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Autores: Profa. Ivete Maria Soares Ramirez Ramirez Prof. Eduardo de Souza Britto da Silva Colaborador: Prof. Adilson Rodrigues Camacho Geologia, Geomorfologia, Relevo Terrestre e do Brasil GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Professores conteudistas: Ivete Maria Soares Ramirez Ramirez / Eduardo de Souza Britto da Silva Ivete Maria Soares Ramirez Ramirez Cursou bacharelado e licenciatura em Ciências Sociais e Geografia na Universidade de São Paulo (USP). É pós- graduada em Jornalismo Científico pelo Laboratório de Estudos Avançados de Jornalismo Científico da Universidade de Campinas (Labjor/Unicamp). Além disso, é mestranda em Educação com ênfase em Tecnologias da Informação (TI) na Funiber (Fundação Universitária Iberoamericana) e cursou as disciplinas Qualidade de Vida em Sociedades Complexas, Sustentabilidade e Políticas Públicas, Desenvolvimento, Meio Ambiente e Mudanças Ambientais Globais em nível de pós-graduação stricto senso no Nepam/Unicamp como aluna especial do programa de doutorado. É autora de material didático do Ensino Médio e professora de Geografia do curso pré-vestibular e do Ensino Médio do Sistema de Ensino Objetivo. Escreveu o livro Tiwanaku: um Olhar sobre os Andes, editado pela Escola de Comunicação e Artes (ECA) da USP como proposta de mestrado. Atualmente, realiza trabalho de assessoria de coordenação do Ensino Médio no Departamento de Programação Geral (DPG) do Colégio Objetivo em São Paulo e em outros estados do Brasil. Participa de aulas on-line na TV Web Objetivo e faz comentários sobre exames vestibulares e Enem, além de ministrar encontros pedagógicos para professores do Ensino Médio do Sistema Objetivo de Ensino. Coordena também o curso de Licenciatura em Geografia, na modalidade de ensino a distância, da Universidade Paulista (UNIP). Eduardo de Souza Britto da Silva Mestre em Ensino de Ciências pela Universidade Federal do Mato Grosso do Sul – UFMS, possui especialização em Gestão Ambiental pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e é graduado em Geografia pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp–SP). Professor de Geografia universitário, do Ensino Médio e do curso pré-vestibular do Sistema de Ensino Objetivo de São Paulo, realiza trabalhos de orientação à iniciação científica à distância (EAD). Foi chefe de gabinete da Prefeitura Municipal de Jales, no estado de São Paulo, tendo realizado trabalhos nos conselhos, comissões e consultoria para mobilização e combate à dengue, assistência social, Grupo Especial de Trabalho para Modernização da Administração Tributária, Conselho Municipal Antidrogas, Conselho Municipal de Trânsito e Comitê de Bacia Hidrográfica. © Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) R173b Ramirez Ramirez, Ivete Maria Soares. Geologia, geomorfologia, relevo terrestre e do Brasil. / Ivete Maria Soares Ramirez Ramirez, Eduardo de Souza Britto da Silva. – São Paulo: Editora Sol, 2014. 152 p., il. Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XX, n. 2-069/14, ISSN 1517-9230. 1. Geologia. 2. Geomorfologia. 3. Relevo terrestre e do Brasil. I. Silva, Eduardo de Souza Britto da . II. Título. CDU 551 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Prof. Dr. João Carlos Di Genio Reitor Prof. Fábio Romeu de Carvalho Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças Profa. Melânia Dalla Torre Vice-Reitora de Unidades Universitárias Prof. Dr. Yugo Okida Vice-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa Profa. Dra. Marília Ancona-Lopez Vice-Reitora de Graduação Unip Interativa – EaD Profa. Elisabete Brihy Prof. Marcelo Souza Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar Prof. Ivan Daliberto Frugoli Material Didático – EaD Comissão editorial: Dra. Angélica L. Carlini (UNIP) Dra. Divane Alves da Silva (UNIP) Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR) Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT) Dra. Valéria de Carvalho (UNIP) Apoio: Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico: Prof. Alexandre Ponzetto Revisão: Cristina Z. Fraracio Giovanna Oliveira GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Sumário Geologia, Geomorfologia, Relevo Terrestre e do Brasil APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................8 Unidade I 1 A ORIGEM DA TERRA ..................................................................................................................................... 11 2 A ESTRUTURA DA TERRA .............................................................................................................................. 14 2.1 Eras geológicas ...................................................................................................................................... 14 2.2 Estrutura da Terra (camadas) ......................................................................................................... 16 2.2.1 Camada superior: crosta ou litosfera ............................................................................................. 16 2.2.2 Camada intermediária: manto ou pirosfera ................................................................................ 17 2.2.3 Camada interna: núcleo ou barisfera ............................................................................................. 17 2.3 Teorias mobilistas ................................................................................................................................ 19 2.3.1 Teoria das Placas Tectônicas ............................................................................................................... 29 2.3.2 Expansão do fundo oceânico ............................................................................................................. 32 2.4 A Geologia e sua contribuição para a Tectônica de Placas ................................................. 34 2.5 As rochas e suas classificações ....................................................................................................... 38 2.5.1 Rochas magmáticas ............................................................................................................................... 38 2.5.2 Rochas sedimentares ............................................................................................................................. 39 2.5.3 Rochas metamórficas .......................................................................................................................... 42 2.6 Minerais .................................................................................................................................................... 42 2.7 Solos .......................................................................................................................................................... 45 2.7.1 Tipos de solos ............................................................................................................................................46 2.7.2 Problemas dos solos ............................................................................................................................... 47 3 A DINÂMICA INTERNA DA TERRA (AGENTES INTERNOS) ............................................................... 52 3.1 Tectonismo .............................................................................................................................................. 52 3.2 Vulcanismo .............................................................................................................................................. 56 3.3 Abalos sísmicos – terremotos e maremotos .............................................................................. 62 4 TERREMOTOS OU MOVIMENTOS SÍSMICOS NO BRASIL .................................................................. 68 4.1 Alguns tremores de terra registrados no Brasil ........................................................................ 69 Unidade II 5 OS AGENTES EXTERNOS DO RELEVO ....................................................................................................... 74 5.1 A desagregação físico-intempérica e química ......................................................................... 77 5.1.1 Oscilação da temperatura .................................................................................................................. 77 5.1.2 Cristalização dos sais ........................................................................................................................... 77 5.1.3 Congelamento ........................................................................................................................................ 77 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 5.1.4 Agentes físico-biológicos .................................................................................................................... 77 5.1.5 Decomposição química ........................................................................................................................ 