Geo Geral Aulas 1 e 2

Prévia do material em texto

UNIDADE I – CONSTITUIÇÃO FÍSICA E QUÍMICA DA TERRA
AULA 01 – INTRODUÇÃO À GEOLOGIA;
A TERRA E SUAS ORIGENS
AULA 02 – INTERIOR DA TERRA 
CURSO TÉCNICO EM MINERAÇÃO - IFBA
GG – GEOLOGIA GERAL
Prof. Msc. Frederico Fava Zogheib
E-mail: ffzgeo@gmail.com
Jacobina, 15 de abril de 2019
Geologia
Ciência que estuda a Terra, sua composição, estrutura, propriedades físicas, história e
os processos que lhe dão forma. É uma das ciências da Terra.
A geologia relaciona-se diretamente com muitas outras ciências, em especial com
a geografia, e astronomia. Por outro lado a geologia serve-se de ferramentas fornecidas
pela química, física e matemática, entre outras, enquanto que a biologia e
a antropologia servem-se da Geologia para dar suporte a muitos dos seus estudos.
A geologia rege-se por princípios que permitem, por exemplo, ao observar a disposição
atual de formações estabelecer a sua idade relativa e a forma como foram criadas.
“A geologia é a ciência que 
estuda a Terra: como nasceu, 
como evoluiu, como 
funciona, e o que podemos 
fazer para ajudar a preservar 
os habitats que sustentam a 
vida.”
PRESS et al. – PARA ENTENDER A TERRA
Quando começamos a
buscar este conhecimento,
percebemos que a nossa
idEia de tempo começa a
mudar.
Os geólogos estimam que a
Terra tem cerca de 4,54
bilhões de anos!
Antes de 3 bilhõs de anos
atrás, células vivas
começaram a se
desenvolver. Mas os seres
humanos modernos
apareceram apenas há
poucos milhões de anos
atrás.
Campos da geologia e disciplinas relacionadas
Existem muitos campos diferentes dentro da disciplina geologia, 
e seria difícil listá-los a todos. De qualquer forma entre eles incluem-se:
• Cartografia geológica
• Geologia de engenharia
• Estratigrafia
• Geodesia
• Geofísica
• Geologia ambiental
• Geologia económica
• Geologia estrutural
• Geologia do petróleo
• Geologia médica
• Gemologia
• Geomorfologia
• Geoquímica
• Geotectônica
• Geotecnia
• Hidrogeologia
• Mineralogia
• Paleontologia
• Pedologia
• Petrologia
• Sedimentologia
• Sismologia
• Vulcanologia
 Como em muitas outras ciências, a geologia depende de experimentos 
em laboratórios e simulações para descrever as propriedades dos 
materiais terrestres e modelar os processos naturais.
 Porém, a geologia se destaca por uma visão particular: Ela é uma 
“Ciência de campo”, que se fundamenta na observação dos processos 
atuais e na comparação dos produtos com aqueles observados no 
REGISTRO GEOLÓGICO – ou seja, nas rochas originadas em vários 
tempos da longa história da Terra. 
 O PRINCÍPIO DO UNIFORMITARISMO foi desenvolvido pelo escocês 
James Hutton no século XVIII = “O presente é a chave para o 
passado...”
 Como em muitas outras ciências, a geologia depende de experimentos 
em laboratórios e simulações para descrever as propriedades dos 
materiais terrestres e modelar os processos naturais.
 Porém, a geologia se destaca por uma visão particular: Ela é uma 
“Ciência de campo”, que se fundamenta na observação dos processos 
atuais e na comparação dos produtos com aqueles observados no 
REGISTRO GEOLÓGICO – ou seja, nas rochas originadas em vários 
tempos da longa história da Terra. 
 O PRINCÍPIO DO UNIFORMITARISMO foi desenvolvido pelo escocês 
James Hutton no século XVIII = “O presente é a chave para o 
passado...”
Geologia Geral
Ementa
• Constituição física e química da terra;
• Teoria da Deriva Continental, tectônica de placas e ciclo das rochas;
• Dinâmica interna e externa da terra;
• Escala do tempo geológico;
• A bússola de geólogo: conceitos gerais, uso e aplicações;
• Tipos de rochas: magmáticas, metamórficas e sedimentares;
• Formação e tipos de solos.
