Unidade 01_Introdução à Evolução Geologia e Paleontologia

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Introdução à Evolução, Geologia e 
Paleontologia
APRESENTAÇÃO
A evolução dos seres vivos é um processo lento e gradual. A Paleontologia fornece informações 
sobre esse processo testemunhando a presença de seres vivos de tempos remotos. Os estudos pal
eontólogicos e geológicos ajudam a contar a história do planeta Terra, os seres que habitaram a 
Terra em períodos diferentes e as mudanças ambientas ocorridas. 
Nesta Unidade de Aprendizagem você irá estudar os princípios da Geologia, Evolução e Paleont
ologia, bem como a inter-relação entre estas ciências.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Descrever a história da Terra, sua composição e estrutura.•
Definir a evolução biológica.•
Reconhecer evidências que legitimam a história de antigas formas de vida.•
INFOGRÁFICO
A Terra se formou há cerca de 4,56 bilhões de anos, resultante de um processo de condensação r
ápida de uma nuvem de poeira que circulava ao redor do Sol. A Paleontologia, estudo de traços 
de seres vivos preservados em registros geológicos (fósseis), indica que a vida na Terra também 
começou muito cedo, cerca de 3,5 bilhões de anos e essa ciência é uma das principais fontes de 
evidência para a reconstrução da história da vida na Terra.
Veja no infográfico as ciências que estudam essas questões.
CONTEÚDO DO LIVRO
O planeta Terra possui 4,56 bilhões de anos e há registro de rochas com até 4,3 bilhões de anos 
de idade. Além de atestarem a idade da Terra, algumas rochas também testemunham evidências 
antigas de espécies extintas. O conhecimento da Geologia e da Paleontologia contribui para a le
gitimação da Biologia Evolutiva.
Acompanhe algumas páginas da obra Para entender a Terra, de John Grotzinger e Tom Jordan.
Boa leitura.
CYAN
VS Gráfica VS Gráfica
MAG
VS Gráfica
YEL
VS Gráfica
BLACK
GEOCIÊNCIAS
www.grupoa.com.br
JOHN GROTZINGER
TOM JORDAN
TERRA
P A R A E N T E N D E R A
SEXTA EDIÇÃO
GROTZINGER
& JORDAN
SEXTA 
EDIÇÃO
PA
RA
 EN
TEN
D
ER A
 TERRA
Desde que Frank Press e Raymond Siever lançaram a 
primeira edição de Para Entender a Terra (1965), este manual 
vem sendo paulatinamente atualizado e hoje se tornou um 
dos mais importantes livros-texto de universidades de vários 
países. Sucessores dos grandes mestres que iniciaram esta 
obra, Tom Jordan e John Grotzinger, dois cientistas de gran-
de envergadura na atualidade, terminam, nesta sexta edição, 
o ciclo de uma grande reestruturação em relação à primeira 
edição.
A introdução de desenhos e esquemas inovadores, a mo-
derna concepção sobre tectônica de placas, a concepção da 
Terra como um sistema interativo e a análise de como a di-
nâmica planetária tem infl uenciado a evolução da vida evi-
denciam a profunda modernização deste livro-texto. O leitor 
é estimulado a fazer e pensar como os geólogos, enten-
dendo como eles adquiriram o conhecimento que possuem, 
como esse conhecimento impacta a vida dos cidadãos e o que 
se pode fazer para melhorar o ambiente da Terra. 
Leitura indicada para os cursos de bacharelado e licen-
ciatura em Geologia, Geografi a, Ciências da Terra, Cli-
matologia, Meteorologia, Ciências do Solo, Agronomia, 
Engenharias, Biologia, Ecologia, Ciências Ambientais 
e afi ns. A obra destina-se também a técnicos e profi ssionais 
que necessitem complementar e atualizar seus conhecimen-
tos gerais fora da área de especialização e ao público em geral 
que se interessa pelos fenômenos da Terra e da natureza.
TERRA
P A R A E N T E N D E R A
SEXTA EDIÇÃO
G ROTZ I NG E R & JOR DAN
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Catalogação na publicação: Natascha Helena Franz Hoppen CRB10/2150
G881e Grotzinger, John. 
 Para entender a terra [recurso eletrônico] / John 
 Grotzinger, Tom Jordan ; tradução: Iuri Duquia Abreu ; 
 revisão técnica: Rualdo Menegat. – 6. ed. – Dados 
 eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman, 2013.
 Editado também como livro impresso em 2013.
 Tradução da 4. ed. de Rualdo Menegat, Paulo César 
 Dávila Fernandes, Luís Aberto Dávila Fernandes, Carla 
 Cristine Porcher.
 ISBN 978-85-65837-82-8
 1. Geociências. 2. Geologia. I. Jordan, Tom. II. Título.
CDU 55
Tradutores da 4ª edição
Rualdo Menegat
Professor do Instituto de Geociências/UFRGS
Paulo César Dávila Fernandes
Professor da Universidade do Estado da Bahia
Luís Aberto Dávila Fernandes
Professor do Instituto de Geociências/UFRGS
Carla Cristine Porcher
Professora do Instituto de Geociências/UFRGS
8 PA R A E N T E N D E R A T E R R A
GEOLOGIA NA PRÁTICA
Qual é o tamanho de nosso planeta?
