Prof. Clarisse Rosa

Métodos para o estudo do interior da Terra

Prof. Clarisse Rosa

Como estudar o interio

r da geosfera ?

Prof. Clarisse Rosa

Métodos de Estudo

Prof. Clarisse Rosa

Métodos de Estudo

Prof. Clarisse Rosa

Métodos directos

sondagens ultraprofundas

estes dados são escassos e as camadas perfuradas pouco ultrapassaram a dezena de quilómetros, o que é

irrisório quando comparado com as dimensões do raio terrestre

(cerca de 6400 km).

Obstáculos de natureza tecnológica e financeira têm impedido que as

sondagens atinjam valores de profundidade mais elevados.

A partir das sondagens os geólogos podem estudar a natureza dos materiais, o seu estado de deformação, de fissuração, etc., e inferir das condições do interior do globo.

Prof. Clarisse Rosa

Observação e estudo directo da superfície visível

Calçada do Gigante

Prof. Clarisse Rosa

Exploração de Jazigos Minerais em minas e escavações

Minas de S. Domingos

Prof. Clarisse Rosa

Sondagem

Prof. Clarisse Rosa

Magmas e Xenólitos

Prof. Clarisse Rosa

E mais …

Prof. Clarisse Rosa

estudo dos materiais expelidos pelos vulcões

Prof. Clarisse Rosa

estudo dos fragmentos de crosta oceânica

por razões de índole tectónica estes fragmentos podem aflorar à superfície terrestre

Prof. Clarisse Rosa

Métodos de Estudo

Prof. Clarisse Rosa

Métodos indirectosprovêm essencialmente das Ciências

. Geofísica . Astrogeologia

Contributos da GeofísicaAbrangem dados de natureza diversa:

. geotérmicos . de geomagnetismo

. gravimétricos . de densidade

. sismológicos

Permitem elaborar modelos teóricos da estrutura interna da Terra

Prof. Clarisse Rosa

Geotermiaa temperatura aumenta progressivamente para o interior da Terra, conforme tem sido mostrado aquando da abertura de túneis, poços, minas ou execução de sondagens.

Esse aumento é variável entre diferentes regiões

A taxa de aumento da temperatura no interior da Terra é o gradientegeotérmico

O gradiente geotérmico relaciona o aumento da temperatura com a profundidade e é expresso em oC/m.

Gradiente Geotérmico: taxa de variação da temperatura com a profundidade, ou seja, aumento da temperatura por km de profundidade.

Prof. Clarisse Rosa

O grau geotérmico, que é expresso em m / oC, é o número de metros que é necessário aprofundar para que haja um aumento de temperatura de 1oC.

Para profundidades para as quais tem sido possivel fazer determinações directas o valor médio do grau geotérmico é de cerca de 30 oC/ Km, ou, em média, furar cerca de 33 metros para que a temperatura se eleve de 1oC

O fluxo térmico ou o fluxo de calor é a quantidade de calor que flui à superfície ou, quantidade de calor libertada por unidade de superfície e por unidade de tempo ( transferência de calor do interior para o exterior da Terra). É, em média, da ordem de 50 cal. por centímetro quadrado, por ano.

O fluxo térmico é um pouco mais elevado no eixo das dorsais oceânicas e mais baixo nos escudos.

Prof. Clarisse Rosa

2

3

4

1Qual o gradiente geotérmico para a litosfera continental, até à profundidade de 25 km, 50 km e 100 km ?

Gradiente Geotérmico

Variação da temperatura e da pressão até à profundidadede 400 km

- Exercício

Prof. Clarisse Rosa

1 - 500 °C/25 km = 20 °C/km 850°C/50 km = 17 °C/km 1150°C/100 km = 11,5 °C/km

2 - Ocorre aumento da temperatura com a profundidade, mas esse aumento tende a ser menor com o aumento da profundidade, isto é, próximo da superfície a temperatura aumenta mais rapidamente do que nas camadas mais internas da Terra. A análise do declive das linhas também permite chegar a esta conclusão.

3 - A afirmação está correcta, pois a temperatura na litosfera oceânica aumenta de

uma forma mais intensa do que na litosfera continental. Para uma mesma profundidade, a temperatura é superior na litosfera oceânica, implicando um gradiente geotérmico maior.

