Livro de Estudo Para Entender a Terra Vulcanismo 325-329 Geologia NERR

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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
C A P Í T U LO 12 � V U LC A N I S M O 325
Os estilos de erupção e as 
formas de relevo vulcânico
As feições de superfície produzidas por um vulcão quan-
do ejeta material variam de acordo com as propriedades 
do magma, sobretudo sua composição química e conte-
údo gasoso, tipo de material (lava versus piroclastos) e 
condições ambientais sob as quais ele entra em erupção 
– na terra ou submerso. As formas de relevo vulcânico 
também dependem da taxa com que a lava é produzida 
e o sistema de encanamento que a leva para a superfície 
(Figura 12.14).
Erupções com conduto central
As erupções com condutos centrais descarregam lava ou 
material piroclástico por uma chaminé ou conduto central, 
uma abertura no topo de um canal alimentador cilíndrico 
que se conecta com a câmara magmática e por onde o 
material ascende para irromper à superfície da Terra. As 
erupções com condutos centrais criam a mais conhecida 
das feições vulcânicas: a montanha vulcânica em forma 
de cone.
VULCÕES-ESCUDO Um cone do tipo vulcão-escudo é 
construído por sucessivos derrames de lava, que se es-
palham a partir de uma chaminé. Se a lava for basáltica, 
flui com facilidade e espalha-se por grandes áreas. Se os 
derrames forem copiosos e frequentes, criarão um amplo 
vulcão em forma de escudo, com dezenas de quilômetros 
de circunferência e com mais de 2 km de altura, com ver-
tentes geralmente suaves. O Mauna Loa, no Havaí, Esta-
dos Unidos, é o exemplo clássico de um vulcão-escudo 
(ver Figura 12.14a). Embora esteja a somente 4 km acima 
do nível do mar, ele é efetivamente a estrutura mais alta 
da Terra: medido a partir do fundo oceânico, o Mauna Loa 
tem 10 km de altura, mais alto do que o Monte Everest! 
Seu diâmetro, na base, é de 120 km – uma área equivalen-
te a três vezes o tamanho de Rhode Island.
6
 Esse vulcão 
cresceu até essas enormes dimensões devido à superposi-
ção de milhares de derrames de lavas, cada um com pou-
cos metros de espessura, em um período de cerca de 1 
milhão de anos. Na verdade, a ilha do Havaí nada mais 
é do que o topo de uma série de vulcões-escudo ativos 
superpostos, que emergem acima do nível do mar.
DOMOS VULCÂNICOS Ao contrário das lavas basálticas, as 
lavas andesíticas e riolíticas são tão viscosas que mal con-
seguem fluir. Elas geralmente produzem domos vulcânicos, 
que são massas arredondadas de rochas com vertentes 
abruptas (ver Figura 12.8). A forma dos domos propor-
ciona a impressão de que a lava foi espremida para fora 
da chaminé sem se espalhar lateralmente, como se fosse 
pasta de dente. Frequentemente, os domos obstruem as 
chaminés, aprisionando os gases (Figura 12.14b). Então a 
pressão aumenta até que uma explosão ocorra, fragmen-
tando o domo.
CONES DE CINZAS7 Quando as chaminés vulcânicas des-
carregam piroclastos, os fragmentos sólidos acumulam-se 
e formam um cone de cinza. O perfil de um cone vulcânico 
é determinado pelo maior ângulo de repouso dos frag-
mentos, que é o ângulo máximo em que os detritos per-
manecem estáveis, em vez de deslizar encosta abaixo. Os 
fragmentos maiores, que caem perto do cume, formam 
taludes muito inclinados, que, entretanto, são estáveis. As 
partículas mais finas são carregadas para posições mais 
afastadas da chaminé e formam taludes de baixo declive 
na base do cone. Assim se originaram os cones vulcânicos 
FIGURA 12.13 � Um fluxo piroclástico projetando-se pelas en-
costas do Monte Unzen, no Japão, em junho de 1991. Observe, 
no primeiro plano, o bombeiro e o caminhão tentando fugir da 
nuvem de cinza quente prestes a atingi-los. Três cientistas que 
estavam estudando esse vulcão morreram ao serem engolfados 
por um derrame semelhante. [AP/Wide World Photos]
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Camadas piroclásticas
Derrames de lava
(d) Estratovulcão
(e) Caldeira
(a) Vulcão-escudo
(b) Domo vulcânico
(c) Cone de cinza
10 k
m
Mauna Loa
(Havaí, EUA)
A chaminé pode ser
preenchida com
detritos vulcânicos.