Como sabemos que a Terra é redonda? Ninguém havia 
olhado do espaço para a Terra antes do início da déca-
da de 1960, mas sua forma já era compreendida mui-
to tempo antes. Em 1492, Colombo definiu um curso a 
oeste para a Índia porque ele acreditava em uma teoria 
da geodésia que fora proposta por filósofos gregos: vi-
vemos em uma esfera. Porém, ele não era bom em ma-
temática, então subestimou em muito a circunferência 
da Terra. Em vez de um atalho, ele fez o caminho mais 
longo, encontrando um Novo Mundo em vez das Ilhas 
das Especiarias! Se Colombo tivesse entendido de forma 
adequada os gregos antigos, talvez não teria cometido 
esse erro afortunado, porque eles haviam medido com 
precisão o tamanho da Terra mais de 17 séculos antes.
O crédito da determinação do tamanho da Terra 
vai para Eratóstenes, um grego que dirigia a Grande Bi-
blioteca de Alexandria, no Egito. Por volta de 250 a.C., 
um viajante contou a ele uma observação interessante. 
Ao meio-dia do primeiro dia de verão no Hemisfério 
Norte (21 de junho), um poço profundo na cidade de 
Siena
3
, cerca de 800 km ao sul de Alexandria, ficava to-
talmente iluminado pela luz solar, porque o Sol estava 
em uma posição exatamente sobre a cabeça. Seguindo 
um palpite, Eratóstenes realizou um experimento. Ele 
fincou uma estaca vertical em sua própria cidade e, ao 
meio-dia, no primeiro dia do verão, a estaca produziu 
uma sombra.
Eratóstenes presumiu que o Sol estava muito dis-
tante, de forma que os raios de luz incidentes sobre as 
duas cidades eram paralelos. Sabendo que o Sol pro-
jetava uma sombra em Alexandria, mas estava exata-
mente sobre a cabeça ao mesmo tempo em Siena, Era-
tóstenes conseguiu demonstrar por meio de geometria 
simples que a superfície do solo deveria ser curva. Ele 
sabia que a superfície curva mais perfeita é a da esfe-
ra, então levantou a hipótese de que a Terra tinha uma 
forma esférica (os gregos admiravam a perfeição geo-
métrica). Medindo o comprimento da sombra da estaca 
em Alexandria, calculou que, se as linhas verticais entre 
as duas cidades pudessem ser estendidas ao centro da 
Terra, elas se encontrariam em uma intersecção com 
ângulo em torno de 7°, que é aproximadamente 1/50 
de um círculo completo (360°). Ele sabia que a distância 
entre as duas cidades era cerca de 800 km em medições 
atuais. Usando esses dados, Eratóstenes calculou uma 
circunferência para a Terra que é muito próxima ao va-
lor moderno:
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C A P Í T U LO 1 � O S I S T E MA T E R R A 9
Circunferência da Terra =
50 � distância de Siena a Alexandria
� 50 � 800 km � 40.000 km
Com esse valor para a circunferência da Terra, era 
uma simples questão de calcular o raio. Eratóstenes sa-
bia que, para qualquer círculo, a circunferência é igual a 
2� (pi) vezes o raio, onde � � 3,14.... Portanto, ele divi-
diu sua estimativa da circunferência da Terra por 2� para 
encontrar o raio:
Com esses cálculos, Eratóstenes chegou a um mo-
delo científico simples e elegante: a Terra é uma esfera 
com raio de aproximadamente 6.370 km.
Em sua poderosa demonstração do método cien-
tífico, Eratóstenes fez observações (o comprimento da 
sombra), formulou uma hipótese (forma esférica) e apli-
cou um pouco de teoria matemática (geometria esférica) 
para proporum modelo incrivelmente preciso da forma 
física da Terra. Seu modelo previa corretamente outros 
tipos de medições, como a distância em que o mastro 
alto de um navio desapareceria no horizonte. Além dis-
so, conhecer o tamanho e a forma da Terra permitia aos 
astrônomos gregos calcular os tamanhos da Lua e do 
Sol e as distâncias desses corpos em relação à Terra. Essa 
história explica por que experimentos bem projetados e 
boas medições são cruciais para o método científico: eles 
nos dão novas informações sobre o mundo natural.
PROBLEMA EXTRA: O volume de uma esfera é dado por
Usando essa fórmula, calcule o volume da Terra em 
quilômetros cúbicos.
Descascando a cebola: 
a descoberta de uma 
Terra em camadas
Os antigos pensadores, como Eratóstenes, dividiam o 
universo em duas partes: o Céu, acima, e o Hades, embai-
xo. O céu era transparente e cheio de luz, e eles poderiam 
enxergar diretamente as estrelas e os planetas vagantes. 
O interior da Terra era escuro e fechado para os olhos hu-
manos. Em alguns lugares, o chão tremia e havia erupção 
de lava quente. Com certeza, algo terrível estava aconte-
cendo lá embaixo!
EQ
UA
DO
R
800 km
SienaAlexandria
7°
7°
N
Alexandria Siena
EQUADOR
L U Z S O L A R
Como Eratóstenes mediu
a circunferência da Terra.
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10 PA R A E N T E N D E R A T E R R A
Essa visão permaneceu até cerca de um século atrás, 
quando os geólogos começaram a espiar o interior da 
Terra, não com ondas de luz (que não penetram a rocha), 
mas com ondas produzidas por terremotos. Um terremo-
to ocorre quando forças geológicas fraturam as rochas 
frágeis, enviando vibrações que se assemelham ao gelo 
rachando sobre um rio. Essas ondas sísmicas (da pala-
vra grega para terremoto, seismos), quando registradas por 
instrumentos sensíveis chamados sismógrafos, permitem 
que os geólogos localizem terremotos e também tirem 
“fotografias” do funcionamento interno da Terra, assim 
como os médicos usam ultrassom e tomografia computa-
dorizada para obter imagens do interior do corpo. Quan-
do as primeiras redes de sismógrafos foram instaladas em 
todo o mundo no final do século XIX, os geólogos come-
çaram a descobrir que o interior da Terra era dividido em 
camadas concêntricas de diferentes composições, separa-
das por limites nítidos, quase esféricos (Figura 1.9).
