuvens fora do sistema solar. Os gases mais abundantes nestas nuvens so o hidrognio e o hlio, e as poeiras so quimicamente semelhantes aos materiais da terra.

Fig. 2.3 Formao do Sistema Solar: a) Contraco de uma nebulosa (gs e poeiras) inicial; b) Por contraco e rotao forma-se um disco cuja matria fica concentrada sobretudo no centro (Proto-Sol); c) No disco de gs e poeiras envolventes formam-se gros que colidem e se agrupam formando os planetesimais (corpos de dimenso quilomtrica); d) Os planetas formam-se por mltiplas colises e acrees de planetesimais em resposta atraco gravtica.

Sob efeito gravtico a matria da nebulosa concentra-se no centro originando o precursor do Sol (Proto-Sol) (fig. 2.3). Esta compresso origina um aumento de densidade e de temperatura, atingindo-se condies de fuso nuclear, que se mantm no Sol. Entretanto a nuvem residual de gs e poeiras que envolviam o proto-Sol, por rotao formaram um disco, cuja densidade e temperatura aumentavam da periferia para o interior. Este disco comeou a arrefecer e originou condensao e por atraco gravtica a matria condensada e as poeiras foram aglomeradas em corpos pequenos (quilomtricos) os planetesimais. Por colises mltiplas estes planetesimais foram-se aglomerando e acreccionando formando corpos planetrios. Numa fase final de colises os corpos planetrios de maior massa (com maior campo gravtico) atrairam e aglomeraram os outros, originam-se assim os nove planetas.


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Contudo os planetas interiores (ou telricos): Mercrio, Venus, Terra e Marte apresentam caractersticas diferentes dos exteriores (Jpiter, Saturno, Urano, Neptuno e Pluto (fig. 2.4). Todos os planetas do Sistema Solar apresentam orbitais de baixa excentricidade e todas no mesmo plano (+/- no plano equatorial do sol), verificando-se que 99% da massa do sistema solar est no sol. Os restantes 1% distribuem-se pelos planetas prximos do sol (pequenos e densidade elevada) e pelos mais afastados (maiores e de menor densidade). Mercrio, Vnus, Terra e Marte so planetas pequenos e densos com poucos satlites (excepto a Lua), e constituem os planetas telricos. Jpiter; Saturno; Urano; Neptuno (planetas gigantes) e pluto so maiores, menos densos, tm muitos satlites e so ricos em gases, nomeadamente amonaco, metano hidrognio e hlio.

Fig. 2.4 - O sistema solar: representao orbital e dimenso relativa dos planetas.

Apresentam-se algumas caractersticas dos planetas nossos vizinhos no sistema solar:MERCRIO: - Estrutura interna semelhante da Terra, com ncleo de ferro e manto de silicatos, mas em propores diferentes. - A superfcie externa semelhante Lua, com escoadas de lavas e crateras de dimenses muito variveis. Mercrio um planeta morto, mas que teve, no passado importante actividade vulcnica. M. A. RibeiroAno lectivo: 2004/2005

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- Ausncia de atmosfera: Campo magntico dipolar, semelhante ao da Terra, embora mais fraco, cuja origem deve estar associada ao ncleo. VNUS: - um pouco mais pequeno e menos denso que a Terra. - Tem o perodo de rotao mais longo que o perodo de translao. - Atmosfera muito densa (95 vezes superior da Terra): 97% de CO2; 3% de azoto, compostos sulfurosos, enxofre, etc. - A atmosfera tem um efeito de estufa que explica a temperatura de 460C no solo de Vnus. - Ausncia de campo magntico. - Rochas parecem semelhantes s da Terra (granidos e basaltos ??). - Crateras de impacto foram destrudas pelo vulcanismo. - Vnus parece ser ainda geologicamente activo: Existem estruturas que se assemelham a dorsais e a zonas de subduco. MARTE: - Atmosfera composta por 95% de CO2; 2 a 3 % de azoto; presena de oxignio e de vapor de gua e outros gases raros., mas de muito baixa presso.. - Pensa-se que na superfcie de Marte ter existido uma camada de 10m a 100m de gua (lquida ou gasosa). A morfologia da sua superfcie, para alm de crateras de meteoritos e de escoadas de lavas apresenta vestgios de cursos de gua que causaram ravinamentos e eroso. - Marte, semelhana da Terra e das suas rochas sedimentares, tem rochas superficiais formadas a partir de rochas ultrabsicas. JUPITER E SATURNO: - Contrariamente ao que se supunha no se trata de planetas gelados, mas ao contrrio planetas ardentes, com vulcanismo intenso e permanente. A sua temperatura interna atinge 20 00C; - A atmosfera de ambos essencialmente composta por H e He. - O ncleo deste planetas, antes considerados como gasosos, dever ter uma composio muito prxima da dos planetas telricos.

A TERRA E A LUA A Lua tem uma crosta de composio anortostica, de idade entre 4,5 e 4,4 mil milhes de anos, com uma espessura de cerca de 60km; A espessura da sua litosfera da ordem de 1000Km (ao contrrio da da Terra que tem cerca de 70 a 150km) o que torna impossvel todos os movimentos de placas ou ascenso de magmas a partir da astenosfera. A LUA UM ASTRO MORTO, apenas com uma sismicidade ligeira. A evoluo da Lua terminou no momento a partir do qual a partir da qual h registo litolgico (nas rochas) da evoluo da Terra. As rochas mais antigas da terra tm cerca de 3,5 mil milhes de anos, mas 97% das rochas do nosso planeta tm menos de 2 mil milhes de anos.