4 - Entre os 200 e os 400 km de profundidade a temperatura passa dos 1350 para os 1500ºC. Assim,200 000 m/150ºC = 1333 m/°C.

Resolução

Prof. Clarisse Rosa

Analisando o gráfico anterior pode verificar-se que a variaçãoda temperatura com a profundidade não é linear isto é não é umarecta . Pode ver-se que com o aumento da profundidade a variaçãoda temperatura é cada vez menor passando a partir dos 400 km a variar muito pouco.Se analisarmos a variação de temperatura entre os 200km deProfundidade e os 400 km podemos dizer que esta variou entre1350 ºC e os 1500 ºC (150 ºC).Assim podemos calcular o grau geotérmico em função do gráfico anterior pela seguinte regra de três simples:

400 km -200 km --------------------- 1500ºC – 1350ºC X --------------------- 1ºC

X=(200km x 1ºC)/150ºC=1,333 km/ºC=1333 m/ºC

Prof. Clarisse Rosa

Prof. Clarisse Rosa

Gravimetria

Através do estudo de anomalias gravimétricas é possível detectar a localização, no Interior da Terra, de materiais de diferentes densidades.

anomalia gravimétrica – é a diferença entre os valores da gravidade medidos com aparelhos específicos ( gravímetros) e os valores da gravidade

teoricamente calculados para um mesmo ponto da Terra

Prof. Clarisse Rosa

Anomalias gravimétricas - desvios em relação aos valores médios calculados

.. Podem ser:

. positivas - se o valor for superior ao calculado

. negativas - se o valor for inferior ao calculado

Prof. Clarisse Rosa

Exercício

1 - Relacione a variação da intensidade da força gravítica com a distância à área situada acima do doma de sal- - gema.

A intensidade da força gravítica diminui com a proximidade à região ondese encontra o doma de sal-gema

Prof. Clarisse Rosa

2 - Como interpreta a variação referida anteriormente?

A densidade do doma salino é menor que a densidade das rochas encaixantesdaí que a força gravítica exercida sobre um corpo à superfície da Terra sejamenor

Prof. Clarisse Rosa

3 - Faça corresponder as expressões anomalia gravimétrica positiva e anomalia gravimétrica negativa às situações consideradas

Proximidade de um doma de sal-gema – anomalia gravimétrica negativaProximidade de uma intrusão magmática - anomalia gravimétrica positiva

Prof. Clarisse Rosa

• Proximidade de um doma de sal-gema

• Força gravítica diminui Anomalia gravimétrica negativa.

• Rochas com baixa densidade têm baixa força gravítica.

• Método utilizado para saber onde há petróleo porque os domas salinos estão normalmente associados a jazigos de petróleo.

• Proximidade de uma intrusão magmática

• Força gravítica aumenta Anomalia gravimétrica positiva.

• Materiais com elevada densidade têm elevada força gravítica.

• Método utilizado para localizar jazigos de minerais densos como o ferro.

Prof. Clarisse Rosa

Conclusão:

Nem todos os locais se encontram à mesma distância do centro da Terra

O interior da Terra não é homogéneo

Os materiais variam quer lateralmente quer em profundidade, na Terra

Prof. Clarisse Rosa

Prof. Clarisse Rosa

Nas cadeias montanhosas…

• As anomalias negativas são explicadas porque debaixo dessas montanhas existem raízes formadas por rochas pouco densas. Essas raízes são muito maiores do que a zona saliente e mergulham profundamente no manto mais denso.

Prof. Clarisse Rosa

• Através do estudo de anomalias gravimétricas é possível detectar a localização de materiais de diferentes densidades, ainda que esses materiais se encontrem a certa profundidade.

• A gravimetria é o método utilizado na prospecção mineira e de petróleo.

• Ao nível das grandes cadeias montanhosas existem anomalias gravimétricas negativas, mesmo que se entre em consideração com factores de correcção correspondente à altitude.

Prof. Clarisse Rosa

Importância do geomagnetismo

• O geomagnetismo é importante porque:

– A existência do campo magnético terrestre apoia o modelo sobre a composição e as características físicas do núcleo terrestre;

– O paleomagnetismo fornece informações sobre o passado da Terra pois:• Regista inversões da polaridade do campo magnético

terrestre;• Apoia a hipótese da formação dos fundos oceânicos a partir

do rifte;

Prof. Clarisse Rosa

Densidade

► a densidade global da Terra é de cerca de 5,5 g/cm3

► as rochas da superfície terrestre são muito menos densas → densidade média de 2,8 g/cm3

existirão materiais de densidade superior no interior do planeta

Outros dados têm confirmado esta suposiçãopermitindo:

• calcular a densidade para diferentes zonas do interior da Terra

• prever aumentos bruscos de densidade nas fronteiras de determinadas zonas

Prof. Clarisse Rosa

Prof. Clarisse Rosa

Como se justifica que a densidade da geosfera seja superior á das rochas da crosta?

