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1 FACULDADE ÚNICA DE IPATINGA GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA Kessy Almeida Sillman da Cunha Luisa de Moura Leão 2 GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA 1ª edição Ipatinga – MG 2021 3 FACULDADE ÚNICA EDITORIAL Diretor Geral: Valdir Henrique Valério Diretor Executivo: William José Ferreira Ger. do Núcleo de Educação a Distância: Cristiane Lelis dos Santos Coord. Pedag. da Equipe Multidisciplinar: Gilvânia Barcelos Dias Teixeira Revisão Gramatical e Ortográfica: Izabel Cristina da Costa Revisão/Diagramação/Estruturação: Bárbara Carla Amorim O. Silva Bruna Luiza Mendes Leite Carla Jordânia G. de Souza Guilherme Prado Salles Rubens Henrique L. de Oliveira Design: Brayan Lazarino Santos Élen Cristina Teixeira Oliveira Maria Luiza Filgueiras Taisser Gustavo de Soares Duarte © 2021, Faculdade Única. Este livro ou parte dele não podem ser reproduzidos por qualquer meio sem Autorização escrita do Editor. Ficha catalográfica elaborada pela bibliotecária Melina Lacerda Vaz CRB – 6/2920. NEaD – Núcleo de Educação a Distância FACULDADE ÚNICA Rua Salermo, 299 Anexo 03 – Bairro Bethânia – CEP: 35164-779 – Ipatinga/MG Tel. (31) 2109 -2300 – 0800 724 2300 www.faculdadeunica.com.br http://www.faculdadeunica.com.br/ 4 Menu de Ícones Com o intuito de facilitar o seu estudo e uma melhor compreensão do conteúdo apli- cado ao longo do livro didático, você irá encontrar ícones ao lado dos textos. Eles são para chamar a sua atenção para determinado trecho do conteúdo, cada um com uma função específica, mostradas a seguir: São sugestões de links para vídeos, documentos cientí- fico (artigos, monografias, dissertações e teses), sites ou links das Bibliotecas Virtuais (Minha Biblioteca e Biblio- teca Pearson) relacionados com o conteúdo abor- dado. Trata-se dos conceitos, definições ou afirmações im- portantes nas quais você deve ter um maior grau de atenção! São exercícios de fixação do conteúdo abordado em cada unidade do livro. São para o esclarecimento do significado de determi- nados termos/palavras mostradas ao longo do livro. Este espaço é destinado para a reflexão sobre ques- tões citadas em cada unidade, associando-o a suas ações, seja no ambiente profissional ou em seu cotidi- ano. 5 UMA BREVE HISTÓRIA DO PLANETA TERRA A FORMAÇÃO DO UNIVERSO E DO SISTEMA SOLAR Na história da humanidade, em diferentes partes do globo Terrestre, foram mui- tos os que se aventuraram a explicar a formação do universo e da Terra. A busca por explicações remota às mais antigas mitologias registradas. Atualmente, a explicação científica mais aceita, é a teoria do Big Bang (Grande Explosão), o ponto de partida para formação do universo que ocorreu a cerca de 14 bilhões de anos atrás, quando toda matéria e energia estavam concentradas em um único ponto de densidade inconcebível resultando em uma grande explosão. Segundo os cientistas desde a Grande Explosão o universo se dilui e se expan- diu. Nessa primeira fase de expansão houve o surgimento das quatro forças funda- mentais da natureza, que são elas: força eletromagnética, as forças nucleares forte e fraca e a força da gravidade. Conforme a temperatura e a densidade decresciam ocorreu o processo chamado nucleogênese, a formação da matéria, dos chamados prótons, nêutrons e elétrons. As estrelas e as galáxias se formaram posteriormente quando o resfriamento generalizado permitiu que a matéria se confinasse em nuvens de gás. Com a ação da força gravitacional estas nuvens gasosas entraram em colapso, e o aquecimento de seus núcleos levou a formação das primeiras estrelas e das galáxias. Estima-se que as primeiras galáxias surgiram cerca de 13 bilhões de anos atrás. A nossa conhecida Via Láctea tem aproximadamente 8 bilhões de anos e dentro dela o nosso sistema solar originou-se a cerca de 4,6 bilhões de anos atrás. A forma do nosso sistema solar se deve ao fato de que essa nuvem de gás, difusa em rotação lenta se contraiu resultando em um formato de disco achatado, que começou a girar mais rapidamente concentrando a matéria em seu centro, e formando primeiramente um proto-sol. Logo esse disco envolvido por gás e poeira formaram pequenos grãos que se colidiram e se agregaram em pequenos blocos, também chamados de planetesimais. As diversas colisões e o aumento dos planete- simais devido a força da gravidade formaram a estrutura dos planetas do Sistema Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. 6 Solar. A massa do sistema (99,8%) se concentra no sol, com planetas girando ao seu redor, e também diversos asteroides. Os planetas se diferenciam devido ao tipo de evolução que sofreram. Os planetas que orbitam próximos ao sol são chamados de interiores (internos ou terrários), e seu desenvolvimento foi notoriamente diferente dos planetas que estão mais afastados do sol, chamados de exteriores. Entre os planetas interiores e os planetas exteriores encontramos também o cinturão de asteroides, como mostra a figura a seguir. Logo nosso Sistema Solar é composto pelo Sol e todos os corpos celestes que orbitam ao seu redor, que são os planetas interiores e exteriores e seus respectivos satélites naturais (como nossa Lua), os planetas anãos (Plutão, Ceres, Makemake, Hu- mea e Eris) e seus respectivos satélites, bem como os asteroides e outras partículas espaciais. Figura 1: O Sistema Solar Fonte: IBGE - Atlas Geográfico Escolar (2020) Os planetas interiores são constituídos de rochas e metais, possuem massa pe- quena e densidade média semelhante à da Terra, cerca de 5g/cm³. Possuem poucos satélites e atmosferas finas e rarefeitas. No desenvolvimento dos planetas internos a proximidade com o sol fez com que grande parte do material volátil não ficasse re- tida neles. A radiação solar impediu a maior parte do hidrogênio e metais densos que formaram os planetas foram abandonados. Em um segundo momento, os planetas começam a crescer devido a constante colisão de meteoritos remanescentes do período pré planetário, há cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, tomando a forma que conhecemos hoje. Os planetas exteriores apresentam massa grande e densidade média próxima 7 a do sol, possuem mais satélites e atmosferas mais espessas e embora tenham núcleos rochosos sua composição é basicamente de Hidrogênio e Hélio, muito similares as condições do sol e da nebulosa solar. Os materiais voláteis provindos dos planetas interiores foram impelidos para a parte externa e fria da nebulosa, permitindo a for- mação dos planetas exteriores gigantes. O Cinturão de Asteroides, localizado entre Marte e Júpiter, é composto por milhares de fragmentos rochosos de diferentes tamanhos, o maior deles chamado Ceres, considerado um planeta anão. É provável que a maior parte dos meteoritos que caem na Terra provenha desta área. A hipótese para que estes asteroides não conseguiram se unir e formar um único planeta, é de que na época de acresção, às perturbações de natureza gravitacional advindas de Júpiter impediram este pro- cesso. FORMAÇÃO E ESTRUTURA DO PLANETA TERRA Quando o planeta Terra estava exposto às colisões planetesimais e de corpos maiores, tais colisões geraram energia cinética que logo foi convertida em conver- tida em calor. Um grande impacto que chocou a Terra criou uma porção de detritos tanto da Terra quanto do corpo que se chocou. Esses detritos se agregaram e é co- nhecido hoje como a nossa Lua. Esse forte impacto além de mudar o eixo rotacionalda Terra, fazendo seu plano vertical sofrer uma inclinação de 23°, fez com que a Terra acelerasse a sua velocidade de rotação, como mostra o esquema da figura a seguir. Figura 2: Simulação do impacto que inclinou a Terra e formou a lua Fonte: Press Frank et al.Para Entender a Terra (2006) 8 Além disso, o calor radioativo provindo de elementos como o urânio contribuiu para o aquecimento e fusão dos materiais da Terra. Apesar da baixa disponibilidade desses elementos, eles mantêm o calor interior da terra até hoje e foram considera- velmente importantes para na evolução do planeta. Contudo o processo inicial de formação da Terra foi a partir dos planetesimais e remanescentes da nebulosa que sofreram alterações e se fundiram quando houve este grande choque, o que gerou uma camada externa de centenas de quilômetros de espessura de rocha derretida ou também chamado de “Oceano de lava”, onde a parte interior foi aquecida um estado de menor densidade, que facilitava a loco- moção dos materiais. O material mais pesado imergiu para o interior e formou o nú- cleo, e o material mais leve ficou na superfície e formou a crosta, trazendo consigo o calor interno e fazendo com que ele se dissipasse para o espaço. Desta maneira a Terra se resfriou e grande parte se tornou sólida, passando a ser um planeta diferen- ciado como explicitado na figura 3 mais abaixo, contendo três camadas principais: Núcleo central, a crosta externa e o manto que separa os dois. Este é o modelo mais aceito até hoje pelos cientistas, sobre a formação da Terra e da Lua. A Terra é um sistema aberto que possui massa aproximada em 6x10²9g e den- sidade de 5,52g/cm³. O raio equatorial é de 6,378,2 km e o seu volume 1,083x10¹²km³. As três principais camadas da Terra são: O núcleo, que é composto de elementos mais densos, como ferro e níquel, existindo uma diferença em seu interior, no cha- mado núcleo central, que é sólido devido à alta pressão nesta região e na parte exterior ele é liquido, no então chamado núcleo externo. A crosta terrestre que é uma cama fina, de cerca de 40km de profundidade a qual se concentraram os ele- mentos menos densos e fáceis de se fundirem, tais como silício, alumínio, cálcio, mag- nésio, entre outros. E o manto localizado entre as duas camadas anteriores, que forma a maior parte sólida da Terra, nele encontramos elementos de densidade mé- dia composto na maioria das vezes de oxigênio com magnésio, ferro e silício. A figura 3 mostra um esquema de como estão situadas as camadas da Terra. 9 Os componentes que fazem parte da camada externa são: Atmosfera – Camada de gases que envolvem a Terra e é retida pela ação da gravidade; Hidrosfera – Compõe a parte aquática da Terra, incluindo rios, lagos, oceanos e água subterrânea; Biosfera – Toda matéria orgânica relacionada à vida. Atuando tanto na at- mosfera, quanto na hidrosfera e em parte da Litosfera; Os componentes que fazem parte da dinâmica interna da Terra são: Litosfera – Camada sólida da superfície terrestre, que inclui a crosta e o manto superior, com cerca de 100km da espessura; Astenosfera – Camada fina do manto situada logo abaixo da Litosfera, de ca- ráter fluido e acomoda os movimentos das placas tectônicas; Manto inferior – Camada que se situa abaixo da Astenosfera e se diferencia da camada do manto superior pelo o aumento da velocidade do material e existên- cia de pontos mais quentes, chamado de hot spots; Núcleo Externo – Camada líquida composta por ferro que se estende por mais de 2500km até o núcleo interno; Núcleo Interno – Camada de mesma composição do núcleo externo, porém devido à altíssima pressão se torna sólida, tem em torno de 1250km de espessura. Entre o manto e a crosta terrestre existe uma descontinuidade que os separam, cha- mada de Descontinuidade de Mohorovicic. E entre o manto e o núcleo, outra des- continuidade chamada de Descontinuidade de Gutenberg. 10 Figura 3: Estrutura da Terra e seus principais componentes Fonte: Adaptado pelo autor a partir da fonte CPRM. Estrutura Interna da Terra (2015) Esses componentes interagem entre si, e formam os principais subsistemas da Terra, o sistema do clima (Atmosfera/Hidrosfera/Biosfera); Sistema das placas tectôni- cas (Litosfera/Astenosfera/Manto inferior); Sistema Geodinâmico (Núcleo externo e núcleo interno). TEMPO GEOLÓGICO Até aqui vimos que a Terra está passando por constantes mudanças, que ape- sar de hoje ela ser mais estável, o sistema continua a gerar transformações na paisa- gem. O tempo geológico refere-se à escala de tempo cronológica das mudanças que ocorreram nesses 4,5 bilhões de anos da Terra. É um desafio compreender tal escala de tempo, pois no tempo humano estamos acostumados a relembrar fatos de centenas de anos atrás ou até de milhares, mas imaginar uma escala de bilhão é um exercício difícil que os geólogos fazem para entender a dinâmica da paisagem tal como ela é hoje. 11 O tempo geológico foi dividido com a finalidade de estudar e entender a evo- lução da Terra, chamado de unidades cronoestretigráficas, representadas pela ta- bela geológica pelos éons, eras, períodos e épocas e idades, conforme a tabela a seguir. Os éons representam um intervalo de tempo muito grande, dividido em quatro: Hadeano, Arqueano, Proterozóico e Fanerozóico. Com exceção do Hadeano, os ou- tros éons são divididos em eras. Uma era geológica é definida pelo modo como os continentes e oceanos es- tavam distribuídos e os seres vivos se encontravam nela. Com exceção do Arqueano as eras também foram desmembradas em períodos. Os períodos são unidades fundamentais na escala do tempo geológico e os da Era Cenozóica são ainda divididos em épocas. 12 Figura 4: Tabela Geológica simplificada Fonte: (PENA, s/d ) A tabela ilustra a tabela geológica, a divisão do tempo geológico e suas res- pectivas idades. Para cada divisão existe um fato geológico que marca o fim de uma unidade e o início de outra, como grandes extinções, movimento de continentes, https://bit.ly/306iDIT 13 glaciações, entre outros fatos. Atualmente existe um conceito que vem sendo am- plamente debatido entre cientistas da Terra, que diz respeito a criação de um novo período geológico, o Antropoceno ou Tecnógeno. Essa proposta surgiu com a con- cepção de que o ser humano é um agente geológico, e suas ações estão interfe- rindo, de forma direta e indireta, em mudanças permanentes na Terra. O artigo de Ter-Stepanian G. de 1988, The beginnig of the Technogene, argumenta que as extin- ções e outras mudanças na Terra foram decorrentes de processos naturais que mu- daram bruscamente a situação física-geológica e fizeram gêneros inteiros, ou mesmo ordens de plantas e animais desaparecerem, sendo incapazes de se adequarem as novas condições. Atualmente vemos mudanças parecidas, como extinções de al- guns animais, devido a interferência (direta ou indiretamente) da ação humana acrescentando que: O agravamento universal, intenso e rápido dos problemas ambientais, a opressão de vida na Terra, e a poluição, que ocorrem sem a interfe- rência dos processos tectônicos, acontecem em uma taxa nunca vista antes do passado... As consequências biológicas, ecológicas, de en- genharia geológica, econômicas e sociais foram estudadas, porém nenhuma conclusão foi tirada até agora. É geralmente aceito que es- tamos vivendo no Quartenário. É isso? (Ter Stepanian, 1988). O conceito é amplamente debatido, pois não se chega a um consenso de qual seria seu marco, se foi a revolução industrial por exemplo. Além disso, alguns cientistas ainda refutam a ideia por achar que o tempo humano aindaé curto, não sendo tão significativo para o tempo da Terra. 14 https://bit.ly/39z3OSh https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Loader/177921/pdf https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Loader/177921/pdf https://bit.ly/3jLGLbF http://www.nasa.gov/ http://www.on.br/ http://www.inpe.br/ https://bit.ly/2CLH4mf 15 FIXANDO O CONTEÚDO 1. A hipótese cientifica mais aceita sobre a formação do universo é: a) a Teoria Geodésia b) a Teoria de Gaia c) a Teoria da Grande Explosão (Big Bang) d) a Teoria da Universalidade e) o Criacionismo 2. Os planetas se diferenciam em dois grupos devido ao tipo de evolução que sofre- ram, e são chamados de: a) Grandes e Pequenos b) Interiores e Exteriores c) Quentes e Frios d) Gasosos e terrários e) Interiores e terrários 3. (IBGE/2010) Em relação ao raio da Terra, da ordem de 6.400 km, a espessura média da crosta continental representa apenas cerca de: a) 10% b) 6% c) 3% d) 1% e) 0,1% 4. O planeta Terra é um planeta diferenciado, que contem diferentes camadas em sua estrutura interna. Uma hipótese científica atribuída a essa diferenciação e que pode ter causado uma inclinação em seu eixo foi: a) sua proximidade com o sol. b) a formação da atmosfera. 16 c) a força da gravidade. d) um grande impacto de um corpo celeste que formou a lua. e) o movimento de rotação e translação. 5. (UFRJ/2008) As unidades da litosfera são: a) manto litosférico, crosta oceânica e crosta continental; b) manto litosférico, astenosfera e crosta continental; c) troposfera, manto litosférico e crosta oceânica; d) crosta continental, crosta oceânica e arco magmático; e) crosta oceânica, manto e arco magmático. 6. Os componentes da Terra que interagem entre si e orientam o Sistema das Placas Tectônicas são: a) Litosfera, astenosfera e Manto inferior. b) Litosfera, manto superior, manto inferior e núcleo externo. c) Astenosfera e Manto superior. d) Manto superior, manto inferior e núcleo externo. e) Litosfera e astenosfera. 7. (UFRJ/2008) Indique a sucessão correta para os diferentes períodos da Era Paleo- zoica: a) Cambriano, Siluriano, Devoniano, Ordoviciano, Carbonífero e Permiano; b) Cambriano, Carbonífero, Permiano, Siluriano, Devoniano e Ordoviciano; c) Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonífero e Permiano; d) Cambriano, Permiano, Carbonífero, Siluriano, Ordoviciano e Devoniano; e) Cambriano, Devoniano, Ordoviciano, Siluriano, Carbonífero e Permiano. 