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QUAIS TERO SIDO AS RELAES ENTRE A GNESE DA TERRA E A DA LUA? DESDE QUANDO ESTO JUNTAS? No decurso da acreo da Terra, a coliso de planetesimais e de outros corpos de maiores dimenses gerou uma importante energia de impacto, suficiente para projectar no espao alguns dos fragmentos dos corpos que colidiam, e por outro lado, suficiente para aquecer at ao ponto de fuso a Terra acrecionada. Outra das fontes de calor desde o inicio da formao da Terra ter sido o decaimento radioactivo de alguns dos seus constituintes (urnio, por exemplo). Uma das hiptese mais aceites para a formao da Lua a de que esta tenha resultado da agregao dos detritos resultantes do impacto sobre a Terra de um corpo do tamanho de Marte ( fig. 2.5), que se teria verificado h cerca de 4.5 mil milhes de anos. Este impacto teria causado uma fuso extensiva da Terra e teria projectado uma quantidade enorme de detritos que posteriormente aglomeraram formando a Lua. Globalmente a Lua constituda por material menos denso do que a Terra, o que tambm favorece a hiptese antes exposta; o material projectado no decurso da coliso e fuso subsequente foi o menos denso. O facto de A Lua no ter atmosfera tambm favorece esta hiptese; ter perdido os volteis no aquecimento provocado pelo impacto.

Fig. 2.5 - Representao esquemtica da coliso de um corpo da dimenso de Marte, que ter ocorrido na superfcie da Terra, h cerca de 4,5 mil milhes de anos, na fase final do seu processo de acreo. Esta coliso ter originado uma fuso extensiva da Terra e a projeco de detritos que por aglomerao originaram a Lua.


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COMO EVOLUIU A TERRA PARA UM PLANETA COM CONTINENTES, OCEANOS E ATMOSFERA? A Terra, em consequncia do impacto, ter sofrido uma inclinao de 23 no seu eixo de rotao e uma fuso de 30 a 65%. A partir do momento em que houve material em estado de fuso comeou o processo de diferenciao. A estruturao geoqumica da Terra foi consequncia de um processo de diferenciao que se seguiu acreo (fig. 2.6).

Fig. 2.6 Representao esquemtica da acreo e direrenciao da Terra.

Neste processo de diferenciao os elementos mais densos, nomeadamente o ferro concentram-se no interior no ncleo e os menos densos migram para a superfcie concentrando-se na crosta e os volteis na atmosfera.(fig. 2.7).

Fig. 2.7 a) A Terra aps o processo de acreo seria uma massa homognea; b) No processo de diferenciao o ferro concentrou-se no ncleo e o material menos denso formou a crosta superficial; c) Zonalidade concntrica da Terra: ncleo denso, crosta pouco densa e manto residual entre ambos englobando a maioria da sua massa. M. A. RibeiroAno lectivo: 2004/2005

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O ncleo terrestre situa-se no centro da nosso globo a partir da profundidade de 2900 km e constitudo essencialmente por ferro e algum nquel. A crosta, parte mais superficial da Terra, constituda pelos materiais menos densos que flutuam no oceano do magma inicial e tem uma profundidade mdia de cerca de 40km. Entre ambos existe o manto que compreende a grande maioria da massa terrestre e em uma composio de densidade intermdia. Existem muitos elementos qumicos, mas apenas 4 deles constituem 90%da massa da Terra (fig. 2.8).

Fig. 2.8 Abundncia relativa dos elemento qumicos na globalidade da Terra e na crosta terrestre.

As rochas da crosta sobre as quais vivemos so constitudas em mais de 80% por oxignio, silcio e alumnio. O processo de diferenciao levou formao da crosta, estando esta diferenciada em crosta continental de composio mdia grantica a granodiortica, e em crosta ocenica de composio mdia basltica. A diferenciao da crosta continental ter comeado


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com a diferenciao global, mas continuou ao longo do tempo geolgico, terminando a fase maior da sua formao h cerca de 2500 a 2000 milhes de anos (fig. 2.9). Actualmente as massa continentais representam 29% da superfcie da Terra, e esta relao parece manter-se estvel nos ltimos 500 milhes de anos. Aps um crescimento rpido dos continentes entre 3000 e 2000 milhes de anos, a diferenciao e crescimento dos continentes custa do manto tornou-se bastante mais lenta nos ltimos 500 milhes de anos, mas a sua reciclagem continua a processar-se, por troca de massa entre o manto e a crusta e por interaco com a atmosfera e a hidrosfera, numa sucesso de ciclos. A hidrosfera e a atmosfera formaram tambm da dependncia do processo de diferenciao, por concentrao nas zonas superficiais de gua e gases libertados durante o aquecimento e diferenciao. Na estrutura qumica dos minerais existia oxignio e hidrognio, assim como azoto e carbono. Com o aquecimento da Terra e fuso parcial dos seus materiais o vapor de gua e outros gases foram libertados e transportados para a superfcie pelos magmas e libertados pela actividade vulcnica (fig.2.10). Esta atmosfera primitiva teria essencialmente hidrognio, vapor de gua, dixido de carbono e azoto. Na sua evoluo posterior verificou-se perda do hidrognio que se escapou para o espao, devido sua leveza, e ganho de oxignio livre a partir do momento em que, pelo desenvolvimento da biosfera, houve seres vivos com a capacidade de realizarem fotossntese. O aparecimento e evoluo da vida na Terra dependeu e depende de complexas

interaces entre atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera. H cerca de 4 a 3,5 mil milhes de anos j existiam a atmosfera primitiva e a hidrosfera. Esta atmosfera primitiva deixava que todos os componentes da luz solar atingissem a superfcie slida da Terra, mesmo os raios ultravioleta (UV), que so prejudiciais vida. A abundncia de dixido de carbono e de vapor de gua na atmosfera primitiva fizeram um efeito de estufa atmosfrico, permitindo que a luz solar entrasse, e que o calor e o vapor de gua ficassem retidos na superfcie da Terra. Foi este o ambiente propcio ao desenvolvimento dos percursores da vida - existem vestgios de formas bacterianas em rochas com 3.5 mil milhes de anos. O primeiro passo nesta evoluo teria sido a formao de grandes molculas orgnicas de metano e amnia, que ainda no eram seres vivos. O passo seguinte foi o desenvolvimento das molculas ARN e ADN. Outro


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passo importante foi o desenvolvimento de formas de vida com a capacidade de fotossntese, permitindo uma importante evoluo da composio atmosfrica.