A densidade da Terra
A teoria das camadas do interior profundo da Terra foi 
proposta pela primeira vez por Emil Wiechert no fim do 
século XIX, antes que muitos dados sísmicos estivessem 
disponíveis. Ele queria entender por que nosso planeta 
é tão pesado ou, mais precisamente, tão denso. É fácil 
calcular a densidade de uma substância: basta medir 
a massa em uma balança e dividir pelo volume. Uma 
rocha típica, como o granito usado em lúpides sepul-
crais, tem densidade de aproximadamente 2,7 gramas 
por centímetro cúbico (g/cm
3
). É um pouco mais difícil 
estimar a densidade do planeta inteiro, mas não tan-
to. Eratóstenes mostrou como medir o volume da Terra 
em 250 a.C. e, em algum momento por volta de 1680, 
o grande cientista inglês Isaac Newton descobriu como 
calcular sua massa a partir da força gravitacional que 
atrai objetos à superfície. Os detalhes, que envolviam 
cuidadosos experimentos em laboratório para calibrar a 
lei da gravitação de Newton, foram desenvolvidos por 
outro inglês, Henry Cavendish. Em 1798, ele calculou a 
densidade média da Terra em cerca de 5,5 g/cm
3
, duas 
vezes a do granito para jazigos.
Wiechert ficou perplexo. Ele sabia que um planeta 
composto inteiramente de rochas comuns não poderia 
ter uma densidade tão alta. A maioria das rochas comuns, 
como o granito, contém uma alta proporção de sílica (si-
lício mais oxigênio; SiO2) e tem densidades relativamente 
baixas, abaixo de 3 g/cm
3
. Algumas rochas ricas em ferro, 
trazidas à superfície terrestre por vulcões, têm densidades 
de até 3,5 g/cm
3
, mas nenhuma rocha comum se apro-
ximava do valor de Cavendish. Ele também sabia que, 
na direção do interior da Terra, a pressão sobre a rocha 
aumenta com o peso da massa sobrejacente. A pressão 
comprime a rocha em um volume menor, tornando sua 
densidade mais alta. Porém, Wiechert constatou que mes-
mo o efeito da pressão era pequeno demais para explicar 
a densidade calculada por Cavendish.
O manto e o núcleo
Ao refletir sobre o que havia embaixo de seus pés, Wie-
chert voltou-se para o sistema solar e, em especial, aos 
meteoritos, que são pedaços do sistema solar caídos na 
Terra. Ele sabia que alguns meteoritos são compostos de 
uma liga (uma mistura) de dois metais pesados, ferro e 
níquel, e, que, portanto, têm densidades de até 8 g/cm
3
 
(Figura 1.10). Ele também sabia que esses dois elementos 
são relativamente abundantes em todo o nosso sistema 
solar. Então, em 1896, propôs uma hipótese grandiosa: 
em algum momento no passado da Terra, a maioria do 
ferro e do níquel de seu interior havia caído para o centro 
sob a força da gravidade. Esse movimento criou um nú-
cleo denso, que foi cercado por uma capa de rocha rica 
em silicato, a qual chamou de manto (usando a palavra 
em alemão para “casaco”). Com essa hipótese, ele con-
seguiu elaborar um modelo da Terra com duas camadas 
que estava de acordo com o valor de Cavendish para a 
densidade média da Terra. Ele também conseguiu explicar 
a existência de meteoritos de ferro-níquel: eram pedaços 
do núcleo de um planeta (ou planetas) como a Terra que 
haviam se quebrado, muito provavelmente pela colisão 
com outros planetas.
Wiechert ocupou-se com o teste de sua hipótese 
usando ondas sísmicas registradas por sismógrafos loca-
lizados ao redor do globo (ele próprio projetou um). Os 
primeiros resultados demonstraram uma massa interna 
indistinta que ele presumiu ser o núcleo, mas teve pro-
blemas para identificar algumas das ondas sísmicas. Es-
sas ondas são de dois tipos básicos: ondas compressionais, 
que se expandem e comprimem o material que movem 
Ferro sólido no
núcleo interno
(5.150 a 6.370 km)
1,7% da massa
da Terra
Ferro líquido no
núcleo externo
(2.890 a 5.150 km)
30,8% da massa da Terra
Manto (40 a 2.890 km)
67,1% da massa da Terra
Crosta (0 a 40 km)
0,4% da massa
da Terra
FIGURA 1.9 � Principais camadas da Terra, mostrando suas 
profundidades e suas massas, expressas como porcentagem da 
massa total da Terra.
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conforme se propagam através de um sólido, líquido ou 
gás; e ondas cisalhantes, que deslocam o material de lado a 
lado. As ondas cisalhantes podem propagar-se apenas em 
sólidos, que resistem ao cisalhamento, e não em fluidos 
(líquidos ou gases), como o ar e a água, que não têm resis-
tência a esse tipo de movimento.