77 5.2 Processos intempéricos ...................................................................................................................... 78 5.3 Voçorocas – a erosão que ameaça solos e cidades................................................................. 79 5.4 Deltas ......................................................................................................................................................... 80 6 A GEOMORFOLOGIA: SUA NATUREZA E IMPORTÂNCIA .................................................................. 80 6.1 Sistemas em Geomorfologia............................................................................................................ 84 Unidade III 7 O RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL ......................................................................................................... 91 7.1 Característica do relevo brasileiro ................................................................................................. 92 7.2 As classificações do relevo brasileiro ............................................................................................ 95 7.2.1 Depressão .................................................................................................................................................101 7.2.2 Planalto .....................................................................................................................................................101 7.2.3 Planície ......................................................................................................................................................101 7.2.4 Tabuleiro ...................................................................................................................................................102 7.2.5 Serra ...........................................................................................................................................................102 7.2.6 Escarpa ......................................................................................................................................................102 7.3 Formas topográficas ..........................................................................................................................103 8 CLASSIFICAÇÕES E UNIDADES DO RELEVO BRASILEIRO ...............................................................104 8.1 Definições de unidades do relevo ................................................................................................104 8.1.1 Planaltos ...................................................................................................................................................104 8.1.2 Depressões ...............................................................................................................................................108 8.1.3 Planícies .................................................................................................................................................... 110 8.2 O litoral brasileiro: características, divisões e acidentes geográficos (ilhas litorâneas e oceânicas) ............................................................................................................................111 8.2.1 Características gerais ............................................................................................................................111 8.2.2 Divisão do litoral ................................................................................................................................... 112 8.2.3 As marés ...................................................................................................................................................116 8.2.4 Ilhas oceânicas .......................................................................................................................................118 8.3 O litoral brasileiro: Plataforma Continental, Amazônia Azul ...........................................122 8.3.1 Relevo submarino ................................................................................................................................ 122 8.3.2 Mar territorial e a ZEE ........................................................................................................................ 124 8.3.3 As águas oceânicas ............................................................................................................................. 127 7 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 APRESENTAÇÃO Iniciamos nossos estudos com uma visão da Terra e a sua formação. Ela se constitui de um sistema de componentes interativos: a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera, energizadas pelo Sol; o calor interno da Terra também energiza seus componentes: a litosfera, a astenosfera, o manto inferior, o núcleo externo e o núcleo interno. Estudaremos também a Terra ao longo do tempo geológico, com as suas respectivas ocorrências, e teceremos comentários sobre a evolução da vida e seus principais eventos. A seguir, avaliaremos a tectônica de placas: a teoria unificadora e as decorrências da mobilidade das placas. A dinâmica interna da Terra deve ser vista por meio do tectonismo, dos dobramentos, dos falhamentos, do vulcanismo, dos abalos sísmicos, dos terremotos, dos maremotos e dos tsunamis. Exemplificaremos as distintas ocorrências, destacando os terremotos do Japão, do Chile e do Haiti, além de outros exemplos de atividades vulcânicas e áreas termais, bem como suas consequências para as cidades e a população das áreas atingidas. Quais os conhecimentos adquiridos a partir dos estudossobre vulcanismo? Como qualificar e dimensionar as decorrências do tsunami que atingiu o Sudeste Asiático em 2004? Como avaliar os terremotos mundiais, suas consequências e os abalos sísmicos no Brasil a partir da estrutura geológica? Não podemos deixar de estudar os agentes externos do relevo e a importância da Geomorfologia; os tipos de desagregação físico-intempérica e química, associados à estrutura geológica geral e do Brasil. Partiremos, então, para o estudo do relevo, com ilustrações do relevo terrestre e do Brasil, com classificações anteriores a 1990 e a do Projeto Radam Brasil de 1999, com a coordenação de Jurandyr Ross. Estudaremos também as características e ageomorfologia do litoral brasileiro, sua divisão e importância para a economia nacional. Dessa maneira, a Geografia como ciência que estuda a Terra e suas relações com os seres humanos apropria-se de outras ciências para explicar os fenômenos naturais e a ação humana diante de tais eventos, bem como as decorrências da ação antrópica que podem contribuir para alterar os eventos, intensificando-os ou minimizando determinadas ocorrências, notadamente as de origem climática, que por sua vez modificam as ações exógenas ou endógenas da Terra. Por essa razão, é necessário compreendermos que o planeta Terra não é estático, e a observação de certas ocorrências cotidianas comprova que ele está passando por constantes transformações, desde a variação do dia e da noite, até as mudanças do comportamento das estações do ano, o ciclo hidrológico, a atuação das massas de ar, os abalos sísmicos, os terremotos, as erupções vulcânicas; tudo isso pode ser visto como exemplos da dinâmica da Terra, e a Geografia, amparada em outras ciências, como a Geologia e Geomorfologia, vai tratar de esclarecer alguns pontos importantes em nosso curso. 8 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 INTRODUÇÃO Muitos eventos naturais têm ocorrido em nosso planeta, cuja origem pode ser explicada a partir dos estudos geológicos e geomorfológicos. Além disso, visualizamos na crosta terrestre distintas formas de relevo, com suas respectivas origens geológicas, suas formas externas; enfim, observamos distintas constituições. Dessa forma, para compreendermos o relevo de um determinado lugar, faz-se necessário conhecer primeiro a sua estrutura geológica, e isso corresponde à forma como os distintos tipos de rocha estão dispostos na superfície, considerando-se a sua composição físico-química e a idade geológica da sua formação. Dependendo de sua constituição e da forma como está estruturada a sua composição rochosa, observaremos uma maior ou menor interação com os demais elementos que compõem o quadro natural de determinada área. A Geologia avançou muito em seus estudos, como aqueles relacionados à tectônica de placas, na aceitação de que a Terra é um sistema dinâmico e coerente. Aqui ela é apresentada como uma ciência unitária, baseada nos processos e com o poder de transmitir o significado global das feições geológicas, onde quer que elas sejam encontradas, com o uso de laboratórios, instrumentos de campo e conteúdos teóricos. O uso de GPS, satélites e radares muito tem contribuído para os avanços empreendidos nas investigações. Assim, temos que a visão da Terra como um sistema no qual os componentes são interativos, mas sujeitos à interferência antrópica, não está baseada em mera opinião fundamentada apenas em ideologia, mas sim em algo sustentado, acima de tudo, por evidências, a partir de uma razão científica. Essa dinâmica da Terra, por sua vez, é estudada por meio de um ramo da Geografia Física, o qual denominamos de Geomorfologia, que se dedica ao estudo das formas do relevo terrestre, suas origens, formação e evolução. A grande variedade de formas de relevo que observamos na superfície terrestre tem como causa a atuação de distintas forças que, agindo sobre as rochas, modificam e modelam a sua constituição, por meio das forças internas, endógenas, que as formam, e das externas, exógenas, que as modelam. A nossa preocupação, na disciplina que ora estudaremos, está, portanto, em analisar, a partir das Eras Geológicas, as distintas etapas de formação geológica da Terra, as teorias adotadas para explicá-la, como se deu o seu processo, a sua dinâmica e a sua composição em termos geológicos, no que se refere às rochas e solos que estruturam o relevo terrestre e do Brasil. Sabemos que o estudo das Eras Geológicas serviu de subsídio para obtenção de uma série de dados científicos, os quais foram sendo incorporados aos estudos da Geografia e da História, por meio da Arqueologia, da Antropologia, das Biociências, da Geofísica, entre outros estudos que se apropriaram das investigações. 