EVENTOS MAIORES NA EVOLUO DA TERRAFormao do Sol: 4570 Ma Formao da Lua: 4510Ma Diferenciao completa: 4470 Ma gua lquida: 3800Ma

4 000 milhes de anosAcreo dos planetas: 4560 Ma

Fragmento mineral mais antigo: 4400Ma

Evidncia de vida: 3500Ma

3 000 milhes de anos

Fase maior do crescimento continental

2 000 milhes de anosOxignio atmosfrico:2450-2200Ma Clulas com ncleo: 2200Ma Organismos multicelulares:565Ma

Glaciao? 700Ma

1 000 milhes de anos

Big Bang evolucionrio: 545-530Ma Extines em massa:439Ma

ActualidadePlantas com flor: 125Ma Homo sapiens 120.000anos

Fig. 2.9 Cronologia dos eventos maiores da formao da Terra.

Na atmosfera actual as molculas de oxignio so difundidas para as zonas superiores da atmosfera - a estratosfera, e so transformadas pela radiao solar em ozono (O3), criando uma camada protectora, que impede os raios UV, prejudiciais vida, de


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atingirem a superfcie terrestre. Sem este escudo protector que a camada de ozono, a vida tal como existe hoje na superfcie da Terra seria impossvel.

Fig. 2.10 Representao esquemtica da formao e evoluo dos invlucros fluidos da Terra: hidrosfera e atmosfera.


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2.1 O Dinamismo da Terra


2.1 3 Dinamismo da TerraInteraco da energia interna e da energia solar A Terra um sistema complexo em se que interagem todos os seus componentes, organizados em dois grandes geosistemas (fig.2.11): O sistema tectnico - envolve interaces entre os componentes slidos da Terra (crosta, manto e ncleo), na dependncia da energia interna da Terra; O sistema climtico envolve interaces entre os componentes fluidos (atmosfera e hidrosfera) e a biosfera, na dependncia da energia solar. Obviamente estes dois subsistemas interagem reciprocamente, sendo a Terra, no seu todo, um sistema aberto, porque troca energia e tambm matria com o resto do cosmos (fig.2.12).

Fig. 2.11 - A superfcie slida da Terra e a sua imagem por satlite evidenciado aspectos dos seus invlucros fluidos.

Fig. 2.12 A Terra como parte de um sistema planetrio - sistema solar, no qual se verificam trocas de matria e energia. A Terra um sistema aberto.


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A Terra um sistema de vrios componentes que interagem uns com os outros. Accionados pela energia solar e pelo calor interno da Terra, existem ciclos de matria e energia atravs destes diferentes sistemas, que determinam as condies climticas e meteorolgicas, influenciam a formao e as modificaes das rochas, e afectam todos os organismos vivos. A litosfera, a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera esto interligadas pelo dinamismo da Terra, que depende de duas fonte energticas (Fig. 2.13): (i) (ii) A energia interna da terra; A energia solar.

Fig. 2.13 Interligaes entre a litosfera, a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera; fontes energticas e ciclos de matria e energia, determinantes na formao e modificao das rochas, nas condies meteorolgicas e climticas e afectando todos os organismos vivos.

A energia interna da terra depende de duas fontes de calor: (i) o calor primordial acumulado durante os processos de formao da Terra: resultante do impacto dos planetesimais; libertado pela energia gravitacional na acreo, permitindo a

fuso e descida do ferro fundido para o ncleo; (se fosse esta a nica fonte de


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energia interna a Terra teria arrefecido muito mais rapidamente atingindo uma situao de tectonicamente morta com uma superfcie imutvel como a da Lua);

(ii)

o

calor

resultante

da

radioactividade

de

alguns

elementos,

nomeadamente: urnio, trio e potssio (1/3 desta energia ser produzida nasrochas da crosta, onde a concentrao de elementos radioactivos mais elevada. os outros 2/3 sero produzidos no manto, muito mais extenso).

Fluxo energtico- fluxo trmico A principal fonte de energia interna da Terra a desintegrao de elementos radioactivos de longo perodo presentes nas rochas.

A energia libertada superfcie do globo continua e por vezes brutal: No sismo registado no Chile em 1960, o mais forte sismo jamais registado, houve uma libertao de energia de 1019J; Na erupo do Monte de St dissipados 1,9*1015J; Contudo estas libertaes de energia, embora espectaculares representam apenas uma fraca percentagem da dissipao global de energia por fluxo trmico Helena em 1980 (Washington) foram

Tabela das potncias mdias globais para os principais processos de dissipao de energia interna. PROCESSOS Edificao de montanhas Vulcanismo (dorsais e pontos quentes) Sismos Fluxo de calor na superfcie POTNCIA GLOBAL (W) 7*109 8*1011 1*1012 4,2*1013


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A transferncia de calor do interior para a superfcie processa-se por dois mecanismos: por conduo ou por conveco. Conveco ocorre quando um fluido quente (lquido ou gs) se dilata, reduz a densidade e ascende por ser menos denso que a sua envolvente.

Um exemplo familiar de conveco (fig. 2.14):

O material aquecido e dilatado, ao ascender transporta calor. O material mais frio ir ocupar o seu lugar. Este o processo que acontece quando aquecida gua num pote.

Fig 2.14 Representao esquemtica da conveco num fluido.

Este processo ocorre quer no manto quer no ncleo e dele resulta uma transferncia efectiva de calor do interior para a superfcie da Terra (fig. 2-15).Fig. 2.15 Conveco no manto.

A conduo o mecanismo pelo qual o calor transferido na litosfera - o envelope slido mais exterior e mais rgido da Terra. O calor transmitido tomo a tomo, de zonas de mais alta temperatura para zonas de mais baixa temperatura. O total de fluxo de calor depende da diferena de temperatura, da distncia e da condutividade trmica das rochas atravessadas.. O mecanismo de conduo litosfrica bastante menos eficiente que ao conveco, porque as rochas so maus condutores trmicos.


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Gradiente geotrmico O gradiente geotrmico terrestre, ou seja a variao de temperatura com a profundidades tem um valor mdio de 30C/Km.