17 8. Pela classificação da divisão da tabela Geológica, o século XXI corresponde ao respectivo período e época do: a) Quaternário, Pleistoceno. b) Neógeno, Plioceno. c) Cenozóico, quaternário. d) Quaternário, holoceno. e) Cenozóico, Neógeno. 18 TECTÔNICA GLOBAL TECTÔNICA GLOBAL Como vimos anteriormente, o planeta Terra está em constante mutação, ape- sar de hoje os processos serem mais estáveis, eles continuam ocorrendo. A configu- ração dos continentes, por exemplo, se modificou ao longo de milhares de anos. Mui- tas vezes esses processos são quase imperceptíveis para o tempo humano, como no caso do afastamento do Brasil com o continente Africano (cerca de 2cm por ano), já em outros casos, podemos sentir o efeito da movimentação quando geram terre- motos, fraturas na crosta ou até a erupção de vulcões. Muitos pesquisadores, já haviam percebido uma semelhança entre alguns continentes, como peças de quebra cabeça desencaixadas. O conceito inicial de que os continentes estavam se movimentando ao longo dos milhares de anos foi ini- ciada com a teoria da Deriva continental. Os estudos de alguns geólogos aponta- vam para um continente unificado no passado, o chamado tempo da Terra de Gondwana. Os vestígios que orientavam esta teoria foram muito bem incorporados, como muitas similaridades geológicas das idades de rochas e as orientações estratigráficas que apontavam nos dois continentes de lados opostos do Atlântico. Além de outras evidências como dados climatológicos e fosseis da mesma espécie e idade, encon- trados em diferentes continentes que se encaixavam. Os resultados desses estudos remontam a configuração dos continentes em diferentes períodos do tempo geológico, conforme a figura a seguir. Erro! Fonte de referên- cia não en- contrada. 19 Figura 5: Organização dos continentes ao longo do tempo geológico Fonte: Grotzinger et al (2013) A TEORIA UNIFICADORA DAS PLACAS TECTÔNICAS A Deriva continental foi base para entender que os continentes se movimen- tam ao longo do tempo, e que os vestígios apontam para tais configurações elabo- radas, porém essa teoria não dava conta de explicar o porquê e como estes conti- nentes se movimentam. A década de 1960 foi um marco para muitas ciências, com o desenvolvimento de tecnologias e reformulação de muitas teorias. Especificamente na Geologia, a formulação da Teoria das placas tectônicas conseguiu unificar de modo satisfatório a explicação da variedade dos processos geológicos. Celino et al. (2003), cita a re- levância da Teoria da Tectônica de placas: 20 O sucesso da teoria das placas tectônicas não se deu apenas porque ela explica as evidencias geofísicas, mas também porque apresenta um modelo no qual dados geológicos, acumulados durantes os últi- mos 200 anos se encaixam. Além disso conduziu as ciências da Terra até um estágio onde ela não apenas explica o que aconteceu no passado, o que está acontecendo no presente, as também o que acontecerá no futuro. (Celino, Marques, & Leite, 2003) Como vimos anteriormente, a Litosfera é a porção da estrutura terrestre onde se encontra, na parte externa, a crosta, e na parte interna, parte do manto superior, ela tem em média 100 km de espessura e é compartimentada e por falhas e fraturas profundas em placas. O limite inferior da litosfera é marcado pela Astenosfera, que devido a diminuição da temperatura nessa zona, baixa a velocidade das ondas sís- micas e forma um estado mais plástico e fluido, levando essas placas da crosta a deslizarem sobre a Astenosfera. Os limites de placas tectônicas são observados na figura a seguir. 21 Figura 6: Mosaico das placas tectônicas e distribuição de vulcões e terremotos correlacionados. Fonte: CEPA/USP As placas litosféricas podem ser de natureza oceânica ou continental, e em alguns casos uma mistura dos dois, sua classificação ocorre de acordo com o mate- rial que as compõe. A crosta oceânica tem uma composição mais homogenia, cons- tituída de rochas vulcânicas básicas (Basalto, por exemplo), cobertas em muitos tre- chos por uma camada fina de material sedimentar. Já a crosta continental tem com- posição mais variada, indo de rochas de caráter ácido até ultramáfico, de caráter granítico. Isso lhe confere uma característica menos densa do que as placas oceâni- cas, que apresentam maior densidade. Os limites das placas se diferenciem em Limites Divergentes, onde as placas se afastam uma da outra, Limites Convergentes, onde as placas se juntam e se colidem, sendo a placa mais densa mergulhada sob a menos densa e Limites Transformantes, onde as placas deslizam horizontalmente uma em relação à outra. Nesta seção podem conter informações sobre a composição dos magmas, que veremos com mais detalhes na próxima unidade. Limites divergentes O movimento que causa o afastamento de duas placas, que acontece em meio aos oceanos gera em seu limite uma cadeia de montanhas submersa, que cha- mamos de dorsal mesoceânica, ondeencontramos falhamentos, terremotos e vul- canismo devido à força do estiramento causada por estas placas se separando. Um exemplo é a dorsal Mesoatlântica, construída a partir da divergência entre a placa Norte-americana e a placa Eurasiana, conforme exibe o esquema da figura a seguir: 22 Figura 7: Esquema do mecanismo do processo geológico decorrente da separação de duas placas tectônicas em assoalho oceânico. Fonte: CEPA/USP O movimento que causa o afastamento de duas placas que acontece em meio ao continente, gera uma série de rupturas na crosta e fazem com estas sejam preenchidas por rochas vulcânicas, o processo que chamamos de riftiamento. Além disso, a força desse afastamento gera falhamentos, terremotos e vulcanismo, como representa o esquema da figura 8. Um exemplo é o vale do leste africano, onde a crosta se encontra num estágio inicial de fragmentação. 23 Figura 8: Esquema do mecanismo do processo geológico decorrente da separação de duas placas tectônicas em meio ao continente. Fonte: Grotzinger et al, 2013 Limites convergentes de placa oceânica com placa oceânica. Quando duas placas oceânicas se colidem, a placa mais densa (mais antiga, mais fria e mais espessa) mergulha sob a outra placa menos densa em direção ao manto, levando consigo parte do material sedimentado que irá se fundir junto com a crosta oceânica em subducção, conforme mostra o esquema da figura 9. Este pro- cesso gera intenso vulcanismo de composição andesítica, formando arquipélagos de ilhas. Um exemplo são as ilhas que constituem o Japão. Figura 9: Esquema do mecanismo do processo geológico decorrente do choque de duas placas oceânicas Fonte: Grotzinger et al, 2013. 24 Limites convergentes de placa oceânica com placa continental Na colisão de uma placa oceânica com uma placa continental, a placa mais densa (oceânica) irá mergulhar sob a placa menos densa (Continental), que irá pro- duzir um arco magmático em sua borda, caracterizada por rochas ígneas tanto in- trusivas e quanto extrusivas (veremos mais sobre essas rochas na unidade 4), con- forme mostra o esquema da figura 10. Um exemplo desse tipo de colisão é entre a placa Sul-americana e a placa Nazca, que formam a cordilheira dos Andes, no oeste da América do Sul. Figura 10: Esquema do mecanismo do processo geológico decorrente do choque de uma placa oceânica com uma placa continental Fonte: Grotzinger et al 2013 Limites convergentes de placa continental com placa continental No caso de duas placas com densidades parecidas, o processo de subduc- ção quase não ocorre, o que diminuiu a intensidade de vulcanismo, porém estes tipos de colisões formam grandes cadeias montanhosas elevadas, gerando um intenso metamorfismo de rochas pré-existentes e a fusão parcial da crosta continental que gera magmatismo granítico, conforme mostra o esquema da figura 11. Este é o caso que dá origem a cordilheira de montanhas do Himalaia e também dos Alpes. 25 Figura 11: Esquema do mecanismo do processo geológico decorrente do choque de duas placas continentais Fonte: Grotzinger et al, 2013 Limites transformantes São caracterizados em bordas onde as placas deslizam se uma em relação a outra, também conhecida como zona de cisalhamento, e geram uma serie de fa- lhamentos, conforme mostra o esquema da figura 12. A falha de San Andreas na Califórnia é um exemplo de onde este tipo de limite ocorre, onde a placa Norte- Americana desliza em relação à Placa Pacífica. Figura 12: Esquema do mecanismo do processo geológico decorrente de limites transfor- mantes de duas placas tectônicas continentais Fonte: Grotzinger et al. 2013 26 Além de terem densidades diferentes, por conta do tipo de material presente, elas se movem em velocidades diferentes, devido à proporção de crosta continental presente nas placas. Outro ponto é que as placas são convexas e movimentam se sobre uma superfície esférica em torno de um eixo (de rotação de placa) e um polo (de expansão), que não se referem nem ao eixo de rotação da Terra nem aos polos geográficos. O polo de expansão é definido como um ponto em volta do qual a placa tectônica gira. Para uma determinada velocidade angular de uma placa a velocidade de diferentes pontos será diferente, logo a velocidade aumenta à me- dida que os pontos se afastam do polo. A partir de estações que registram frequen- temente os dados do Sistema de Posicionamento Global (GPS) é possível determinar o movimento e velocidade em que as placas se movem. Em média elas se movi- mento cerca de alguns centímetros por ano. Acredita-se que a direção em que as placas se movem é resultado das cor- rentes de convecção no manto, esses estudos ainda intrigam os cientistas e não existe apenas uma única forma de explicação para a ocorrência deste processo. O princípio de uma célula de convecção pode ser observado se colocarmos, por exemplo, um material fluido e viscoso dentro de uma panela que será aquecida na base inferior pelo fogo, e outros dois exemplares de outro tipo de material em estado sólido por cima desse material viscoso, o que irá ocorrer ao aquecer o centro da base da panela, é que o material viscoso irá esquentar mais rapidamente no centro do que nas bordas da panela, diminuindo a densidade do mesmo, em consequência a parte mais fria localizada na borda descerá para ocupar o lugar do material que subiu, instalando uma circulação de fluidos, e afastará os dois exemplares sólidos para a borda, seguindo o sentido das correntes. Com base nesse processo os pesqui- sadores tentaram explicar o mecanismo motor da tectônica de placas. Como obser- vamos na figura 13 abaixo, dois modelos de mecanismos de correntes de convecção são sugeridos, o primeiro (a) mostram as correntes de convecção ocorrendo somente na astenosfera, e o segundo (b) mostram correntes de convenção envolvendo todo o manto. 27 Figura 13: Modelos de mecanismos de correntes de convecção Fonte: Teixeira, W. et al 2003. Outro processo que ocorre em determinados domínios do manto infe- rior, na parte mais profunda, são anomalias térmicas com aquecimento do material rochoso que ascende como colunas quentes e turbulentas para a camada superior do manto até alcançar a litosfera, onde forma uma câmara magmática, os vulcões. Esses pontos superaquecidos do manto são chama- dos de pluma mantélica ou hot spots, muitas vezes são utilizados como pontos de referência para medir a velocidade absoluta de placas tectônicas. O ar- quipélago de ilhas vulcânicas no Havaí está relacionado a um desses pontos superaquecidos. Quando o magma, através da câmara magmática criada pelo ponto quente, atravessa a litosfera que se move lentamente em direção horizontal, cria se um rastro de vulcões conforme explicita o esquema da fi- gura a seguir. 28 Figura 14: Esquema do mecanismo de funcionamento de pontos quentes (hot spots) no magma. Fonte: CEPA/USP OROGÊNESE E EPIROGÊNESE A orogênese e a epirogênese são tipos de movimentos tectônicos que se di- ferenciam pela direção em que ocorrem. Quando os movimentos ocorrem horizon- talmente e formam cadeias montanhosas, esse processo é conhecido como orogê- nese, e geram marcas como estruturas como dobras no relevo, principalmente em locais de movimentação ativa, que são mais instáveis. Já o termo epirogênese, está relacionado com o movimento lento e gradual de verticalização do relevo, em de- corrência das reações isostáticas. https://www.ige.unicamp.br/geoideias/ https://www.ige.unicamp.br/geoideias/https://bit.ly/2Dadoiu https://bit.ly/2OZ5Ami 29 A reação isostática ocorre em busca do equilíbrio densiométrico de massas litosféricas sobre a astenosfera. É a reação semelhante à de corpos flutuantes sobre um líquido. Quando essa massa desce (negativa) ocorre o processo de subsidência e quando a massa vai para cima é chamada de soerguimento, logo os processos relacionados aos movimentos epirogênicos são mais estáveis, e também ocorrem em bordas não mais ativas de placas tectônicas, diferente dos processos orogêni- cos, que são mais dinâmicos. VULCANISMO E TERREMOTOS Como vimos anteriormente, o movimento das placas tectônicas gera uma sé- rie de processos geológicos decorrente das suas movimentações, como as ativida- des vulcânicas ou vulcanismo. Ao longo do tempo geológico também vimos que os continentes sofreram modificações em sua organização, sendo assim, existem anti- gas zonas de vulcanismo que atualmente estão desativadas, mas guardam marcas de seu passado. Um vulcão se configura através de uma câmara magmática, que carrega o magma a superfície e entra em erupção como lava formando montanhas ou elevações através da acumulação de lavas e outros materiais eruptivos. A composição da lava interfere na forma como é expelida, se for de forma abrupta e explosiva, formam materiais piroclásticos. Quando um magma se prepara para entrar em erupção, as rochas subjacentes não permitem que os materiais volá- teis escapem, elevando a pressão até chegar num momento que ocorre uma explo- são. Quanto maior a pressão acumulada, maior a explosão e os fragmentos piroclás- ticos, que são classificados de acordo com seu tamanho. Os fragmentos menores, com menos de 2 mm de diâmetro, são chamados de cinzas vulcânicas. E fragmentos maiores são chamados de bombas vulcânicas. Os materiais menores e ainda quen- tes se litificam-se e formam as rochas chamadas de tufos, e as rochas de sedimentos maiores são chamadas brechas vulcânicas. Os fluxos piroclásticos são um tipo de erupção muito explosiva e muitas vezes devastadora, ocorrem quando a cinza quente e gases são ejetados como uma nuvem ardente que se projeta montanha abaixo em alta velocidade. A composição magmática varia de acordo com os elementos presentes, que serão mais bem definidos na unidade 4, porém é possível adiantar que as lavas mais ocorrentes são de caráter basáltico, ou seja, rico em ferro, magnésio e cálcio e com 30 baixa quantidade de sílica, logo são extremamente fluidas e podem escorrer rapida- mente por grandes distancias, também são raramente explosivas. Geralmente é pro- duzida em dorsais mesoceânicas e em pontos quentes do magma (hot spots). Já as lavas de caráter andesítico, apresentam um nível intermediário de sílica, e logo menor temperatura e fluidez. Geralmente são encontradas em cinturões de montanhas, e também podem ocorrer a nível subterrâneo aquático, que geram grandes explosões, pois produzem grande quantidade de vapor aquecido que en- tram em contato com o duto vulcânico e são expelidos de forma abrupta. As lavas de caráter riolítico, também são bastante observadas, com alto teor de sílica, e por sua vez com menores temperaturas que as outras supracitadas, e con- sequentemente mais viscosas e lentas. Por esta razão acumulam facilmente os gases produzidos ao longo de grandes depósitos, gerando maiores explosões quando en- tram em erupção. Os vulcões de composição riolítica são vulcões intensamente mo- nitorados, é o caso do Yellow Stone nos Estados Unidos. Os terremotos assim, como parte das atividades vulcânicas são resultados dos movimentos das placas tectônicas. Quando as placas se movimentam, produzem esforços para se ajustarem e a tensão liberada é sentida na crosta terrestre a quilô- metros de distância, que chamamos de ondas sísmicas. Quanto maior a pressão exer- cida pela placa para se ajustar, maior será o efeito do terremoto. O local onde ocorre o abalo e gera o terremoto é chamado de epicentro, que pode ocorrer em diferentes profundidades. Os sismógrafos são aparelhos que regis- tram as ondas sísmicas, sendo uma ferramenta que serve para examinar locais ina- cessíveis. Quando as ondas são captadas por esta ferramenta e entra em contato com outras estações de medição é possível determinar o foco e a intensidade do tremor. Para tanto, foram criadas algumas escalas que indicam a intensidade e ta- manho dos terremotos, algumas são mais utilizadas e conhecidas, como a Escala de Richter, criada em 1935 por Charles Richter, que determina o tamanho do terremoto. Ele utilizou o logaritmo de maior amplitude de onda registrada pelo sismógrafo du- rante um tremor e terra como sendo a medida do tamanho desse terremoto, defi- nindo então uma escala de magnitude, que afere o total de energia liberada. Um ponto na escala logarítmica significa 10 vezes mais amplitude no sismógrafo, assim entre o ponto da escala 3 e 5 pode ter um aumento de 100 vezes na amplitude da onda, e a cada 1 ponto na escala aproximadamente 3,2 de energia liberada, ou seja, em uma escala 6 para 7 por exemplo, representa 30 vezes mais a quantidade 31 de energia liberada. Os terremotos mais intensos registrados ocorreram em escala 9. Os terremotos que tem epicentro no mar geram ondas gigantescas, chama- das de Tsunamis, que chegam a 700km/h e aturas de até 30m, quando se quebram atingem extensas áreas litorâneas com alto poder destrutivo. Essas ondas também podem ser efeito de erupções vulcânicas ou grandes deslizamentos de terres, mas geralmente são resultados de movimentações das placas em assoalho oceânico. 