9 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Quanto à Geografia, ciência que estuda a Terra e suas relações com os seres humanos, ela se utiliza da Geologia e da Geomorfologia para explicar a dinâmica terrestre e a ação das forças internas e externas. Os cientistas acreditam que os eventos físicos têm explicações físicas, mesmo quando se encontram além da nossa capacidade atual de entendimento. Quando propõem uma hipótese, ela representa uma tentativa de explicação baseada em dados que foram por eles coletados, a partir da observação e, algumas vezes, da experimentação. As hipóteses são submetidas à comunidade científica, a fim de que sejam avaliadas e criticadas ou contestadas e, a partir dessa avaliação, serão repetidamente testadas e confirmadas para seguirem com novos experimentos. A Geologia que vamos estudar resultou de muitos experimentos e discussões científicas para se formalizar. Dependeu de experimentos de laboratório e simulações computacionais para descrever as propriedades químicas e físicas dos materiais terrestres e modelar os processos naturais que ocorrem tanto na superfície quanto nas profundezas da Terra. Ela é uma ciência de campo que se fundamenta em observações e experimentos orientados no local do objeto de estudo, coletados por dispositivos de sensoriamento remoto, como os satélites orbitais. O registro geológico é a informação preservada nas rochas originadas em vários momentos da longa trajetória da Terra. Quanto à Geomorfologia, pode-se dizer que ela tem por objetivo analisar as formas do relevo, investigar os processos passados e atuais e, em termos práticos, oferecer suporte na conversão das propriedades geoecológicas e socioreprodutoras. O objeto de estudo da Geomorfologia é a superfície terrestre, enfatizando o relevo, sua gênese, as transformações ocorridas e os processos morfogênicos aos quais foi submetido ao longo do tempo. Quando associamos o relevo terrestre e suas formas, também estamos caracterizando a ocupação do espaço e a sua apropriação, e assim podemos avaliar o comportamento da paisagem e as consequências decorrentes dela. Devemos destacar em nosso estudo que a interação entre o relevo e suas alterações com o clima e a geomorfologia, por meio dos estudos da paisagem e sua evolução, transformou-se em um ramo revitalizado das geociências que se beneficiou muito da capacidade de medir os processos. O conhecimento de como as paisagens evoluíram pode contribuir para o gerenciamento de recursos do terreno e para a análise das interligações entre a tectônica de placas e o clima. Assim, devemos enfatizar que o desenvolvimento da paisagem representa um desafio para vários ramos de estudo, pois exige a integração de muitas áreas de conhecimento das ciências da Terra. É necessário compreendermos que a Terra não é um planeta estático, pois passa por transformações constantes, de distintas ordens: climáticas, geológicas, geomorfológicas,hidrológicas, entre outras, que denotam o seu dinamismo. 11 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Unidade I 1 A ORIGEM DA TERRA Estima-se que a Terra tenha cerca de 4,5 bilhões de anos, haja vista que foram encontradas rochas datadas de 4 bilhões de anos ainda preservadas. Além dessas, outras evidências permitiram a reconstituição da história do planeta ao longo dos distintos períodos geológicos. O Sol e seu sistema heliocêntrico teriam se constituído quando uma nuvem primordial de gás e poeira cósmica se condensou há cerca de 4,5 bilhões de anos. Observou-se também que os planetas variam sua composição química de acordo com sua distância em relação ao Sol e quanto ao seu tamanho. A Terra, segundo estudos realizados, teve seu tamanho aumentado por acrescimento da matéria colidente, isto é, depois de formada, sofreu o impacto de um bólido com grandes dimensões; a matéria foi então ejetada para o espaço, tanto da Terra quanto do bólido, e foi agregar e formar a Lua. O impacto contribuiu para fundir grande parte da Terra, assim como a radioatividade. A matéria mais pesada, com teor de ferro, afundou para o centro da Terra e a mais leve ascendeu para formar as camadas mais externas, as quais constituíram a crosta e os continentes. Gases contribuíram para formar os oceanos e a atmosfera primitiva. Dessa forma, a Terra teria se diferenciado de outros planetas, com distintas zonas químicas: um núcleo de ferro; um manto de magnésio, ferro, silício e oxigênio; e uma crosta rica em elementos leves, como: oxigênio, silício, alumínio, cálcio, potássio e sódio, além de elementos radioativos. Crosta terrestre Manto superior Manto inferior Núcleo Ferro Matéria mais leve ESTRUTURA DA TERRA Figura 1 12 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Compreender a imensidão do tempo geológico é um grande desafio, tanto para cientistas quanto para os leigos em geral. Os geólogos observam e datam suas descobertas de maneira profunda – repare na fita do tempo geológico, desde a formação do sistema solar até o presente, medida em bilhões de anos e marcada por alguns dos principais eventos e transições da história da Terra. Destaca-se que os hominídeos ancestrais tornaram-se evidentes no registro geológico há cerca de 5 bilhões de anos. A fita do tempo geológico, desde a formação do sistema solar até o presente 4.400 Ma Mineral mais antigo 4.470 Ma Acrescimento da Terra, formação do núcleo e diferenciação completados 4.000 Ma Fim do Bombardeamento Pesado; rochas continentais mais antigas 3.800 Ma Evidência mais antiga de água 3.500 Ma Primeira evidência de vida 700 Ma O gelo cobriu toda a Terra? 2.450–2.200 Ma Aumento do oxigênio na atmosfera 2.200 Ma Desenvolvimento de células com núcleo 250 Ma Extinção em massa 208 Ma Extinção em massa 364 Ma Extinção em massa 439 Ma Extinção em massa 540-530 Big Bang 565 Ma Distribuição mundial de organismos multicelulares 2500 Ma A fase principal da formação dos continentes é completada 4.570 milhões de anos atrás (Ma) formação do sol e do disco de acrescimentos 4.560 (Ma) Acrescimento dos planetesimais; início do acrescimento da Terra 4.510 Ma Formação da Lua 420 Animais terrestres mais antigos 125 Ma Plantas com flores mais antigas 65 Ma Extinção em massa 0,12 Ma Primeira ocorrência de nossa espécie, Homo sapiens sapiens 5 Ma Primeiros hominídeos 1.500 500 Presente 4.000 3.000 1.000700 2.0002.200 Figura 2 13 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Figura 3 – O geocentrismo de Cláudio Ptolomeu Figura 4 – O heliocentrismo de Nicolau Copérnico Observamos que existem claras relações sistêmicas entre a biosfera, a atmosfera, a hidrosfera e a litosfera. Os organismos vivos resultam da dinâmica que se estabelece entre as interfaces desses componentes. A evolução da biosfera procura adaptar-se a essa dinâmica, ao mesmo tempo em que também contribui para sua modificação, de acordo com processos de retroalimentação (temas discutidos na obra de Press, Para entender a Terra, 2006, capítulos 18 ao 23). 