Objetivos
• Conhecer noções de coordenadas geográficas;
• Desenvolver raciocínio lógico;
• Adquirir conhecimento em química inorgânica;
• Compreender a dinâmica das transformações geológicas interna e externa da terra;
• Manusear adequadamente instrumentos de localização espacial como a bússola
• Reconhecer os tipos de rochas.
1. Viktor Leinz & Sérgio E. do Amaral – Geologia Geral. Companhia Editora Nacional.
2. Dana-Hurlbut – Manual de Mineralogia.
3. Viktor Leinz – Guia para determinação de minerais.
4. M. Altaba & A.S.M. Arribas – Atlas de Geologia. Ediciones Joves S.A., Rio de Janeiro.
5. J. Gilluly et al. – Principles of Geology. W.R. Freeman & Company, San Francisco.
6. Wilson Teixeira et al. – Decifrando a Terra. Oficina de Textos, São Paulo.
7. Frank Press et al. – Para Entender a Terra. Bookman, Rio de Janeiro.
Bibliografia básica
Eventos geológicos lentos
Deposição de uma 
camada sobre a outra 
formando uma sequência 
de rochas sedimentares.
Rochas da base do 
Canyon: 1.7 a 2 
bilhões
Rochas do topo: 250 
milhões de anos de 
idade
Migração de continentes
A placa mais rápida move a mais de 10 cm por ano. A placa da 
América do Norte por exemplo move a 3 cm por ano.
Eventos geológicos rápidos
Impacto de meteoros
Intrusão de kimberlitos
(trazendo diamantes)
A TEORIA DO BIG BANG
- Em 1929, Edwin Hubble fez uma descoberta revolucionária: o Universo está 
expandindo a uma alta velocidade;
- Ele observou que as galáxias fora da Via Láctea estavam se movendo para longe 
de nós a uma velocidade proporcional à distancia de nós;
- Ele concluiu que em algum momento no tempo, todo o Universo estava contido em um 
único ponto no espaço;
- Hoje sabemos que isso foi a 15 bilhões de anos atrás, em um evento chamado Big 
Bang;
- Astrônomos combinaram modelos matemáticos com observações para desenvolver 
teorias de como o Universo se tornou o que é;
- As bases matemáticas incluem a Teoria Geral da Relatividade de 
Albert Einstein com Teoria das Partículas Fundamentais.
- Ninguém sabe como era no início, a melhor teoria diz que todo o espaço era 
preenchido com uma forma de energia instável e extremamente concentrada, 
que foi transformada em partículas pelo Big Bang;
- O Universo, um 
segundo após o Big 
Bang, era um mar de 
neutrons, prótons, 
elétrons, anti-elétrons
- Tudo era radiação, com aproximadamente 10-3 s tem-se resfriamento e os nêutrons ou 
decaíram para prótons e elétrons ou combinaram com os prótons para formar o deutério (isótopo de H);
- Como a temperatura continuou a esfriar, alcançou a temperatura onde elétrons combinaram com núcleos 
para formar átomos neutros;
H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Co, Ni...
reação de captura de 
nêutrons 
(processo rápido, em 
supernovas)
fusão nuclear no 
interior das 
estrelas (até Fe26)
De fato, as estrelas nada mais são do que fábricas de elementos; 
forjas cósmicas onde todos os átomos (inclusive aqueles que 
formam nossos corpos e nosso planeta) são criados! 
As supernovas – explosões estelares que ocorrem quando uma 
estrela consumiu todo o seu combustível – tratam de espalhar esses 
elementos pelo universo.
Como resumiu o astrônomo Carl Sagan, somos 
todos feitos de poeira de estrelas! 
- Superaglomerados – dezenas de milhares de galáxias
- Aglomerados – algumas dezenas a alguns milhares de galáxias
- Galáxias – 100 bilhões de estrelas, buracos negros
- O que é o buraco negro: objeto com campo gravitacional tão intenso que a 
velocidade de escape se iguala à velocidade da luz (299.792.458 m/s, 
equivalente a 1.079.252.848,8 km/h). Nem mesmo a luz pode escapar do seu 
interior, por isso o termo "negro" (cor aparente de um objeto que não emite 
nem reflete luz, tornando-o de fato invisível). 
