cdrc, dezembro 2003 tectônica de placas 1 / 128 parte 2 – os primórdios modelos de evolução da...
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CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 11 / 128 / 128
Parte 2 – Os primórdios
Modelos de evolução da TerraParte 2 – Os primórdios
Modelos de evolução da Terra
ObjetivosObjetivos
S.TerraS.Terra
ModelosModelos
HistóricoHistórico
Int.TerraInt.Terra
PlacasPlacas
BordasBordas
MotorMotor
Hot-Hot-spotsspots
FuturoFuturo
TestesTestes
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 22 / 128 / 128
Da supernova ao disco solarFonte: NGS Ballard 1988
Da supernova ao disco solarFonte: NGS Ballard 1988
A supernova
ObjetivosObjetivos
S.TerraS.Terra
ModelosModelos
HistóricoHistórico
Int.TerraInt.Terra
PlacasPlacas
BordasBordas
MotorMotor
Hot-Hot-spotsspots
FuturoFuturo
TestesTestes
Um modelo evolutivo do Hadeano
4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundidoAfundamento de metaisMais fusão e separação
4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundidoAfundamento de metaisMais fusão e separação
4,0-3,6 - Fusão e separaçãoDiferenciação do núcleo
4,0-3,6 - Fusão e separaçãoDiferenciação do núcleo
Evolução da Vida na Terra
Arqueano ao Proterozóico3,5 Ga a 570 Ma
Arqueano ao Proterozóico3,5 Ga a 570 Ma
Paleozóico570 a 350 Ma
Paleozóico570 a 350 Ma
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 55 / 128 / 128
Escala do Tempo Geológico
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 66 / 128 / 128
Etapas de Estudo da Dinâmica Terrestre
GeotectônicaGeotectônica Períodos históricosPeríodos históricos
• Continente-centrista - 1760-1960 Continente-centrista - 1760-1960 Reúne 3 fases Reúne 3 fases
Pré-1850: Pré-1850: Etapa de IndividualizaçãoEtapa de Individualização 1850-1910: 1850-1910: Escolas americana e européia Escolas americana e européia 1910-1950: 1910-1950: Debate entre Fixistas X mobilistasDebate entre Fixistas X mobilistas
• Período oceânico - pós-revolução dos anos 60Período oceânico - pós-revolução dos anos 60 1950-dias atuais1950-dias atuais
Teoria da Teoria da Tectônica de PlacasTectônica de Placas Modernamente: Modernamente: Tectônica GlobalTectônica Global
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 77 / 128 / 128
Origem de Cadeias de Montanhas
National Geographic MagazineNational Geographic Magazine, , out 2000out 2000
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 88 / 128 / 128
Geotectônica: Fases precursoras
1 pré-1850: pré-1850: Etapa de IndividualizaçãoEtapa de Individualização
contribuições dispersas contribuições dispersas • Steno (1669): bases da EstratigrafiaSteno (1669): bases da Estratigrafia• Von Buch (1824): análise em Von Buch (1824): análise em escala continentalescala continental
2 1850-1910: 1850-1910: “Escolas” americana e européia“Escolas” americana e européia
Teoria da Contração (1852)Teoria da Contração (1852)• Contestada por Suess (1875 a 1916)Contestada por Suess (1875 a 1916)
Teoria Geossinclinal (Dana e Hall)Teoria Geossinclinal (Dana e Hall)• Prenúncios do debatePrenúncios do debate
Entre fixistas X mobilistasEntre fixistas X mobilistas
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 99 / 128 / 128
O nascimento de uma hipótese...