Em 1906, um sismólogo britânico, Robert Oldham, 
conseguiu classificar os caminhos percorridos por esses 
dois tipos de ondas sísmicas e demonstrar que as ondas 
cisalhantes não se propagavam no núcleo. O núcleo, pelo 
menos na parte externa, era líquido! Acontece que essa 
descoberta não é das mais surpreendentes. O ferro funde 
a uma temperatura mais baixa do que os silicatos, e é por 
isso que os metalúrgicos podem usar recipientes feitos de 
cerâmica (que são materiais silicáticos) para conter o ferro 
fundido. O interior profundo da Terra é quente o bastan-
te para fundir uma liga de ferro-níquel, mas não rocha 
silicática. Beno Gutenberg, um dos alunos de Wiechert, 
confirmou as observações de Oldham e, em 1914, deter-
minou que a profundidade do limite núcleo-manto
4
 era de 
aproximadamente 2.890 km (ver Figura 1.9).
A crosta
Cinco anos antes, um cientista croata detectara outro li-
mite a uma profundidade relativamente rasa de 40 km 
abaixo do continente europeu. Esse limite, chamado de 
descontinuidade de Mohorovi i (Moho, por simplicidade), 
em homenagem ao seu descobridor, separa uma crosta 
composta de silicatos de baixa densidade, quesão ricos em 
alumínio e potássio, dos silicatos de densidade mais alta 
encontrados no manto, que contêm mais magnésio e ferro.
Assim como o limite núcleo-manto, a Moho é uma 
característica global. Contudo, verificou-se que ela é subs-
tancialmente mais rasa sob os oceanos do que sob os con-
tinentes. Em média, a espessura da crosta oceânica é de 
apenas 7 km, comparada com quase 40 km da crosta con-
tinental. Além disso, as rochas na crosta oceânica contêm 
mais ferro e, portanto, são mais densas do que as rochas 
continentais. Como a crosta continental é mais espessa, 
mas menos densa do que a crosta oceânica, os continentes 
flutuam mais ao alto, como se fossem botes sobre o manto 
mais denso (Figura 1.11), semelhante a como os icebergs 
(a) (b)
FIGURA 1.10 � Dois tipos comuns de meteoritos. (a) Este meteorito pétreo, que é semelhante 
em composição ao manto silicático da Terra, tem densidade em torno de 3 g/cm3. (a) Este me-
teorito de ferro-níquel, que é semelhante em composição ao núcleo da Terra, tem densidade de 
aproximadamente 8 g/cm3. [John Grotzinger/Ramón Rivera-Moret/Harvard Mineralogical Museum]
A crosta continental menos densa
flutua sobre o manto mais denso.
A crosta continental é menos densa e
mais espessa do que a crosta oceânica
e, portanto, flutua mais ao alto.
Crosta continental
(2,8 g/cm3)
Moho 
20
10
0 (km)
50
40
30
Distância horizontal sem escala
Manto
(3,4 g/cm3)
Crosta oceânica
(3,0 g/cm3)
FIGURA 1.11 � Como as rochas 
crustais são menos densas do que 
as rochas do manto, a crosta da Terra 
flutua sobre o manto. A crosta con-
tinental é mais espessa e tem den-
sidade menor do que a crosta oce-
ânica, fazendo com que flutue mais 
ao alto e explicando a diferença de 
elevação entre os continentes e o 
assoalho oceânico profundo.
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flutuam no oceano. A flutuação continental explica a fei-
ção mais impactante da topografia da superfície da Terra: 
por que as elevações mostradas na Figura 1.8 dividem-se 
em dois grupos principais, 0 a 1 km acima do nível do mar 
para a maior parte da superfície terrestre e 4 a 5 km abaixo 
do nível do mar para a maioria do mar profundo.
As ondas cisalhantes propagam-se bem pelo manto 
e pela crosta, então sabemos que ambos são rocha sólida. 
Como os continentes podem flutuar sobre a rocha sólida? 
As rochas podem ser sólidas e fortes por um curto espaço 
de tempo (segundos a anos), embora continuem sendo 
fracas por um longo período (milhares até milhões de 
Núcleo
interno
Núcleo
externo
Manto
Crosta
Oxigênio
(46%)
Cálcio
(2,4%)
Magnésio
(4%)
Silício
(28%)
Alumínio
(8%)
Ferro
(6%)
Outros
(6%)
Oxigênio
(44%)
Cálcio
(2,5%)
Magnésio
(22,8%)
Silício
(21%)
Alumínio
(2,4%)
Ferro
(6,3%)
Ferro (85%)
Níquel
(5%)
Oxigênio
(5%)
Enxofre
(5%)
Ferro (94%)
Níquel
(6%)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
2
4
6
8
10
12
14
Profundidade (km)
D
en
si
da
de
 (g
/c
m
)
FIGURA 1.12 � Saltos de densidade entre as principais camadas 
da Terra, mostrados acima em cores diferentes, são basicamente 
causados por diferenças de composição química. As quantias re-
lativas dos principais elementos são exibidas nas barras à direita.
anos). O manto abaixo de uma profundidade em torno de 
100 km tem pouca força e, durante períodos muito longos, 
ele flutua à medida que se ajusta para sustentar o peso de 
continentes e montanhas.
O núcleo interno
Uma vez que o manto é sólido e a parte externa do núcleo 
é liquida, o limite núcleo-manto reflete as ondas sísmicas, 
assim como um espelho reflete ondas de luz. Em 1936, a 
sismóloga dinamarquesa Inge Lehmann descobriu outro 
limite esférico nítido a uma profundidade de 5.150 km, 
indicando uma massa central com densidade maior do 
que a do núcleo líquido. Estudos conduzidos após sua 
pesquisa pioneira mostraram que o núcleo interno pode 
transmitir ondas cisalhantes e compressionais. Portanto, 
o núcleo interno é uma sólida esfera metálica suspensa
no núcleo externo líquido – um “planeta dentro de um 
planeta”. O raio do núcleo interno é de 1.220 km, cerca de 
dois terços o tamanho da Lua.