Domo vulcânico
Cratera
Câmara
magmática
Chaminé
A lava pode irromper dos
flancos de um vulcão ou
da chaminé.
60 k
m
Monte Santa Helena
(Washington, EUA)
Cerro Negro
(Nicarágua)
Monte Fuji
(Japão)
Lago da Cratera
(Oregon, EUA)
As caldeiras resultam
de uma erupção
violenta que esvazia
a câmara magmática
de um vulcão, que,
então, não pode mais
sustentar a rocha
sobrejacente. Então
ele entra em colapso,
deixando uma grande
bacia com paredes
íngremes.
Um domo vem
crescendo no centro
do Monte Santa
Helena desde sua
erupção em 1980.
Esta erupção do
Cerro Negro em
1968 construiu um
cone de cinzas em
um terreno mais
antigo de derrames
de lava.
Camadas sucessivas de
piroclastos ejetados mergulham
a partir da cratera no cume.
Lavas félsicas viscosas
acumulam-se em cima
da chaminé.
A lava que se solidificou nas
fissuras forma diques radiados
que fortalecem o cone.
Chaminé
preenchida com
lava da erupção
anterior.
Cratera
Cratera
Cratera
Chaminé
Cada camada representa
muitas centenas de
derrames delgados de
lava basáltica.
Borda da caldeira
Condutos laterais
Lago da caldeira
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de formas clássicas, com vertentes côncavas e uma chami-
né no cume (ver Figura 12.14c).
ESTRATOVULCÕES Quando um vulcão emite lava e pi-
roclastos, formam-se derrames alternados desses mate-
riais, que dão origem a um vulcão composto com formas 
côncavas, ou estratovulcão (Figura 12.14d). A lava que se 
solidifica no canal alimentador e em diques radiais forta-
lece a estrutura do cone. Os estratovulcões são comuns 
acima de zonas de subducção. Exemplos famosos são o 
Monte Fuji, no Japão, os montes Vesúvio e Etna, na Itália, 
e o Monte Rainier, no Estado de Washington, nos Estados 
Unidos. O Monte Santa Helena tinha uma forma quase 
perfeita de estratovulcão até que sua erupção em 1980 
destruiu o flanco norte (ver Figura 12.6).
CRATERAS Uma depressão em forma de tigela, a cratera, 
é encontrada no cume de muitos vulcões, sendo centra-
da na chaminé. Durante uma erupção, a lava ascendente 
transborda da cratera. Quando a erupção cessa, a lava re-
manescente na cratera escorre para dentro da chaminé e 
solidifica-se, e a cratera pode ficar parcialmente preenchi-
da pelos detritos que caem de volta. Quando da ocorrên-
cia da próxima erupção, o material pode ser estraçalhado 
para fora da cratera. Como as paredes de uma cratera têm 
alta declividade, com o passar do tempo podem desabar 
ou ser erodidas. Desse modo, o diâmetro de uma crate-
ra pode crescer até tornar-se muitas vezes maior que o 
da chaminé, e a profundidade pode chegar a centenas de 
metros. Por exemplo, a cratera do Monte Etna, na Sicília, 
Itália, atualmente tem mais de 300 m de diâmetro.
8
CALDEIRAS Quando grandes volumes de magma são 
descarregados de uma grande câmara magmática, ela 
pode não mais ser capaz de sustentar seu teto. Em tais 
casos, a estrutura vulcânica sobrejacente pode entrar em 
colapso de maneira catastrófica, formando uma caldei-
ra, isto é, uma grande depressão em forma de bacia, com 
paredes íngremes, sendo muito maior que a cratera (ver 
Figura 12.14e). O desenvolvimento da caldeira que forma 
o Lago da Cratera
9
, em Oregon, Estados Unidos, é mos-
trado na Figura 12.15. As caldeiras são feições impressio-
nantes, cujos diâmetros variam de poucos quilômetros até 
50 km ou mais. O vulcão de Yellowstone, que é o maior 
vulcão ativo dos Estados Unidos, tem uma caldeira com 
área maior do que o Estado americano de Rhode Island.
Após um período de centenas de milhares de anos, 
novos magmas, ao reentrarem em uma câmara magmática 
colapsada, podem inflá-la novamente e, com isso, forçar o 
assoalho da caldeira a formar um novo domo, gerando as-
sim uma caldeira ressurgente. O ciclo de erupção, colapso e 
FIGURA 12.15 � Estágios da evolução da caldeira do Lago da 
Cratera.