- Nucleogênese - decréscimo de temperatura e densidade (sucede o 
Big Bang – H e He; Li e Be);
- Nucleossíntese (síntese no interior das estrelas - número atômico entre He e Fe); 
H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Co, Ni...
Nebulosa de gás e poeira difusa 
começa suave rotação com contração 
associada
A evolução da contração e rotação forma um 
“disco” achatado e de rotação lenta com a matéria 
se concentrando no núcleo (proto-Sol)
H, He, D, Li, Be,B
Neste disco de gás e poeira são formados 
grãos, que colidem e passam a se associar 
formando pequenos maciços até planetésimos
Neste contexto os planetas internos (ou telúricos) são formados por 
múltiplas colisões e acreções de planetesimais pela atração gravitacional. 
Os planetas externos (ou jovianos) crescem pela acreção de gases.
4,7 bilhões 
de anos 
- Os 4 planetas internos situam-se mais perto do Sol e são rochosos e 
menores em tamanho - “Earthlike”;
- Os 4 planetas externos são gigantes e possuem satélites majoritariamente gasosos 
(H e He) e com núcleos rochosos (silicosos);
- O planetóide mais distante, Plutão, é um pequeno corpo congelado de metano, 
água e rocha. Notar o cinturão de asteróides que se localiza entre o grupo de 
planetas internos e externos.
Cinturão 
de Kuiper
INTERNOS
(TELÚRICOS)
EXTERNOS
(JOVIANOS)
Gigantes gasosos de núcleo silicoso
Volume e massa elevados
Densidade baixa (1,3g/cm3)
Atmosfera espessa composta por H e He
Volume e massa baixos
Densidade alta (5 g/cm3)
Atmosfera rarefeita
Poucos satélites
- METEORITO: fragmentos de matéria sólida provenientes do espaço
- METEOROS (estrelas cadentes): efeitos visíveis da chegada de um meteorito
Meteor Crater, 
Arizona, EUA. 
Fonte: NASA
Meteorito com 
cerca de 150 
mil toneladas 
chocou-se com 
a Terra há 50 
mil anos 
1.200 m -
diâmetro
RESUMO
- O sistema solar foi 
provavelmente formado pelo 
colapso gravitacional de uma 
imensa nuvem de gás e poeira. A 
razão para as diferenças de 
composição planetária parece 
estar relacionada à distância do 
Sol.
- Os planetas terrestres – corpos 
- A rocha mais antiga da Terra tem 4.3 Ga; A idade da Lua 
está entre 4.4 e 4.5 Ga;
- A química das rochas e dos meteoritos mostram uma forte 
correlação entre eles; Será que possuímos o registro da Terra desde o 
início?
- Isótopos são átomos com mesmo número atômico e diferentes números de massa.
- O decaimento radioativo é um processo espontâneo no qual um isótopo (pai) perde partículas de seu 
núcleo para formar isótopos de um novo elemento (filho). 
- A taxa de decaimento é expressa em termos de meia-vida dos isótopos, ou o tempo de decaimento 
da metade de um isótopo radioativo. 
- Muitos isótopos radioativos têm uma meia-vida rápida e perdem sua radioatividade em poucos dias 
ou anos. Porém, outros são usados como relógios geológicos.
ISÓTOPO-PAI
ISÓTOPO-
FILHO
MEIA-VIDA 
(ANOS)
MINERAIS DATADOS
Urânio (U-238)
Chumbo 
(Pb-207)
4,5*109
Zircão, Uraninita, Torianita, Apatita, Allanita, 
Monazita, Xenotima, Titanita...
Urânio (U-235)
Chumbo 
(Pb-207)
0,7*109 Zircão....