14 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I A evolução da vida no Planeta Terra envolveu interações de grande complexidade entre a biosfera, a atmosfera, a hidrosfera e a litosfera. De algum modo, a vida teve início no efeito estufa da Terra, apesar da radiação UV e da atmosfera hostil, que era pobre em oxigênio. Estudos foram realizados a partir de fósseis preservados de bactérias primitivas, encontradas em rochas que foram datadas de 3,5 bilhões de anos. Outra evidência pode ser observada na composição da matéria orgânica preservada nas rochas que foram datadas desse período. Os remanescentes químicos estão sendo de grande importância para o entendimento da evolução primitiva da vida na Terra. O astrônomo Andy McWilliam afirmou que há uma forte probabilidade de que a vida tenha se originado antes mesmo da datação de 4,5 bilhões, diz ele, em torno de 4 bilhões de anos ou até antes. Segundo ele, o primeiro nível até chegar à bactéria primitiva teria sido uma reunião de moléculas de gases, como o metano e a amônia. A energia para essas transformações foi oferecida pela forte radiação UV. De alguma maneira, as moléculas orgânicas agregaram-se e formaram sistemas capazes de crescer e de se metabolizar. Esses sistemas que não se reproduziam passaram a ser chamados de protovida, sendo que alguns cientistas argumentam que essa protovida concentrava-se em nascentes quentes, alimentadas por vulcões no assoalho oceânico. O próximo passo foi dado pelo ácido autorreplicável: RNA (ácido ribonucleico), assim como o DNA (ácido desoxirribonucleico), mais complexo, que contribuiu para formar a biosfera na história geológica. Existem controvérsias científicas, no entanto, para aprovação dessas hipóteses. Alguns cientistas argumentam até que, no início da formação da Terra, como ela teria sido bombardeada por bolas de gelo e gases congelados, essa ação teria destruído a vida logo depois de sua sintetização, e, se isso realmente ocorreu, a vida ter-se-ia iniciado diversas vezes. O oxigênio tornou-se o principal gás da atmosfera; quando as moléculas de oxigênio atmosférico difundiram-se para a estratosfera, foram transformadas pela radiação em ozônio O³, criando uma camada estratosférica de ozônio. A camada de ozônio absorve certas porções de UV, antes que atinjam a superfície, onde poderiam vir a prejudicar e causar mutações nas células animais e plantas. Portanto, sem esse escudo protetor, a vida não teria evoluído na Terra. Adaptado de: McWilliam (apud PRESS et al., 2006, p. 41). 2 A ESTRUTURA DA TERRA 2.1 Eras geológicas O estudo das eras geológicas serviu de subsídio para obtenção de uma série de dados científicos, que foram sendo incorporados aos estudos da Geografia, da Geologia, da História, da Arqueologia, da Antropologia, das Biociências, da Geofísica, entre outras. Para apoiar os estudos geológicos, é necessário analisar a dinâmica da natureza e a evolução da Terra. Para isso, apresentamos um sumário das Eras Geológicas. 15 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Diag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Quadro 1 ERAS PERÍODOS TEMPOanos ACONTECIMENTOS CENOZOICA Mais recente Quaternário: Holoceno- Pleistoceno 1 milhão Origem do homem; últimas glaciações; sedimentações recentes. Terciário: Plioceno – Mioceno – Oligoceno – Eoceno - Paleoceno 69 milhões Configurações dos atuais continentes; maior desenvolvimento dos mamíferos; extinção dos grandes répteis (sauros); dobramentos modernos: M. Rochosas, Andes, Atlas, Alpes, Cáucaso, Cárpatos, Pamir, Hindukush, Himalaia e outras cadeias montanhosas. MESOZOICA Secundária Cretáceo/Urássico/ Triássico de 70 milhões a 220 milhões Ocorrências de formação de depósitos de petróleo no fundo oceânico; origem dos mamíferos, aves e os grandes répteis (dinossauros); grandes erupções vulcânicas; ausência de glaciações, desdobramento da Pangeia em dois continentes: Laurásia (norte) e Gondwana (sul). PALEOZOICA Primária Permiano / Carbonífero / Devoniano / Siluriano / Ordoviciano / Cambriano de 220 milhões a 600 milhões Grandes florestas primitivas; sedimentação; glaciações; grandes depósitos de carvão mineral; vertebrados, peixes, anfíbios; única massa continental; Pangeia e único oceano: Pantalassa. PRÉ- CAMBRIANO Primitiva Proterozoica ou Algonquiano de 600 milhões a 1 bilhão Dobramentos antigos; metamorfização de rochas cristalinas e sedimentares dão origem às jazidas de minerais metálicos; vida primitiva no oceano. Arquezoica ou Arqueano mais de 1 bilhão de anos Escudos cristalinos antigos, posteriormente submersos por camadas sedimentares; vida elementar oceânica; dois blocos continentais; Arqueo-Ártico e Indo-Afro- Brasileiro. AZOICA Ausência de vida 4,5 bilhões Formação da Terra. Adaptado de: Popp (1998, p. 118-120). Quando o nível do mar recuou e permaneceu por alguns milênios a uma centena de metros mais baixo do que atualmente, o clima regional em seu conjunto era menos quente e muito mais seco [...]. Havendo muito menos precipitações, os rios eram bem menos volumosos [...]. Pelo oposto, durante a ascensão do nível do mar [...], processou-se uma retropicalização generalizada da região, com aumento de calor e, sobretudo, dos níveis de pluviosidade e umidade do ar. Mais chuvas e teor de umidade [...] provocaram a reexpansão florestal (AB’SABER, 1996, p. 70). Saiba mais Indicamos o seguinte texto, sobre a Teoria dos Refúgios: AMBIENTE BRASIL. Biodiversidade na Amazônia explicada pela Teoria dos Refúgios. 2011. Disponível em: <http://ambientes.ambientebrasil. com.br/amazonia/floresta_amazonica/biodiversidade_na_amazonia_ explicada_pela_teoria_dos_refugios.html>. Acesso em: 7 jul. 2014. 16 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I 2.2 Estrutura da Terra (camadas) A estrutura da Terra constitui-se a partir de camadas, cada uma delas apresentando determinada constituição física e química: a atmosfera, que se constitui por gases, a hidrosfera, que compõe a camada líquida, e a litosfera, que é a camada sólida ou rochosa. A interação entre esses três ambientes resulta na formação da biosfera. A camada sólida da Terra, denominada de litosfera ou crosta, é constituída por minerais, rochas e solos, e seu interior caracteriza-se pela existência de materiais inorgânicos em fusão. A biosfera é uma realidade espacial onde os diferentes grupos humanos se organizam, estabelecem suas relações sociais e as de produção, que são decorrentes do contato entre o homem e o meio. Por essa razão, é tão importante não apenas conhecer a origem, a composição e a estrutura da Terra, mas também analisar como os homens se apropriam desse espaço e como evoluem socialmente, além de observar se estão preservando essa natureza para as gerações futuras. Após estudos e observações, a estrutura da Terra foi dividida em camadas que apresentam composição, temperatura e densidades diferentes. Como podemos observar: Figura 5 2.2.1 Camada superior: crosta ou litosfera Na porção superficial (solo e subsolo), é formada pelo Sial, rochas constituídas por silício e alumínio, principalmente, caracterizadas como rochas magmáticas (cristalinas) e metamórficas. Sua espessura oscila entre 15 e 25 km de profundidade; possui densidade de 2,7 g/cm3 e temperaturas inferiores a 1.000 °C, variando da profundidade zero em 1 °C a cada 35 m. Também identificamos o Sima, porção mais profunda da crosta, formada por rochas básicas de silício e magnésio, principalmente, com espessura que oscila entre 25 a 35 km, densidade de 2,95 g/cm3 e temperaturas aproximadas de 1.200 °C. 17 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Figura 6 2.2.2 Camada intermediária: manto ou pirosfera Com espessura aproximada de 1.200 km, temperatura em torno de 1.200 °C a 3.400 °C , possui material em estado pastoso, formado por silicatos ferromagnesianos semelhantes à constituição dos meteoritos, e densidade de 3,3 g/cm3. Trata-se da porção formada pelo Sima incandescente e pastoso. 2.2.3 Camada interna: núcleo ou barisfera O núcleo externo apresenta espessura de cerca de 1.700 km, temperatura em torno de 4.000 °C e densidade de 4,7 g/cm3, e forma a porção pastosa ou magmática do núcleo. Já o núcleo interno, parte da barisfera também conhecida como grão, dada a sua enorme densidade (12,2 g/cm3), possui temperatura de 6 000 °C e é formado pelo Nife (níquel e ferro) em estado sólido, apesar da altíssima temperatura. Sua espessura é de aproximadamente 3.470 km. Quanto ao interior da Terra, denominado magma pastoso, a investigação é indireta. Admite-se que, no início de sua formação, seu interior estava submetido a elevadas temperaturas e em total estado de fusão. Sabe-se, pela temperatura observada em erupções vulcânicas e pela propagação das ondas sísmicas, que as camadas apresentam diferenças de densidade, a qual aumenta de acordo com a profundidade. Sua temperatura se eleva 1 °C a cada 35 m de profundidade, em média (seu raio é de 6.370 km, aproximadamente). Chama-se grau geotérmico o número de 18 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I metros em profundidade, na crosta terrestre, necessários a essa elevação de 1 °C. Em média, é de 30 a 40 metros. Sabe-se que a elevação de temperatura altera as rochas, levando-as à fusão e posterior expansão, e que o resfriamento, por sua vez, conduz à consolidação. Assim, há hipóteses que se apresentam para explicar as forças orogenéticas pelas quais a Terra teria desenvolvido mecanismos capazes de deformar-se, alterando sua configuração na composição dos continentes (as terras emersas). Os grupos humanos organizam-se nesse espaço herdado das forças naturais. Grau geotérmico A radiação solar é a maior responsável pelos fenômenos que ocorrem na superfície da Terra e na atmosfera. Entretanto, a poucas dezenas de centímetros de profundidade da superfície, seus efeitos diretos sobre a temperatura terrestre são praticamente