32 33 FIXANDO O CONTEÚDO 1. (CPRM/2006) O mecanismo que é geralmente apontado como causador da mo- vimentação das Placas Tectônicas é: a) a rotação da Terra. b) vulcanismo. c) compressão crustal generalizada. d) expansão crustal generalizada. e) correntes de convecção no Manto. 2. Os limites de placas tectônicas podem ser diferenciados como: a) Convergentes e Discordantes. b) Convergentes, divergentes e transformantes. c) Divergentes e transformantes. d) Convergentes e transformantes. e) Transformantes e discordantes. 3. As placas tectônicas são diferenciadas quanto a sua composição e densidade. Quando ocorre o choque entre duas placas, a de maior densidade irá mergulhar sob a de menor densidade. Logo podemos afirmar que: a) As placas continentais menos densas mergulham sob placas oceânicas mais densas. b) As placas continentais mais densas mergulham sob placas oceânicas menos densas. c) As placas oceânicas mais densas mergulham sob placas continentais menos densas d) As placas oceânicas menos densas mergulham sob placas continentais mais densas e) As placas oceânicas e continentais possuem densidade parecida e o movimento de mergulho de uma sob a outra é aleatório. 34 4. Anomalias térmicas com superaquecimento do magma que ascende para a ca- mada superior do manto até alcançar a litosfera são chamados de: a) Canais mantélicos. b) Hot spots. c) Sills ou soleiras. d) Diagênese. e) material piroclástico. 5. (INB/2018) 37 Os estudos demonstram que, nos limites das placas tectônicas, se verificam, de maneira mais intensa, as atividades geológicas do planeta e que as placas podem ser divididas em três tipos. O trecho a seguir descreve um desses tipos. “[Esse tipo de placa ocorre] onde tensões tracionais afastam uma placa da outra, (...) com a intrusão do magma derivado da astenosfera entre elas, que se transforma em nova crosta oceânica ao consolidar-se”. Fonte: TEIXEIRA et al. 2009. p. 87. O fragmento expressa características de uma placa: a) Transformante. b) Convergente.c) Divergente. d) Conservativa. e) Limitante. 6. (Enem 2012) De repente, sente-se uma vibração que aumenta rapidamente; lus- tres balançam, objetos se movem sozinhos e somos invadidos pela estranha sen- sação de medo do imprevisto. Segundos parecem horas, poucos minutos são uma eternidade. Estamos sentindo os efeitos de um terremoto, um tipo de abalo sísmico. (ASSAD, L., 2010) O fenômeno físico descrito no texto afeta intensamente as populações que ocupam espaços próximos às áreas de 35 a) Alívio de tensão geológica. b) Desgaste da erosão superficial. c) Atuação do intemperismo químico. d) Formação de aquíferos profundos. e) Acúmulo de depósitos sedimentares. 7. Os movimentos que ocorrem na crosta terrestre e formam cadeias de montanha, são conhecidos como: a) Epirogênese. b) Orogênese. c) Diagênese. d) Terremotos. e) Piroclásticos. 8. A placa tectônica sob a qual o Brasil se encontra, na sua borda leste e na sua borda oeste, configuram se predominantemente os respectivos limites de placas: a) Divergente e divergente. b) Divergente e convergente c) Convergente e divergente d) Convergente e convergente e) Convergente e transformante. 36 MINERALOGIA FORMAÇÃO DOS MINERAIS A mineralogia é o ramo da Geologia que estuda a composição, a estrutura, a aparência, a estabilidade, os tipos de ocorrência e as associações de minerais. Os minerais são elementos ou compostos químicos inorgânicos encontrados naturalmente na crosta terrestre, formados a partir dos processos geológicos e tam- bém extraterrestres. A associação de minerais por diferentes processos é denomi- nada rocha. Cada tipo de mineral constitui uma espécie, e sempre que sua forma- ção se der em condições ideais a sua organização atômica se mostrará em uma forma geométrica externa, tais como faces, arestas e vértices naturais, o que cha- mamos de cristais. Atualmente existem cerca de 4714 espécies de minerais catalogadas pela In- ternational Mineralogical Association. Destes, talvez 150 possam ser chamados "co- muns“, outros 50 são "ocasionais," e os restantes são "raros" ou "extremamente raros“. Os minerais mais abundantes na crosta terrestre são aqueles que pertencem ao grupo dos chamados silicatos, formados pela combinação de oxigênio e silício com cátions de outros elementos neutros. Para entender a formação e a estrutura dos minerais, é preciso relembrar al- guns conceitos chaves que estão atrelados ao conhecimento de processos químicos, por tanto a seguir iremos mencionar algumas estruturas que direcionam os estudos de mineralogia. Os minerais são formados por átomos. O átomo é considerado a menor partí- cula de um elemento que conserva suas características físicas e químicas, e que por sua vez se combinam em reações químicas que variam de acordo com a estrutura atômica dos elementos químicos e formam diferentes estruturas cristalinas. Os átomos são formados por um núcleo, que carrega toda a massa do átomo, composto por partículas de carga positiva +1 (prótons) e outras partículas neutras, sem carga (nêutrons) e pelos elétrons, que formam uma nuvem eletrônica envolta do núcleo, cada elétron possui carga elétrica -1. Os átomos de um elemento químico podem apresentar diferentes números de nêutrons porem o número de prótons será Err o! Fo nt e d e re 37 sempre o mesmo em relação ao número de elétrons, portanto um átomo é eletrica- mente neutro. Por exemplo, os átomos do carbono apresentam seis prótons, e é cir- cundado por seis elétrons. A quantidade de prótons presentes no núcleo, dirá o seu número atômico, e a soma das massas de dos prótons e nêutrons, dirá a sua massa atômica. Como o nú- mero de prótons é sempre o mesmo, o número atômico será sempre o mesmo, porém o número de nêutrons pode variar, logo a massa de um mesmo elemento químico também pode variar, formando diferentes tipos de átomos, que são chamados de isótopos. Por exemplo, o carbono tem seis prótons, e pode ter 6, 7 ou 8 nêutrons, logo sua massa irá variar em 12,13 ou 14 respectivamente. A massa atômica do carbono na tabela periódica é 12,011, é próxima a 12 porque o carbono 12 é mais comum na Terra, visto que é favorecido pelo processo de fotossíntese. Os minerais são compostos químicos, originado de interações entre dois ou mais elementos químicos, pela transferência ou compartilhamento de elétrons (rea- ção química). Quando o átomo perde ou ganha elétrons através das reações quími- cas ele é chamado de íon. Se ele for carregado positivamente é chamado de cátion, e se for carregado negativamente é chamado de ânion. E os átomos que não rea- gem, combinam-se quimicamente por compartilhamento de elétrons, é o caso de alguns elementos mais abundantes na Terra, como o carbono e o silício. Os compostos químicos formados são mantidos pela força da atração de pró- tons e elétrons, que chamamos de ligações químicas, que por sua vez podem ser fracas ou fortes. As ligações iônicas se formam pela atração elétrica entre íons de cargas opostas, a força da reação diminui a medido em que a distância entre os íons aumenta e é mais forte se a carga destes forem maiores. Aproximadamente 90% de todos os minerais são compostos essencialmente iônicos. Já as ligações covalentes são ligações onde os elétrons são compartilhados, sem haver perda ou ganho. E são em geral mais fortes que as ligações iônicas, é caso das ligações de carbono que formam o diamante. Os minerais se formam a partir do crescimento de um sólido gasoso ou líquido, cujos átomos constituintes agrupam-se em diferentes arranjos e composições quími- cas, processo conhecido como cristalização. A origem dos minerais está relacionada às condições de componentes químicos e físicos (temperaturas e pressão) no seu ambiente de formação. 38 Os minerais se desenvolvem em diferentes formas geométricas que estão rela- cionadas à sua composição química e seu sistema cristalino. O seu desenvolvimento dependerá das condições físicas em que está submetido. Os principais sistemas cris- talinos são: Cúbicos (Isométricos) – Formado por três eixos de mesmo comprimento com ângulos retos (90°) entre eles. Exemplos: pirita, halita, galena, entre outros; Tetragonal – Formado por dois eixos de mesmo comprimento e um desigual, formando um ângulo entre os três de 90°. Exemplos: Zircônio, rutílio, cassiterita, entre outros; Hexagonal – Formado por três eixos de 120° arranjados em um plano e um quarto eixo, formando 90° com aqueles. Exemplos: quartzo, berílio, calcita, turmalina, entre outros. CLASSIFICAÇÃO E CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS MINERAIS. Os minerais são classificados em diferentes grupos, segundo sua composição química, os principais grupos serão descritos a seguir: Silicatos Os silicatos são o maior e mais importante grupo de minerais formadores de rocha. Quimicamente são compostos por tetraedros de Sílica e Oxigênio, uma estru- tura em pirâmides com quatro faces. Como a carga do íon silicato é negativa, geral- mente se ligam a cátions, como sódio, potássio, cálcio, magnésio, e ferro, para formar elementos neutros. Os silicatos são divididos em isolados, quando ligados somente a cátions, como o caso do mineral Olivina, que formam rochas com essa estrutura. E silicatos com arranjos, que se liga com outros tetraedros de sílica, formando cadeias simples, cadeias duplas, estruturas em folhas, estruturas tridimensionais. Carbonatos Os minerais do grupo dos Carbonatos possuem o íon carbonato ligado a me- tais e semimetais, outros grupos aniônicos, ânions complementares e H2O. Cerca de 210 minerais constituem este grupo, que podem ser classificados em subdivisões de acordo com os elementos que se ligam. O mineral maiscomum deste grupo é a cal- cita (CaCO3). 39 Óxidos Os minerais do grupo dos óxidos são minerais cujo o Oxigênio é ligado a áto- mos ou cátions de outros elementos metálicos, como Ferro, alumínio, cobre, entre outros do grupo. É formado por cerca de 354 minerais, que podem ser agrupados em relação à suas ligações com outros elementos. É um grupo de importância econô- mica, pois possui minérios da maioria dos metais, tais como titânio. Alguns minerais mais comuns deste grupo são Anatásio, Crisoberilo, Tapiolita, entre outros. Sulfetos Grupo composto de um átomo de enxofre que recebeu dois elétrons, cha- mado de íon de Sulfeto, que é ligado a cátions metálicos. A maioria dos sulfetos pa- recem metais, e quase todos são opacos. O sulfeto mais comum é a pirita, também chamada de “ouro de tolo”, devido à sua aparência metálica amarelada. Sulfatos Grupo composto por um tetraedro, um átomo central de enxofre circundado por quatro íons de oxigênio. Um mineral conhecido deste grupo é a gipsita, compo- nente primário do gesso. A Gipsita é um sulfato de cálcio, formado a partir de ele- mentos que evaporam da água do mar. Os minerais apresentam diferenças nas propriedades físicas e químicas, e po- dem ser identificados a partir da observação de parâmetros como dureza, clivagem, 40 fratura, brilho, cor ou traço, gravidade específica e densidade e hábito cristalino, des- critos a seguir. Dureza É a resistência que a superfície de um mineral tem ao ser riscado. O mineralo- gista australiano Friedrich Mohs criou uma escala de dureza que varia de 1 a 10 ba- seado na facilidade com que um mineral consegue riscar o outro. Para aferir a du- reza de um mineral em campo podem ser utilizados objetos comuns, como por exem- plo, uma lamina de aço, se esta riscar um mineral ele provavelmente apresenta du- reza maior que 5, se for riscado com a unha, a dureza é baixa, até 2, alguns exemplos na tabela 2. A dureza de um material depende da força de fatores como: Ligações químicas – Quanto maior a força das ligações químicas, maior a du- reza Estrutura cristalina – Varia entre o grupo dos silicatos entre 5 e 7, porém em estruturas folheadas, como o talco (dureza 1), são relativamente moles, variando de 1 a 3 na escala de Mohs. Quando as estruturas químicas dos minerais são parecidas, o que aumenta a força das ligações químicas e influenciam a dureza são fatores como: Tamanho- Quanto menor o tamanho dos átomos ou íons, menor a distância entre eles, mais forte a ligação. Importante fator para o grupo de sulfetos de metais e óxidos metálicos, como cobre, prata, ouro, que apresentam dureza de baixa, pois os cátions metálicos são grandes e refletem na força das ligações químicas. Carga – Quanto maior a carga de íons, maior a atração entre os mesmos, logo, a ligação química será mais forte; Confinamento de átomos e íons - Quanto maior o confinamento dos átomos e íons, mais próximos eles ficam, logo mais forte a ligação química. 41 Figura 15: Minerais e número de dureza na Escala Mohls com alguns objetos utilizados na identificação Fonte: Grotzinger et al 2013 Clivagem É a tendência de constituintes das rochas se romperem e produzirem superfí- cies planas, lisas definidas e paralelas entre si e a planos reticulares. A clivagem pode ser qualificada pelo padrão de clivagem, ou seja, o número de planos e os padrões que os minerais produzem em uma determinada rocha. Ou pela a qualidade da cli- vagem pode ser descrita como perfeita, regular ou imperfeita e é definida de acordo com a força das ligações químicas. Fortes ligações produzem clivagens imperfeitas, como o caso do quartzo, da granada e outros minerais formados por redes tridimen- sionais de tetraedros e silicatos formados por tetraedros isolados. Já as ligações fracas produzem clivagem perfeita, os minerais são facilmente quebrados ao longo de seus planos de clivagem, produzindo superfícies lisas, como o caso da muscovita, e outros silicatos de cadeias simples (piroxênio) e duplas (anfibólios). Entre esses dois grupos estão os minerais que apresentam ligações não tão fortes e produz uma clivagem regular, é o caso do berilo, um silicato com estrutura em anéis. Fratura É tendência do mineral se romper ao longo de superfícies irregulares, ou de não clivagem, estando relacionadas com o modo como as forças de ligação distri- buem-se em direções transversais aos planos cristalinos, a quebra das ligações resulta em fraturas irregulares de diferentes tipos, sendo a mais comum à fratura conchoidal, 42 que formam curvas semelhantes à forma de concha, acontecem em minerais como o quartzo. As fraturas também podem se apresentar nas formas fibrosa ou estilha- çada, serrilhada, desigual, rugosa ou lisa. Brilho É a proporção de luz refletida pela superfície de um mineral, é controlado pe- los tipos de átomos presentes e suas ligações. Os minerais que refletem mais de 75% da luz incidente exibem brilho metálico, é o caso da maioria dos minerais opacos (minerais que absorvem completamente a luz). Em outros casos podem ser definidos de como vítreo, resinoso, graxo, nacarado, sedoso ou adamantino, fazendo alusão ao tipo de material que refletem a luz de forma parecida. Traço É a cor do pó do mineral quando riscado em uma superfície mais dura. Pode ser identificada quando se esfrega o mineral sobre um fragmento de porcelana ou outro de cor branca de alta resistência, caso o mineral seja mais de dureza superior à da porcelana a cor exibida será da porcelana e não do mineral, logo o pó do mineral é obtido através do processo de moagem. O traço é útil na identificação de minerais opacos e ferrosos que geralmente apresentam traços coloridos, diferente de muitos minerais translúcidos ou transparentes que exibem traço branco. Habito cristalino É a forma externa dos cristais sejam individuais ou agregados, geralmente re- lacionados a formas geométricas. E pode ser melhor observado quando os cristais crescem em condições geológicas ideais. Alguns termos que definem o hábito cris- talino de minerais são aciculares, capilar, laminado, cúbico, tabular, colunar, prismá- tico, micáceo, granular entre outros. Densidade relativa A densidade refere-se a um número que indica à relação do peso do mineral e o de um volume igual de água a 4°C. É necessária uma balança especial para aferir este valor. A maioria dos minerais que formam as rochas apresenta um valor entre 2,5 a 3,3 g/cm³, sendo alguns como o bário e o chumbo, superiores a 4,0g/cm³. Existem diferentes manuais para identificação de minerais, desde métodos mais simples até métodos mais complexos feitos com uma análise mais profunda. A maior parte dos livros citados nesta unidade possuem tabelas indicativas para identi- ficação dos minerais. 