Os geólogos estavam intrigados com a existência 
desse núcleo interno “congelado”. Eles sabiam que as 
temperaturas dentro da Terra deveriam aumentar em pro-
porção à profundidade. Segundo as melhores estimativas 
atuais, a temperatura da Terra sobe de aproximadamente 
3.500°C na fronteira núcleo-manto para quase 5.000°C no 
centro. Se o núcleo interno é mais quente, como pode ser 
sólido enquanto o núcleo externo é fundido? O mistério 
foi finalmente resolvido por experimentos de laboratório 
com ligas de ferro-níquel, que demonstraram que o “con-
gelamento” se devia a altas pressões, em vez de a tempe-
raturas menores, no centro da Terra.
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A origem da Terra e de seus 
geossistemas globais
Usando a evidência de meteoritos, os geólogos consegui-
ram demonstrar que a Terra e os outros planetas do siste-
ma solar se formaram há cerca de 4,56 bilhões de anos por 
meio da rápida condensação de uma nuvem de poeira que 
circulava em torno do jovem Sol. O violento processo, que 
envolveu a agregação e colisão de conglomerados cada 
vez maiores de matéria, será descrito com mais detalhe no 
Capítulo 9. Em apenas 100 milhões de anos (um tempo 
relativamente curto, em termos geológicos), a Lua havia se 
formado e o núcleo da Terra havia se separado do manto. 
É difícil saber o que ocorreu nas centenas de milhões de 
anos seguintes. Muito pouco do registro geológico foi ca-
paz de sobreviver ao intenso bombardeamento dos gran-
des meteoritos que atingiam a Terra de modo constante. 
Esse período dos primórdios da história da Terra é apro-
priadamente chamado de idade geológica “das trevas”.
As rochas mais antigas encontradas atualmente na 
superfície terrestre têm cerca de 4,3 bilhões de anos. Ro-
chas muito antigas, com idade de 3,8 bilhões de anos, 
mostram evidências de erosão pela água, indicando a 
existência da hidrosfera e a operação de um sistema do 
clima que não era muito distinto do atual. Rochas apenas 
um pouco mais novas, com 3,5 bilhões de anos, registram 
um campo magnético tão forte quanto o que vemos hoje, 
mostrando que o geodínamo já estava em operação na-
quela época. Há 2,5 bilhões de anos, reuniu-se suficien-
te crosta de baixa densidade na superfície terrestre para 
formar grandes massas continentais. Os processos geo-
lógicos que subsequentemente modificaram esses con-
tinentes foram muito similares àqueles que hoje vemos 
atuando nas placas tectônicas.
A evolução da vida
A vida também começou muito cedo na história da Terra, 
segundo podemos afirmar pelo estudo dos fósseis, traços 
de organismos preservados no registro geológico. Fósseis 
de bactérias primitivas foram encontrados em rochas da-
tadas de 3,5 bilhões de anos. Um evento-chave foi a evo-
lução de organismos que liberam oxigênio na atmosfera e 
nos oceanos. O acúmulo de oxigênio na atmosfera já esta-
va ocorrendo há 2,7 bilhões de anos. As concentrações de 
oxigênio atmosférico provavelmente subiram até os níveis 
atuais em uma série de etapas ocorridas em um período 
de tempo de pelo menos 2 bilhões de anos.
A vida no início da Terra era simples, consistindo 
basicamente em pequenos organismos unicelulares que 
flutuavam próximo à superfície dos oceanos ou viviam 
no fundo dos mares. Entre 1 e 2 bilhões de anos atrás, 
formas de vida mais complexas, como as algas e as algas 
marinhas, evoluíram. Os primeiros animais entraram em 
cena há cerca de 600 milhões de anos, evoluindo em uma 
sequência de ondas. Em um breve período iniciado há 542 
milhões de anos e, provavelmente, com uma duração me-
nor que 10 milhões de anos, oito filos inteiramente novos 
do reino animal foram estabelecidos, incluindo os ances-
trais de quase todos os animais que conhecemos hoje. Foi 
duranteessa explosão evolutiva, às vezes referida como 
“Big Bang” (“grande explosão”) da biologia, que animais 
cujo corpo continha partes duras deixaram pela primeira 
vez carcaças fósseis no registro geológico.
Embora a evolução biológica seja muitas vezes vista 
como um processo muito lento, ela é pontuada por breves 
períodos de mudança rápida. Exemplos espetaculares são 
as extinções em massa, durante as quais muitos tipos de or-
ganismos desapareceram subitamente do registro geoló-
gico. Cinco dessas imensas reviravoltas estão indicadas na 
fita do tempo geológico da Figura 1.17. A última, já discu-
tida neste capítulo, foi causada pelo impacto de um grande 
bólido há 65 milhões de anos. O bólido, não muito maior 
do que 10 km de diâmetro, causou a extinção de metade 
das espécies da Terra, inclusive todos os dinossauros.
As causas das outras extinções ainda estão sen-
do debatidas. Além do impacto de bólidos, os cientistas 
têm proposto outros tipos de eventos extremos, como 
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C A P Í T U LO 1 � O S I S T E MA T E R R A 19
variações climáticas rápidas ocasionadas por glaciações 
e enormes erupções de material vulcânico. As evidên-
cias são frequentemente ambíguas ou inconsistentes. Por 
exemplo, o maior evento de extinção de todos os tempos 
ocorreu há cerca de 251 milhões de anos, varrendo 95% 
de todas as espécies. O impacto de um bólido tem sido 
proposto por alguns investigadores, mas o registro geo-
lógico mostra que as capas de gelo se expandiram nes-
sa época e que houve mudança da composição química 
da água do mar, o que seria consistente com uma grande 
crise climática. Simultaneamente, uma enorme erupção 
vulcânica cobriu uma área na Sibéria com quase a metade 
do tamanho dos Estados Unidos, com 2 ou 3 milhões de 
quilômetros cúbicos de lava. Essa extinção em massa foi 
batizada de “Assassino do Expresso Oriente”
8
, pois exis-
tem muitos suspeitos!