O fluxo de calor ou fluxo geotrmico igual ao gradiente geotrmico multiplicado pela condutividade trmica e exprime-se em W/m2 ou em HFU (Heat Flux Unit), sendo 1UFU = 1 cal/cm2/s (= 4.18*10-2 W/m2). O clculo do fluxo de calor global d um valor de 4,2*1013 W (tabela abaixo), mas que bastante inferior potncia recebido do Sol (7,1*1017W); . O fluxo mdio dos oceanos da mesma ordem de grandeza do fluxo mdio dos continentes (tabela abaixo), mas verificam-se grandes variaes; O fluxo trmico mais forte nas regies vulcnicas activas, nos pontos quentes e no eixo das dorsais, onde a perda de calor da ordem de 0.6 W/m2, enquanto o valor mdio global de 0.05 W/m2 .

Tabela dos fluxos geotrmicos mdios dissipados na superfcie pelas grandes unidades crustais FLUXO MDIO (W/m2) Continentes emersos Plataformas continentais Oceanos 67,0 308,6*106 20,7*1012 9,8*1012 4,2*1013 58,6 54,4 SUPERFCIE (Km2) 149,3*106 52,2*106 POTNCIA (w) 8,8*1012 2,8*1012

Circulaes hidrotermais TOTAL


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Calor externo e sistema climtico A energia externa tem origem solar e cerca de 3 000 vezes superior energia interna da Terra. Cerca de 70% desta energia solar atinge a superfcie da Terra e absorvida pelo solo, plantas, oceanos ou atmosfera, enquanto os restantes 30% so reflectidos para o espao. A Terra apresenta uma estabilidade trmica global extraordinria desde o desenvolvimento da vida; sem variao significativa da sua temperatura ambiental. Isto no implica que no tenha havido variaes das condies climticas: as glaciaes do Quaternrio so exemplo dessa variao das condies climticas. A actividade humana fortemente responsvel por algumas variaes globais, nomeadamente pelo aquecimento global. Ou seja o homem um dos principais agentes causadores de mudanas no sistema climtico. A sua actividade implica: mudanas na composio e circulao atmosfricas; mudanas na massa de gelo presente nas calotes geladas e nos icebergues; mudanas no ciclo da gua; mudanas paisagsticas, na vegetao e nos ecossistemas; mudanas no nvel e na circulao das massas ocenicas e ainda na sua composio geoqumica. Mas no s o homem o causador das variaes climticas, existem tambm causas naturais. Ao longo da histria da Terra as extines em massa encontradas no registo fossilfero indicam que as mudanas climticas globais podero ser uma das explicaes mais favorecidas.


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As caractersticas gerais da Terra como reflexo do seu dinamismoTAMANHO FORMA E DENSIDADE DA TERRA DIMETRO POLAR: 12713.824 Km DIMETRO EQUATORIAL: 12756.776 Km

QUASE ESFRICA ACHATADA NOS PLOS

O raio da Terra medido desde o nvel mdio das guas do mar at ao centro da Terra.

MAIOR ALTITUDE: 9 000 METROS (PICO EVEREST- HIMALAIS) MAIOR PROFUNDIDADE: 11 0000 METROS (FOSSA DAS MARIANAS - FILIPINAS

DESNVEL DE 20 KM

DENSIDADE MDIA DA CROSTA: 2.76 DENSIDADE MDIA GLOBAL: 5.527

DISTRIBUIO DOS CONTINENTES E OCEANOS Hemisfrio norte 39% de terra emersa Hemisfrio sul 19% de terra emersa No total os oceanos ocupam 71% e os continentes 29% da superfcie da Terra

Hemisfrio continental centrado em Espanha - 47% da sua superfcie continental; Hemisfrio ocenico centrado na Nova Zelndia 89% da sua superfcie ocenica


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Profundidade mdia dos ocenos: 3,7Km Altitude mdia dos continentes: 0,88Km

Diferena de cota entre os dois valores mdios: 4,6 Km

Se os continentes no estivessem to altos em relao aos fundos ocenicos no haveria terra emersa.

DISTRIBUIO DOS RELEVOS NOS CONTINENTES E NOS OCEANOS A actual linha de costa no tem significado geolgico. As massas continentais incluem a plataforma e o talude continental. Existem cadeias montanhosas quer nos continentes quer nos oceanos, mas nos oceanos que elas so mais vastas e mais vigorosas.

Relevo dos oceanos (fig. 2.16) Cristas ocenicas; Fossas ocenicas: Arcos insulares vulcnicos; Vulces submarinos Zonas vertentes de abruptas fracturas falhas

originando vales profundos de transformantes Plancies abissais

Fig. 2.16 O relevo do Atlntico Norte.

Relevo das zonas de transio entre os continentes e os oceanos: Plataforma continental Orla imersa do continente (10% da superfcie do globo), com pouco declive (fig. 2.16).


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Talude continetal Domnio de transio entre continente e oceano, com declive abrupto ou suave; abundantes canhes, ou seja vales submersos. Base do talude continetal rea de derrame de material na base do talude; cones de dejeco em frente aos canhes.

Geomorfologicamente, nos continentes existem (fig. 2.17): Escudos ou crates; Plataformas estveis; Cadeias montanhosas

Relevo dos continentes:Fig. 2.17 Unidades geomorfolgicas globais

Escudos ou crates Vastas extenses de rochas muito antigas (precmbricas, com mais de 600 milhes de anos), dobradas, metamorfizadas, granitizadas e relativamente aplanadas e estveis Plataformas estveis Zonas em que os escudos foram cobertos por rochas sedimentares mais recentes (cmbricas e ps-cmbricas). Cadeias montanhosas Montanhas formadas por enrugamento, metamorfizao e granitizao de rochas ps-cmbricas, originando cadeias lineares.So exemplo: Cadeia calednica; Cadeia hercnica ou varisca; Cadeia alpina


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Escudos so vastas regies aplanadas, englobando sobretudo regies onde afloram rochas metamrficas. So exemplos: Escudo Canadiano; Escudo Bltico; Escudo Africano; Escudo Brasileiro e Escudo Australiano (fig. 2.18).Fig. 2.18 Escudos ou crates

As plataformas continentais consistem de espessas sequncias de rochas sedimentares que se sobrepem a zonas estveis da crosta continental. Comparando os mapas das figs. 2.16 e 2 17 com o mapa das placas tectnicas (fig 2.19) fcil verificar que as cadeias montanhosas (quer as continentais, quer as ocenicas) correspondem a fronteiras de placas, significando que so regies geologicamente activas (fig. 2.20).