43 A mineralogia é objeto de grande importância às atividades humanas, é atra- vés dela que entendemos as características físicas e químicas dos minerais, os locais de ocorrência, e como estes podem nos beneficiar de alguma forma, seja para cons- trução civil, gerar energia, ou criar novas tecnologias e etc. 44 45 FIXANDO O CONTEÚDO 1. Os minerais se formam a partir do crescimento de um sólido gasoso ou líquido, cu- jos átomos constituintes agrupam-se em diferentes arranjos e composições quími- cas. Este processo é conhecido como: a) Mineração b) Cristalização c) Isostasia d) Diagênese e) Solidificação 2. O mineral que faz parte do grupo dos silicatos é: a) Calcita b) Titânio c) Pirita d) Olivina e) Gipsita 3. Omineral que faz parte do grupo dos carbonatos é: a) Pirita b) Quartzo c) Talco d) Calcita e) Gipsita 4. (IBGE/2010) De acordo com a Escala de Mohs, o mineral de maior dureza é: a) Gipsita b) Talco c) Fluorita d) Calcita e) Ortoclásio 46 5. (SAD/MT 2009) Dentre os minerais formadores de rocha, é correto afirmar. a) Os minerais essenciais incluem normalmente ouro, prata e diamante. b) Os minerais acessórios são responsáveis pela classificação das rochas c) Os minerais acessórios compreendem mais de 50% da composição modal. d) Os principais minerais essenciais das rochas magmáticas são carbonatos, fosfatos e micas. e) Os principais minerais formadores de rochas magmáticas são feldspatos, piroxê- nios e micas. 6. (CASSAN/2015) A formação de minerais a partir do resfriamento do magma pro- move uma contínua e seletiva retirada de elementos do sistema, com enriqueci- mento relativo de voláteis e sílica nas fases tardias da cristalização magmática. Isso possibilita, nesse estágio, a formação dos seguintes minerais: a) Quartzo, mica, olivina e granada. b) Quartzo, mica, piroxênio e anortita. c) Clorita, serecita, talco e quartzo. d) Quartzo, feldspato potássico, mica e grafite. e) Quartzo, mica, feldspato potássico e albita. 7. Sobre a qualidade da clivagem de um mineral é possível afirmar que: a) Fortes ligações produzem clivagem perfeita. b) Fortes ligações produzem clivagem imperfeita c) Ligações fracas produzem clivagem imperfeita. d) Ligações fortes produzem clivagem regular. e) Ligações fracas produzem clivagem regular. 8. A qualidade da clivagem do mineral muscovita está relacionada com a força de suas ligações químicas que correspondem a: a) Forte ligação e clivagem perfeita. b) Ligação fraca e clivagem imperfeita. c) Ligação fraca e clivagem perfeita. d) Ligação covalente e clivagem regular. e) Ligação covalente e clivagem imperfeita. 47 PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS E SEU CICLO INTRODUÇÃO As rochas são produtos da composição e dos processos do Sistema Terra (cap. 1). São como registros dos processos geológicos logo são através delas que descobri- mos muitas partes da história da Terra. A rocha é uma porção sólida composta por uma combinação de minerais, ou também apenas um mineral, que nesse caso é considerado rocha e não mineral devido à extensão e proporção territorial que ocupa (Exemplo: Rocha Calcário – formado apenas pelo mineral calcita). Existem também rochas formadas por matéria não mineral, como o carvão, formado por res- tos de plantas compactados a milhares de anos. A Petrologia (do grego, petra, rocha ou rochedo mais sufixo: logia, estudo de) é a ciência dedicada ao estudo das rochas que busca analisar, em diferentes esca- las, a textura, estrutura e composição mineralógica das rochas. As principais evidên- cias dos tipos de rocha e seu processo geológico relacionado, podem ser observadas nas estruturas e na textura do material presente na rocha. Mais à frente, veremos que em uma rocha ígnea intrusiva, por exemplo, é possível observar a diferença entre os minerais presentes a olho nu, já em uma rocha ígnea extrusiva de mesma composi- ção mineralógica, não é visível a diferença entre os minerais presentes a olho nu, apenas em uma observação mais detalhada feita em microscópio no laboratório, no entanto essa evidencia irá conduzir ao tipo de processo geológico que a rocha foi submetida. As rochas são classificadas em três grandes grupos, de acordo com o processo de formação: rochas ígneas (intrusivas e extrusivas) formadas a partir do resfriamento do magma; rochas metamórficas, derivadas de rochas pré-existentes que passam por um distúrbio e alteram seu caráter, e rochas sedimentares, formadas a partir da consolidação de sedimentos de rochas metamórficas ou ígneas. O esquema da fi- gura a seguir, mostra a relação dos processos geológicos com os diferentes tipos de rochas formados. Er ro! Fo nt e de ref er ên 48 As rochas sedimentares constituem apenas 5% da crosta terrestre, sendo os outros 95% constituída de rochas ígneas e metamórficas. Figura 16: Diferentes processos geológicos que dão origem aos diferentes tipos de rochas. Fonte: Press et al, 2006 ROCHAS ÍGNEAS. O Nome Ígnea vem do latim ignis, que significa fogo, e remete ao tipo de for- mação dessa rocha que se forma a partir da cristalização do magma. As rochas íg- neas podem ser diferenciadas em dois tipos: intrusivas, que se formam no interior da crosta terrestre e também conhecida como plutônicas, e extrusivas, quando é crista- lizada fora da crosta quando a lava é expelida, ou também conhecida como rochas vulcânicas. Quando a rocha é derivada do resfriamento lento do magma, os cristais co- meçam a crescer e se solidificar, quanto maior o tempo de resfriamento, maior o tamanho e desenvolvimento do cristal. Quando o resfriamento do magma ocorre rapidamente os minerais não conseguem se cristalizar resultando em uma rocha composta de vidro. De acordo com o grau de cristalização (proporção cristal e vidro) as rochas podem ser classificadas em: Holocristalinas, completamente cristalizadas; Hipocristalina, composta por uma mistura de cristais e vidros; e Vítrea ou Hilohialina, quando a rocha é composta quase inteiramente de vidro, ou seja, o resfriamento é extremamente rápido. 49 As rochas ígneas intrusivas se formam a partir do magma que se resfria lenta- mente, no interior na crosta terrestre, e por isso os cristais que se formam tem tempo para crescerem milímetros e até centímetros antes que toda massa seja cristalizada. Um exemplo muito conhecido de rocha ígnea intrusiva é o granito, formado pelos minerais de quartzo, feldspato e micas (biotita e/ou muscovita). As rochas ígneas extrusivas se formam a partir do magma expelido para su- perfície terrestre e logo é rapidamente resfriado, não dando tempo para que os grãos de minerais cresçam em nível de conseguirmos identificá-los a olho nu. Elas podem pertencer a categoria rochas de lavas vulcânicas, tem aparecia variada e vai de- pender das condições que se formaram ou da categoria de rochas piroclásticas, for- madas por erupções vulcânicas explosivas, são fragmentos de lava lançados ao ar. Um exemplo dessa rocha é a pedra-pome, que consiste em uma massa porosa de vidro vulcânico. Quando o material cristalino é identificado a olho nu, dizemos que esta rocha é fanerítica, e quando não conseguimos identificar o material cristalino a olho nu, essa rocha é conceituada como afanítica. Geralmente ocorre que as rochas ígneas intrusivas são faneríticas e as rochas ígneas extrusivas são afaníticas. Alguns exemplos na figura a seguir. 50 Figura 17: Exemplos de rochas ígneas intrusivas e extrusivas Fonte: Adaptado de Press, F. et al 2006 A composição e estrutura da rocha dependem intrinsecamente da composi- ção do magma que irá formá-la, onde a composição do mesmo pode variar depen- dendo do tipo de material em fusão, das condições e taxas em que ocorreu a fusão e a sua trajetória evolutiva do seu local de origem até seu sítio de consolidação. Grande parte da composição dos magmas é silicática, isso quer dizer que os princi- pais elementos constituintes são o oxigênio e o silício, também outras pequenas por- ções de alumínio, cálcio, ferro, magnésio, sódio, potássio, manganês, titânio e fósforo. Também são conhecidos os magmas carbonáticos e sulfetados, apesar de não te- rem tanta expressividade quando os silicáticos. Os magmas silicáticos variam de acordo com a quantidade de sílica presente, que indica a porcentagem em peso de SiO2. Dentre eles, o magma granítico (supe- rior a 60% teor de sílica) e omagma basáltico (Entre 45% e 66% no teor de sílica) se destacam devido a sua abundancia na crosta terrestre. A temperatura e a viscosi- dade também estão intimamente relacionadas a composição desses magmas. Os magmas basálticos têm temperaturas mais elevadas (1000 a 1200°c) e menor visco- sidade, enquanto os magmas graníticos são mais viscosos e apresentam menor tem- peratura (700 a 800°c). A viscosidade do magma varia de acordo com quantidade de sílica, temperatura, redução de conteúdo de voláteis. De acordo com a composição magmática, as rochas ígneas podem ser dife- renciadas por sua formação em: ácidas (mais de 66% de sílica, exemplo: granito), intermediárias (52 a 66% de sílica, ex. sienito), básicas (45 a 52% de sílica, exemplo: 51 basalto) e ultrabásicas (menos de 45% de sílica, exemplo: peridotito). As rochas áci- das e intermediárias que apresentam maiores quantidade de sílica resultam na cris- talização do quartzo, e tendem a ser mais claras, enquanto as básicas e ultrabásicas, o baixo teor de sílica implica em um aumento no teor dos demais componentes como Magnésio, Ferro e Cálcio, logo essas rochas tendem a ser mais escuras. Os minerais de coloração mais claros são chamados de félsicos e os de minerais de coloração mais escura, chamados de máficos. Um parâmetro muito utilizado para caracterização composicional de rochas ígneas é o índice de cor (M), como esquematiza a figura a seguir. Figura 18: Índice de cor (M) para identificação de rochas ígneas. Fonte: Teixeira, W. et al, 2003 Os tipos de ocorrência de rochas ígneas também geram diferentes estruturas. Em corpos intrusivos menores são representadas pelos diques e sills (soleiras), lacólitos e necks vulcânicos. Em corpos intrusivos maiores são representadas pelos Batólitos e pelos Stocks, conforme são descritos a seguir e mostra o esquema da figura 19: Diques - são formados quando o magma invade as rochas encaixantes a partir de fraturas ou falhas, e por isso podemos reconhecê-los através de uma ati- tude vertical, que corta as estruturas originais dessas rochas. Os diques variam de tamanho conforme o tamanho da fratura e da disponibilidade do magma. Geralmente os diques têm composição basáltica, por serem mais fluidos e per- correm a fratura com mais facilidade, porém existem ocorrências de diques de rochas fésilcas. São estruturas discordantes. Sills ou soleiras - são formados por camadas de rocha tabular, onde o magma penetrou nas camadas de rocha em atitude horizontal. Geralmente constitu- ído de rochas básicas e se formam geralmente em níveis rasos da crosta, pró- ximos a superfície. 52 Lacólitos - São formados quando o magma invade camadas de rocha sedi- mentar em níveis rasos da crosta, e se diferencia do sill devido ao arqueamento das camadas de rocha suprajacentes para obter espaço para se alojar. Ge- ralmente são formados por magmas mais viscosos, como os graníticos. Necks vulcânicos - São formados pela consolidação do magma nos dutos vul- cânicos. As rochas de material piroclásticos que formam os cones vulcânicos são mais facilmente erodidas, e com a ação do tempo deixa exposto o neck vulcânico no relevo. Batólitos e stocks – São corpos ígneos intrusivos que ser formaram em profundi- dade, de maneira discordante, cortando as rochas encaixantes, de composi- ção granítica se diferem apenas pelo tamanho. Os batólitos têm extensão superior a 100km² enquanto os stocks apresentam áreas inferiores a 100km². Ambos podem vir acompanhados de xenólitos, que são fragmentos das ro- chas encaixantes englobados pelo magma durante sua consolidação e resis- tiram ao processo. Figura 19: Diferentes estruturas geradas por mecanismos de rochas ígneas. Fonte: Grotzinger et al, 2013 ROCHAS METAMÓRFICAS. As rochas metamórficas são derivadas de rochas ígneas ou sedimentares, que quando são submetidas a um evento de stress, apesar de continuarem sólidas, sofre- ram modificações de natureza mineralógica, na textura, na composição química ou 53 de todos os tipos ao mesmo tempo. Os principais agentes que atuam na metamorfi- zação das rochas são citados a seguir: Temperatura – O aumento da temperatura cria condições para que a rocha sob stress se ajuste as novas condições, onde seus átomos e íons recris- talizam-se, ligando-se a novos arranjos e criando novas assembleias minerais. O aumento da temperatura em conjunto com o aumento da profundidade é chamado de gradiente geotérmico (a cada 33m acrescido 1°C), esta medida pode indicar a temperatura na qual determinada rocha se formou. O calor também pode ser proveniente de intrusões ígneas próximas, desintegração de substâncias radioativas, atritos de movimentos tectônicos e impactos de corpos celestes. Pressão – O aumento da pressão pode causar uma mudança na textura e também na mineralogia da rocha sob stress. A pressão confinante ou litos- táltica, é uma força que atua igualmente em todas as direções, como o pro- cesso de soterramento de camadas de sedimentos, na medida em que as rochas afundam são submetidas a uma pressão confinante progressivamente maior. Já a pressão dirigida, é a força que atua em uma direção particular, como ocorre, por exemplo, em zonas de placas convergentes. A pressão, as- sim como a temperatura, aumenta conforme a profundidade Terrestre, e pode ser medida em Kilobars (kbar) ou bars (1000 kbar) e registra 0,3 a 0,4 kbar por km de profundidade. A partir de uma assembleia mineralógica especifica é possível delimitar as variações de pressões e a qual profundidade a rocha sob stress foi formada. Fluidos - A partir de componentes químicos que se dissolvem em águas termais e entram em contato com rochas nas partes rasas da crosta criam uma reação em que alteram a composição química e mineralógica, sem mu- dar a textura da rocha. Componentes tais como água, gás carbônico, oxigê- nio, flúor, etc. desempenham a função de facilitar as reações e transforma- ções mineralógicas. As rochas das quais as rochas metamórficas se originaram, são chamadas de protólitos, e sob o que é preservado depois do processo de transformação, é possível fazer uma investigação para saber a trajetória de evolução de dessa rocha, por quais 54 mecanismos geológicos ela passou. O processo de metamorfismo pode ocorrer de diferentes formas, classificados como metamorfismo regional, de contato, dinâmico, cataclástico, de soterramento, hidrotermal, de fundo oceânico ou de impacto (des- critos a seguir). Os mesmos são classificados a partir de parâmetros físicos, mecanismo responsável pela transformação, localização e extensão na crosta terrestre e tam- bém por tipos de rochas que se formaram. Metamorfismo de regional ou dinamotermal – Ocorre em grandes extensões, e atinge níveis profundos da crosta. Está relacionado a mecanismos de placas conver- gentes, e devido a ação da temperatura e pressão (litostática e dirigida) durantes milhões de anos formam estruturas como dobras e falhas. Resultam em rochas que apresentam estrutura foliada, sendo o tipo de metamorfismo que forma a grande maioria das rochas metamórficas. Metamorfismo de contato ou termal – Ocorre ao redor de intrusões magmáti- cas em rochas encaixantes e sua extensão varia de acordo com o volume e natureza do magma invasor. A ação da temperatura emanada pelo magma intruso é o prin- cipal agente do metamorfismo. Metamorfismo dinâmico ou cataclástico – Ocorre em longas e estreitas faixas próximas a zonas de cisalhamento, sendo a pressão o principal agente do metamor- fismo. Provocando alterações na estrutura e na textura da rocha. Metamorfismo de soterramento ou baixo grau– Ocorre em bacias sedimenta- res, que são gradualmente soterradas. Nesse caso o aumento da pressão litostáltica e consecutivoaumento da temperatura são os principais agentes do metamorfismo, que causam a cristalização de novos minerais decorrente de fluidos dos sedimentos, enquanto a textura e estrutura são preservadas. Metamorfismo hidrotermal – Ocorre frequentemente em bordas de intrusões graníticas de vulcanismo basáltico submarino e em campos geotermais. O aumento da temperatura da água, fazem os minerais se recristalizarem em um novo sem- blante. Metamorfismo de fundo oceânico – Ocorre frequentemente em dorsais meso- ceânicas, quando o aumento da temperatura na água causa a alteração química das rochas basálticas. Esse tipo de metamorfismo resultante da percolação de fluidos de alta temperatura, também pode ocorrer em continentes, quando os fluidos que circulam próximos as intrusões ígneas transformam as rochas encaixantes. 55 Metamorfismo de impacto – Ocorre quando um meteorito (fragmentos de co- metas e asteroides) atinge a Terra. No momento do impacto a energia é transfor- mada em calor e ondas de choque que fraturam e deslocam as rochas, formando crateras de calor que vaporizam o meteorito e fundem as rochas em poucos segun- dos, elevando a pressão e causando a reequilíbrio dos minerais quase que instanta- neamente. No entanto esse tipo de metamorfismo é raro na Terra, sua camada at- mosférica densa destrói a maioria dos meteoritos antes da colisão. É um processo que parece ocorrer com maior frequência em outros corpos planetários como na Lua, que é marcado por crateras. Aqui na Terra alguns exemplos são o Meteoro Crater, no Arizona (EUA), que criou uma cratera com cerca de 1,2km de extensão e 200m de profundidade. No Brasil podemos encontrar essas crateras no estado de Goiás, conhecida como o Domo do Araguainha, e também no município de São Paulo, conhecida como Colônia. As rochas metamórficas guardam a história de seus protólitos e de seu passado mais recente. Por exemplo, o quartizito, é um antigo arenito que sofreu metamorfismo, e o arenito por sua vez, é rocha sedimentar que foi compactada e transformada em rocha a partir de sedimentos. Ou seja, era sedimento, que se compactou e se trans- formou em rocha sedimentar (Arenito), que sofreu metamorfização e virou quartizito. Nesse caso, quando o protólito é uma rocha sedimentar é de costume usar o termo metassedimentar (rocha metamorfizada de origem sedimentar). Por tanto quando identificarmos um quartzito sabemos que aquele ambiente no seu passado já foi um ambiente de deposição, que o tempo transformou seu sedimento em rocha e um outro grande evento geológico alterou sua textura e transformou em rocha sedimen- tar. Alguns exemplos de rochas metamórficas e seus protólitos são explicitadas na figura a seguir. 