Potássio (K-40)
Árgonio (Ar-
40)
1,4*109 Biotita, moscovita, rochas vulcânicas
Carbono-14 (C-14) Azoto (N-
14)
5730 Conchas, calcários, materiais orgânicos
Planeta Terra
Terceiro planeta a partir do Sol
Diâmetro equatorial: 12756 km
Gira em torno de si mesma 
(rotação) no período de um dia 
e em torno do sol (translação) 
no período de um ano. A 
inclinação axial (ângulo que o 
eixo de rotação terrestre faz 
com a órbita solar) é de cerca 
de 23°26'21“
A rotação do núcleo metálico 
Note como os 
pólos norte e 
sul magnéticos 
são deslocados 
dos pólos
geográficos (de 
rotação).
Eratóstenes de Cirene viveu entre 276 e 194 A.C. , na Grécia Antiga. Foi o 
primeiro a oferecer uma estimativa para a CIRCUNFERÊNCIA e o RAIO 
da Terra! 
Valores obtidos por Eratóstenes: 
Cerca de 40.000 km de circunferência e 6.332,7 km de raio
Muito próximos dos valores hoje aceitos: 40.075 km e 6.378 km, respectivamente! 
Diferenciação da Terra: 3 camadas principais
Núcleo: Fe (1/3) + Ni: núcleo central sólido, núcleo externo: líquido.
Crosta: materiais mais leves, baixa temperatura de fusão (~40 km). 
Si, Al, Ca, Mg, Fe, Na e K combinados com O.
Manto: ocorre entre o núcleo e a crosta: Mg, Fe e Si combinados 
com O (esses são os principais constituintes da Terra). 
SEDIMENTAR
MAGMÁTICA
Alguns cientistas acreditam que a maior 
parte do ar e da água da Terra vieram de 
fora, principalmente através do impacto 
de cometas e outros corpos celestes;
Outros acreditam tratar-se de material 
volátil que veio da própria fusão da Terra, 
lançado à superfície através de erupções 
vulcânicas, como vemos até hoje. 
Quase todo o hidrogênio, o mais leve dos 
elementos, escapou para o espaço exterior; 
os outros elementos foram aprisionados 
pelo campo gravitacional terrestre 
formando a tênue atmosfera.
OXIGÊNIO na atmosfera. 
Até 2 bilhões de anos NÃO havia oxigênio 
livre na atmosfera. 
O surgimento de ORGANISMOS 
FOTOSSINTÉTICOS foi essencial para esse 
passo evolutivo do planeta; e é um excelente 
exemplo da interação BIOSFERA-
LITOSFERA-ATMOSFERA. 
Estrutura Interna: camadas
composicionais
 Crosta: é a camada mais externa da
Terra e que pode ser subdividida em
dois tipos conforme sua composição
química e estrutura:
1. Crosta continental: é relativamente
espessa, de 35 a 70 km de espessura,
densidade relativamente baixa (2,4 g/cm3)
e de composição relativamente rica em Al
e Si, além deNa e K - granitos.
2. Crosta oceânica: é bastante fina (de 3 a
12km de espessura), de densidade um
pouco mais elevada (2,7 g/cm3) e de
composição relativamente mais rica em
Mg e Fe - basaltos.
 Manto: é a camada mediana da
Terra, consideravelmente mais
complexo que o núcleo pois contém
mais elementos, os quais se agrupam
de diferentes formas dependendo da
porção do manto (dependendo das
condições de P e T) em que se
encontram.
 A composição média é relativamente
homogênea, abaixo das primeiras dezenas de
quilometros do topo do manto,
correspondendo aproximadamente a de um
lhezorlito (tipo de peridotito formado por
60% de olivina + 30% de piroxênio +
10% de feldspato).
Estrutura Interna: camadas
composicionais
Estrutura Interna: camadas
composicionais
Núcleo: é a porção mais interna do
planeta, com raio de 3470 km
essencialmente constituida por
Ferro e Níquel.
1. Núcleo Interno: sólido; do centro da terra
até 5150 km. Temperaturas em torno de
6000°C (mesma T da superficie do sol).
Composição Ferro + 20% de Ni.
2. Núcleo Externo: Líquido; de 2900 a 5150
km, Ferro + 12% S e +2% Ni.