Fig. 2.19 Placas tectnicas actuais cujos limites so marcados por aspectos topogrficos importantes, quer nos continentes quer nos oceanos.


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Fig. 2.20- Diferentes contextos tectnicos evidenciando a correspondncia entre os limites de placas e os relevos continentais e ocenicos.


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2.2 Os arquivos Geolgicos da Histria da Terra

Geologia Geral 2.2.1 - As rochas como registo dos processos geolgicos

2.2.1 As rochas como registo dos processos geolgicos Rochas e mineraisSe as rochas so os documentos que registam a histria da Terra, os minerais so os caracteres utilizados na escrita desses documentos.

Uma rocha um agregado natural de minerais. Algumas delas so constitudas por um agregado de um nico mineral, tal como acontece no mrmore, que constitudo por calcite - rochas monominerlicas. Outras so constitudas em parte ou totalmente por matria no mineral. So exemplo os vidros vulcnicos constitudos por matria no cristalina (obsidiana), e o carvo constitudo por matria orgnica de origem vegetal. Numa rocha os minerais constituintes mantm a sua identidade prpria, e condicionam a identidade do corpo rochoso. A mineralogia e a textura so os parmetros determinantes do aspecto das rochas, e por outro lado so condicionados pelo seu tipo de gnese (como e onde se formaram as rochas) Fig.2.21).

Granito

Conglomerado

Xisto granatfero

Quartzito rocha monominerlica

Rochas constitudas por matria obsidiana; pedra-pomes; cinzas

no

cristalina:

Fig.2.21 - Exemplos de diferentes tipos de rochas, constitudas por diferentes minerais e apresentando diferentes aspectos de textura.

Mineralogia ou composio mineralgica de uma rocha - proporo relativa dos minerais constituintes de uma rocha.


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Textura de uma rocha tamanho, forma e arranjo entre os minerais constituintes de uma rocha (fig. 2.22).

O que um mineral?Os minerais so os constituintes das rochas da crosta terrestre (fig.2.22).

Mica

Granito

Quartzo: em cristal bipiramidado e em gro.feldspato e mica.

Feldspato

Fig.2.22 - Exemplo de uma rocha e dos seus minerais constituintes - granito constitudo por quartzo,

DEFINIO DE MINERAL: Substncia slida cristalina homognea, de ocorrncia natural, geralmente inorgnica e com uma composio qumica especfica. A ocorrncia natural exclui as substncias qumicas sintetizadas laboratorialmente; os diamantes da frica do Sul so minerais, mas os diamantes sintticos no so considerados minerais. Slido cristalino homogneo exclui os lquidos e os gases, implicando um slido com arranjo ordenado dos seus tomos constituintes, num arranjo que se repete tridimensionalmente, constituindo um corpo com uma s fase slida no separvel em componentes por processos fsicos. Os materiais geolgicos slidos sem arranjoM. A. RibeiroAno lectivo: 2004/2005

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ordenado dos componentes so designados por vidros ou amorfos e no so considerados minerais. A noo de mineral e de cristal esto intimamente associadas, em virtude de todos os minerais terem uma estrutura atmica ordenada, ou seja uma estrutura cristalina. Por esta razo a designao de cristal foi inicialmente atribuda s substncias minerais naturais com forma polidrica, apresentando faces planas. Mas na realidade, independentemente da forma exterior, todos os minerais so cristais, por terem estrutura cristalina. Na fig.2.22 os dois cristais de quartzo tm exactamente a mesma estrutura cristalina. Origem inorgnica exclui os slidos produzidos por animais e plantas. O carvo, sendo constitudo por carbono orgnico, apesar da sua ocorrncia natural no considerado um mineral. J a calcite segregada por alguns organismos vivos para formar as suas conchas, por ter nos seus componentes carbono inorgnico e uma estrutura cristalina, considerado um mineral. Composio qumica especfica o que tipifica cada espcie mineral a sua composio qumica e o modo como os seus tomos constituintes esto ordenados, definindo uma dada estrutura cristalina. A composio qumica de um mineral ou fixa ou varia entre limites definidos. O quartzo por exemplo tem uma composio qumica fixa SiO2; dois tomos de oxignio para um tomo de silcio e uma estrutura definida por tetraedros em que o Si4+ ocupa o centro e vrtices so ocupados por quatro oxignios O2- (fig. ). Como todos os oxignios so partilhados com os tetraedros vizinhos, resulta uma repetio tridimensional e electricamente neutra. (fig. 2.23).

Fig. 2.23 Representao esquemtica dos tetraedros de silcio e da estrutura cristalina do quartzo definida pelo arranjo tridimensional destes tetraedros.


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Classificao mineralgicaOs minerais foram agrupados em classes de acordo com a sua composio qumica. As classes so definidas pelo anio ou pelo grupo aninico dominante. Ex.: Carbonatos (CO32-). Embora existem alguns milhares de espcies minerais, os minerais foram agrupados em classes de acordo com a sua composio qumica. As classes so definidas pelo anio ou pelo grupo aninico dominante. Ex.: Carbonatos (CO32-). Embora existem alguns milhares de espcies minerais, s cerca de 30 so normalmente descritos pelo gelogo como minerais constituintes das rochas e 99% da crosta terrestre constituda por oito elementos. Nos minerais da mesma classe verifica-se: - Semelhanas mais fortes do que as que se observam entre minerais com o mesmo catio; - Ocorrem normalmente associados no mesmo ambiente geolgico. A chave para compreender os materiais e a composio da Terra reside no conhecimento da organizao dos elementos qumicos nos minerais. Os minerais so entidades qumicas, ou mais rigorosamente cristaloqumicas. Cerca de 30 so normalmente descritos como minerais constituintes das rochas (99% da crosta terrestre constituda por oito elementos).