56 Figura 20: Exemplos de rochas Metamórficas e seus protólitos. Fonte: Elaborado a partir do acervo de imagens da autora (2020) ROCHAS SEDIMENTARES. As rochas sedimentares são formadas a partir de depósitos de sedimentos, elas são parte de um registro das condições da superfície terrestre da época e lugar onde os sedimentos foram depositados. Os sedimentos são provenientes da ação do in- temperismo e da erosão na superfície terrestre, onde o primeiro tem a função de desgastar os materiais, e o segundo transportar estes fragmentos até um ambiente de deposição. O ambiente de deposição é o lugar onde os sedimentos de uma de- terminada área são depositados devido à força da gravidade, e ao longo do tempo, se tornam também ambientes de sedimentação. Logo, estes sedimentos, podem ser derivados de rochas ígneas ou metamórficas, e também de restos de animais e plan- tas, portanto é possível reconstruir os antepassados dos antigos depósitos que forma- ram as rochas sedimentares, como por exemplo, o posicionamento pretérito de pla- cas tectônicas e seus movimentos, se foram provenientes de arcos vulcânicos, vales, 57 rifts, cadeias de montanhas entre outros. Também contam hipóteses sobre o clima e o regime de intemperismo que foram submetidos. As rochas sedimentares também são fontes de importantes recursos econômicos, são nelas que encontramos o petró- leo e o gás, importantes fontes de energia, além disso, outros minérios como urânio, usados para gerar energia nuclear, o carvão, uma rocha particular que é formada a partir do soterramento vegetal, e também rochas fosfáticas, utilizadas na produção de fertilizantes, e muitas fontes de minério de ferro mundial. O processo que levam os sedimentos a se transformarem em rocha se chama Diagênese, onde ocorre na sua etapa final a litificação, que solidifica o sedimento e o transforma em rocha. Esse processo pode ocorrer de diferentes maneiras, as princi- pais são descritas a seguir: • Compactação – É um processo físico que ocorre a partir da compressão exer- cida pelo peso das camadas de sedimentos sobrepostas, que vai gradual- mente reduzindo a porosidade (espaços vazios entre grãos); • Cimentação – É um processo químico que ocorre a partir da precipitação de minerais nos poros dos sedimentos atuando como um cimento, que transforma o sedimento em rocha; • Recristalização Diagenética – É um processo físico e químico que ocorre em condições de soterramento dos sedimentos, quando componentes existentes nos espaços entre grãos de sedimentos, modificam a mineralogia e textura cristalina da rocha a ser formada, como por exemplo, a transformação do mi- neral aragonita no mineral calcita, fenômeno conhecido como neomorfismo, fazendo alusão a nova forma. Essa transformação também pode ocorrer no carbonato (aragonita e/ou calcita) transformado em sílica, fenômeno conhe- cido como substituição; As rochas sedimentares podem ser classificadas em pelo menos dois grandes grupos. As rochas derivadas de processos mecânicos a partir da litificação de grãos de sedimentos rochosos, chamado de sedimentos clásticos, em algu- mas bibliografias também conhecido como dentríticos ou terrígenos e são di- vidas de acordo com a textura, ou tamanho da partícula do sedimento (Figura 21). 58 Figura 21: Principais classes de rochas sedimentares a partir de sedimentos clásticos Fonte: Elaborado a partir do acervo de imagens da autora (2020) O outro grupo são rochas com sedimentos derivados de processos químicos ou bioquímicos, os mais conhecidos são o grupo dos sedimentos carbonáticos e eva- poríticos, geram importantes minérios para as indústrias (Figura 22). São divididos de acordo com a textura ou composição química. Figura 22: Sedimentos de origem orgânica que formam importantes minérios. Fonte: Grotzinger; Jordan (2013) 59 A imagem a seguir mostra a relação da origem dos sedimentos biológi- cos e químicos e as principais rochas associadas. Figura 23: Classes de rochas sedimentares a partir de sedimentos químicos e bioquímicos. Fonte: Grotzinger; Jordan (2013) O CICLO DAS ROCHAS O ciclo das rochas é uma sequência de fenômenos que se repetem ou se re- novam, um processo contínuo de transformações de um determinado tipo de rocha em outro por diferentes processos geológicos decorrentes das interações do sistema de tectônica de placas e do sistema clima. Como vimos anteriormente, a terra é vista como um sistema aberto e no processo do ciclo das rochas, troca matéria e energia entre o interior da Terra, a superfície terrestre, os oceanos e a atmosfera, sendo as principais fontes, a energia proveniente do Sol, a energia (calor) proveniente do inte- rior do planeta e a gravidade. Por exemplo, os processos que geram as rochas ígneas estão relacionados com a fonte de energia interna da Terra, e quando expostas es- 60 tão continuamente sob a ação de um ou mais agentes que provocam as transfor-mações, que por sua vez, tem o Sol como a fonte primária de energia dos processos intempéricos e erosivos. A figura a seguir representa um esquema de como funciona o ciclo das rochas. Começando o ciclo com pelas rochas ígneas, que formam os relevos que por sua vez sofrem com a ação do intemperismo e da erosão, dando origem a sedimentos que se depositam e ao longo do tempo passam pela diagênese e geram rochas sedimentares. Estas, que devido ao aumento da temperatura e/ou pressão também geram rochas metamórficas. As metamórficas, por sua vez, podem sofrer fusão, for- mando magma que logo vai originar nova rocha ígnea, fechando o ciclo. As rochas metamórficas derivadas de ígneas também sofrem com ação do intemperismo e da erosão e, portanto, também originam sedimentos, caindo na etapa do ciclo em que um sedimento passa pela diagênese e se transforma em ro- cha sedimentar. E as rochas ígneas, também podem sofrer metamorfismo, dando ori- gem a uma rocha metamórfica. Portanto, qualquer um dos três tipos de rocha pode originar qualquer um dos outros dois, todas passando pela etapa da fusão do magma, que dará início novamente o ciclo das rochas. Figura 24: Esquema do processo do ciclo das rochas. Fonte: CARVALHO (2014) 61 https://www.youtube.com/watch?v=nXpgnX2PgkE https://bit.ly/2CMlXQJ https://bit.ly/3f7760m 62 FIXANDO O CONTEÚDO 1. Assinale a opção que a rocha corresponde corretamente a sua classificação. a) Granito – Rocha Metamórfica. b) Basalto – Rocha Ígnea extrusiva. c) Gabro – Rocha sedimentar. d) Arenito – Rocha metamórfica. e) Quartzito – Rocha sedimentar. 2. O Gabro é uma rocha com textura fanerítica. Este fato ocorre devido: a) Ao rápido resfriamento do magma quando atinge a superfície, os minerais se cristali- zam com maior velocidade, sendo possível diferencia-los a olho nu. b) Ao lento resfriamento do magma dentro da crosta, os minerais se cristalizam em me- nor velocidade, não sendo possível diferenciá-los a olho nu. c) Ao lento resfriamento do magma dentro da crosta, os minerais se cristalizam em me- nor velocidade, sendo possível diferencia-los a olho nu. d) As erupções vulcânicas explosivas, que formam rochas faneríticas. e) a composição dos magmas basálticos, que formam rochas faneríticas. 3. (CPRM/2006) Como se classificam as rochas ígneas quanto à composição (conteúdo de SiO2) e textura? Para a composição use os limites 65%, de SiO2. a) Ácidas > 65%; básicas e ultrabásicas: <45% b) Ácidas > 65%; intermediarias: 55/65%; básicas e ultrabásicas: <55%. c) Ácidas > 65%; básicas <45% d) Ácidas < 65%; básicas > 45% e) Ácidas < 65%; básicas e ultrabásicas > 65% 63 4. (UFRJ/2008) São formas de corpos intrusivos concordantes: a) Sill e dique; b) Lopólito e lacólito; c) Neck e sill; d) Batólito e neck; e) Sill e batólito. 5. Os principais agentes do metamorfismo são: a) Temperatura, pressão e fluidos. b) Pressão e reações químicas. c) Temperatura, clima e gases atmosféricos. d) Intemperismo e erosão e) Intemperismo, temperatura e gases atmosféricos. 6. O arenito é uma rocha sedimentar que quando sofre metamorfismo, se transforma em: a) Granito b) Basalto c) Calcita d) Gnaisse e) Quartzito 7. O processo que transforma o sedimento em rocha sedimentar é chamado de: a) Intemperismo b) Lixiviação c) Deposição d) Diagênese e) Isostasia 64 8. Sobre o ciclo das rochas é correto afirmar que: a) O ciclo das rochas se encerra quando uma rocha ígnea vira sedimento e é soterrado. b) O ciclo das rochas se inicia sempre com a formação de uma rocha magmática ex- trusiva. c) O ciclo das rochas é uma sequência de fenômenos que se repetem ou se renovam, sendo um processo contínuo de transformações, onde todos os tipos de rocha po- dem fazer parte do processo. d) Apenas as rochas ígneas e sedimentares fazem parte do ciclo das rochas. e) O ciclo das rochas é um fenômeno que mostra a formação da rocha, sua evolução até a sua etapa final, que é a deposição. 65 PROCESSOS E ESTRUTURAS GEOLÓGICAS FALHAS E DOBRAS As falhas e as dobras são estruturas marcadas pelos processos geológicos que foram submetidas. A Geologia Estrutural é a disciplina que versa sobre os processos deformacionais da litosfera e as estruturas decorrentes dessas deformações em dife- rentes escalas, busca entender o comportamento de materiais rochosos e como seus mecanismos de deformação respondem aos eventos geológicos que são submeti- dos. As diferentes forças que atuam na deformação das rochas podem ocorrer si- multaneamente no mesmo sistema direcional de placas tectônicas (limites), sendo que as forças compressivas atuam predominante em limites convergentes, as forças extensivas atuam predominantemente em limites divergentes e as forças de cisalha- mento atuam predominantemente em limites transcorrentes. Existem dois tipos de fraturas, as juntas que são fissuras ao longo das quais não houve um movimento considerável, e as falhas, que são fraturas com movimento re- lativo das rochas em ambos os lados paralelos à fratura. As falhas são registros expres- sivos em todos os ambientes de limites de placas tectônicas. A superfície ao longo da qual a formação rochosa se fratura chama-se plano de falha. Quando a força de extensão que orienta o movimento faz com que o plano se deslize para cima, causando uma extensão do mesmo, ocorre a chamada falha normal (Figura 25 A). Quando a força é inversa, ou seja, de compressão, e o plano desliza-se para baixo, causando um encurtamento do mesmo, ocorre à chamada falha inversa (Figura 25 B). Já a falha direcional ocorre quando o movimento é hori- zontal e paralelo a direção do plano, nesse caso é a força de cisalhamento que atua (Figura 25 C). E uma falha oblíqua é resultado do movimento ao longo da direção e simultaneamente para cima ou para baixo ao longo do mergulho, nesse caso resul- tado da soma da força de cisalhamento com a força de compressão ou estiramento (Figura 25 D). Err o! Fo nt e d e re 66 Figura 25: Tipos de falhas e forças associadas Fonte: Grotzinger et al, 2013 As dobras são marcas que deixam as rochas encurvadas, ocorrem quando uma estrutura que era plana se curva devido a forças horizontais ou verticais. É co- mum em cinturões de montanhas. Dependendo do material rochoso e magnitude e direção das forças atuantes, os dobramentos podem ser bem suaves ou também severos. As dobras são classificadas em anticlinais, que são dobradas com a conca- vidade para baixo, formando arcos e sinclinais, dobradas com a concavidade para cima, formando calhas. O plano Axial é uma superfície imaginária que divide a dobra ao meio, e mede o eixo da dobra A linha formada pela intersecção do plano axial com as camadas é o eixo da 67 dobra. Uma dobra horizontal simétrica tem um eixo horizontal e um plano axial verti- cal com os flancos mergulhando simetricamente para longe do eixo. A figura a seguir sintetiza os tipos dobras e mecanismos associados. Figura 26: Tipos de dobras e mecanismos associados Fonte: Grotzinger et al. (2013) INTEMPERISMO E EROSÃO O intemperismo e a erosão são processos importantes que ajudam a desenhar a superfície terrestre, além de serem de extrema relevância para o acontecimento do ciclo das rochas. O intemperismo está relacionado ao conjunto de alterações físi- cas, químicas e biológicas, que causam o desgaste das rochas expostas na superfície da Terra. E a erosão é responsável pela locomoção, transporte e deposiçãodesse material, que causa o desgaste do relevo por sua vez. Os principais fatores que influenciam o intemperismo são: Clima – É um dos fatores mais importantes, pois nele encontramos um dos prin- cipais agentes do intemperismo, a água. O regime de chuvas e sua distribuição no globo terrestre vão influenciar profundamente a ação do intemperismo, além disso, as variações de temperatura também contribuem para a fragmentação das rochas, estima-se que a cada 10°C que se elevam há um aumento de duas a três vezes na velocidade das reações químicas, o que explica a maior intensidade do intempe- rismo nos trópicos. 68 Topografia – Além de ser um fator que influencia no clima, a topografia ajuda a regular a velocidade do fluxo da água das chuvas (sendo a vegetação outro re- gulador importante). Em declividades mais suaves onde a agua consegue ter uma boa infiltração, e ficam em contato por mais tempo com as rochas, as reações quí- micas são mais intensas, e logo também será a ação do intemperismo, e o contrário ocorre com declividade mais elevadas, onde a ação da gravidade faz com que a velocidade das aguas seja maior, ficando menos tempo em contato com as rochas. Nas regiões de baixada a água fica por muito tempo em contato com as rochas, porém não se renovam facilmente, de modo a saturar os componentes solúveis, per- dendo a capacidade de reação dos minerais. Portanto podemos dizer que nas en- costas mais suaves é que o intemperismo age de forma mais intensa. Material parental – Os minerais constituintes das rochas irão responder de forma diferente a ação do intemperismo, dependendo da sua composição, textura e estrutura irão apresentar maior ou menor resistência. Os primeiros materiais que se cristalizam com o resfriamento do magma também são os materiais que apresentam menor resistência a intempere, por esta razão o quartzo é o último mineral a se de- compor em uma rocha granítica por exemplo. Já os mármores que são formados por carbonato de cálcio, mineral altamente solúvel em água, são mais frágeis e menos resistentes, por isso o granito é muito mais indicado para tampos de pia do que o mármore. A figura a seguir mostra a taxa de alteração relativa dos minerais mais comuns sob a ação do intemperismo. 