As extinções em massa reduzem o número de espé-
cies competindo por espaço na biosfera. Com a “diluição 
da multidão”, esses eventos extremos podem promover a 
evolução de novas espécies. Após o fim dos dinossauros 
há 65 milhões de anos, os mamíferos tornaram-se a classe 
dominante de animais. A rápida evolução dos mamíferos 
em espécies com cérebros maiores e mais destreza levou 
à emergência de espécies humanoides (hominídeos) cer-
ca de 5 milhões de anos atrás e à nossa própria espécie, 
o Homo sapiens (palavra latina para “homem sábio”), há
aproximadamente 200 mil anos. Sendo recém-chegados
na biosfera, estamos apenas começando a deixar nossa
marca no registro geológico. De fato, nossa breve histó-
ria como espécie pode ser avaliada pela percepção de que
ela cobre menos do que a largura de uma linha na fita do
tempo geológico (ver Figura 1.17).
443 359 251 200 65
1.000 Ma 0 Ma2.000 Ma
542 Ma
“Big Bang” evolutivo
420 Ma
Animais terrestres
mais antigos
125 Ma
Plantas florescentes
mais antigas
5 Ma
Primeiros
hominídeos
0,12 Ma
Primeiro aparecimento
de nossa espécie,
Homo sapiens
7
PROTEROZOICO FANEROZOICO
FUTURO
Extinções em massa
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202 PA R A E N T E N D E R A T E R R A
Os fósseis como marcadores 
do tempo geológico
Em 1793, William Smith, um agrimensor que 
trabalhava na construção de canais no sul da Inglaterra, 
reconheceu que os fósseis poderiam ajudar os geólogos 
a determinar as idades relativas das rochas 
sedimentares. Smith era fascinado pela variedade de 
fósseis, coletando-os nos es-
Grotzinger_08.indd 202Grotzinger_08.indd 202 05/12/12 08:5005/12/12 08:50
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tratos expostos ao longo de cortes no canal. Ele observou 
que diferentes camadas tinham diferentes tipos de fósseis 
e foi capaz de posicionar cada camada a partir da outra 
pelas características dos fósseis que continham. Ele esta-
beleceu uma ordem geral para a sequência de fósseis e 
estratos, desde a camada mais inferior (mais antiga) até 
a mais superior (mais nova). Independentemente de sua 
localização, Smith podia predizer a posição estratigráfica 
de qualquer camada individual, ou conjunto de camadas, 
de qualquer afloramento do sul da Inglaterra apenas com 
base na associação de fósseis que continham. Essa ordem 
estratigráfica de fósseis de espécies animais (fauna) pro-
duz uma sequência conhecida como sucessão faunística.
O princípio de sucessão faunística de Smith afirma 
que os estratos sedimentares em um afloramento contêm 
fósseis em uma sequência definida. A mesma sequência 
pode ser encontrada em afloramentos em outras locali-
zações, de forma que os estratos de um local podem ser 
correlacionados com os de outro.
Usando sucessões faunísticas, Smith conseguiu iden-
tificar as formações de idades similares encontradas em 
diferentes afloramentos. Pela observação da ordem verti-
cal em que as formações eram encontradas em cada lugar, 
compilou uma sucessão estratigráfica composta para toda 
a região. Sua série composta mostrava como a sucessão 
completa seria observável se as formações dos diferentes 
níveis de todos os afloramentos pudessem ser vistas reu-
nidas em um único perfil. A Figura 8.5 mostra tal compo-
sição para uma série de duas formações.
Smith monitorava seu trabalho mapeando aflora-
mentos com cores atribuídas a formações específicas, 
inventando o mapa geológico (ver Figura 7.4). Em 1815, 
ele resumiu a pesquisa de toda sua vida na publicação do 
Mapa Geral dos Estratos da Inglaterra e País de Gales, uma 
obra-prima colorida à mão, com 2,5 metros de altura e 
quase 2 metros de largura – o primeiro mapa geológico de 
um país inteiro. O original ainda está pendurado em uma 
sala da Sociedade Geológica de Londres.
Os geólogos que seguiram os passos de Steno e Smith 
descreveram e catalogaram centenas de fósseis e suas rela-
ções com os organismos modernos, estabelecendo a nova 
ciência da Paleontologia: o estudo da história de antigas for-
mas de vida. Os fósseis mais comuns foram as conchas de 
invertebrados. Alguns eram semelhantes a mariscos, ostras 
e outras conchas vivas; outros representavam espécies es-
tranhas sem exemplos vivos, como os trilobitas mostrados 
na foto de abertura do capítulo. Menos comuns eram os 
ossos de vertebrados, como mamíferos, aves e os enormes 
répteis extintos aos quais chamavam de dinossauros. Fo-
ram encontradas plantas fósseis abundantes em algumas 
rochas, particularmente em camadas de carvão, onde fo-
lhas, brotos, ramos e mesmo troncos inteiros de árvores 
podem ser reconhecidos. Os fósseis não foram encontra-
dos em rochas ígneas intrusivas, o que não surpreende, 
porque qualquer material biológico seria perdido na fusão 
quente. Também não havia fósseis em rochas metamórficas 
de alto grau, pois quaisquer remanescentes de organismos 
encontram-se quase sempre tão transformados e deforma-
dos que dificilmente podem ser reconhecidos.