� FIGURA 12.14 � Os estilos de erupção e as formas de relevo 
vulcanogênico criadas por eles são determinados pela composi-
ção do magma. [(a) U.S. Geological Survey; (b) Lyn Topinka/USGS Cascades 
Volcano Observatory; (c) Mark Hurd Aerial Surveys; (d) CORBIS; (e) Greg Vaughn/
Tom Stack & Associates]
Lago da 
Cratera
Oregon
ESTÁGIO 1
O magma novo preenche 
uma câmara magmática 
e desencadeia uma 
erupção vulcânica.
ESTÁGIO 2
A erupção continua e a 
câmara magmática fica 
parcialmente esvaziada.
ESTÁGIO 3
Uma caldeira forma-se quando o 
cume da montanha entra em 
colapso, caindo na câmara 
vazia. Grandes derrames 
piroclásticos acompanham 
o colapso, cobrindo a 
caldeira e as áreas 
adjacentes por 
até centenas de 
quilômetros 
quadrados.
ESTÁGIO 4
Um lago forma-se na caldeira. 
À medida que o magma residual da 
câmara magmática resfria-se, 
continua uma atividade 
eruptiva reduzida, sob 
forma de fontes 
quentes e emissões 
gasosas. Um 
pequeno cone 
vulcânico 
forma-se na 
caldeira.
Lago da Cratera
Monte 
Mazama 
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ressurgência pode ser repetido durante o tempo geológi-
co. Três vezes nos últimos 2 milhões de anos, o vulcão de 
Yellowstone entrou em erupção de forma catastrófica, eje-
tando centenas ou milhares de vezes mais material do que 
a erupção do Monte Santa Helena em 1980 e depositando 
cinzas ao longo de grande parte do que hoje é o oeste dos 
Estados Unidos. Outros exemplos de caldeiras ressurgen-
tes são a de Valles, no Novo México, e a do Vale Comprido
10
, 
na Califórnia, que entraram em erupção pela última vez há 
cerca de 1,2 milhão e 760 mil anos, respectivamente.
DIATREMAS Quando o material quente do interior da Ter-
ra escapa de forma explosiva, a chaminé e o canal alimen-
tador abaixo dela frequentemente são preenchidos por 
uma brecha, à medida que a erupção entra em declínio. A 
estrutura resultante é um diatrema. O Monte Shiprock
11
, 
que lembra uma torre isolada na planície circundante, no 
Novo México (EUA), é um diatrema exposto pela erosão 
das rochas sedimentares que um dia ele atravessou. Para 
os passageiros de avião que cruzam a região, o Monte 
Shiprock parece um gigantesco arranha-céu negro no 
meio do deserto vermelho (Figura 12.16).
O mecanismo de erupção que produz o diatrema foi 
reconstituído a partir do registro geológico. Os tipos de 
minerais e de rochas encontrados em alguns diatremas 
somente poderiam ter sido formados em grandes profun-
didades – 100 km, mais ou menos, no manto superior. Os 
magmas carregados de gases forçam seu caminho até a 
superfície, fraturando a litosfera e explodindo na atmosfe-
ra, onde ejetam gases e fragmentos sólidos da crosta e do 
manto, às vezes em velocidade supersônica. Tal erupção 
provavelmente se pareceria com os jatos exaustores de 
um gigantesco foguete colocado de cabeça para baixo no 
terreno, expelindo gases e rochas para o ar.
Talvez os diatremas mais exóticos sejam as chaminés
12
 
kimberlíticas, cujo nome provém das fabulosas minas de 
diamante de Kimberley, na África do Sul. O kimberlito 
é um tipo de peridotito vulcânico – uma rocha forma-
Litosfera
AstenosferaMagmas
carregados
de gases
Crosta
0 km
100 km
DiatremaAntigo cone
vulcânico
Dique
Fragmentos
da crosta
e do manto
Tempo
(a)
(b)
1 Os magmas carregados de
 gases provenientes do
 manto forçam sua ascensão,
 fraturando a litosfera.
2 O magma em rápida ascen-
 são quebra e carrega frag-
 mentos da crosta e do man-
 to, à medida que explode
 em velocidade supersônica.
3 Após a erupção, o canal vul-
 cânico forma um diatrema,
 composto de magmas solidi-
 ficados e fragmentos de ro-
 chas, chamados de brechas.
4 Os sedimentos menos resis-
 tentes do cone e da superfí-
 cie da crosta são erodidos, 
 deixando expostos o núcleo
 do diatrema e os diques ra-
 diados que hoje vemos.
