Introdução à Geologia

Universidade Federal do Vale do São FranciscoCampus Serra da Capivara

Colegiado de Ciências da Natureza

Referências Indicadas

Ementa

• Origem do Universo e Formação da Terra;

• Estrutura Interna da Terra;

• Tectônica de Placas, Sismicidade e Vulcanismo;

• Minerais e suas propriedades físicas;

• Rochas ígneas, sedimentares e metamórficas;

• Tempo geológico: métodos de datação absoluta e relativa.

Objetivo Geral

• Compreender os processos gerais que governam a evolução e adinâmica interna da Terra.

Objetivos Específicos

• Desenvolver os principais conceitos teóricos da Geologia;

• Compreender os processos formadores de minerais e rochas;

• Desenvolver práticas de descrição de rochas e minerais;

• Compreender os métodos de datação absoluta e relativa emrochas;

Avaliação

• 3 avaliações (3 Provas escritas)

• média aritmética 1𝐴𝑣 + 2𝐴𝑣 + 3𝐴𝑣

3≥ 7,0

Importância da Geologia

“O presente é a chave do passado.”

James Hutton (1726 – 1797)

“Compreender os processos passadosnos ajuda a entender a dinâmica daTerra e criar modelos para futurasmudanças no cenário do planeta”

Primeira Fotografia completa da Terra de 1972. Missão Apollo 17. Fonte:NASA.

Conceitos

• Geologia – ciência que estuda a Terra(composição, estrutura, história e a vida nopassado geológico);

Do grego geo = Terra + logos = saber, conhecimento.

O registro geológico contém as informaçõespreservadas na formação das rochasoriginadas ao longo da história da Terra.

• Divisões:

– Geologia Física Materiais constituintes da Terra; estrutura e feições(formas) superficiais; processos envolvidos na estrutura e aparência;

• Geologia Histórica História e evolução da Terra (idade e a vida nopassado geológico).

Principais Ramos de Estudo da Geologia

• Mineralogia – estudo dacomposição, propriedades,formação e ocorrência dosminerais;

• Petrologia – estudo da origeme ocorrência das rochas;

• Petrografia – subdivisãoda petrologia que estudaa descrição das rochas eanálises estruturais;

• Geofísica – estuda aestrutura, composição e adinâmica da Terra pormétodos físicos(magnetometria,gravimetria e sismologia);

• Geologia Marinha – estudoda geomorfologia dosubstrato oceânico, processosassociados a interação entreoceano e continente, feiçõesgeomorfológicas costeiras;

• Estratigrafia – caracterizaçãodas unidades estratigráficas ecorrelações com os processosevolutivos da Terra;

• Paleontologia – estuda a vidano tempo pré-histórico e suaevolução durante o tempogeológico;

• Geologia Médica – (recente)estuda os fatores e riscosgeológicos à saúde humana eanimal;

Histórico da Geologia

• Desde o início da humanidade o homem sempre teve interesse pelas rochascomo fonte de matéria prima para suas necessidades (facas, machados,gemas, vasilhas)

• Filósofos Gregos:

– Xenófanes (540 a. c.) – descreve fósseis de peixes e conchas encontrados emdepósitos nas montanhas;

– Aristóteles (384-322 a. c.) – reconhece processo de erosão e deposição dosmateriais; acreditava que erupções vulcânicas e os terremotos eram causados peloescape de ventos provenientes do interior da terra;

– Empédocles e Plínio – descreveram erupções no Etna e Pompéia;

• Até o século XV pouco desenvolvimento;

• Séculos XV e XVI:– Leonardo da Vinci (1452-1519) - reconhece fósseis como seres vivos

que viveram no passado e que houve mudanças entre a terra e o mar;

– George Bauer (Agrícola) (1494-1556) – considerado pai da mineralogia,publica o tratado de mineração e metalurgia De re metálica (1556);

– Conrad Gesner em 1565, na Suíça, publica um trabalho intitulado “Tudosobre fósseis, pedras e gemas”;

– George Owen em 1570 realiza observações em estratos, mas seutrabalho só foi publicado em 1796;

• Até meados do século XVII:

• Influência religiosa – Livro do Gênesis (Terra com poucosmilhares de anos - Netunismo);

– Rochas sedimentares provenientes do dilúvio bíblico;

– Fósseis eram interpretados como invenções diabólicas afogadospelo dilúvio;

– Interesse apenas por minerais (Publicação de manuais deMineralogia com métodos de mineração e metalurgia (GeorgiusAgrícola, 1494-1555);

– Terra com idade jovem (c. judaico – Terra criada em 3761 a. c.; c.bizantino – 5580 a. c.);

• Teólogos difundem ideia que o mundo foi criado há cerca de 6.000 tornando-se dogma na década de 1650 (James Ussher – Annals of the world, 1658);

• Permaneceu até o início do século XX de tão prestigiado e influente;

DATA EVENTO

23 DE OUTUBRO DE 4004 A. C. (DOMINGO) CRIAÇÃO DO MUNDO

10 DE NOVEMBRO DE 4004 A.C. ADÃO E EVA NO PARAÍSO

5 DE MAIO DE 2348 A. C. ARCA DE NOÉ TOCA O MONTE ARARAT

James Ussher. Fonte:http://www.lhup.edu/~dsimanek/ussher.htm

• Teorias que explicavam osprocessos que originam asrochas;

• Netunismo – todas as rochas seformaram a partir de umgrande oceano primordial –rochas com minerais - solúveisse formaram no início; rochas +solúveis à medida que o oceanoevaporasse – Abraham Werner;

Netunismo x Plutonismo

• Plutonismo – considerava 3 processos formadores de rochas:sedimentar, magmático e metamórfico;

• Importância do calor no interior da Terra na formação das rochas;

• Propôs o ciclo das rochas (determinada rocha pode dar origem aoutra) – James Hutton;

• Segunda metade XVIII – Nicolau Steno –Interpretação correta do significado cronológicoda sucessão de rochas estratificadas;

– Nicolau Steno (1638 – 1686):

- Reconheceu dentes fósseis de tubarões

(glossopetrae);

- Em 1669 publica Pródomo de uma dissertação

sobre o sólido naturalmente contido no sólido e

estabelece 3 princípios básicos sobre sequências

sedimentares;

Fonte:http://www.ucmp.berkeley.edu/history/steno.html

Princípios propostos por Nicolau Steno:

1. Superposição – sedimentos se depositam em camadas, com antigas na base e maisnovas acima;

2. Horizontalidade Original – depósitos sedimentares se acumulam, geralmente, emcamadas horizontais (partindo disto é possível reconhecer pacotes deformados);

3. Continuidade Lateral – camadas sedimentares são contínuas, estendendo-se até asmargens da bacia de deposição, ou afinando-se lateralmente (pode-se reconstruir adistribuição geográfica original de uma camada dissecada pela erosão por correlaçãofísica dos vestígios);

Fonte: http://www.gly.uga.edu/railsback/Fundamentals/SFMGStenoPrinciples03.pdf

• Giovanni Arduíno entre 1750 e 1760 - classifica rochas na Itália em i) primárias,rochas cristalinas que contém minério; ii) secundárias, rochas estratificadas comfósseis; e iii) terciárias, rochas pouco consolidadas com conchas;

James Hutton (1726 – 1797) - A geologia se Torna Ciência (uniformitarismo)

– Recusou a criação da Terra a partir de um dilúvio (como evento único);

– Encontrou vestígios de repetidas perturbações alternadas com longos períodos calmosde sedimentação;

– Sequência de estratos assenta sobre camadas revolvidas ou corta camadas inclinadas;

“não encontramos nenhum sinal deum começo, nenhuma perspectiva dofim”

• Explicou que ambas as camadas eram horizontais (Inferior erguida e erodida antes dacamada seguinte);

• História da Terra – “sucessão de mundos anteriores” (Terra antiga);

• Origem do uniformitarismo – o presente é a chave do passado; processos geológicosatuais iguais aos do passado;

• Desvendou que um granito“primário” alojado em umcalcário “secundário” naEscócia era mais novo que ocalcário, por meio de estudosde fusão e resfriamento demateriais rochosos;

• Explicou que o granito seformou de matéria em estadode fusão;

• Publica o livro Teoria da Terra (1795):

– Todo o registro geológico pode ser explicado por causas naturais (vulcanismo,erosão, intemperismo, etc.)