Classes mineralgicasSILICATOS So os minerais mais abundante na crosta e tm como componente estrutural fundamental o tetraedro de silcio e oxignio, os elementos mais abundantes na crosta. Os diferentes silicatos apresentam combinao deste tetraedro com caties de outros elementos. Exemplo: quartzo - SiO2; olivina Mg2SiO4. CARBONATOS - Minerais que tm como componente estrutural fundamental o anio carbonato (CO32-) em combinao com caties. Exemplo: calcite CaCO3. XIDOS e HIDRXIDOS Minerais com combinaes do io oxignio (O2-)e do io hidroxilo (OH) com caties metlicos. Exemplo: hematite Fe2O3; ilmenite FeTiO3; brucite Mg(OH)2.M. A. RibeiroAno lectivo: 2004/2005

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SULFURETOS Minerais com combinaes do anio enxofre S2- com caties metlicos. Exemplo: pirite - FeS2. SULFATOS Minerais com combinaes do anio sulfato (SO42-) com caties. Exemplo: barite Ca2SO4. Elementos Nativos Minerais constitudos por elementos na forma no combinada. Exemplo: Ouro- Au; Prata Ag; Diamante C; grafite C, Enxofre- S. Os silicatos, os xidos, os carbonatos e os hidrxidos representam 99% da massa da crosta terrestre.

O Ciclo litolgico ou ciclo da rocha Os processos de gnese dos diferentes tipos de rocha que ocorrem na crosta permitem a reciclagem constante dos materiais crustais, formados a partir das partes mais profundas, nomeadamente do manto superior e da crosta inferior, e transformados sucessivamente em processos cclicos. Este processo cclico inicia-se pela evoluo do magma, originando diferentes rochas gneas cujas transformaes posteriores compreendem a metamorfizao, a sedimentognese e diagnese (fig. 2.24).

Fig . 2.24 Representao esquemtica do ciclo litolgico.


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James Hutton (1727-1797) foi o autor do conceito de ciclo litolgico ou ciclo das rochas, para descrever as inter-relaes existentes entre os diferentes tipos de rochas que constituem crosta: rochas gneas, rochas sedimentares e rochas metamrficas. A parte mais superficial da Terra (manto, crusta e superfcie) pode ser considerada como uma gigantesca mquina de reciclagem; a matria constituinte das rochas no criada nem destruda, mas redistribuda nos processos de transformao de um tipo de rocha noutra. As rochas gneas e metamrfias tm gnese mais dependente dos processos internos, sendo por isso designadas por rochas endgenas, enquanto as rochas sedimentares resultam essencialmente de processos superficiais, com estreita dependncia do ciclo hidrolgico, sendo designadas por rochas exgenas. Os principais motores da reciclagem permanente no ciclo litolgico so: a energia interna da Terra, com influncia directa no ciclo tectnico a energia solar, influenciando mais directamente o ciclo hidrolgico.

Rochas gneas e metamrfias (gnese dependente dos processos internos) - rochas endgenas; Rochas sedimentares (resultam essencialmente de processos superficiais) - rochas exgenas (fig. 2.25). ROCHAS GNEAS Formam-se por arrefecimento e cristalizao mais ou menos rpida de uma mistura em fuso com composio silicatada magma, contendo fase gasosa e algumas fases slidas (minerais). ROCHAS SEDIMENTARES Formam-se a partir de partculas ou componentes de rochas preexistentes, gneas, sedimentares ou metamrficas. Estas rochas, quando expostas superfcie sofrem meteorizao qumica (alterao) ou fsica, e as partculas ou componentes resultantes so transportados (pela gua, gelo ou vento) e posteriormente depositados ou precipitados, em resultado de uma diminuio energtica


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do meio de transporte, ou na dependncia de actividade bioqumica ou mudanas qumicas do meio. ROCHAS METAMRFIAS Formam-se quando uma rocha (gnea, sedimentar ou j metamrfica) sofre transformaes mineralgicas, texturais e por vezes qumicas, sempre no estado slido e em consequncia de uma adaptao a condies fsicoqumicas diferentes das da sua gnese. A composio (qumica e mineralgica) e a textura de uma rocha metamrfica dependem da natureza da rocha inicial ou protlito e das condies de presso e temperatura (e por vezes do quimismo) que presidiram s suas transformaes e deformaes.

PROCESSOS EXGENOS

PROCESSOS ENDGENOS

Fig. 2.25 O ciclo litolgicos e os processos exgenos e endgenos envolvidos na gnese dos diferentes tipos de rochas.


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2.2.2. Rochas e Minerais: Rochas gneas

Geologia Geral 2004/2005

Sequncia de rochas piroclsticas S. Miguel (Aores)

Rochas e minerais Os gelogos para decifrarem e compreenderem a histria da Terra tm que ler os documentos dessa histria - as rochas. Tal como o historiador investiga analisando documentos de arquivo, tambm o gelogo para compreender e reconstituir da histria da Terra tem que saber ler as rochas avaliar a sua composio e interpretar o modo como os seus componentes esto estruturados ou organizados.

Serra da Boa Viagem

Trs-os-MontesGeologia Geral 2004/2005

Rochas e mineraisUma rocha uma agregado natural de minerais.Rochas poliminerlicas - constitudas por um agregado de vrios minerais. Ex. Granito constitudo quartzo, feldspatos e micas;Granito

Rochas monominerlicas - constitudas por um agregado de um nico mineral. Ex. - Mrmore constitudo quase s ou totalmente por calcite; quartzito constitudo quase exclusivamente por quartzo;Quartzito rocha monominerlica

Rochas constitudas em parte ou totalmente por matria no mineral. Ex. - Vidros vulcnicos constitudos por matria no cristalina: obsidiana; pedra pomes; cinzas; Carvo constitudo por matria orgnica de origem vegetal.Rochas constitudas por matria no cristalina: obsidiana; pedra-pomes; cinzas Geologia Geral 2004/2005

Rochas e mineraisAs rochas so constitudas por minerais, que no se juntam ao acaso e por acaso. Os minerais so os caracteres, que formam as frases - as rochas, que formam corpos lticos que so os livros da histria da Terra.Estes dois tipos de rocha: o micaxisto e o granito, tm como minerais essenciais quartzo e mica, embora em propores diferentes e sobretudo com uma organizao diferente - textura diferente.

Fragas de xisto micaxisto (Trs-os-Montes)

Parmetros caracterizadores de uma rocha: Mineralogia ou composio mineralgica - proporo relativa dos minerais constituintes de uma rocha. Textura - tamanho, forma e arranjo entre os minerais constituintes de uma rocha.Bloco grantico (Paria de Lavadores)


Rochas e mineraisOs minerais so os constituintes das rochas da crosta terrestre. E o que um mineral?

