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Parte 2 – Os primórdios
Modelos de evolução da Terra
Objetivos
S.Terra
Modelos
Histórico
Int.Terra
Placas
Bordas
Motor
Hot-spots
Futuro
Testes
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Da supernova ao disco solar Fonte: NGS Ballard 1988
A supernova
Objetivos
S.Terra
Modelos
Histórico
Int.Terra
Placas
Bordas
Motor
Hot-spots
Futuro
Testes
Um modelo evolutivo do Hadeano
4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundido Afundamento de metais Mais fusão e separação
4,0-3,6 - Fusão e separação Diferenciação do núcleo
Evolução da Vida na Terra
Arqueano ao Proterozóico 3,5 Ga a 570 Ma
Paleozóico 570 a 350 Ma
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Escala do
Tempo
Geológico
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Etapas de Estudo da Dinâmica Terrestre
Geotectônica
Períodos históricos
• Continente-centrista - 1760-1960
Reúne 3 fases
Pré-1850: Etapa de Individualização
1850-1910: Escolas americana e européia
1910-1950: Debate entre Fixistas X mobilistas
• Período oceânico - pós-revolução dos anos 60
1950-dias atuais
Teoria da Tectônica de Placas
Modernamente: Tectônica Global
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Origem de Cadeias de Montanhas
National Geographic Magazine, out 2000
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Geotectônica: Fases precursoras
1 pré-1850: Etapa de Individualização
contribuições dispersas
• Steno (1669): bases da Estratigrafia
• Von Buch (1824): análise em escala continental
2 1850-1910: “Escolas” americana e européia
Teoria da Contração (1852)
• Contestada por Suess (1875 a 1916)
Teoria Geossinclinal (Dana e Hall)
• Prenúncios do debate
Entre fixistas X mobilistas
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O nascimento de uma hipótese...
Alfred Wegener Antonio Spider Pelegrini, 1856
Distribuição de Fósseis
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Breve histórico - século XX
3 1910-1950: Fixistas X mobilistas
Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg)
Hipótese da Deriva Continental
• Taylor (1910) e Wegener (1912)
Convecção no manto (Holmes)
4 1950-dias atuais: Revolução dos anos 60
Expansão do assoalho oceânico
Teoria da Tectônica de Placas (1968...)
Teoria da Tectônica Global
Harry Hammond Hess
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Deriva dos pólos magnéticos da Terra
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Tectônica de Placas
Teoria que emergiu no início dos anos 1960
Hipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred Wegener
• Evidências
Notável encaixe entre continentes distantes
Similaridades na distribuição de fósseis
As placas são uma camada externa da Terra, a Litosfera
• Reúne a Crosta Terrestre e a parte superior do Manto
Litosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígida
Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para
ascender como uma pluma ou hotspot
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A Terra é... um planeta azul
Figuras parcialmente
baseadas em:
KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I. 1994. This Dynamic Planet: a history of plate tectonics.
Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p.
URL: http://pubs.usgs.gov/publications/text/index.html
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Parte 3 – Interior da Terra
Modelos dinâmicos do interior da Terra
Princípio da Isostasia
Variação de espessura
• Densidades de rochas
Fontes de Informação
Direta
• Sondagens profundas
Até 12.262 m, na Península de Kola, Rússia
• Crosta continental
Indireta
• Métodos geofísicos
Objetivos
S.Terra
Modelos
Histórico
Int.Terra
Placas
Bordas
Motor
Hot-spots
Futuro
Testes
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Princípio da Isostasia
Andes e Himalaia
Atração gravitacional
menor que a esperada para
o volume de rocha dessas
montanhas
• Montanhas teriam menor
massa que as áreas ao redor?
• Duas expedições científicas
Peru, P. Bouguer (1735-1745)
Índia, G. Everest (séc. XIX)
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Densidade de alguns tipos de rocha
Densidade média da crosta
continental
2,67 g/cm3
Densidade média da crosta
oceânica
2,8 g/cm3
Figuras
TEIXEIRA et al. Decifrando a
Terra. São Paulo: Oficina de
Textos, 2000. 568p.