FIGURA 12.16 � (a) A formação de um 
diatrema. (b) O Monte Shiprock, com 515 
m acima das planuras sedimentares do 
entorno, no Novo México, EUA, é um dia-
trema exposto por causa da erosão das 
rochas sedimentares menos resistentes 
que antigamente o circundavam. Note 
o dique vertical, um dos seis que se irra-
diam a partir da chaminé vulcânica cen-
tral. [Jim Wark, Index Stock Imagery]
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da principalmente de olivina. As chaminés kimberlíticas 
também contêm uma grande variedade de fragmentos 
mantélicos, incluindo diamantes, que são empurrados 
para dentro dos magmas quando estes explodem em di-
reção à superfície (ver Figura 10.25). As pressões extrema-
mente altas, necessárias para transformar o carbono no 
mineral diamante, somente podem ser encontradas em 
profundidades maiores que 150 km. A partir de estudos 
detalhados de diamantes e de outros fragmentos manté-
licos encontrados em chaminés kimberlíticas, os geólo-
gos conseguiram reconstruir secções do manto, como se 
tivessem retirado um testemunho de sondagem de uma 
profundidade de mais de 200 km. Esses estudos fornecem 
fortes evidências para a teoria de que o manto superioré 
constituído basicamente de peridotito.
Erupções fissurais
As maiores erupções vulcânicas não se originam de uma 
chaminé vulcânica central, mas de grandes fraturas, pra-
ticamente verticais, na superfície terrestre, por vezes com 
dezenas de quilômetros de comprimento (Figura 12.17). Tais 
erupções fissurais são o principal estilo de vulcanismo ao 
longo de dorsais mesoceânicas, onde a nova crosta oceâni-
ca é formada. Uma erupção fissural de tamanho moderado 
ocorreu em 1783 em um segmento da Dorsal Mesoatlântica 
exposto na Islândia (Figura 12.18). Uma fissura de 32 km 
de comprimento abriu-se e derramou cerca de 12 km
3
 de 
basalto, uma quantidade suficiente para cobrir toda a Ilha 
de Manhattan, em Nova York, até a metade da altura do 
famoso Edifício Empire State.
13
 A erupção também liberou 
mais de 100 megatoneladas de dióxido de enxofre, crian-
do uma névoa azul venenosa que pairou sobre a Islândia 
por mais de um ano. As perdas de plantações resultantes 
fizeram com que três quartos do gado da ilha e um quinto 
da população morressem de fome. As erupções vulcânicas 
continuam na Islândia, embora em menor escala.
DERRAMES BASÁLTICOS (PLANALTOS BASÁLTICOS) Lavas 
basálticas muito fluidas que irrompem em fissuras nos con-
tinentes podem se espalhar em lençóis sobre o terreno pla-
no. Derrames sucessivos frequentemente acumulam-se em 
imensos planaltos basálticos, em vez de se empilharem 
sob a forma de um vulcão-escudo, como acontece quando 
extravasam de uma chaminé. Na América do Norte, uma 
enorme erupção de derrames basálticos há cerca de 16 mi-
lhões de anos soterrou 160.000 km
2
 de topografia preexis-
tente no que hoje são os Estados de Washington, Oregon 
e Idaho para formar o Planalto Colúmbia (Figura 12.19). 
Certos derrames individuais tinham mais de 100 m de es-
pessura, e alguns eram tão fluidos que se espalharam por 
distâncias de mais de 500 km a partir de sua fonte. Desde 
então, uma paisagem inteiramente diferente, com novos va-
les fluviais, vem se desenvolvendo no topo da lava que so-
terrou a antiga superfície. Encontram-se planaltos basálticos 
em todos os continentes,
14
 bem como no assoalho oceânico.
DEPÓSITOS DE FLUXOS DE CINZA Erupções de piroclastos 
em continentes produziram extensas camadas de tufos 
vulcânicos endurecidos denominados fluxos de cinza. O 
Parque Nacional de Yellowstone, no Estado de Wyoming, 
foi coberto por alguns derrames de cinza, que soterraram 
uma sucessão de florestas. Alguns dos maiores depósitos 
piroclásticos do planeta são os depósitos de fluxos de cin-
za da Era Mesocenozoica, 45 a 30 milhões de anos atrás, 
através de fissuras no que atualmente é a Província de Ba-
cias e Cristas Montanhosas do oeste dos Estados Unidos. 
A quantidade de material liberada durante essa explosão 
piroclástica foram incríveis 500.000 km
3
 – o suficiente 
para cobrir todo o Estado norte-americano de Nevada 
com uma camada de rocha com espessura aproximada de 
2 km! A humanidade nunca presenciou qualquer desses 
eventos espetaculares.
Interações entre vulcões 
e outros geossistemas
FIGURA 12.17 � Uma erupção fissural gera uma 
“cortina de fogo” em Kilauea, Havaí, em 1992. [U.S. 
Geological Survey]
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esaito
Retângulo
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esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.