No início do século XIX, a Paleontologia havia se tor-
nado a mais importante fonte de informação sobre a his-
tória geológica. Contudo, o estudo sistemático dos fósseis 
afetou a ciência muito além da Geologia. Charles Darwin 
estudou Paleontologia quando era um jovem cientista e 
Rochas mais novasRochas mais novas
Rochas mais antigasRochas mais antigas
III
Rochas mais novas
Rochas mais antigas
I
II
III
II
I
II
Afloramento A
Afloramento B Sucessão estratigráfica
1 Os fósseis encontrados em algumas camadas
 rochosas no afloramento A são os mesmos
 daqueles encontrados em algumas camadas
 do afloramento B, mais distante.
2 Camadas com os mesmos
 fósseis são de mesma idade.
3 Uma composição dos dois afloramentos 
 poderia mostrar as formações I e II 
 sobrepondo-se à formação III.
FIGURA 8.5 � O princípio de sucessão faunística pode ser usado para correlacionar 
formações rochosas em diferentes afloramentos.
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204 PA R A E N T E N D E R A T E R R A
coletou muitos fósseis incomuns em sua famosa viagem a 
bordo do Beagle (1831-1836). Durante sua volta ao mundo, 
ele também teve oportunidade de observar uma imensa 
variedade de espécies animais e vegetais nada familiares 
em seus hábitats naturais. Darwin ponderou sobre o que 
havia visto até 1859, quando propôs sua teoria da evolu-
ção por seleção natural. Sua teoria revolucionou a ciência 
da biologia e forneceu um seguro arcabouço teórico para 
a Paleontologia: se os organismos evoluem progressiva-
mente com o tempo, então os fósseis em cada camada 
sedimentar devem representar os organismos que viviam 
quando essa camada foi depositada.
Discordâncias: lacunas no 
registro geológico
Ao compilar a sucessão estratigráfica de uma região, os 
geólogos frequentemente encontram lugares no registro 
geológico onde está faltando uma formação. Nenhuma 
rocha foi depositada ou ela sofreu erosão antes que os 
próximos estratos fossem depositados. A superfície entre 
duas camadas que foram depositadas com um intervalo 
de tempo entre elas – o limite ao longo do qual as duas 
formações existentes encontram-se – é chamada de dis-
cordância (Figura 8.6). A sequência sedimentar é uma série 
de camadas delimitadas acima e abaixo por discordâncias. 
Uma discordância, assim como uma sequência sedimen-
tar, representa a passagem do tempo.
Uma discordância pode implicar que forças tectôni-
cas soergueram a rocha acima do nível do mar, onde a 
erosão removeu algumas camadas rochosas. Alternativa-
mente, a discordância pode ter sido produzida pela erosão 
de uma rocha recém-exposta, enquanto o nível do mar 
descia. Como veremos no Capítulo 21, o nível do mar 
pode baixar em centenas de metros durante as idades do 
gelo, devido à retirada de água dos oceanos para formar 
os mantos de gelo continental.
As discordâncias são classificadas de acordo com as 
relações entre o pacote superior e o inferior de camadas. 
Uma discordância em que o conjunto superior de cama-
das assenta-se em uma superfície erosiva desenvolvida 
sobre um pacote de camadas não deformado e ainda 
disposto na posição horizontal é chamada de desconfor-
midade (ver Figura 8.6). Quedas no nível do mar e amplos 
soerguimentos tectônicos geralmente criam desconfor-
midades. Uma discordância em que o pacote superior de 
camadas recobre rochas metamórficas ou ígneas intrusi-
vas é uma não conformidade
1
 (veja um exemplo no Jornal 
da Terra 8.1, páginas 208-209). Uma discordância em que 
o pacote superior de camadas sobrepõe-se a um inferior
cujas camadas foram dobradas por processos tectônicos e, 
depois, sofreram erosão em uma superfície mais ou me-
nos plana é denominada discordância angular. Em uma 
discordância angular, os planos de acamamento dos dois 
pacotes de camadas não são paralelos. A Figura 8.7 repre-
senta uma impressionante discordância angular encon-
trada no Grand Canyon. A Figura 8.8 ilustra os processos 
pelos quais uma discordância angular pode se formar.
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
A
B
C
E
Discordância
Subsidência
Soerguimento
TEMPO 3
A erosão remove a camada
D e parte da C, deixando uma
superfície irregular de morros
e vales.
TEMPO 2
Posteriormente, as forças
tectônicas causam o soergui-
mento das camadas acima do
nível do mar, expondo-as à 
erosão.
TEMPO 1
Os sedimentos acumulam-se,
sob o mar, nas camadas A-D.
TEMPO 4
Com a subsidência da
região, o nível do mar sobe,
permitindo que uma nova
camada, E, se deposite sobre
a C. A superfície irregular no
topo de C é preservada como
uma discordância.
FIGURA 8.6 � Uma discordância é uma superfície entre 
duas camadas rochosas que representa uma camada nunca 
formada ou que sofreu erosão. O tipo de discordância repre-
sentado aqui, criado por meio de soerguimento e erosão, 
seguidos de subsidência e outro ciclo de sedimentação so-
bre o topo de uma superfície não deformada, é chamado de 
desconformidade.