69 Figura 27: Estabilidade relativa dos minerais mais comuns sob o intemperismo Fonte: Grotzinger et al (2013). Tempo – Quanto mais longo o tempo em que uma rocha está exposta, maior o tempo em que ela está sofrendo com a ação do intemperismo. Por exemplo, os sedimentos derivados de rochas, como os cascalhos, vão ficando cada vez mais “polidos” e arredondados conforme a ação do intemperismo ao longo do tempo. O clima é um fator muito aliado ao tempo, visto que em lugares mais úmidos, a ação do intemperismo é mais intensa em relação à mesma duração de tempo em lugares mais secos. Fauna e Flora – Fornecem matéria orgânica para reações químicas e remobi- lizam materiais. A concentração de CO2 no solo, proveniente da decomposição da matéria orgânica morta, favorece a acidificação da água, que favorece a dissolu- ção mais rápida de alguns minerais. As raízes de árvores criam frestas para a pene- tração de água aumentando a atuação do intemperismo. O intemperismo pode acontecer de três formas descritas a seguir: O intemperismo físico causa o processo de desagregação das rochas, sepa- rando os grãos minerais que as compõe e fragmentando a massa rochosa original. Isso ocorre, por exemplo, quando a variação térmica dilata e contrai o maciço ro- choso, ocasionando fissuras que com o tempo vão se alargando. Os minerais, por sua 70 vez, possuem diferentes coeficientes de dilatação e respondem de maneira diferente a essas variações térmicas. Em ambientes com alta amplitude térmica essas mudan- ças são mais notáveis. Também podem ocorrer com a variação de umidade, quando a agua se infiltra em pequenas fraturas, ou nas porosidades da rocha e sofre um resfriamento, se a agua congelar pode aumentar em 9% o seu volume, exer- cendo uma grande pressão sobre a rocha, e quando partes mais profundas dos cor- pos rochosos soerguem e com o alivio da pressão se expandem e causam fraturas ao longo do trecho da qual a pressão foi aliviada, este processo especifico e conhe- cido como justas de alivio. O intemperismo químico ocorre quando minerais que formam a crosta terres- tre, interagem com novos elementos em novas condições. Como sabemos, grande parte das rochas que hoje afloram na crosta terrestre, se formaram em condições muito diferentes das atuais, em decorrência disso ao entrarem em contato com a superfície seus minerais buscam se equilibrar as novas condições e se tornarem mais estáveis. Alguns minerais quando reagem com a água e o ar, podem se dissolver e outros podem se combinar com demais elementos terrestres. O principal agente do intemperismo químico é a agua, e de acordo com o tipo de mineral e seus componentes presentes irão desencadear diferentes tipos de reações químicas, sendo mais comuns as reações de hidratação, dissolução, hidro- lise, acdólise e oxidação. O Intemperismo biológico ocorre através da ação de organismos e bactérias que ajudam na decomposição de outras matérias, e desencadeiam o desgaste dos materiais terrestres. Também pode ser dito como biofísico ou bioquímico. Atualmente, com a discussão de uma nova era geológica, chamada de An- tropoceno ou Tecnogeno, que coloca o ser humano como parte integrante da na- tureza, sendo um agente geológico, é possível discutir que determinadas ações hu- manas são também parte de um processo de intemperismo de forma direta ou indi- reta. Por exemplo, a intensificação de chuvas ácidas e por consequência do intem- perismo, causadas pelo incremento de substancias químicas na atmosfera, intensifi- cadas pelo processo de industrialização. A erosão por sua vez, é o transporte do material fragmentado. Podendo ser de grande, média ou alta magnitude, sendo sua maior aliada, a força da gravidade. Grandes movimentos de massa (deslizamentos de materiais do solo) são mar- cas erosivas na paisagem, que quando acontecem em áreas ocupadas causam 71 grandes transtornos para a população. A ação do intemperismo e da erosão ao longo do tempo é o processo forma- dor do solo. ESTRUTURAS GEOLÓGICAS E RELEVOS ASSOCIADOS NO BRASIL. O relevo terrestre é gerado a partir de forças endógenas, a partir do meca- nismo interno da Terra, como a movimentação das placas tectônicas, e por forças exógenas, a partir de mecanismos externos como intemperismo e erosão. Assim en- tendemos que as forças endógenas são responsáveis em grande parte por extensas cadeias montanhosas, enquanto as forças exógenas atuam como esculpidoras da paisagem. Na escala de tempo geológico, verificamos que as diferentes configurações das placas tectônicas deram origem a diferentes idades de sedimentos e rochas. A mudança da configuração das placas tectônicas influenciou diferentes carac- terísticas físicas das regiões. A partir da base geológica do relevo, é possível datar o seu passado e remontar as condições pretéritas da área em análise. Segundo o autor Ross, em seu livro Geografia do Brasil, pontua que: Para melhor entender o relevo brasileiro, é preciso conhecer um pouco mais o continente Sul-americano, estudando sua evolução e dinamismo com o auxílio das novas concepções relativas à dinâmica da litosfera e à tectônica de placas. O objetivo principal desses estu- dos é entender que ocorreu com as estruturas e as formas do relevo do passado remoto para a seguir associá-las com o que aconteceu no passado recente (Ross, J.L.S., 2005). Para o entendimento de tal questão, é preciso conhecer as macroformas es- truturais do relevo terrestrepresentes no continente Sul-americano, que são represen- tadas pelas (1) plataformas ou crátons, (2) Bacias sedimentares e (3) cadeias orogê- nicas ou cinturões orogênicos. 72 As plataformas ou Crátons (1) são representadas por relevos muito antigos, que foram rebaixados ao longo do tempo pela ação de forças exógenas. Apresentam se como baixos planaltos ou como depressões posicionadas as margens de bacias se- dimentares dos cinturões de cadeias orogênicas muito antigas. As bacias sedimentares (2) são estruturas formadas por grandes pacotes de rochas sedimentares ao longo do continente. Ocupam grande parte da superfície emersa da Terra, embora em volume as rochas sedimentares sejam pouco represen- tativas. As bacias sedimentares podem ser mencionadas com referência a sua idade. Por exemplo, são chamadas de bacias Fanerozóicas, as bacias sedimentares que se formaram ao longo do Éon Fanerozóico. Cadeias orogênicas e cinturões orogênicos (3) são estruturas representadas pelos terrenos mais elevados na superfície terrestre, associados aos limites de placas tectônicas (atuais e antigos) que geram intensos falhamentos, dobramentos, ativida- des vulcânicas, terremotos e etc. A figura a seguir, mostra as grandes macroestruturas associadas ao continente Sul-americano. Figura 28: Mapa de estruturas da América do Sul Fonte: Ross (2005) 73 No território brasileiro as três macroestruturas marcam o embasamento geoló- gico e dentro de cada uma podem ser dividas de acordo com a idade em que se formaram, conforme o mapa da figura 29. Os Crátons são estruturas muito antigas, com prevalecentes rochas metamór- ficas do pré-cambriano, podem ser vistos principalmente na região Amazônica, sendo a porção ao Norte, próximo a fronteira da Venezuela e Guianas, planaltos mais elevados e perdem altimetria ao Sul. Algumas regiões das áreas cratônicas, foram encobertas por sedimentos desde o início do Fanerozóico. As áreas de cinturões orogênicos podem ser associadas até três diferentes fa- ses de dobramentos, falhamentos, metamorfização, que remetem ao passado da configuração continental situada em limites de placas tectônicas. O cinturão do Atlântico é bem marcado pelas montanhas que ainda guardam o aspecto serrano em grandes extensões, como a Serra do Espinhaço, que vai do centro-norte de Minas Gerais até o interior da Bahia. E as Bacias Sedimentares, são estruturas que preservam os sedimentos de pelo menos três eras do Fanerozóico, que são as eras do Paleozoico, do Mesozoico e do Cenozoico. Figura 29: Mapa de estruturas da América do Sul Fonte: Ross (2005) 74 Baseado nas estruturas do território brasileiro, e em outros trabalhos pretéritos, que já montavam a configuração do relevo do Brasil, Jurandyr L.S. Ross, em 1990 ela- bora um mapa geral do relevo brasileiro com enfoque na altimetria, dividido em três grandes grupos: os planaltos, as depressões, e as planícies, conforme o mapa da fi- gura 30. Pontual que os planaltos são áreas mais elevadas, onde o relevo apresenta maior resistência às ações das forças exógenas. As depressões são áreas peculiares no território brasileiro que, com exceção da depressão amazônica ocidental, foram geradas por intensos processos erosivos diferenciados nas bordas das bacias sedi- mentares, e evidenciam marcas paleoclimáticas. E as planícies são áreas planas bai- xas de deposição de sedimentos recentes de origem marinha, lacustre ou fluvial. Figura 30: Mapa de Unidades de Relevo 75 Fonte: Ross (1990) 76 77 FIXANDO O CONTEÚDO 1. (INEA/2008) Falhas normais e reversas correspondem, respectivamente, a regimes de: a) Cisalhamento e tensão (ou distensão). b) Cisalhamento e compressão. c) Tensão (ou distensão) e compressão. d) Tensão (ou distensão) e cisalhamento. e) Compressão e tensão (ou distensão). 2. Quando o movimento da crosta ocorre simultaneamente para cima ou para baixo ao longo do mergulho de um plano, nesse caso resultado da soma da força de cisalhamento com a força de compressão ou estiramento, temos uma falha do tipo: a) Normal b) Oblíqua c) Direcional d) Reversa e) Paralela 3. (FUVEST/2017) A figura mostra corte transversal A-B em área serrana embasada por rochas metamórficas entre os municípios de Apiaí e Iporanga, no Vale do Ribeira, sul do estado de São Paulo. https://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2018/03/Clipboard01-2.jpg 78 As rochas representadas são de idade pré-cambriana e formam estruturas em um sistema de: a) Soleiras e diques. b) Dobras anticlinais e sinclinais. c) Plataformas e bacias sedimentares d) Intrusões e extrusões e) Falhas verticais e horizontais. 4. O intemperismo físico causa a fragmentação de uma rocha por diversos mecanis- mos. Um exemplo de mecanismo físico é: a) Acidificação do solo devido à decomposição de material orgânico que causa a fragmentação da rocha. b) Minerais que ao entrarem em contato com superfície buscam se reequilibrar, onde pode causar a dissolução de alguns elementos e consequente fratura do material rochoso. c) Ação da umidade na rocha, que leva a fragmentação da mesma. d) Reações de oxidação que causam fragmentação da rocha. e) Elevada amplitude térmica que causa a fragmentação da rocha. 5. Os minerais respondem ao intemperismo em velocidades diferentes. Das alternati- vas a seguir, o mineral que apresenta menor resistência ao processo intempero é: a) Halita. b) Olivina. c) Feldspato. d) Biotita. e) Quartzo. 79 6. (UFRJ/2008) A agricultura praticada, sem a adoção de práticas conservacionistas, causa uma série de danos ambientais nos locais onde ocorre. Entre esses danos, o mais expressivo, que pode ser visto em diversos municípios brasileiros, é: a) a lixiviação; b) a erosão; c) o intemperismo; d) o assoreamento; e) a poluição. 7. (UFRJ/2008) Os principais depósitos de carvão do Brasil estão localizados ao sul do país, na Bacia do Paraná, que são do período: a) Devoniano; b) Permiano; c) Cretáceo; d) Ordoviciano; e) Triássico. 8. Na plataforma brasileira, a unidade de relevo de planalto que está relacionado às estruturas geológicas de bacias sedimentares, pode ser encontrado: a) no planalto da Borborema. b) nos planaltos de serras de Goiás- Minas. c) nos planaltos da Serra do atlântico. d) no planalto da Amazônia Oriental. e) no planalto Sul-Rio-Grandense 80 GEOLOGIA E SOCIEDADE INTRODUÇÃO Ao longo da apostila, foi possível perceber o quanto o conhecimento sobre as Geociências, e neste caso específico da Geologia pode inferir na vida terrestre. O objetivo de cada unidade foi mostrar o conhecimento geológico e partir daí po- der refletir como ele pode se relacionar com as questões pertinentes aos estudos espaciais, em particular a Geografia, que é a disciplina responsável por investigar as relações (de caráter físico e social) que acontecem no espaço ao longo do tempo. A busca por recursos que atendam às necessidades humanas, desde seus pri- mórdios, como material para habitação, fontes energéticas, bens minerais, trans- porte, entre outros, sempre estiverem presentes na sociedade. O conhecimento ge- ológico sistêmico possibilita uma ampla visão ao longo do tempo, da compreensão da dinâmica dos processos naturais que ocorrem na Terra, e nos fornecem respostas e caminhos para nossa passagem por este planeta tão único no sistema solar. Por- tanto é imprescindível que os profissionaisdas geociências tenham sempre em mente a responsabilidade de se comunicar com a sociedade. As relações da geologia com a sociedade estão muito atribuídas ao campo econômico, tamanha a importância dos recursos minerais provenientes das rochas. Ao longo do tempo histórico, as diferentes demandas e os diferentes usos dos recur- sos minerais criaram marcas na paisagem, como por exemplo a “corrida do Ouro” no Brasil colônia, até os dias atuais com a instalação de polos Petroquímicos, alaga- mento de extensas áreas para criação de grandes usinas hidroelétricas, e barragens para extração de minérios. RECURSOS MINERAIS A história do Brasil, que já carrega em seu nome marcas da exploração dos recursos naturais (pau-brasil), foi invadido e explorado pelos Europeus em busca de recursos minerais, que logo depois da invasão, no final do século XVII, a descoberta de ouro em solos brasileiros, acarretou na famosa “corrida do ouro”, que incentivou Err o! Fo nt e d e re 81 a busca e mineração desse elemento químico natural, gerando grandes transforma- ções no espaço social. O ouro é um elemento químico que raramente se combina com outros ele- mentos, por isso, muitas vezes é encontrado no estado nativo de formação. O ouro costuma ocorrer em aluviões (depósitos de sedimentos clásticos formado por um sis- tema fluvial) e em veios de quartzo associados a rochas intrusivas ácidas. Quanto às características físicas do ouro, é comum encontra-lo na forma de escamas, mas- sas irregulares (pepitas) ou fios irregulares. É opaco, seu brilho é metálico e sua dureza está entre 2,5 e 3,0, sendo possível riscá-lo com um canivete ou um pedaço de vidro. Na sociedade o ouro é usado principalmente como moeda financeira, e tam- bém na fabricação de joias e ornamentos decorativos. Passou a ser usado na odon- tologia, com próteses de dentes feitas de ouro, e mais recentemente, na fabricação de muitos produtos da indústria eletrônica. O Brasil foi o maior produtor de ouro do mundo entre 1700 e 1850, providos em grande parte das aluviões na região do Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais. Per- dendo expressividade global na metade do século XIX, quando países, como os EUA, fizeram descobertas de ouro aluviar em seus territórios. Atualmente a representativi- dade da produção deste minério está associada a países como África do Sul, EUA, Austrália, China e Peru. A história do ouro no Brasil foi apenas o começo de tantos outros minerais que vieram a ser explorados economicamente. Em 2016 no livro, Recursos Minerais no Brasil: problema e desafios, organizado pela Academia Brasileira de Ciências (ABC), traz uma tabela da produção mineral brasileira, com base nos dados disponíveis pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) e do Instituto Brasileiro de Mineração (IBRAM), que sintetiza a situação das reservas, da produção e do mer- cado internacional, bem como elenca as principais minas de commodities do Brasil para os anos de 2012 e 2013. Está disponível na figura a seguir. 82 Figura 31: Reservas, produção e situação no mercado das commodities minerais e principais minas brasileiras em 2012/2013. Fonte: Melfi, A.J. et al. (2016) apud (Lima, T.M et al., 2013) Tal cenário mostra que o conhecimento sobre os eventos geológicos pretéri- tos no Brasil foi de extrema importância na busca dos recursos minerais aplicados na economia. As cicatrizes dos impactos ambientais deixadas pelas atividades de mi- neração devem ser amplamente estudadas para que a capacidade de exploração mineral seja feita de forma responsável e diminua danos futuros. O alto potencial do uso desses recursos, também acarreta em grandes desafios, que atualmente se es- barram no paradigma do desenvolvimento sustentável. 83 RECURSOS ENERGÉTICOS Os recursos minerais também são fontes de energia. Ao longo da história o ser humano criou diferentes mecanismos para gerar energia e com o avanço da indus- trialização aumentou potencialmente a demanda para desenvolver atividades de diferentes tipos, seja na agricultura, nas indústrias ou nas tarefas domesticas. Ao pas- sar do tempo, as fontes energéticas foram mudando, buscando superar crises e tam- bém menores impactos ambientais. Além de o consumo ser diferenciado em cada país, eles apresentam recursos diferentes, e por isso criam mecanismos de acordo com suas fontes. Segundo, Farias; Sellito (2011) no artigo, Uso da energia ao longo da história: evolução e perspectivas futuras, analisam quem fatores como a disponi- bilidade de recursos, interesses comerciais, domínio de tecnologias e a preservação do meio ambiente levaram os países a diferentes escolhas para a composição de suas matrizes. As fontes de energia renováveis são aquelas que não se esgotam na natureza, tais como energia solar, eólica, geotérmica, hidroelétrica, biomassa e etc... Já as fon- tes de energia não renováveis são atribuídas as fontes de combustíveis fosseis, tais como petróleo, carvão mineral e gás natural, e de usinas nucleares, que em sua mai- oria utilizam o urânio para gerar energia. O Carvão mineral foi o primeiro combustível fóssil a ser utilizado em larga escala como fonte energética, foi um importante motor no processo de industrialização, po- rém seu impacto na atmosfera também se mostrou muito significativo. A chegada da indústria petroquímica em 1930 declinou o carvão mineral como fonte de energia, e ainda fomentou a criação de diversos subprodutos a partir da extração do Petró- leo. O Petróleo é uma fonte esgotável de energia, e uma das mais importantes no mundo, por isso sua notoriedade no cenário dos recursos energético. Segundo o geó- logo Branco, P.M: Das muitas teorias sobre o surgimento do petróleo, a mais aceita diz que ele se formou a partir da decomposição de matéria orgânico (principalmente algas), decomposição esta causada pela pouca oxi- genação e pela ação de bactérias. Esses seres teriam se acumulado no fundo dos mares e lagos e, com o passar de milhões de anos, o peso dos sedimentos sobre eles depositados teria promovido compac- tação e aquecimento, levando às transformações que deram origem ao petróleo. A temperatura mínima para deflagrar esse processo é 49 ºC, mas ela pode chegar a 177ºC. Isso corresponde a profundidades 84 de 1.500 e 6.400 metros, respectivamente. Se a matéria orgânica for levada a profundidades maiores, ou seja, submetida a temperaturas superiores a 177º C, transforma-se em gás ou grafita. Esse processo de formação é, como se viu, extremamente lento daí se considerar o pe- tróleo um recurso não renovável. (Branco, P.M., 2014) As maiores reservas de Petróleo do mundo estão localizadas na região do Ori- ente Médio, o que por um lado, traz um beneficiamento econômico expressivo, e por outro geram conflitos internacionais. No Brasil, a Bacia de Campos tem expressiva produção nacional e mais recen- temente, a extração em depósitos chamados de pré-sal, situados no oceano a gran- des profundidades, colocou o Brasil como uma importante fonte mundial deste re- curso. A discussão acerca das fontes energias não esgotáveis e que geram menores impactos ambientais é amplamente debatida, visto que as ciências apontam cami- nhos sinuosos para a manutenção da atual forma de explorar os recursos minerais. 