Alfred Wegener Alfred Wegener Antonio Spider Pelegrini, 1856Antonio Spider Pelegrini, 1856
Distribuição de Fósseis Distribuição de Fósseis
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1111 / 128 / 128
Breve histórico - século XX
3 1910-1950: 1910-1950: Fixistas X mobilistasFixistas X mobilistas
Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg)Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg)
Hipótese da Deriva Continental Hipótese da Deriva Continental • Taylor (1910) e Wegener (1912)Taylor (1910) e Wegener (1912)
Convecção no manto (Holmes)Convecção no manto (Holmes)
4 1950-dias atuais: 1950-dias atuais: Revolução dos anos 60Revolução dos anos 60
Expansão do assoalho oceânicoExpansão do assoalho oceânico
Teoria da Tectônica de Placas (1968...)Teoria da Tectônica de Placas (1968...)
Teoria da Tectônica Global Teoria da Tectônica Global
Harry Hammond HessHarry Hammond Hess
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1212 / 128 / 128
Deriva dos pólos magnéticos da Terra
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1313 / 128 / 128
Tectônica de Placas
Teoria que emergiu no início dos anos 1960Teoria que emergiu no início dos anos 1960Hipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred WegenerHipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred Wegener
• EvidênciasEvidências Notável encaixe entre continentes distantesNotável encaixe entre continentes distantes Similaridades na distribuição de fósseisSimilaridades na distribuição de fósseis
As placas são uma camada externa da Terra, a LitosferaAs placas são uma camada externa da Terra, a Litosfera• Reúne a Crosta Terrestre e a parte superior do MantoReúne a Crosta Terrestre e a parte superior do Manto
Litosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígidaLitosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígida Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para
ascender como uma pluma ou ascender como uma pluma ou hotspothotspot
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1414 / 128 / 128
A Terra é... um planeta azul
Figuras parcialmente Figuras parcialmente baseadas em:baseadas em:
KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I. 1994. KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I. 1994. This Dynamic PlanetThis Dynamic Planet: a history of plate tectonics. : a history of plate tectonics. Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p.Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p.URL:URL: http://pubs.usgs.gov/publications/text/index.html
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1515 / 128 / 128
Parte 3 – Interior da TerraParte 3 – Interior da Terra
Modelos dinâmicos do interior da Terra
Princípio da IsostasiaPrincípio da IsostasiaVariação de espessuraVariação de espessura
• Densidades de rochasDensidades de rochas
Fontes de InformaçãoFontes de InformaçãoDiretaDireta
• Sondagens profundasSondagens profundas Até 12.262 m, na Até 12.262 m, na
Península de Kola, Península de Kola, RússiaRússia
• Crosta continentalCrosta continental
IndiretaIndireta• Métodos geofísicosMétodos geofísicos
ObjetivosObjetivos
S.TerraS.Terra
ModelosModelos
HistóricoHistórico
Int.TerraInt.Terra
PlacasPlacas
BordasBordas
MotorMotor
Hot-Hot-spotsspots
FuturoFuturo
TestesTestes
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1616 / 128 / 128
Princípio da Isostasia
Andes e HimalaiaAndes e HimalaiaAtração gravitacional Atração gravitacional menor que a esperada para menor que a esperada para o volume de rocha dessas o volume de rocha dessas montanhasmontanhas
• Montanhas teriam menor Montanhas teriam menor massa que as áreas ao redor?massa que as áreas ao redor?
• Duas expedições científicasDuas expedições científicas
Peru, P. Bouguer (1735-1745)Peru, P. Bouguer (1735-1745)
Índia, G. Everest (séc. XIX) Índia, G. Everest (séc. XIX)
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1717 / 128 / 128
Densidade de alguns tipos de rochaDensidade média da crosta Densidade média da crosta continentalcontinental
2,67 g/cm2,67 g/cm33
Densidade média da crosta Densidade média da crosta oceânicaoceânica
2,8 g/cm2,8 g/cm33
Figuras Figuras TEIXEIRA et al. TEIXEIRA et al. Decifrando a Decifrando a TerraTerra. São Paulo: Oficina de . São Paulo: Oficina de Textos, 2000. Textos, 2000. 568p.568p.