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C A P Í T U LO 8 � R E LÓ G I O S N A S R O C H A S: DATA N D O O R E G I S T R O G E O LÓ G I CO 205
Seção através dos estratos
do Grand Canyon
Discordância
angular
FIGURA 8.7 � A grande discordância no Grand Canyon, Colo-
rado (EUA), é uma discordância angular entre o arenito horizontal 
Tapeats do Período Cambriano (acima) e as camadas com alto 
ângulo de mergulho do Grand Canyon, do Período Pré-Cambria-
no (abaixo). [GeoScience Features Picture Library]
Grotzinger_08.indd 205Grotzinger_08.indd 205 05/12/12 08:5005/12/12 08:50
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
DICA DO PROFESSOR
A Geologia, a Evolução e a Paleontologia ajudam a estudar e a contar a história da Terra e dos s
eres vivos presentes nela. Para saber um pouco mais, assista à dica construída para esta Unidade 
de Aprendizagem.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar.
EXERCÍCIOS
1) Pelo fato de a terra e o universo serem um “sistema” complexo, surgiram, ao longo d
os séculos, diferentes tipos de ciências, sendo que cada uma é responsável pelo estudo 
e análise de um determinado assunto.
A ciência que estuda o passado geológico, através da análise de fósseis, tanto de anim
ais como de vegetais, é definida como?
A) 
Biologia.
B) 
Geologia.
C) 
Astronomia.
D) 
Arqueologia.
E) 
Paleontologia.
Os abalos sísmicos, ou terremotos, consistem em um tremor da superfície terrestre, p
roduzido por forças naturais (choque de placas rochosas), as quais estão situadas no i
nterior da crosta terrestre e a profundidades variáveis, que variam de 50 a 900 km ab
2) 
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/deb4cf9a6b6067aeacedd4064e23b127
aixo do solo.
Existem diferentes métodos que visam a realizar o monitoramento de abalos sísmicos. 
Dentre as alternativas a seguir, qual é uma metodologia considerada adequada para 
o monitoramento de terremotos?
A) 
Uso do Google Earth.
B) 
Uso de GPS de alta resolução.
C) 
Teodolito eletrônico.
D) 
Piezómetro.
E) 
Estações totais para levantamentos topográficos.
3) O naturalista Charles Darwin viajou pelo mundo a bordo do Beagle durante cinco an
os. No ano posterior à viagem, Darwin trabalhou com sua coleção coletada durante a 
viagem e, em uma década de estudos, o naturalista desenvolveu os princípios de uma 
teoria que explicasse as mudanças evolutivas nas espécies. Marque a alternativa que c
orresponde à teoria de evolução defendida por Darwin: 
A) 
As espécies são imutáveis.
B) 
Sua teoria tem como base a seleção natural.
C) 
Indivíduos adaptados e não adaptados têm a mesma chance de sobrevivência e reprodução.
D) 
Segundo a teoria de Darwin, a espécie possui uma tendência intrínseca de ascender a uma f
orma superior.
E) 
A seleção natural é um processo aleatório.
4) Em 1793, Wiliam Smith reconheceu que os fósseis poderiam ajudar os geólogos a dete
rminar a idade relativa das rochas sedimentares. Ele observou que diferentes camada
s tinham diferentes tipos de fósseis e estabeleceu uma ordem para a sequência de fóssi
l e camada: "sucessão faunística". Sobre sucessão faunística, podemos afirmar: 
Em um afloramento sedimentar, a sequência de fósseis vai depender da localização do aflo
A) 
ramento.
B) 
Smith monitorava seu trabalho através de testes químicos nas rochas.
C) 
Usando sucessões faunísticas, Smith conseguiu identificar as formações de idades similare
s.
D) 
Os geólogos que seguiram os passos de Steno e Smith, estabelecendo a nova ciência da est
ratigrafia.
E) 
Os fósseis mais comuns foram os ossos de vertebrados como mamíferos, aves e dinossauro
s.
5) Os fósseis são vestígios preservados da existência de organismos que viveram no pass
ado, apresentando uma grande importância, pois sustentam a ideia deque a evolução 
aconteceu e ainda acontece nos dias atuais. Em relação aos fósseis, marque a alternati
va CORRETA:
A) 
Os fosseis evidenciam que, há milhares de anos, as espécies existentes eram todas semelha
ntes às espécies atuais.
B) 
Por meio dos fósseis é possível ter uma ideia da evolução das espécies, pois esses não apre
sentam falhas no registro fóssil, ou seja, basta olhar um fóssil para saber exatamente de qu
al era esse ser vivo pertencia.
C) 
Para descobrir a idade de um fóssil, muitos pesquisadores utilizam o método de datação co
m carbono 14.
D) 
Os fósseis fornecem informações apenas relacionadas ao meio biótico, porém, não é possív
el obter informações quanto ao meio abiótico.
E) 
Todos os seres que morrem acabam se tornando fósseis.
NA PRÁTICA
Erupções vulcânicas e terremotos são eventos geológicos que causam um grande impacto econô
mico e social. Veja como esses fenômenos estão sendo monitorados por especialistas.
Nenhum método prevê com grande antecedência os tremores, no entanto, os geólogos monitora
m, principalmente, as áreas de limite de placas mais propensas a terremotos.
SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professo
r:
Para entender a Terra
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Globo Repórter - Floresta petrificada guarda relíquias de tempo anterior aos dinossauros
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Evolução, Charles Darwin e Seleção Natural Aula Grátis de Biologia - Teoria da Evolução 
e Darwinismo
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Big Bang: A origem do Universo
Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar.
Programa de Levantamento geológico básico do Brasil
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https://www.youtube.com/embed/VWTN82n30d4
http://www.cprm.gov.br/publique/Geologia/Geologia-Basica/Programa-Levantamentos-Geologicos-Basicos-do-Brasil---PLGB-173.html