desprezíveis, e o aumento de temperatura que sentimos ao descer ao interior de uma mina, por exemplo, é somente por causa do fluxo de calor do interior da Terra. O fluxo geotérmico, por meio de uma camada da Terra, é definido como produto da variação da temperatura com a profundidade (gradiente geotérmico), pela condutividade térmica das rochas daquela camada. Para medi-lo, é necessário, portanto, conhecer as variações de temperatura.Dependendo da composição, idade e natureza do material da litosfera e dos processos que ocorrem abaixo dela, o fluxo de calor varia com a região da Terra. De acordo com o modelo geológico, as regiões de fluxo térmico mais elevado estão associadas ao sistema de dorsais mesoceânicas. Figura 7 19 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL 2.3 Teorias mobilistas Vamos conhecer as hipóteses sobre as modificações orogenéticas da Terra. Observação Modificações orogênicas ou orogenéticas: hipótese da contração; hipótese das correntes de convecção; teoria da translação dos continentes ou tectônica de placas; e teoria da expansão do fundo oceânico. • Hipótese da Contração: esboçada pelo filósofo Descartes e mais tarde elaborada pelos teóricos E. de Beaumont, Dana e Suess. Fundamenta-se na ideia de que o interior da Terra está-se contraindo continuamente, desde o início de sua solidificação superficial, em consequência da diminuição constante de temperatura. Assim, temos seu pressuposto teórico. • Hipótese das Correntes de Convecção: são movimentos verticais e horizontais da litosfera, originados por correntes e deslocamentos de massas que se substituem mutuamente nas profundidades situadas abaixo da fina crosta terrestre. A convecção inicia-se nas profundezas muito aquecidas do manto, o que a diferencia da zona externa, mais fria. Produz-se um esforço, determinado pelo aumento da velocidade das correntes ascendentes de convecção, com distensão e compressão, o que provocará rupturas no primeiro caso e enrugamentos no segundo. • Hipótese da Translação dos Continentes ou Deriva Continental: uma das teorias mais aceitas sobre a formação dos continentes é a da Deriva Continental, proposta pelo geofísico e meteorologista alemão Alfred Wegener, que recebeu várias denominações: teoria de translação dos continentes, teoria da deriva dos continentes ou teoria mobilista. Wegener fundamentou sua teoria na semelhança dos contornos dos continentes – homologia geográfica –, na semelhança entre a fauna, a flora e os fósseis dos continentes separados e entre as formações rochosas. As costas africanas voltadas para o Atlântico possuem um contorno similar à costa oriental sul-americana. As duas massas continentais, se justapostas, mostram espaços vazios, não preenchidos, insignificantes. Além de semelhanças dos contornos, ainda verificou coincidências geológicas e paleontológicas entre certas massas continentais, o que parece indicar que houve uma maior aproximação entre massas continentais em outros períodos geológicos. A partir desses argumentos, foi proposto o conceito de Isostasia de Airy, pelo qual as massas continentais, constituídas de Sial (silício e alumínio, que é leve), flutuam no estrato acima de Sima (silício, magnésio) como se fosse gelo, óleo ou madeira sobre a água. Os blocos continentais realizam um movimento horizontal deslizante, movidos por duas forças principais: a fuga dos polos e as forças decorrentes da rotação da Terra. Assim, as massas flutuantes e leves se encaminham para a região mais distendida, que é a Equatorial. Observemos a evolução da Terra ao longo dos períodos geológicos: 20 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Pangeia - há 250 milhões de anos I Era Paleozoica - Período Carbonífero. Laurásia e Gondwana - há 180 milhões de anos I Era Mesozoica - Período Jurássico. Era Cenozoica - Período Quaternário | Atuais continentes. Era Cenozoica - Período Quaternário | Atuais continentes. Os nomes foram designados por A. Wegener. Figura 8 21 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Pangeia Há 250 milhões de anos: uma massa de terras (Pangeia) envolta por um só oceano (Pantalassa). Duas partes A Pangeia começou a rachar há 200 milhões de anos. Um canal oceânico dividiu o continente em duas partes, Gondwana ao Sul e Laurásia ao Norte. A grande divisão Há 135 milhões de anos: início da divisão de Gondwana. Surgem a África e a América do Sul, separadas pelo Atlântico; a Índia se move na direção da Ásia. Fim do processo Há 40 milhões de anos: divisão da Austrália e da Antártica. A América do Norte se separa do Norte europeu e a Groenlândia vira uma ilha. Figura 9 A massa continental denominada Gondwana derivava rumo ao Equador e comprimia o grande geossinclinal mediterrâneo de Tétis contra a massa Euroasiática, resultando desse movimento o extenso arco de cordilheiras que se estendem desde os Pirineus, passando pela Cordilheira do Himalaia até a Indonésia. Assim, a energia proveniente da “fuga dos polos”, empurrando o continente Gondwana contra a Eurásia, e a deriva a Oeste empurrando a América contra o fundo superior do Pacífico, seriam as causas das grandes cadeias montanhosas contemporâneas. Wegener baseou-se também em estudos paleoclimáticos, geofísicos e outros para afirmar que houve migração dos polos durante toda a história da Terra, que as zonas climáticas mudaram, bem como os polos magnéticos. As rochas basálticas mesozoicas apresentam uma orientação magnética fossilizada, o que indicaria uma latitude 30° Sul, que foi sendo alterada nos tempos geológicos, de forma reduzida, segundo os geólogos contemporâneos, algo em torno de 15 cm por ano, com deslocamento a partir do centro. Apresentamos a seguir a ilustração do Círculo de Fogo, na qual observamos os vulcões em atividade e as áreas de terremotos de alta e baixa magnitudes. Figura 10 – O Círculo do Fogo 22 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Observação Alfred Lothar Wegener: geofísico e meteorologista alemão, nasceu em Berlim em 1º de novembro de 1880 e morreu na Groenlândia, em 2 de novembro de 1930. Foi professor em Hamburgo (1919) e Graz (1924) e organizou expedições pelo interior da Groenlândia (1906-1908, 1912-1917, 1929 e 1930). Elaborou a hipótese (denominada hipótese de Wegener) da Deriva (drift) Continental. Entre suas obras, destacam-se: A Origem dos Continentes e Oceanos (1915); Ventos e Trombas-d’Água na Europa (1917) e Os Climas da Pré-História Geológica (1924). O último litoral de Minas Fósseis de Cloudinas e Corumbellas encontrados no norte do estado indicam que um mar raso cobria partes da América do Sul e da África há cerca de 550 milhões de anos Figura 11 – Paredão em Januária, norte de Minas Gerais: fósseis de diminutos animais marinhos foram achados na Formação Sete Lagoas, que faz parte da unidade geológica chamada Grupo Bambuí Com pouco menos de 70 mil habitantes, o município de Januária, no norte de Minas Gerais, é conhecido hoje por suas cachoeiras, grutas calcárias e cachaças artesanais, cujas 23 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL virtudes derivam, segundo os produtores, do clima e da umidade natural do solo local, bom para o cultivo de cana-de-açúcar destinada à fabricação da aguardente. Sua posição geográfica estratégica, na margem esquerda de quem sobe o grande São Francisco, chamado de opará (rio-mar) pelos antigos índios da região, fez com que fosse um importante porto e entreposto comercial na época colonial. Vestígios de umpassado muito mais remoto, quase imemorial e também marcado por uma relação íntima com as águas, acabam de vir à tona em pedreiras ainda ativas nos arredores da cidade. Uma equipe de geólogos e paleontólogos da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Estadual Paulista (Unesp) encontrou ali um tipo de fóssil especial: diminutos fragmentos de animais marinhos do gênero Cloudina, seres de formato tubular compostos por uma sucessão de cones calcários encaixados uns sobre os outros. Os restos dos animais, que viveram na Terra por volta de 550 milhões de anos atrás, estavam incrustados em um paredão e em outros afloramentos constituídos de rochas da Formação Sete Lagoas, que faz parte do Grupo Bambuí. Unidade sedimentar da bacia sanfranciscana, o Bambuí se espalha por aproximadamente 300 mil quilômetros quadrados e abarca vastas porções de Minas Gerais e da Bahia, além de se estender para os estados de Goiás, Tocantins e Distrito Federal. Figura 12 – Afloramento em pedreira em Januária Os fósseis são uma prova praticamente irrefutável de que, pouco mais de meio bilhão de anos atrás, um braço de mar, raso, com no máximo 10 metros de profundidade, cobria essa parte do Brasil. “Essa deve ter sido a última praia que Minas Gerais teve”, comenta, com bom humor, o geólogo Lucas Warren, hoje professor do Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE) de Rio Claro, da Unesp, mas que fazia pós-doutorado na USP, com bolsa da Fapesp, quando a descoberta foi feita, no ano passado. O pesquisador é o autor principal de um artigo, na edição de maio da revista científica Geology, sobre a descoberta