Modelos Pratt-Airy
ExplanaçãoExplanaçãoDeficiência de massa Deficiência de massa abaixo das cordilheirasabaixo das cordilheiras
• Igual à massa existenteIgual à massa existente
• Pratt & Airy (1855)Pratt & Airy (1855)
Isostasia (1889)Isostasia (1889)Compensação isostáticaCompensação isostática
Equilíbrio isostático da Equilíbrio isostático da crosta sobre o mantocrosta sobre o manto
Airy – Variação de espessura
Pratt – Variação de Densidades
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 1919 / 128 / 128
Compensação isostática
Crosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhasCrosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhas
Atuação simultânea das variações de espessura e densidade
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2020 / 128 / 128
Fontes de informação Interior da Terra
SismológicasSismológicasVelocidades e padrão de propagaçãoVelocidades e padrão de propagação
• Ondas P: longitudinais, atravessam Ondas P: longitudinais, atravessam sólidos e fluidossólidos e fluidos
• Ondas L e S: vibração normal à direção Ondas L e S: vibração normal à direção
Focos sísmicos: profundos ou rasosFocos sísmicos: profundos ou rasosZonas de zombra: Zonas de zombra: ondas S não voltam ondas S não voltam à superfície entre 105à superfície entre 105oo e 141 e 141oo da origem da origem
GravimétricasGravimétricasDados de meteoritosDados de meteoritos
Condritos e acondritosCondritos e acondritos
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2121 / 128 / 128
TerraTerra IoIo
Vulcanismo
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2222 / 128 / 128
Ondas sísmicas
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2323 / 128 / 128
Tipos de ondas sísmicas
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2424 / 128 / 128
Zonas de Sombra
Ondas S e P não voltam à superfície entre 103Ondas S e P não voltam à superfície entre 103oo e 142 e 142oo da origem da origem
Foco sísmicoFoco sísmico
Zona de Zona de SombraSombra
Núcleo Núcleo externoexternoNúcleo Núcleo
internointerno
Origem das zonas de sombra
Zona de sombraZona de sombra
142142oo
103103oo
FocoFoco
MantoManto
Velocidade de ondas sísmicas
1515
1010
55
00
profundidade (km)profundidade (km)
V k
m/s
V k
m/s
10001000 20002000 30003000 40004000 5000500000 60006000
Sup.Sup. ZTr.ZTr. Inferior Inferior MantoManto
CrostaCrosta
Núcleo internoNúcleo interno Núcleo externo Núcleo externo NúcleoNúcleo
VVpp
VVss
VVss
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2727 / 128 / 128
Tomografia Sísmica da Terra
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 2828 / 128 / 128
Dimensões, em escala e fora de escala
Densidade e calor (temperatura)
10001000 20002000 30003000 40004000 5000500000
5000500040004000300030002000200010001000
00
profundidade (km)profundidade (km)
T T ooCC
60006000
TT11 TT22
151514141313121211111010
99887766554433221100
den
sid
ade
den
sid
ade
Incertezas nos modelosIncertezas nos modelos– distribuição distribuição inicialinicial de temperatura de temperatura– quantidade de calor gerado, em quantidade de calor gerado, em função de profundidade e tempo função de profundidade e tempo– processo de formação do núcleoprocesso de formação do núcleo
Incertezas nos modelosIncertezas nos modelos– distribuição distribuição inicialinicial de temperatura de temperatura– quantidade de calor gerado, em quantidade de calor gerado, em função de profundidade e tempo função de profundidade e tempo– processo de formação do núcleoprocesso de formação do núcleo
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 3030 / 128 / 128
Constituição do Interior da Terra CrostaCrosta
Região acima do Moho, espessura 3-80 kmRegião acima do Moho, espessura 3-80 km
MantoManto: rochas ultramáficas (>70%) e máficas: rochas ultramáficas (>70%) e máficas Manto superiorManto superior: abaixo do Moho, até 400 km: abaixo do Moho, até 400 km
Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV)Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV) MesosferaMesosfera inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior
Zona de transiçãoZona de transição: entre 400 a 1000 km: entre 400 a 1000 km Manto inferiorManto inferior: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km
NúcleoNúcleo: mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co : mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co Núcleo externoNúcleo externo: estado físico similar a líquido: estado físico similar a líquido
Entre 2898 (+ 4 km) e 5200 kmEntre 2898 (+ 4 km) e 5200 km Núcleo internoNúcleo interno: um sólido no limite de fusão? : um sólido no limite de fusão?