Estrutura interna da Terra
N
ú
cleo
Externo
Interno
M
an
to
Astenosfera
Litosfera
Crosta
(crosta e parte do 
manto superior)
Mesosfera
Litosfera: camada mais externa da Terra, de comportamento rígido. Inclui a
crosta e a porção superior do manto, até  100km de profundidade;
Astenosfera: camada situada logo abaixo da listofera, que se encontra
parcialmente fundida (- de 10% de fusão) e apresenta comportamento
plástico. Estende-se de 100 a 250km de profundidade, aproximadamente,
estando totalmente situada no interior do manto.
Placas tectônicas
 Circulação de material do manto sólido - calor
interno: correntes de convecção.
 Litosfera: quebrada em 12 grandes placas que se
movem a taxas de cm por ano. Cada placa atua como
uma unidade rígida distinta que se move sobre a
astenosfera.
 Litosfera: de poucos km a 200 km nas áreas mais
antigas e frias.
Movimentos das placas: correntes de convecção. Mecanismo de
transferência de energia e de massa na qual o material aquecido ascende
e o resfriado afunda.
Processo com fluidos de gases (ou sólidos em alta temperatura + gases).
Movimento das placas: manifestação superficial da convecção do
manto: Sistema de Placas Tectônicas.
Material quente do manto sobe onde as placas se separam e começa a
endurecer formando a litosfera. Litosfera mais fria é empurrada para
os lados.
PESO
Estrutura interna da Terra
N
ú
cleo
Externo
Interno
M
an
to
Astenosfera
Litosfera
Crosta
(crosta e parte do 
manto superior)
Mesosfera
Mesosfera: camada rígida de temperaturas e pressões muito elevadas que
compreende o restante do manto, estendendo-se do limite inferior da
astenosfera ao limite manto núcleo;
Núcleo externo: corresponde a porção externa do núcleo que é líquida.
Estende-se da profundidadede 2885km (limite manto-núcleo) à 5155km
Núcleo interno: 
Os 1115km mais 
internos da Terra 
são constituídos 
por matéria em 
condições de P e 
T muito elevadas, 
encontrando-se no 
estado sólido. 
Composição química da Terra
 Embora existam algumas restrições aos modelos geoquímicos,
eles não permitem definir a composição real média da Terra.
 Para obtê-la é preciso encontrar um material que represente essa
composição. Os materiais eleitos para essa determinação têm
origem extraterrestre: são osmeteoritos.
 A escolha deve-se ao fato dos meteoritos terem sido originados
com a Terra e os demais planetas, durante a formação do sistema
solar. Assim, os meteoritos teriam se formado a partir do mesmo
material disponível para formação da Terra e seriam “fósseis”
dos estágios iniciais da evolução planetária.
Composição química da Terra: meteoritos
(f
o
n
te
: 
T
e
ix
e
ir
a
 e
t 
a
l.
 2
0
0
9
)
 SIDERÓFILOS: aqueles que apresentam afinidade com
com Fe metálico, ocorrendo em meteoritos com Ni e Fe
(Fe, Ni, Co, Cu, Au, Pt, Ar, e outros);
 CALCÓFILOS: elementos com forte afinidade com S,
concentrados em meteoritos com sulfetos de ferro (Fe, Ag,
Cd, Pb, Bi, S, Se, e outros);
 LITÓFILOS: elementos com afinidade com O,
particularmente concentrados nos silicatos dos meteoritos
(Li, Na, K, Rb, Ce, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Th, U, Si e
outros);
 ATMÓFILOS: formam compostos puros ou em
combinacões altamente voláteis e são encontrados em
muito poucos meteoritos (H, He, N e gases nobres).
Composição química da Terra: meteoritos
(fonte: Teixeira et al. 2009)
Meteoritos: Exemplos
Sistema Terra - componentes interativos
Externo: Sol: energia solar: clima e tempo meteorológico.
Interno: Calor da origem + radioatividade
Interno e externo em equilíbrio
Tempo Geológico
500 primeiros Ma: acresção e diferenciação
1°
evidência 
de água
Vida torna-se mais 
abundante: algumas 
espécies ajudam a 
oxigenar a atmosfera