dos fósseis em Januária. “Até agora ninguém havia seguramente encontrado fósseis de animais no Grupo Bambuí”, afirma Warren, que contou com a colaboração de Fernanda Quaglio, especialista em paleobiogeografia, para identificar 24 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I os fósseis. “Além das cloudinas, também achamos ao menos três fragmentos atribuídos ao gênero Corumbella e rastros em rocha deixados provavelmente por um animal de corpo mole”. Também dotadas possivelmente de um esqueleto, as corumbellas dividiam o mesmo ambiente marinho com as cloudinas. A equipe que coletou os fósseis de Januária incluiu ainda o geólogo Nicolás Strikis, doutorando da USP, também autor do artigo, e um biólogo da cidade mineira, Hamilton dos Reis Salles. Em 2012, o próprio Warren e colegas da América do Sul já tinham encontrado cloudinas e corumbellas em Puerto Vallemí, localidade do norte do Paraguai (ver Pesquisa FAPESP, n. 199). No novo estudo, os pesquisadores defendem a hipótese de que esse braço de mar pouco profundo cobria não apenas a parte do território nacional com rochas do Grupo Bambuí, mas também vastas porções do leste da América do Sul, do oeste da África e do sul da Antártida (ver mapa). “Esse mar conectava os três continentes e se ligava ao oceano”, afirma o biólogo Pedro Strikis, do Instituto de Geociências (IGc) da USP, outro autor do trabalho. Há pouco mais de meio bilhão de anos, a conformação dos blocos rochosos razoavelmente estáveis que constituem a crosta continental, denominados crátons pelos geólogos, era diferente da atual. A América do Sul, a África e a Antártida estavam ligadas entre si. Eram parte do Gondwana, o supercontinente austral, que reunia a maior porção das terras hoje situadas no hemisfério Sul. Apesar de ainda ocorrerem debates intensos entre os pesquisadores brasileiros sobre como e quando exatamente todas as peças do Gondwana se juntaram (se há 520 milhões ou 620 milhões de anos), é consensual a visão de que a maior parte da América do Sul já estava ligada à África e à Antártida por volta de 550 milhões de anos atrás. A proposta de que houve um mar raso que inundou grandes trechos do Gondwana se baseia fundamentalmente na distribuição geográfica das cloudinas encontradas em várias partes do mundo. Exemplares do fóssil foram obtidos em lugares como a Namíbia, Omã, Argentina, Paraguai, Espanha e China. No Brasil, antes da descoberta dos espécimes no norte de Minas, restos desses seres marinhos tinham sido resgatados em Corumbá, no Mato Grosso do Sul. Com até três centímetros de comprimento, as cloudinas são um dos primeiros animais macroscópicos a apresentar exoesqueleto, concha ou carapaça à base de carbonato de cálcio. De difícil classificação, foram inicialmente incluídas como membros dos anelídeos, que incluem as minhocas, mas atualmente costumam ser classificadas, a exemplo das corumbellas, como parte dos cnidários, grupo que inclui os corais. Seu hábitat era o assoalho de mares pouco profundos, ricos em gás carbônico, numa faixa em que a luz consegue atravessar a água. As cloudinas viviam presas no fundo do mar a esteiras ou tapetes microbianos, finas camadas de cianobactérias que retiram sua energia da fotossíntese. Em alguns casos, essas esteiras estão associadas à formação de rochas calcárias que, quando fossilizadas, podem originar os chamados estromatólitos (se suas camadas forem perceptíveis) ou trombólitos (quando as camadas tiverem aparência grumosa). 25 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Áreas alagadas por mar raso Fósseis de cloudinas Cloudinas de Januária Ocorrência dos fósseis sugere que, há 550 milhões de anos, as águas de um hipotético oceano, o Clymene, cobriram partes dos crátons que formariam o supercontinente austral Figura 13 – Mar invade as terras ocidentais de Gondwana Os resquícios de exemplares de cloudina são considerados fósseis-guia. No jargão dos paleontólogos, isso significa que são um tipo de registro encontrado em várias partes do globo terreste, mas cuja ocorrência se restringe a um período de tempo bem definido. Essas peculiaridades fazem com que fósseis-guia sejam internacionalmente usados para correlacionar e datar camadas geológicas e, por extensão, o ambiente de deposição a elas associado. As cloudinas só ocorrem em rochas sedimentares de origem marinha que foram depositadas sobre a crosta terrestre entre 550 milhões e 542 milhões de anos atrás, no final do período geológico denominado Ediacarano. Esse período é imediatamente anterior ao início do Cambriano, quando, em curto espaço de tempo, os invertebrados marinhos providos de carapaças biomineralizadas se diversificaram. As carapaças das cloudinas são frágeis, possuem quantidade pequena de carbonato de cálcio. “As conchas não eram mecanicamente resistentes e não poderiam ‘sobreviver’ a um intenso transporte ou à ação continuada da água corrente”, diz o paleontólogo Marcello Guimarães Simões, do Instituto de Biociências (IB) da Unesp de Botucatu, que também assina o paper na Geology. “Em outras palavras, elas eram autóctones ou parautóctones.” Por isso, os fósseis desses animais são considerados como originários dos locais em que foram encontrados ou de lugares muito próximos. Tal particularidade 26 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I reforça a ideia de que um mar raso cobria de fato os locais de ocorrência desses fósseis. Como os sítios com cloudinas faziam parte de crátons mais ou menos contíguos ao que seria o Gondwana há cerca de 550 milhões de anos, é razoável supor que esse antigo mar raso juntasse a América do Sul à África. Figura 14 – Fragmentos fósseis de cloudinas: vestígios de vida marinha há 550 milhões de anos em Januária A idade do Bambuí Além de ser uma evidência de que águas oceânicas inundaram partes do supercontinenteaustral em seus primórdios, os exemplares de cloudinas ajudam os geólogos nacionais a estabelecer uma cronologia mais precisa para os sedimentos que estão na base do Grupo Bambuí. A idade dessa unidade geológica tem sido alvo de controvérsias nas últimas décadas. As estimativas para o período em que suas rochas se formaram variam enormemente, de 740 milhões a 550 milhões de anos atrás. Em 2012, o geólogo Márcio Pimentel, então na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e hoje na Universidade de Brasília (UnB), determinou a idade de 25 amostras de zircão detrítico coletadas em áreas do Grupo Bambuí no norte de Minas e no centro da Bahia. Os zircões são minerais cristalizados em granitos ou em rochas vulcânicas que, posteriormente, são erodidos, transportados com os sedimentos e depositados em bacias. Contêm quantidades significativas de urânio e sua idade pode ser calculada por meio do decaimento radioativo. A idade obtida por Pimentel para os cristais encontrados no Bambuí foi entre 600 milhões e 550 milhões de anos, mais jovem do que normalmente se associava ao grupo (ver Pesquisa FAPESP, nº 195). “Encontrar fósseis de animais em Januária foi uma grata surpresa e praticamente encerra a polêmica em torno da idade do Grupo Bambuí”, afirma Pimentel. 27 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Figura 15 – Rastro de animal de corpo mole O geólogo Claudio Riccomini, do IGc-USP, vai na mesma linha, embora faça uma ressalva. “A descoberta de cloudinas e também de fragmentos de corumbellas responde de forma conclusiva à questão da idade do Grupo Bambuí, pelo menos no plano do conhecimento atualmente estabelecido”, diz Riccomini, que, aliás, é também um dos coautores do artigo sobre os novos fósseis marinhos. “Mas esse debate não se encerra por completo. Entre outros temas, é importante verificar se o Grupo Bambuí apresenta a mesma idade em diferentes partes de sua bacia e averiguar as relações que as rochas da Formação Sete Lagoas apresentam com os depósitos glaciais que estão situados abaixo delas.” Em linhas gerais, os especialistas concordam a respeito da importância dos fósseis de Januária para o estabelecimento de uma cronologia mais precisa do Grupo Bambuí e para a formulação da hipótese de que partes significativas da América do Sul, da África e da Antártida estavam cobertas por um mar raso cerca de 550 milhões de anos atrás. No entanto, a descoberta das cloudinas no norte de Minas intensifica a discórdia em torno de uma questão de fundo: há pouco mais de meio bilhão de anos, o supercontinente austral Gondwana já estava totalmente formado ou não? Esse tema divide os estudiosos, que nos últimos anos se alinharam em torno de dois grupos com visões distintas. Cada corrente de pensamento se baseia em diferentes tipos de dados, como datações de rochas e informações sobre paleomagnetismo, que ajudam a determinar onde estariam os crátons do Gondwana num determinado período e como poderia ter sido sua movimentação e interação dentro do globo terrestre ao longo do tempo. 