Mica Granito

Quartzo: em cristal bipiramidado e em gro.

Feldspato


Rochas e mineraisE o que um mineral? Substncia slida cristalina homognea, de ocorrncia natural, geralmente inorgnica e com uma composio qumica especfica.Ocorrncia natural - os diamantes da frica do Sul so minerais, mas os diamantes sintticos no so considerados minerais. Slido cristalino homogneo - arranjo ordenado dos seus tomos constituintes, num arranjo que se repete tridimensionalmente, constituindo um corpo com uma s fase slida no separvel em componentes por processos fsicos. Os materiais geolgicos slidos sem arranjo ordenado dos componentes so designados por vidros ou amorfos e no so considerados minerais. Independentemente da forma exterior, todos os minerais so cristais, por terem estrutura cristalina. Origem inorgnica - o carvo, sendo constitudo por carbono orgnico, no considerado um mineral. A calcite segregada para formar as conchas de alguns organismos, tem carbono inorgnico e uma estrutura cristalina, considerada um mineral. Composio qumica especfica a identidade de cada espcie mineral a sua composio qumica e o modo como os seus tomos constituintes esto ordenados, definindo uma dada estrutura cristalina. A composio qumica de um mineral ou fixa ou varia entre limites definidos. Geologia Geral 2004/2005

Rochas e mineraisOs minerais so entidades qumicas, ou cristaloqumicasQuartzo - composio qumica fixa: SiO2 - dois tomos de oxignio para um tomo de silcio.

Componente estrutural io silicato, definindo um tetraedro onde o io silcio Si4+ ocupa o centro e os vrtices so ocupados por quatro ies oxignio O2-.

Estrutura do quartzo - arranjo tridimensional dos tetraedros. Como todos os tomos de oxignio so partilhados com os tetraedros vizinhos, resulta uma repetio tridimensional e electricamente neutra, com uma composio SiO2.Geologia Geral 2004/2005

Classificao mineralgicaOs minerais foram agrupados em classes de acordo com a sua composio qumica. As classes so definidas pelo anio ou pelo grupo aninico dominante. Ex.: Carbonatos (CO32-).

Embora existem alguns milhares de espcies minerais, s cerca de 30 so normalmente descritos como minerais constituintes das rochas ( 99% da crosta terrestre constituda por oito elementos).

Nos minerais da mesma classe verifica-se: - semelhanas mais fortes do que as que se observam entre minerais com o mesmo catio; - ocorrem normalmente associados no mesmo ambiente geolgico.

Classes mineralgicasSILICATOS So os minerais mais abundante na crosta e tm como componente estrutural fundamental o tetraedro de silcio e oxignio, os elementos mais abundantes na crosta. Os diferentes silicatos apresentam combinao deste tetraedro com caties de outros elementos.Exemplo: quartzo SiO2; olivina Mg2SiO4. CARBONATOS - Minerais que tm como componente estrutural fundamental o anio carbonato (CO32-) em combinao com caties. Exemplo: calcite CaCO3. XIDOS e HIDRXIDOS Minerais com combinaes do io oxignio (O2-)e do io hidroxilo (OH) com caties metlicos. Exemplo: hematite Fe2O3; ilmenite FeTiO3; brucite Mg(OH)2. SULFURETOS Minerais com combinaes do anio enxofre S2- com caties metlicos. Exemplo: pirite - FeS2. SULFATOS Minerais com combinaes do anio sulfato (SO42-) com caties. Exemplo: barite Ca2SO4. Elementos Nativos Minerais constitudos por elementos na forma no combinada. Exemplo: OuroAu; Prata Ag; Diamante C; grafite C, Enxofre- S. Os silicatos, os xidos, os carbonatos e os hidrxidos representam 99% da massa da crosta terrestre.Geologia Geral 2004/2005

Os diferentes tipos de rochasNos agregados de minerais que so as rochas cada espcie mineral mantm a sua identidade, mas o mesmo mineral pode fazer parte da constituio de rochas com propriedades distintas.

A aparncia de uma rocha condicionada pela sua mineralogia e pela sua textura que por sua vez so o reflexo do contexto geolgico em que a rocha foi formada.Tipo de rocha e fonte ou origem do material Processo de gnese Exemplos

gneasFuso de rochas na crusta profunda ou manto superior

CristalizaoGranito

SedimentaresMeteorizao e eroso de rochas exposta superfcie

Deposio, compactao e cimentaoArenito

MetamrficasRochas a altas temperaturas e/ou presses na crusta ou no manto

Recristalizao no estado slido

GnaisseGeologia Geral 2004/2005

Os diferentes tipos de rochasMinerais mais comuns nas rochas:

Rochas gneasQuartzo* Feldspato* Mica* Piroxena* Anfibola* Olivina*

Rochas SedimentaresQuartzo* Minerais de argila* Feldspato* Calcite Dolomite Gesso Halite

Rochas MetamrficasQuartzo* Feldspato* Mica* Granada* Piroxena* Estaurolite* Distena*

Todos os minerais com * so silicatos.Geologia Geral 2004/2005

Rochas gneas ou magmticas

Bola de granito - Serra da Cabreira


Rochas gneas ou magmticasAs rochas gneas ou magmticas formam-se por solidificao e cristalizao a partir de um magma. O magma resulta da fuso parcial das rochas do manto superior ou da crosta inferior. O local onde o magma arrefece e cristaliza condiciona a textura da rocha.

Rochas extrusivas ou vulcnicas arrefecimento superfcie; exemplo BASALTO Rochas intrusivas ou plutnicas arrefecimento no interior da crusta; exemplo - GRANITO

Magma - Mistura em fuso de composio essencialmente silicatada (SiO2 > 40%), contendo fase gasosa e algumas fases slidas (minerais) a temperatura elevada (700 a 1200C).