• Ciclo geológico proposto por Hutton:

Abraham G. Werner (1749 –1817)

• Defendia o netunismo*, coadunavacom o pensamento bíblico;

• A interpretação das rochas pelaclassificação de Hutton era emrelação ao dilúvio;

• Respeitado professor em Geologiada Academia de Minas em Freiberg(Alemanha);*O deus do mar da mitologia romana

• Uniformitarismo de James Hutton não suplanta o netunismo deWerner naquela época;

• Charles Lyell (1797-1875)

- Um dos mais influentes geólogos de sua época;

- Autor dos livros “Principles of Geology” (1830-1833), popularizou osconceitos de James Hutton - uniformitarismo;

William Smith (1769 – 1839)

• Modesto engenheiro inglês filho de fazendeiros;

• Escavava canais e minas na Inglaterra (exigiaconhecimento detalhado das rochas);

• Publicou o primeiro mapa geológico (Inglaterra)em 1815;

• Tornou-se referência mundial para a cartografiageológica;

• Trabalhou na escavação de uma canal em Somerset, no sul da Inglaterra;

• Em seguida, foi enviado ao norte do país para estudar métodos de construção decanais;

• Suspeitou que as formações eram as mesmas encontradas no sul;

Fonte: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WilliamSmith/page2.php

• Smith percebeu que os fósseis encontrados numa seção de rocha sedimentar,encontravam-se numa sequência da base para o topo;

• Esta sequência podia ser vista em outras rochas, mesmo no outro lado da Inglaterra,como descreveu:

“. . . each stratum contained organized fossils peculiar to itself, and might, in cases otherwise doubtful, be

recognized and discriminated from others like it, but in a different part of the series, by examination of them.”

• Cada camada apresentava espécies fósseis peculiares, no entanto, quando houvessealguma variação a camada era de período diferente;

• Princípio da sucessão faunística:

– Uma camada sedimentar num dado lugar contem fósseis numasequência definida (de uma determinada época);

– A mesma sequência pode ser encontrada em outro lugar fazendo-secorrelações;

– Utilizada nos dias atuais (com algumas ressalvas);

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WilliamSmith/page2.php

Mapa da Inglaterra, País de Gales e parte da Escócia

• Discussão netunistas x plutonistas até 1820;

• Pupilos de Werner descrevem vulcões extintos;

• Uniformitarismo divulgado por G. Toulmin;

• Fim do século XVIII – todos concordam com a ordem dasformações rochosas na Europa e aceita as seguintes sequênciasestratigráficas:

1. Terciária ou vulcânica; 2. Secundária; 3. Transição; 4. Primitiva;

Estabelecimento da escala do tempo geológico

• Hutton, Lyell e outros – reconheceram que o princípio do uniformitarismorequeria um longo período de tempo e a presença de desconformidadesindicaram longos períodos de “quebra” quando a área foi erodida;

• Métodos de datações de rochas e minerais divergentes (físicos e religiosos);

• Charles Darwin (1859) - Sugeriu um período longo paraque as espécies pudessem evoluir. Tentou estimar a taxade erosão num grande vale ao sul da Inglaterra. Obteveum tempo de ~300Ma. Assim, afirmou ser a Terra umplaneta velho com idade da ordem de bilhões;

• Lord Kelvin (1862) – Terra se formou do resfriamento deuma massa fundida – Idade < 100Ma;

• 1896 - Descoberta da radioatividade em minerais – indicava quea taxa de resfriamento é menor que a proposta por Kelvin, logo,Terra antiga;

• Henri Becquerel investiga a radiação do urânio e percebe queesta é emitida mesmo sem uma fonte externa de radiação (nãoabsorve para poder irradiar);

• Marie e Pierre Curie – através do fenômeno estudadopor Becquerel deselvolvem trabalhos na área química(Radioatividade);

• Claire Patterson (1956) – Desenvolve método 207Pb -206Pb; datou meteoritos obtendo 4.55 ± 0.07 Ba.

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A origem da Terra