28 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Figura 16 – Formações calcárias em caverna da região de Januária Os autores do trabalho com os fósseis de Januária defendem a hipótese de que o Gondwana, sobretudo sua porção oeste (que hoje inclui a América do Sul), ainda não estava totalmente formado no período em que cloudinas e corumbellas viveram. De acordo com essa teoria, a maioria dos grandes blocos continentais, os tais crátons, constituintes do supercontinente já estavam juntos, mas um deles, o grande cráton da Amazônia, ainda se encontrava apartado dos demais há cerca de 550 milhões. Um antigo oceano, batizado de Clymene em 2006 pelo geólogo Ricardo Trindade, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, separaria a maior parte do Gondwana do cráton da Amazônia. Por esse cenário, o Clymene seria a fonte das águas salgadas que teriam criado o mar raso sobre uma parte significativa das terras do nascente Gondwana no tempo das cloudinas. Apenas por volta de 520 milhões de anos atrás esse oceano teria se fechado e o quebra-cabeça da montagem do supercontinente austral teria terminado. “A formação da parte ocidental do Gondwana é mais complexa e se deu mais tarde do que se acreditava”, diz Trindade. Para o geólogo Umberto Cordani, do IGc da USP, as águas do mar raso que provavelmente cobriram uma parte da América do Sul e da África no final do período Ediacarano não podem ter vindo do Clymene. O motivo de tal impossibilidade é, segundo ele, simples: esse oceano nunca existiu. Cordani, Márcio Pimentel, da UnB, e outros pesquisadores defendem a visão mais clássica a respeito do estabelecimento do Gondwana. Segundo essa hipótese, a parte ocidental desse supercontinente, formada pela África e pela América do Sul, juntou- se por volta de 620 milhões de anos atrás, por meio do fechamento de um grande oceano, o Goiás-Pharusian, que separava os crátons do Congo e do Saara dos blocos continentais da Amazônia e do oeste africano. No período das cloudinas, portanto, a América do Sul e a África não possuiriam oceanos internos, de acordo com essa visão. Os pequenos animais marinhos agora encontrados em Minas Gerais e em outros sítios do Gondwana povoariam 29 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL um extenso mar interior, raso, apoiado sobre litosfera (crosta) de tipo continental. “Não há nenhuma evidência geológica no Brasil Central de uma litosfera de tipo oceânica no período Ediacarano ou Cambriano que possa estar associada à possível existência do Clymene”, afirma Cordani. De forma cordial, os dois grupos com visões distintas sobre o processo de formação do Gondwana têm publicado artigos e comentários questionando dados e interpretações feitas pelos colegas que não compartilham de sua posição. A descoberta dos fósseis marinhos no norte de Minas – para uns, prova de que o Oceano Clymene transbordou sobre a América do Sul e África – é mais um ingrediente adicionado à polêmica. Figura 17 – Marcas de pequenas ondulações: evidência de antigo mar raso no norte de Minas 2.3.1 Teoria das Placas Tectônicas A litosfera ou crosta terrestre constitui-se a partir de sete grandes placas limitadas por dorsais (cadeias montanhosas submarinas com grande instabilidade), como a Dorsal Atlântica, que pode ser observada na figura a seguir. 30 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Figura 18 Essas placas movem-se, umas em relação às outras, afastando-se ou aproximando-se entre si, podendo chocar-se e provocar enrugamento e rompimento das rochas, o que origina os terremotos, falhamentos e dobramentos. São as placas: Norte-Americana, Sul-Americana, Africana, Euro-Asiática, Indo-Australiana, Pacífica e Antártica. 31 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Figura 19 32 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I 2.3.2 Expansão do fundo oceânico Em 1960, Hess formulou a teoria da expansão dos fundos oceânicos e, em1970, o navio científico norte-americano Challenger registrou que a Dorsal Atlântica, ao se mover, empurra a América do Sul e a América do Norte para o Ocidente, respectivamente, 4 e 6 centímetros por ano. O estudo do fundo do Oceano Atlântico mostrou também a existência de uma enorme cadeia de montanhas submarinas, formada pela saída de magma do manto que se solidifica em contato com a água e dá origem a um novo fundo submarino, à medida que os continentes se afastam. Podemos observar o relevo submarino Atlântico e parte do Índico no mapa a seguir: Figura 20 33 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Placa de Nazca Placa Sul-Americana Placa Africana Núcleo interior Núcleo exterior Manto Litosfera Figura 21 Oceano Atlântico Figura 22 O Atlântico cresce: a Placa Sul-americana, que se desloca para oeste, está se esticando, ficando mais fina e mais fria. O Oceano Atlântico cresce com esse processo. Oceano Atlântico Figura 23 O Atlântico diminui: com o esfriamento e o aumento de peso da Placa Sul-americana (pelo depósito de material erodido pelos rios), ela começa a descer e avança sob a Placa Africana. O Atlântico começa a fechar-se. 34 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Relevo submarino Plataforma continental Dorsal oceânica Fossa marinha Talude metros 2.000 0 -2.000 -4.000 -6.000 -8.000 -10.000 Figura 24 Lembrete Dorsal oceânica: é o nome dado a grandes cadeias de montanhas submersas no oceano, que se originam do afastamento das placas tectônicas. 2.4 A Geologia e sua contribuição para a Tectônica de Placas A Geologia é o ramo da ciência que estuda a crosta terrestre, seu modelado externo, bem como as diferentes fases da história física da Terra. Em termos etimológicos, o significado da palavra deriva do latim geo = terra e logos = estudo. Portanto, a Geologia estuda a Terra em todos os aspectos físicos. Podemos envolver no estudo da Geologia a constituição e a estrutura do globo terrestre, as diferentes forças que agem sobre a crosta, as distintas forças que agem sobre as rochas e modificam a morfologia do relevo e sua composição química original, e a ocorrência da evolução da vida por meio das variadas etapas da história física da Terra. Assim, a Geologia é uma ciência explicativa que considera também a história e a descrição da Terra a partir da observação, interpretação e da experimentação. O trabalho de campo do geólogo tem por finalidade, portanto, a procura por afloramentos e sua natureza – a busca de fósseis –, o estudo de diferentes tipos de estruturas e a prospecção e sondagem para obter recursos minerais da natureza. Os fenômenos geológicos podem ser divididos em duas ordens: • Física: litogênese (formação das rochas), orogênese (formação de montanhas) e gliptogênese (destruição e modelagem do terreno). Tais fenômenos correspondem ao ciclo geológico. • Biológica: refere-se aos restos de organismos e fósseis encontrados nas rochas. 35 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL O organograma a seguir apresenta as divisões do estudo da Geologia: Geologia Geral Geogenia Fisiografia Litologia Petrografia Externa Petrologia Interna Geodinâmica Tectônica Histórica Figura 25 Quanto ao enfoque de estudo, dizemos que a Geologia Geral tem como pressuposto o estudo de condicionantes físicos da Terra. Ela procura enfatizar o arcabouço do subsolo, bem como as forças e os agentes externos modeladores do relevo planetário, como os ventos, as águas correntes, as águas marítimas, o gelo em movimento, a atividade vulcânica, entre outros. Por outro lado, o ramo da História destina seus estudos à História Geral da Terra, por meio da vida animal e vegetal no decorrer das eras geológicas. Por isso, apropriam-se da Paleontologia quando tratam dos estudos sobre as modificações sofridas pela superfície da Terra. Frodeman (2001) destaca três razões para a importância das Ciências da Terra e dos seus estudos no século XXI: a natureza do raciocínio geológico, a importância dos fatos geológicos e a pertinência da perspectiva geológica. Como podemos notar, a Geologia ganha destaque nos estudos para a atualidade quando observamos a necessidade de compreender as transformações da Terra. Para essa finalidade, tal ciência e suas peculiaridades contribuem, por meio do seu objeto de investigação, que é o planeta Terra, pelas escalas de investigação que variam de microscópicas àquelas de caráter global, pelo estudo dos fenômenos no seu desenvolvimento histórico e, ainda, pelo tempo geológico. Guimarães (2004) nos mostra que: Através do raciocínio e de procedimentos específicos da Geologia é feita a caracterização dos materiais, das formas de energia e interações no espaço e no tempo, definindo-se como um conjunto de parâmetros inter-relacionados que servem de padrão de referência do meio físico, construído pelo estudante. 