Rochas gneas ou magmticasROCHAS EXTRUSIVAS ou VULCNICAS Arrefecimento rpido superfcie a partir de materiais vulcnicos (lava o magma que atinge a superfcie). Apresentam texturas vtreas e/ou microgranulares (afanticas). Ex. basalto. ROCHAS HIPABISSAIS ou SUB VULCNICAS - Formam-se em corpos em geral de geometria tabular, a profundidades variveis, mas em geral a baixa profundidade. Apresentam texturas em geral microgranulares, frequentemente heterogneas. Ex. prfiro, dolerito. ROCHAS INTRUSIVAS OU PLUTNICAS Arrefecimento lento em profundidade, originando rochas de textura granular mdia a grosseira.Ex. granito.


Rochas gneas ou magmticasComo diferem as rochas gneas umas das outras? Por: - textura; - mineralogia e composio qumica.

As diferenas texturas so mais evidentes no imediato do que as diferenas mineralgicas que por sua vez se reflectem em diferenas de composio qumica.Geologia Geral 2004/2005

Texturas das rochas gneasA textura das rochas depende da velocidade de arrefecimento do magma.

Rochas vulcnicas texturas vtreas e afanticas

Rochas hipabissais texturas microgranulares

Rochas plutnicas texturas granulares

TEXTURA FANERTICA Textura com granularidade evidenciada por minerais individualizveis e identificveis macroscopicamente ( vista desarmada). TEXTURA MICROFANERTICA - Rocha com granularidade evidente mas de dimenso reduzida, s sendo possvel a identificao das espcies mineralgicas por exame microscpico. TEXTURA AFANTICA Rochas de granularidade fina, s sendo possvel a distino entre os gros por exame microscpico. Esta textura pode englobar alguma percentagem de matria vtrea, que no individualizavel macroscopicamente. TEXTURA VTREA Rocha formada total ou principalmente por material no cristalino material vtreo ou amorfo.Geologia Geral 2004/2005

Texturas das rochas gneasAS TEXTURAS FANERTICAS podem ser: -TEXTURAS GRANULARES (cristais equigranulares); -TEXTURAS PROFIRIDES (apresentam cristais de maiores dimenso, os megacristais e/ou fenocristais dispersos na massa fundamental granular, a matriz) ; - TEXTURAS PEGMATTICAS (todos os cristais com grandes dimenses) AS TEXTURAS AFANTICAS podem ser: - TEXTURAS AFRICAS formadas inteiramente por gros que no se destinguem macroscopicamente. - TEXTURAS HOLOVTREAS texturas quase exclusivamente vtreas, embora com alguns cristais dispersos na massa ou matriz vtrea.Geologia Geral 2004/2005 Textura granular

Granito

Basalto

Textura afantica

Rochas gneas ou magmticasMinerais mais abundantes nas rochas gneas e respectiva composio qumica

Minerais flsicos ou claros

Minerais mficos ou escuros


Rochas gneas ou magmticasA composio mineralgica reflecte-se na cor da rochas.ROCHAS FLSICAS Formadas essencialmente por minerais flsicos. So rochas de colorao clara. (origem em feldspato e silica). Ex. granito; rilito. ROCHAS INTERMDIAS Formadas por minerais mficos e por minerais flsicos. So rochas de colorao intermdia. Ex. granodiorito, andesito. ROCHAS MFICAS - Formadas por minerais mficos, so rochas de colorao escura (origem em magnsio e ferro). Ex. basalto, gabro.Geologia Geral 2004/2005

Rochas gneas ou magmticasA composio mineralgica e qumica das rochas intrusivas e extrusivas idntica, sendo a textura muito diferente.

Flsicas Granito Rilito

Intermdias Diorito Andesito

Mficas Gabro Basalto

Ultramficas Peridotito


Rochas gneas ou magmticasAs rochas plutnicas (ou intrusivas) mais abundantes so os granitos e as vulcnicas (ou extrusivas) mais abundantes so os basaltos.




Ultramficas Peridotito

Qual ser a justificao para este facto?

A resposta est nas caractersticas do magma que originou cada um destes tipos de rocha.Geologia Geral 2004/2005

MagmaA viscosidade do magma varivel e dependente em grande parte da % de slica: SiO2 > 75% - grande viscosidade; SiO2< 50% - baixa viscosidade = grande fluidez. Viscosidade do magma diminui com o aumento de: temperatura; % de H2O e de gases (vapor de gua e CO2); relao Al2O3/SiO2Geologia Geral 2004/2005

MagmaConstata-se que os magmas mais ricos em slica tm maior viscosidade e portanto menor mobilidade na crusta. Os mais pobre em slica, so mais fluidos, tm temperatura mais elevada e so mais ricos em ferro, magnsio e clcio.




Ultramficas PeridotitoGeologia Geral 2004/2005

Qual a origem dos magmas?ORIGEM DOS MAGMAS FUSO PARCIAL DA CRUSTA E DO MANTO SUPERIORFACTORES QUE AFECTAM AS TEMPERATURAS DE FUSOAltas temperaturas de fusoAumento da presso

Baixas temperaturas de fuso

Aumento do contedo em gua

Composio das rochas Mais mficas Mais flsicas

Os magmas crustais originam-se na dependncia destes factores, assumindo a fuso por descompresso papel fundamental, nomeadamente a nvel das cristas ocenicas.Geologia Geral 2004/2005

Qual a origem dos magmas?ORIGEM DOS MAGMAS FUSO PARCIAL DA CRUSTA E DO MANTO SUPERIOR EM DIFERENTES CONTEXTOS

Fuso parcial do manto Fuso parcial do acima da placa que mergulhaacima da manto no manto

1 Plutonismo mfico a intermdio; 2 Vulcanismo mfico a intermdio.

3 Vulcanismo basltico 4 Plutonismo mfico a silicioso.

placa que mergulha no manto

Fuso parcial da cunha mantlica acima da placa mergulhanteGeologia Geral 2004/2005

Diferenciao magmticaPorque existem rochas magmticas com composies qumico-mineralgicas to distintas? Todas elas resultam de magmas diferentes? Ou podem formar-se diferentes tipos de rocha (em termos composicionais) a partir do mesmo magma?

Observaes de campo e dados experimentais em laboratrio confirmaram que: partindo de um mesmo magma inicial se podem formar diferente

geologia geral- texto.pdf

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