85 GEOLOGIA E VALORIZAÇÃO SOCIAL, CULTURAL E HISTÓRICA: EXEMPLO DO GEOPARK ARARIPE – CE. Apesar de esta ciência ser muito relacionada ao campo econômico, tal como nossa relação com a natureza, ela também adentra as questões culturais e históricas. Um bom exemplo disso no Brasil que imprime estes valores de forma categórica é o exemplo do Geopark Araripe. O Geopark Araripe está localizado na partesul do Estado do Ceará, região nordeste brasileira. Envolve os municípios de Barbalha, Crato, Juazeiro do Norte, Mis- são Velha, Nova Olinda e Santana do Cariri. Tem uma área de aproximadamente 3.790km², está inserida na porção cearense de estrutura de bacia sedimentar do Ara- ripe. A região é caracterizada pela sua imensa importância geológica do período Cretáceo, com destaque para seu tesouro paleontológico, com registros de 150 a 90 milhões de anos muito bem preservados e de enorme diversidade paleobiológica. Em 2005, sabendo de sua riqueza geológica, a Universidade Regional do Cariri (URCA) tomou a iniciativa, através da Secretaria da Ciência, Tecnologia e Educação Superior (SECITECE) do Governo do Estado do Ceará, de encaminhar à Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO), uma proposta de candidatura do Geopark do Araripe para a inserção deste na Rede Global de https://bit.ly/2X5jh7B https://bit.ly/2OZ5Ami https://bit.ly/3gaCDzv https://bit.ly/308Vrtt 86 Geoparques (GGN). Logo em setembro de 2006, o Geopark do Araripe foi reconhe- cido pela GGN como o primeiro Geoparque das Américas, e ganhou apoio de dife- rentes instituições nacionais. O Geopark Araripe menciona em sua página da web que tem como alguns objetivos: • Proteger e conservar os sítios de maior relevância geológica/paleontológica, territorialmente denominados geossítios; • Proporcionar à população local e aos visitantes, oportunidades de conhecer e compreender tanto os contextos científicos das várias eras geológicas (Pré- Cambriano, Paleozoico e Mesozoico), bem como de outros enquadramentos regionais importantes, como o complexo cultural do Cariri e o ecossistema am- biental da região; • Possibilitar o conhecimento e a divulgação dos registros arqueológicos de po- voamento ancestral da região; • Intensificar relações com todo um espectro de atividades (científicas, culturais, turísticas e econômicas), com ênfase na história evolutiva da Terra e da Vida; • Divulgar a história da ocupação do território, a cultura regional e suas manifes- tações, e as formas de utilização sustentável dos recursos naturais na região; • Promover a inclusão social para além da proteção e promoção dos registros geológicos, paleontológicos, antropológicos, ambientais, paisagísticos e cul- turais, considerando a participação da sociedade como um dos pilares do desenvolvimento do Geopark Araripe enquanto território de ciência, educa- ção e cultura; • Incentivar um turismo de qualidade, baseado nas múltiplas valências do terri- tório, através de uma estratégia de promoção e divulgação de nível interna- cional; • Cooperar em articulação estreita com os stakeholders e os poderes públicos municipal, estadual e federal, de forma a garantir um contínuo desenvolvi- mento do território. A criação do Geopark assumiu um papel importante dentro das questões so- ciais e culturais do espaço nesta região, relatando sua importância histórica humana e geológica. Contanto o beneficiamento econômico não é ausente, ele vem como consequência do desenvolvimento das práticas mencionadas anteriormente. Atual- 87 mente o Park além de ser muito visitado por turistas, também é espaço para ativida- des escolares, e de lazer dos moradores, conforme a figura 32 que mostram as últimas notícias do site do Geopark Araripe acessado em junho de 2020. Este foi um exemplo, de muitos outros, que relacionam o conhecimento geológico com a sociedade, de forma a desenvolver questões do espaço sociocultural. Figura 32: Ultimas notícias no site do Geopark Araripe Fonte: http://geoparkararipe.urca.br/ Um Geoparque Global da Unesco (Unesco Global Geopark) usa sua herança geológica, em conexão com todos os outros aspectos do patrimônio natural e cultu- ral da área, para aumentar a conscientização e compreensão dos principais proble- mas enfrentados pela sociedade, tais como usar os recursos da Terra de forma sus- tentável, mitigar os efeitos da mudança climática e reduzir riscos relacionados a de- sastres naturais. http://geoparkararipe.urca.br/ 88 A falta de incentivo à pesquisa, ainda esbarra na elaboração e concretização de geoparques no Brasil, este é um dos motivos pelos quais, um país tão diverso (tanto na biologia, na geomorfologia, na geologia...), conta apenas o registro de apenas um Geopark. O conhecimento geológico, neste e em diversos outros exemplos pelo mundo, são fundamentais para se criarem relações íntimas do ser humano com o espaço e a sua própria natureza. É necessário o incentivo às pesquisas que buscam esta rela- ção, que vai além da questão econômica, e integre a ciência em conjunto com a sociedade, com os diferentes saberes e com os conhecimentos tradicionais. As Geociências contribuem para uma visão integrada do ambiente, visando à compreensão sistêmica dos processos que ocorrem na Terra em diferentes escalas ao longo do tempo e do espaço, incluindo as diferentes formas de conhecimento. Este parece um dos caminhos para que o ser humano se entenda como parte da natureza e não algo que está fora dela. Cuidar da natureza é cuidar de si. 89 FIXANDO O CONTEÚDO 1. O termo minério é designado para: a) Estudar a formação dos minerais. b) Minerais com composição metálica. c) Minerais que são explorados economicamente. d) Minerais óxidos. e) Minerais que compõem as rochas sedimentares. 2. Das opções a seguir, assinale a que representa uma fonte de energia renovável a) Petróleo. b) Gás natural. c) Carvão. d) Hidroelétrica. e) Usina nuclear. 3. (DRM/2011) As alternativas às fontes de energia de combustíveis fósseis são: 1. Gás natural, energia nuclear e energia solar. 2. Energia nuclear, energia solar e energia geotérmica. 3. Energia eólica, gás natural e biomassa. 4. Energia nuclear, energia solar e carvão. 5. Hidrocarbonetos, energia eólica e energia solar. 4. O Brasil possui importantes commodities minerais que se destacam no cenário glo- bal, atualmente um deles que se destaca é: a) Carvão. b) Zinco. c) Estanho. d) Fosfato e) Nióbio. 90 5. Crimes ambientais são muitas vezes irreparáveis e ameaçam diferentes formas de vida na Terra. O crime ambiental que se repetiu e marcou o ano de 2019, com a morte e desaparecimento de 270 pessoas, e causou alta degradação ambiental e posteriores problemas relacionados à saúde humana, no Brasil foi: a) O rompimento da barragem de Brumadinho. b) O derramamento de óleo na baia de Guanabara. c) O incêndio na Ultra cargo. d) A contaminação por mercúrio nos rios devido à mineração. e) Desmatamento da Amazônia para garimpo. 6. Uma das fontes mais importantes de energia no mundo são os combustíveis fosseis, como o Petróleo. Sobre o processo de formação do Petróleo é possível afirmar que: a) O Petróleo é derivado de rochas ígneas, formadas por pontos quentes no magma (hot spots) e se encontram apenas em áreas oceânicas. b) O Petróleo é formado a partir do processo de metamorfismo de rochas plutônicas em grandes profundidades. c) O Petróleo é formado pela decomposição de matéria orgânica, que se acumulou durante milhões de anos e foram compactadas e aquecidas. d) O Petróleo é formado por metamorfismo de impacto, que alteram a textura e com- posição das rochas, transformando-as em material viscoso. e) O Petróleo é formado pelo processo de litificação de sedimentos clásticos ao longo de milhões de anos. 7. (DRM/2011) O único geoparque brasileiro reconhecido pela UNESCO está locali- zado: a) Na Chapada do Araripe b) Na Chapada dos Guimarães c) Na Chapada Diamantina d) Na Chapada dos Parecis e) Na Chapada do Apodi91 8. O conceito de Geoparque está relacionado com: a) Áreas de alto potencial para exploração de recursos minerais. b) Áreas geográficas únicas e unificadas, onde locais e paisagens tenham significado internacional e são gerenciadas com uma perspectiva holística de proteção, edu- cação e desenvolvimento sustentável. c) Áreas geográficas que apresentam rochas e minerais raros para serem explorados por empresas de mineração de grande porte. d) Áreas que estão inseridas em clima árido e semiáridos que precisam ser conserva- das. e) Áreas florestadas que precisam ser conservadas para não intensificar o aqueci- mento global. 92 CONCEITOS BÁSICOS SOBRE GEOPROCESSAMENTO 7.1 INTRODUÇÃO Os dados geográficos têm sido importantes ao longo dos anos para suprir as necessidades de ir de encontro à posição geográfica e a geometria do elemento de interesse, sobretudo na geração de instrumentos de referência. A obtenção de dados referenciais geográficos para locomoção e localização nos territórios, foi por muitos anos feita com base em instrumentos de papel como os mapas e cartas (Quadro 01), que pela sua limitação de aporte de informações, impedia uma análise mais aprofundada e a combinação temática de fatores de interesse. Quadro 1: Referências geográficas físicas utilizadas ao longo do tempo Produto Descrição Carta Trata-se de uma representação gráfica das delimitações naturais e artificiais de um local para avaliação humana, facilitando o entendimento de distâncias e direções em média ou grande escala. Pode, portanto, ser composta por várias folhas para atingir o nível de contemplação do terreno. Mapa Configura uma representação de uma superfície plana em uma escala deter- minada e apresenta em sua constituição os acidentes físicos da superfície estu- dada. Planta Diferente dos anteriores, a planta representa uma área mais limitada, de grande escala pelo grande nível de detalhamento. Dessa forma, entende-se que a cur- vatura da Terra não é considerada. Croqui Utilizado muitas vezes para a representação esquemática do terreno, apresen- tando um esboço da topografia de uma região específica. Tal forma de repre- sentação é classificada como um levantamento expedido com pouca preci- são. Fonte: Adaptado de Carvalho e Sá (2017). Ao longo dos anos, com o avanço da computação e a exploração do es- paço por satélites, a tecnologia baseada na informática possibilitou a captação de imagens da superfície terrestre e o manuseio das mesmas para contribuição geral Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. 93 no nos mais diferentes contextos, uma vez que as imagens de satélite não são pro- priedade apenas do geoprocessamento. O Geoprocessamento por sua vez, utiliza um conjunto de ferramentas para realização de estudos, sendo eles: (1) Sensoriamento Remoto; (2) Sistemas de Nave- gação por Satélite (GNSS); (3) Cartografia Digital; (4) Softwares de desenho como CAD (Computer-Aided Design); (5) e os Sistemas de Informação Geográfica (SIG’s), os quais permitem a criação de bancos de dados espaciais. No geral banco de dados contém diversas informações não se limitando ao repasse dos satélites. 7.2 SENSORIAMENTO REMOTO Para a ideia clássica, o sensoriamento remoto é um conjunto de técnicas que visam a extração de informações que após processamento, representem dados da superfície terrestre sem a necessidade de um contato direto através do uso de sen- sores. Para Steffens (2021), um sensor remoto é um sistema eletrônico e óptico, utili- zado para gerar imagens de objetos distantes, podendo ter a sua câmera acoplada a uma aeronave, foguete, balão ou um satélite. Os satélites, meio bastante utilizado para o sensoriamento remoto são estrutu- ras artificiais que gravitam em órbitas características ao redor da Terra e tem grande amplitude de imagem da superfície terrestre. Podem ser classificados quanto à sua órbita alta ou baixa, mais precisamente os de órbita baixa são aqueles alocados abaixo de 2000 km, e entre 350 e 1400 km da superfície da Terra. Todas as informações obtidas por estes sistemas de satélites são captadas por ferramentas internas denominadas sensores. Estas ferramentas de captação são usu- almente caracterizadas pela autonomia que tem com uso de luz, sendo divididas entre sensores ativos e sensores passivos. Os sensores ativos são acoplados nos saté- lites, e tem sinal próprio de luz ou ondas que quando emitidas, recebem uma res- posta. Trata-se então, de um instrumento que independe das condições meteoroló- gicas para atuar, sendo incluídos nesta gama de atuação, os radares, o lidar, altí- metros, instrumentos de telemetria, sondas e medidores de dispersão. Os sensores passivos por sua vez, são dependentes de energia natural dos raios solares para atingir o objeto de estudo e obter a reflexão do mesmo. Neste quesito está incluído o CBERS (Amazônia-1), sensor brasileiro. É comumente utilizado na agricultura, para reflectância e obtenção dos índices de vegetação e em outras 94 ciências ambientais. Tendo a referência dos sensores passivos e ativos, também é possível carac- terizar estas ferramentas quanto às suas características orbitais. Ou seja, como estão dispostos e se movimentam em torno da Terra para obterem informações. Estes mo- vimentos são estratégicos diante do objetivo do sistema de satélites. Os sensores em órbita apresentam características orbitais diferentes, na qual definem o seu movimento em volta da Terra. O primeiro caso, é o dos sensores em órbitas polares onde os satélites passam pelos polos da Terra ou perto deles. No caso das órbitas síncronas, os satélites mantêm o ângulo com a luz solar o mais constante possível. Um sensor em órbita geoestacionária de acordo com o INPE (2021), é um sa- télite que se movimenta de forma equatorial permanentemente, e sua rotação por- tanto, coincide com a rotação do planeta Terra inclusive em velocidade. O primeiro programa espacial de sensoriamento remoto orbital originou-se nos Estados Unidos, segundo Marino Júnior (2006), e atualmente há uma maior popularização onde paí- ses como França, Índia, Japão, Canadá, Rússia, Brasil, China e União Européia ope- ram satélites com sensores especializados em coletar informações ambientais. Figura 33: Projeção do Amazônia-1 Fonte: Disponível em: https://bit.ly/3BJr13I. Acesso em: 08 mar. 2022. https://bit.ly/3BJr13I 95 Com base nos dados obtidos nos sistemas de Sensoriamento Remoto, são uti- lizados programas computacionais para processamento. São os chamados Sistemas de Informação Geográfica (SIG), que segundo Câmara e Davis (2015), permitem re- alizar análises complexas, ao integrar dados de diversas fontes e ao criar bancos de dados georreferenciados. Essa constituição ainda permite a automatização da pro- dução de documentos cartográficos. Os primeiros SIG’s foram implementados na década de 60, para inventariar os recursos naturais de alguns países, porém eram muito limitados em questão de reso- lução e aporte tecnológico de computação gráfica. Somente na década de 80 houve um grande avanço na tecnologia e disposição dos SIG’s, com o baratea- mento de computadores e o avanço da informática. Nos anos 90, houve um maior acesso das informações obtidas no Brasil, auxiliando as prefeituras, órgãos ambientais e consultorias, mas foi nos anos 2000 que os SIG’s foram realmente popularizados com o livre acesso a bancos de dados e a softwares de uso comum como o Google Earth e o Google Maps. Nesta época também, foi intensificado o uso de GPS para veículos. Para tanto, os sistemas de Informações Geográficas, segundo Barbosa (1997), descrevem as condições reais de um local a partir de três questões básicas: (1) a localização geográficaem relação ao sistema de coordenadas utilizado; (2) os re- lacionamentos espaciais com outros objetos de referência próximos; (3) e os atribu- tos temáticos, medidos ou observados no entorno. Os SIG’s são configurados com as referências espaciais dadas por vários siste- mas escolhidos pelo usuário de acordo com a sua finalidade. Para entrada de qual- quer imagem em um SIG, é necessário configurar o sistema de referência utilizado para descrever a posição do material inserido de acordo com a superfície da Terra. Estes sistemas de referência são chamados de Sistemas de Referência Geodésica, que dispõem de coordenadas para descrever um ponto ou um objeto dentro do SIG. No ponto de vista de concepção, estes sistemas de referência podem ser ainda desenvolvidos com base na superfície esférica da Terra, ou com base em uma su- perfície plana criada, sendo as coordenadas geodésicas e coordenadas planas, respectivamente. Os sistemas de referências mencionados podem ainda ser classificados como (1) Sistemas de Coordenadas Cartesianas; (2) Sistemas de Coordenadas Geodésicas e (3) Sistemas de Coordenadas Planas. O primeiro sistema é baseado em medidas ordenadas nos eixos X, Y e Z, com 96 um centro de massa assumido como o centro da Terra, portanto, se trata de um posicionamento geocêntrico, exemplo do WGS84. O segundo sistema envolve a latitude (Linha Equador) e longitude (Meridiano de Greenwich) e os ângulos formados com os pontos de interesse. No terceiro caso, as coordenadas planas assumem as orientações Norte e Leste, onde projeções ma- temáticas identificam as feições do ponto de interesse, como no caso da UTM – Uni- versal Transversa de Mercator. Com o passar dos anos, muitos sistemas de referência foram aceitos