As rochas do interior da Terra● estão sujeitas ao aumento progressivo da pressão litostática

pressão exercida em profundidade pela massa rochosa suprajacente, a qual altera a estrutura e a mineralogia de uma rocha

vão sendo comprimidas Rochas mais densas

Diminuição do volume

Gradiente geobárico – variação da pressão litostática com a profundidade

Prof. Clarisse Rosa

Conclusão:

Apoia a hipótese de que a densidade no interior da geosfera é variável

A gravimetria

Prof. Clarisse Rosa

Geomagnetismo

magnetismo terrestre - é o resultado de toda a Terra se comportar como um enorme íman.

O campo magnético existe ao redor da Terra. A sua existência manifesta-se pela orientação de uma agulha magnética.

Origem do magnetismo terrestre - correntes eléctricas geradas no núcleo metálico do planeta.

Prof. Clarisse Rosa

► A criação de um campo magnético dá-se através de correntes eléctricas.

►Os geólogos consideram:

• que o núcleo externo deverá encontrar-se no estado fundido

• que as elevadas temperaturas criam correntes de convecção

• que estes movimentos de ferro líquido podem gerar correntes eléctricas e um campo magnético associado

Prof. Clarisse Rosa

► Alguns minerais ( por exemplo a magnetite) quando se formam: • sofrem um processo de magnetização, de acordo com o campo magnético terrestre no momento da sua formação

►Certas rochas retêm a memória do campo magnético terrestre no momento da sua formação - paleomagnetismo

Prof. Clarisse Rosa

► as posições dos pólos magnéticos não são constantes e mostram mudanças observáveis de ano para ano.

► a sua variabilidade indica que esse núcleo se encontra em movimento → o metal fundido assume o papel de espirais condutoras → criam campos magnéticos.

► A medida da intensidade do campo magnético é feita com instrumentos chamados magnetómetros: determinam a intensidade do campo e as intensidades em direcção horizontal e vertical.

► A intensidade do campo magnético da Terra varia nos diferentes pontos da superfície do planeta.

Prof. Clarisse Rosa

Linhas do campo magnético terrestre – saem do pólo norte magnético para o pólo sul

Prof. Clarisse Rosa

Os pólos magnéticos da Terra não coincidem com os pólos geográficos de seu eixo ( N / S )

Os pólos magnéticos da Terra passam por inversões: de vez em quando, o norte passa a ser sul, e o sul passa a ser norte

isto porque

Prof. Clarisse Rosa

►é extremamente importante para o planeta porque • protege-o de radiações ionizantes • de ventos solares

Estes contêm partículas perigosas para os seres vivos e afectam o funcionamento de satélites e aparelhos de comunicação.

Conclusão: A existência de um magnetismo terrestre faz supor, para a Terra, um núcleo externo metálico de material fundido

Porque é importante para a Terra a existência de um campo magnético?

Prof. Clarisse Rosa

Como pode o magnetismo das rochas evidenciarque ocorreu expansão dos fundos oceânicos ?

Prof. Clarisse Rosa

Relativamente à importância do geomagnetismo

pode considerar-se que: • a existência do campo magnético terrestre apoia o modelo sobre a composição e as características físicas do núcleo terrestre

• o paleomagnetismo fornece muitas informações sobre o passado da Terra: • • regista inversões da polaridade do campo magnético terrestre • • apoia a hipótese da formação dos fundos oceânicos a partir do rifte

Prof. Clarisse Rosa

Sismologia

► Se a Terra fosse homogénea ou seja se a composição e as propriedades físicas dos materiais fossem idênticas

● A velocidade das ondas sísmicas seria constante em qualquer direcção

e

● A trajectória dos raios sísmicos seria rectilínea

Tal não se verifica

Conclusão:♦ A Terra varia na sua composição interna♦ as propriedades físicas dos seus materiais são diferentes