Modelos Pratt-Airy
Explanação
Deficiência de massa
abaixo das cordilheiras
• Igual à massa existente
• Pratt & Airy (1855)
Isostasia (1889)
Compensação isostática
Equilíbrio isostático da
crosta sobre o manto
Airy – Variação de espessura
Pratt – Variação de Densidades
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Compensação isostática
Crosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhas
Atuação simultânea das variações de espessura e densidade
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Fontes de informação Interior da Terra
Sismológicas
Velocidades e padrão de propagação
• Ondas P: longitudinais, atravessam sólidos e fluidos
• Ondas L e S: vibração normal à direção
Focos sísmicos: profundos ou rasos
Zonas de zombra: ondas S não voltam
à superfície entre 105o e 141o da origem
Gravimétricas
Dados de meteoritos
Condritos e acondritos
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Terra Io
Vulcanismo
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Ondas sísmicas
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Tipos de ondas
sísmicas
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Zonas de Sombra
Ondas S e P não voltam à superfície entre 103o e 142o da origem
Foco sísmico
Zona de
Sombra
Núcleo
externo Núcleo
interno
Origem das zonas de sombra
Zona de sombra
142o
103o
Foco
Manto
Velocidade de ondas sísmicas
15
10
5
0
profundidade (km)
V k
m/s
1000 2000 3000 4000 5000 0 6000
Sup. ZTr. Inferior
Manto
Crosta
Núcleo interno Núcleo externo
Núcleo
Vp
Vs
Vs
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Tomografia Sísmica da Terra
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Dimensões, em escala e fora de escala
Densidade e calor (temperatura)
1000 2000 3000 4000 5000 0
5000
4000
3000
2000
1000
0
profundidade (km)
T oC
6000
T1 T2
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
de
nsid
ad
e
Incertezas nos modelos
– distribuição inicial de temperatura
– quantidade de calor gerado, em
função de profundidade e tempo
– processo de formação do núcleo
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Constituição do Interior da Terra
Crosta Região acima do Moho, espessura 3-80 km
Manto: rochas ultramáficas (>70%) e máficas Manto superior: abaixo do Moho, até 400 km
Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV)
Mesosfera inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior
Zona de transição: entre 400 a 1000 km
Manto inferior: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km
Núcleo: mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co Núcleo externo: estado físico similar a líquido
Entre 2898 (+ 4 km) e 5200 km
Núcleo interno: um sólido no limite de fusão?
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Meteoritos: Fontes de dados sobre o Interior da Terra
Condritos – Terra inteira
Meteoritos Ferrosos
Similares ao Núcleo
Corte
até o
núcleo
Profundidade
(km)
CROSTA
MANTO
ASTENOSFERA
LITOSFERA
NÚCLEO EXTERNO
NÚCLEO INTERNO
1000 km América do Sul África
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0
Descontinuidade de Gutenberg
Descontinuidade de Mohorovicic
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Modelo do campo magnético
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Campo
magnético
Corte esquemático
CROSTA
0
500
1000 Profundidade
(km)
MANTO
ASTENOSFERA
LITOSFERA
0 1000
Manto
Superior
Cadeia médio-atlântica América do Sul
Andes
África
Oceano
Pacífico
MANTO
MESOSFERA Z.Transição
Descontinuidade de Moho
Escala horizontal (km)
(grande exagero vertical)
Principais limites internos
Descontinuidade Moho (Mohorovicic) • Aumento abrupto de velocidade das ondas-P
(+ 6,6 km/s para + 8,0 km/s) e mudanças de fase
Descontinuidades no manto e núcleo • 670 km: mudança composicional ou de fase?
• 2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-S
• Núcleo interno: de 5200 km até o centro da Terra
Moho Continentes Oceanos
Profundidade 30 a 50 km (até 80) 10 a 12 km
Precisão do limite 0,5 a 1 km 0,1 km
Temperaturas 500 a 700oC 150 a 200oC
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Hipóteses sobre convecção no Manto:
uma ou duas camadas?
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Motor eficaz, movido a calor interno
No início:
Diferenciação associada ao magmatismo
Litosfera
Fria, uma pálpebra situada na parte superior
Convecção no Manto
Estado sólido na maior parte
Fusão rasa por descompressão adiabática
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