36 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Este padrão leva à compreensão do ambiente físico local e de suas relações com o contexto sociocultural, estendendo-a para o contexto mais amplo, até chegar à concepção da Terra como sistema evolutivo complexo, que favoreceu o surgimento e a evolução dos organismos, da humanidade e que modificam a superfície terrestre (GUIMARÃES, 2004, p. 90). Por isso, para Campiani e Gonçalves (1996), o conhecimento do Sistema Terra contribui para a apropriação material do planeta que, consequentemente, servirá para a sobrevivência da humanidade. A apropriação desses recursos promoverá uma discussão de valores estéticos, éticos, morais e ideológicos, a fim de que seja possível a análise das consequências sociais e ambientais do planeta Terra. Com isso, há que se considerar a interferência social juntamente com os aspectos físicos-geológicos no processo de desenvolvimento histórico da Terra nas aplicações do conhecimento. E qual a contribuição do geólogo nos estudos do século XXI? Cordani (2000) apresenta alguns campos de atuação de caráter prático e aplicado: • monitoramento dos processos do Sistema Terra; • análises climáticas do presente e do Holoceno; • eventos sísmicos; • exploração e gerenciamento de recursos minerais; • exploração e gerenciamento de recursos hídricos; • exploração, gerenciamento de recursos energéticos; • conservação e gerenciamento de recursos hídricos; • conservação e gerenciamento dos solos agrícolas; • diminuição dos desastres naturais. A União Internacional de Ciências Geológicas (IUGS) e a Organização das Nações Unidas (ONU) divulgaram que, entre 2007 e 2009, dada a preocupação com as questões que a comunidade científica alertava para o planeta, foi declarado o Ano Internacional do Planeta (AIPT), cujo objetivo seria demonstrar o grande potencial das ciências da Terra na construção de uma sociedade mais segura, sadia e sustentada, além de encorajar a sociedade a aplicar esse potencial de forma mais eficiente em seu próprio benefício (BERBERT, 2006). Para atingir esses objetivos, dez grandes temas foram escolhidos com base na relevância para a sociedade; eles são citados a seguir: 37 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão: F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL • água subterrânea; • megacidades; • clima; • crosta e núcleo terrestre; • desastres naturais; • oceanos; • recursos naturais (minerais e energéticos); • solos; • Terra e saúde (geologia médica); • Terra e vida. Fica, portanto, claro que as ciências naturais são indissociáveis das ciências sociais. A Geografia, a Geologia e a Geomorfologia tratam de explicar os fenômenos que alteram nosso hábitat, sejam os fatores de ordem estruturante, de ordem modeladora, ou a busca e conservação de recursos. Como explicar as muitas feições da Terra? Para responder a essa pergunta, remontamos à década de 1960, quando uma grande descoberta viria a mudar os rumos da Geologia terrestre. Como afirma Willian Blake (2006, apud PRESS et al., p. 47), “[...] por quase 200 anos, os geólogos desenvolveram diversas teorias tectônicas (do grego tekton, construtor), o termo geral que usaram para descrever a formação de montanhas, o vulcanismo e outros processos que contribuem para formar as diferentes feições geológicas na superfície terrestre”. Assim sendo, a Teoria das Placas Tectônicas foi composta a partir da observação de que a litosfera – a camada mais externa e rígida da Terra – é fragmentada em 12 placas, que deslizam, convergem ou se separam umas das outras à medida que se movem sobre a astenosfera, que é menos resistente e dúctil. As placas são criadas onde elas mesmas se separam e recicladas onde convergem, em um processo contínuo de criação e destruição. Quanto aos continentes, eles se encontram encaixados na litosfera e migram de acordo com o movimento das placas e as forças que atuam entre elas. Ainda de acordo com Blake (2006, apud PRESS et al., p. 47), “[...] a Tectônica de Placas explica a distribuição de muitas feições geológicas de grandes proporções que resultam de movimento ao longo dos limites das placas, como cadeias de montanhas, associações de rochas, estruturas de fundo do mar, vulcões e terremotos”. 38 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Enfim, a Tectônica de Placas fornece uma base conceitual para estudos que controlam o movimento de convecção do manto. As ideias básicas da Tectônica de Placas foram reunidas, afirma ainda Blake, de forma unificada na Geologia, há cerca de quarenta anos. A síntese científica que conduziu essa teoria, no entanto, teve início no século XX, com o reconhecimento das evidências da deriva continental. Tais mudanças nas partes superficiais do globo pareciam, para mim, improváveis de acontecer se a Terra fosse sólida até o centro. Desse modo, imaginei que as partes internas poderiam ser um fluído mais denso e de densidade específica maior no ou sobre aquele fluído. Desse modo, a superfície da Terra seria uma casca capaz de ser quebrada e desordenada pelos movimentos violentos do fluído sobre o qual repousa (FRANKLIN, B., 1782 apud PRESS, F. et al., 2006, p. 48). Saiba mais Recomendamos a leitura de: PRESS, F. et al. Para entender a Terra. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. 2.5 As rochas e suas classificações Representam um agregado natural formado por um ou mais minerais, que constituem uma parte essencial da crosta terrestre. São elas, juntamente com os fósseis, os elementos que o geólogo usa para decifrar os fenômenos geológicos atuais e do passado. De acordo com a sua origem, podemos classificar as rochas em três grandes grupos: rochas magmáticas ou ígneas, como granito, basalto e diabásio; rochas sedimentares, como areia e argila; e rochas metamórficas, como gnaisse, arenito e mármore. 2.5.1 Rochas magmáticas Tais rochas derivam do magma, líquido espesso e quente que só se encontra em grandes profundidades da Terra. É, pois, uma solução em alta temperatura que contém silicatos, ácidos, sulfatos, gases diversos e vapor d’água. Delas derivam, por processos vários, as rochas sedimentares e metamórficas. As rochas magmáticas, quanto à sua consolidação, podem ser intrusivas ou plutônicas (cristalinas); são as rochas de resfriamento interno e lento, especialmente representadas por granitos, e podem ser encontradas a qualquer profundidade debaixo da terra, aparecendo à superfície quando as rochas que as cobrem, desgastadas por milhões de anos de erosão, desaparecem. Como exemplos, temos granito, sienito, gabro, diorito e outros. Há também as 39 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL extrusivas ou vulcânicas, que são as que se consolidam no exterior ou na superfície da crosta, como basalto, riolito, pedra-pome ou púmice. Figura 26 – Rocha magmática: granito 2.5.2 Rochas sedimentares Elas são formadas pelo acúmulo de fragmentos oriundos da destruição de outras rochas preexistentes, além de depósitos de matéria orgânica, como carvão, calcário orgânico, petróleo, e precipitados químicos, como salgema, estalactites e estalagmites. De acordo com a origem, as rochas sedimentares são classificadas em: rochas sedimentares detríticas e clásticas ou mecânicas, que se originam da desagregação mecânica de outras rochas e da contínua deposição de partículas. Sua classificação é feita de acordo com o tamanho dos grãos. As rochas clásticas são aquelas que sofrem castificação por dissolução em água. Geralmente, são depósitos calcários, como as estalactites e as estalagmites, e depósitos silicosos, ricos em sílica, como a geiserita. No geyser, a água quente vinda da profundidade traz grande quantidade de sílica, que se precipita nas imediações dele, formando a rocha já citada. Há, ainda, os depósitos ferruginosos, em que o ferro hidratado forma a limonita, encontrada nas argilas, nos pântanos etc. Os depósitos salinos são formados por sais diversos, como sal-gema, sulfatos e nitratos. As rochas sedimentares de origem orgânica são formadas graças à deposição de elementos orgânicos. Nessa categoria, encontram-se os depósitos biomecânicos, formados mecanicamente pela deposição dos restos de seres vivos, como conchas e sambaquis (calcários), e os depósitos bioquímicos, formados por material de origem orgânica fossilizada, como corais (calcário) e guanos (fosfatados). 40 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 Unidade I Matriz Arcabouço Cimento Matriz Figura 27 – Representação genérica de rochas sedimentares, com indicação de seus componentes principais Um exemplo de formação em terrenos compostos por rochas sedimentares são os aquíferos. O Brasil apresenta uma grande quantidade de aquíferos, além do Guarani, como o Alter do Chão (PA) e o Hamza (Amazônia), que é um rio subterrâneo. O Aquífero Guarani Figura 28 – Aquífero Guarani O Aquífero Guarani é um imenso reservatório de água pura, com mais líquido do que o existente em todos os rios do mundo. É um manto de rocha porosa embebida em água (1,3 milhão de km2), que corre por baixo de oito estados brasileiros. Tal formação abrange também Argentina, Paraguai e Uruguai. 41 GE O - Re vi sã o: G io va na /C ris tin a - Di ag ra m aç ão : F ab io - 2 3/ 07 /1 4 GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, RELEVO TERRESTRE E DO BRASIL Figura 29 • 200 milhões de anos atrás: a região era um imenso areal, com 2 milhões de quilômetros quadrados. Na época, América do Sul e África eram um só continente. Figura 30 • 130 milhões de anos atrás: quando nos soltamos da África, abriram-se fissuras no chão por onde
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