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 3131 / 128 / 128
Meteoritos: Fontes de dados sobre o Interior da Terra
Condritos – Terra inteiraCondritos – Terra inteira
Meteoritos FerrososMeteoritos FerrososSimilares ao NúcleoSimilares ao Núcleo
Corte até o núcleo
ProfundidadeProfundidade(km)(km)
CROSTACROSTA
MANTOMANTO
ASTENOSFERAASTENOSFERA
LITOSFERALITOSFERA
NÚCLEO EXTERNONÚCLEO EXTERNO
NÚCLEO INTERNONÚCLEO INTERNO
1000 km1000 km América do SulAmérica do SulÁfricaÁfrica
10001000
20002000
30003000
40004000
50005000
60006000
00
Descontinuidade de GutenbergDescontinuidade de Gutenberg
Descontinuidade de MohorovicicDescontinuidade de Mohorovicic
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 3333 / 128 / 128
Modelo do campo magnético
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 3434 / 128 / 128
Campo magnético
Corte esquemático
CROSTACROSTA
00
500500
10001000Profundidade Profundidade
(km)(km)
MANTO
ASTENOSFERAASTENOSFERA
LITOSFERALITOSFERA
00 10001000
Manto Manto SuperiorSuperior
Cadeia médio-atlânticaCadeia médio-atlânticaAmérica do SulAmérica do Sul
AndesAndes
ÁfricaÁfrica
OceanoOceanoPacíficoPacífico
MANTOMANTO
MESOSFERAMESOSFERAZ.TransiçãoZ.Transição
Descontinuidade de Moho
Escala horizontal (km)Escala horizontal (km)(grande exagero vertical)(grande exagero vertical)
Principais limites internos
Descontinuidade Moho (Mohorovicic)Descontinuidade Moho (Mohorovicic)• Aumento abrupto de velocidade das ondas-P Aumento abrupto de velocidade das ondas-P
((++ 6,6 km/s para 6,6 km/s para ++ 8,0 km/s) e mudanças de fase 8,0 km/s) e mudanças de fase
Descontinuidades no manto e núcleoDescontinuidades no manto e núcleo• 670 km: mudança composicional ou de fase?670 km: mudança composicional ou de fase?• 2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-S2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-S• Núcleo interno: de 5200 km até o centro da TerraNúcleo interno: de 5200 km até o centro da Terra
Moho Moho ContinentesContinentes OceanosOceanos
ProfundidadeProfundidade 30 a 50 km (até 80)30 a 50 km (até 80) 10 a 12 km10 a 12 km
Precisão do limitePrecisão do limite 0,5 a 1 km0,5 a 1 km 0,1 km0,1 km
TemperaturasTemperaturas 500 a 700500 a 700ooCC 150 a 200150 a 200ooCC
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 3737 / 128 / 128
Hipóteses sobre convecção no Manto:
uma ou duas camadas?
CDRC, Dezembro 2003CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de PlacasTectônica de Placas 3838 / 128 / 128
Motor eficaz, movido a calor internoNo início:No início:
Diferenciação Diferenciação associada ao associada ao magmatismomagmatismo
LitosferaLitosferaFria, uma pálpebra Fria, uma pálpebra situada na parte situada na parte superiorsuperior
Convecção no MantoConvecção no MantoEstado sólido na maior Estado sólido na maior parteparteFusão rasa por Fusão rasa por descompressão descompressão adiabáticaadiabática