dentro dos SIG’s,como por exemplo: Sistema Córrego Alegre (Brasil), SAD69 (South American Datum 1969 ou 1996 – para a América do Sul); WGS84 (World Geodetic System 1984 – sistema de referência global); e o Sistema Geodésico Brasileiro: SIRGAS2000. Este último sistema de referência mencionado, SIRGAS 2000, é desde o ano de 2015, o único sistema de referência geodésica oficialmente utilizado no Brasil. No entanto, para abrangência da superfície terrestre existem “constelações” de satélites com objetivos de fornecer informações geográficas em tempo real para aplicativos e atualizações diversas para usuários. Dentre eles se destacam os GNSS’s, que contribuem para o acesso tecnológico da infraestrutura de transportes e a mo- bilidade, em especial. https://bit.ly/3xrDve6 https://bit.ly/3qJCjPa 97 7.3 GNSS – GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM Os GNSS são composições de satélites com configurações específicas com o objetivo de fornecer informações atualizadas dos territórios para os usuários. Os GNSS’s são constituídos de três segmentos principais sendo eles; (1) Espacial: a com- posição da rede de satélites e a configuração de suas órbitas no entorno da Terra; (2) Controle: composto pelos centros de controle da operação dos satélites em terra, monitorando o seu desempenho a sincronia para a acurácia das informações obti- das; e (3) Usuário: se refere à antena que capta os sinais emitidos pelos satélites e os transforma de forma que possam servir ao usuário as informações de interesse que o mesmo busca, ou seja, de posicionamento, velocidade e direção do deslocamento. Para atingir estes objetivos, foram criados alguns modelos de GNSS para os territórios de alguns países, especialmente. Dentre estes, pode-se citar o mais co- mum, o GPS (Global Positioning System), ou Sistema de Posicionamento Global que dá a navegação do usuário com medidas precisas de localização geográfica e ge- odésica, e outros como os sistemas GLONASS (sistema russo), o sistema europeu GA- LILEO e o sistema chinês COMPASS. GPS – GLOBAL POSITIONING SYSTEM O sistema GPS é de tecnologia americana, e teve seu primeiro bloco de saté- lites operacionais do sistema lançado em 1989, e em 1994 já continha 24 satélites em funcionamento. O sistema GPS Trabalha com dois blocos de utilização, o 2A, que conta com reflexão a laser e podem ser rastreados de forma independente, e o bloco 2R-M, que é exclusivo para uso militar dos Estados Unidos. De acordo com Embrapa (2021), dentro do sistema GPS existem mais do que 24 satélites em órbita que dão suportes ao sistema tanto em reposição de dados quando ao aumento da acurácia do sistema. No entanto, a disponibilidade desses satélites em operação gera dados em redundância. GLONASS O GLONASS – Global Navigation Satellite System, ou Sistema de Navegação Global por Satélite é um sistema de navegação por satélite criado na Rússia, com o objetivo de fornecer a posição e a velocidade de objetos na superfície terrestre, e também nas proximidades da Terra. De acordo com a Embrapa (2021a), este sis- tema começou a ser desenvolvido na então União Soviética em 1976. Atualmente, 98 é baseada em 24 satélites operacionais, com 18 destes dedicados a cobrir o território russo. Com as atualizações ao longo dos anos, os melhoramentos chegaram à forma mais atual, chamada de GLONASS K, que tem como vantagens a gratuidade e a resolução máxima de decímetros. GALILEO O Galileo é um sistema de posicionamento global lançado criado especial- mente para beneficiar dados de qualidade para a comunidade europeia, sendo operado por civis em detrimento do uso militar. Os primeiros satélites operacionais foram lançados em 2011, sendo que a sua operação completa previa uma oposi- ção ao GLONASS e ao COMPASS, com uma infraestrutura de 18 satélites. A sua ope- ração foi confiada à agência de Sistema de Navegação Global por Satélite (GSA). Para a Embrapa (2021), a estimativa é que o Sistema Galileo possibilitará maior acui- dade no posicionamento de dados pelo acesso livre aos erros do sistema. 99 FIXANDO O CONTEÚDO 1. (PREFEITURA DA ESTÂNCIA DE SALESÓPOLIS – 2021). Amazônia-1 é um satélite brasi- leiro que foi lançado em 28 de fevereiro de 2021, está em órbita baixa e pode servir de base para o desenvolvimento de outros satélites, qual a principal função do Satélite Amazônia-1? a) Emitir ondas de rádio. b) Recepção de dados para telefonia móvel. c) Sensoriamento remoto. d) Recepção de dados para TV. e) Medição da incidência da luz solar. 2. (ANALISTA DE GEOPROCESSAMENTO, MPE SC, 2009). "O SIG é uma convergência de campos tecnológicos. Cada campo provê algumas técnicas e metodologias que implementam o SIG. Muitos desses campos enfatizam a coleta ou a aquisição de dados, outros o ajuste e o relacionamento entre os dados, de modo a conduzir à integração, ao modelamento e à análise desses dados." (PAREDES, 1994). Assinale a alternativa que não corresponde a uma área do conhecimento ligada a sistemas de informação geográfica SIG. a) Geodésia. b) Economia. c) Engenharia Civil. d) Matemática. e) Estatística. 3. Considerando as aplicações do sensoriamento remoto, é correto afirmar: a) GLONASS e GALILEO são GNSS’s de aplicação exclusiva na Ásia. b) O GALILEO é um sistema de uso exclusivo militar. c) O mapeamento de uso da terra é feito exclusivamente pelo sistema GPS. https://www.gabarite.com.br/questoes-de-concursos/cargo/analista-de-geoprocessamento https://www.gabarite.com.br/questoes-de-concursos/orgao/mpe-sc https://www.gabarite.com.br/questoes-de-concursos/ano/2009 100 d) Um exemplo de coordenadas planas é o “Universal Transversa de Mercator”. e) WGS 84 é um sistema de referência que toma por base coordenadas planas. 4. (ANALISTA DE GEOPROCESSAMENTO, MPE SC, 2009). Os termos geoprocessamento e sistema de informação geográfica têm sido utilizados equivocadamente como sinônimos. Nesse sentido, assinalea alternativa que não corresponde a uma tec- nologia utilizada no geoprocessamento. a) Sensoriamento remoto. b) Sistema de Informação Geográfica – SIG. c) Pergamum. d) Sistemas de Posicionamento Global – GPS. e) Computer Aided Design – CAD. 5. Referente ao estudado, pode-se dizer que os Sistemas de Informações Geográfi- cas (SIG’s), ou GIS, na língua inglesa, resultam de uma combinação entre as fer- ramentas: a) Sensoriamento remoto e geoprocessamento. b) Sensoriamento remoto e GPS. c) GPS e Glonass. d) GPS, Glonass e Galileo. e) GPS, sensoriamento remoto e geoprocessamento. 6. Os sensores dos satélites são os instrumentos que captam as inferências necessárias para a elaboração das informações de interesse. Dessa forma, existem alguns sen- sores que necessitam de uma fonte externa de radiação para produzirem. Esses sensores são conhecidos como: a) Passivos. b) Não imageadores. c) Imageadores. d) Ativos. e) Aéreos. https://www.gabarite.com.br/questoes-de-concursos/cargo/analista-de-geoprocessamento https://www.gabarite.com.br/questoes-de-concursos/orgao/mpe-sc https://www.gabarite.com.br/questoes-de-concursos/ano/2009 101 7. De acordo com o que você estudou, e com os conhecimentos adquiridos, assinale a seguir a alternativa que apresenta o conceito de sensoriamento remoto. a) Técnica para obter informações sobre objetos por meio de dados coletados por instrumentos (sensores) que possuam algum tipo de contato físico com os objetos investigados. b) Técnica para obter informações sobre um objetivo, área ou fenômeno por meio da análise de dados coletados por um sensor que não está em contato direto com o alvo. c) Técnicas aplicadas a terrenos e a fenômenos, cujo objetivo é o reconhecimento, a avaliação e o estabelecimento de parâmetros para cartas, croquis e plantas. d) Técnicas científicas e artísticas que intervêm na elaboração de mapas a partir dos resultados e observações diretas/indiretas ou da exploração e utilização da docu- mentação. e) Técnicas de planos de voo que objetivam observar visualmente a superfície e ob- ter as informações necessárias para avaliação de parâmetros. 8. Dentro da gama de sensores utilizados no sensoriamento remoto, pode-se dizer que o correto se afirma em: a) O radar é um tipo de sensor passivo, portanto depende da radiação solar para que possa operar. b) O radar não é capaz de atravessar a cobertura de nuvens, portanto não é indi- cado para imageamento em regiões onde há alta pluviosidade. c) O radar é da mesma classe de sensores que o radiômetro. d) O radar é um sensor ativo, que emite ondas e possibilita o monitoramento em quaisquer condições climáticas. e) A principal atuação dos sensores passivos é nos dias chuvosos e de muitas nuvens. 102 OBTENÇÃO DE INFORMAÇÕES O sensoriamento remoto orbital permite a coleta de dados da superfície da Terra a partir dos sensores embarcados em satélites. Ao longo dos anos, a tecnologia crescente e atrelada ao melhoramento dos produtos obtidos tem fornecido produ- tos de alta qualidade, alguns inclusive estão disponíveis ao público em geral com dados gratuitos para uso em modelagem profissional de diversas áreas. Com base no exposto, para começar a trabalhar com um SIG, é necessário antes obter uma base digital criada a partir de sensores. Estas bases podem ser feitas de maneira mais precisa quando contratadas empresas que utilizam aviões para mapeamentos dos terrenos, ou de forma mais geral ao adotar as superfícies geradas por sensores embarcado em satélites. O uso de VANT’s (veículos aéreos não tripula- dos) tende a ocupar o espaço dos aviões por serem mais econômicos e práticos na geração de dados. O valor dos produtos obtidos então, varia com a precisão dos mesmos. No entanto, quanto a dados gratuitos atualmente pode-se alcançar a re- solução de 2m por meio de dados do Satélite CBERS4-A. A obtenção de dados pelo imageamento gratuito ou pago através de um Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. https://bit.ly/3Sca6MV https://bit.ly/3eMMCiJ 103 sensor é formado em geral através de uma função bidimensional (X,Y) criada por ele, uma imagem digital com base na intensidade da luz refletida do objeto até ele, ou até pela emissão de ondas. A área criada com base nas informações captadas tem precisão conforme for menor a quantidade de pixels, ou a “área mínima” de obser- vação. A obtenção do produto criado através do sensor por outro lado, é um pouco mais complexa do que isto. A descrição pelos sensores do espaço delimitado é feita com a reflexão de faixas ou bandas espectrais, onde as cores demonstram informa- ções, conforme o Quadro 02, que demonstra a identificação espectral do satélite Landsat – Sensor OLI e suas principais aplicações. Quadro 2: Referências espectrais do senso OLI (Landsat). Banda Faixa Espectral (վ m) Resolução 1 – Azul 0.43 - 0.45 30m 2 – Azul 0.450 - 0.51 30m 3 – Verde 0.53 - 0.59 30m 4 – Vermelho 0.64 - 0.67 30m 5 – Infravermelho 0.85 - 0.88 30m 6 – Infravermelho de ondas curtas 1.57 - 1.65 30m 7 – Infravermelho de ondas curtas 2.11 - 2.29 30m 8 – Pancromática (PAN) 0.50 - 0.68 15m 9 – Cirrus 1.36 - 1.38 30m 10 – Infravermelho Térmico 10.6 - 11.19 100m 11 – Infravermelho Térmico 11.5 - 12.51 100m Fonte: PEREIRA (2017) Dessa forma, cada imagem criada é criada a partir de uma combinação de fatores como (1) Radiância: capacidade de reflexão da fonte de informação e a direção; (2) Banda Espectral: que se trata do intervalo dos comprimentos de ondas eletromagnéticas emitidas; (3) Resolução: que é a capacidade que o sensor tem de oferecer precisão dentre as várias respostas obtidas. A resolução por outro lado, pode ser subdividida entre quatro condições de controle: Resolução espacial: trata da distância em separação linear de dois objetos. Resolução espectral: trata da diferença de largura das faixas espectrais. Resolução radiométrica: trata da sensibilidade aos níveis de retorno de sinal das emissões dos sensores. Resolução temporal: trata-se da função do tempo de revisita do sensor em um 104 determinado ponto da superfície terrestre. Os dados espaciais, em um Sistema de Informações Geográficas (SIG) são concebidos em dois formatos base, o raster ou matricial e o vetorial. Segundo Davis (2019), o formato matricial é baseado numa estrutura de grade de células, enquanto o formato vetorial é mais parecido com um mapa de linhas (Figura). Dessa forma, pode-se entender que o formato raster trata-se de uma super- fície que delimita um terreno, por exemplo, enquanto o formato vetorial mostra um limite ou uma condição de contorno, como a envoltória de um rio, o limite de um município ou curvas de nível. O certo é que em todos os projetos usualmente, utiliza- se dos dois formatos para a composição de mapas e geração de informações. Figura 34: Estrutura do vetor e do raster Fonte: DAVIS (2019) Adquiridas as imagens dos satélites, e realizados os primeiros processos de con- trole dos dados obtidos, as imagens são então colocadas à disposição do público de interesse especialmente nos sites das Agências Espaciais como a NASA (Estados Uni- dos), por exemplo, para utilização nas modelagens e obtenção de informações. A sua aplicação e escolha segundo Câmara (1996), pode ser dividida quanto ao ob- jeto de estudo principal: https://bit.ly/3UeDyU7 105 Cadastral: aplicável aos sistemas de cadastramento de zonas urbanas (mape- amentos de áreas de risco, por exemplo), e rurais (como o CAR – Cadastro Ambiental Rural). Cartografia Automatizada: produção profissional de mapas temáticos e de lo- cais de estudo,especialmente obtidos com precisão por aerofotogrametria (obtenção de dados por sensores acoplados a dispositivos aéreos). Ambiental: fornecimento de informações em agricultura, meio ambiente, pla- nejamento urbano e regional, e ecologia em geral. Redes: obtenção de dados para projetos de fornecimento de serviços como os de transportes, água, energia, gás, entre outros. Com os dados obtidos, estudos podem ser feitos a partir destes temas com base na modelagem das imagens rasters que contém em si informações de altitude, dentre outras informações. Conforme a sua constituição, podem receber o nome de Modelos Digitais de Elevação (MDE’s), Modelos Digitais de Superfície (MDS’s), e Mo- delos Digitais de Terreno (MDT’s). Um Modelo Digital de Elevação (MDE), é um produto obtido através de uma estrutura numérica de dados que representa uma distribuição espacial de pon- tos simbólicos com auxílio de algoritmo matemático. Mostra a descrição do terreno estudado quanto a presença de quaisquer dispositivos que alterem a elevação do local, como prédios, veículos, entre outros. Por outro lado, um Modelo Digital de Terreno (MDT), obtém um mape- amento da superfície limpa do terreno, sem quaisquer interferências de árvores ou outros objetos. Estas questões podem ser entendidas a partir da Figura 03 Figura 35: Diferenças entre o MDT e o MDE Fonte: SINGH (2013) 106 Nota-se que enquanto o MDT se preocupa em fornecer os aclives e declives do terreno, o MDE mostra as diversas elevações encontradas, incluindo as edifica- ções delimitadas na área de estudo. Dessa forma, é necessário entender o objetivo do estudo para que se possa optar pelo melhor produto. https://bit.ly/3RP0aZS 107 FIXANDO O CONTEÚDO 1. (PREFEITURA DE CAXIAS – MA). Sobre o Sistema de Informação Geográfica, pode- mos afirmar que: I. Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) são equipamentos e meios tecno- lógicos para se estudar o espaço terrestre. II. Um SIG pode ser considerado um instrumento para mapear e indicar respostas às várias questões sobre planejamento urbano e regional, meio rural e levantamento de recursos renováveis. III. Os SIGs resultam da combinação entre três tipos de tecnologias distintos: o senso- riamento remoto, o GPS e o geoprocessamento. Marque a alternativa correta: a) Apenas as afirmativas I e III estão corretas. b) Apenas as afirmativas II e III estão corretas. c) Apenas as afirmativas I e II estão corretas. d) Todas as afirmativas estão corretas. e) Todas as afirmativas estão incorretas. 2. No sensoriamento remoto, a resolução da imagem é condicionada a menor área ou pixel alcançados pelo sensor. Dentre os valores abaixo, qual se identifica como de melhor qualidade de imagem? a) 10 x 10 m. b) 50 x 50 m. c) 100 x 100 m. d) 0,5 x 0,5 m. e) 0,1 x 0,1 m. 3. O horário local de passagem dos sensores imageadores passivos como o LANDSAT raramente são fixados em torno de 12h00 (horário local). Assinale a opção mais apropriada que explica este fato. 108 a) Cobertura de nuvens mais intensa nesse horário. b) Sombreamento do satélite no alvo. c) Baixo nível de sombreamento dos alvos. d) Incidência de ventos maior nesse horário. e) Taxa de evapotranspiração mais alta nesse horário. 4. O armazenamento de modelos digitais de elevação em sistemas de informações geográficas ficou bastante facilitado com a disponibilização de dados mundial- mente conhecidos como SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Sobre SRTM, é correto afirmar que: a) No Brasil, os dados SRTM foram disponibilizados em uma grade regular de 30 me- tros. b) Faz parte do conjunto de produtos disponibilizados pelo sensor TERRA MODIS. c) Correspondem a dados gratuitos, disponibilizados pela Agência Espacial ameri- cana na internet. d) A acurácia nominal dos dados de elevação é de 1 metro. e) A estrutura de dados é vetorial. 5. (ACAFE- 2009) Os profissionais que trabalham com sistemas de informação geográ- fica – SIG precisam conhecer o domínio da área, combinando conceitos e no- menclaturas correntes em informática com os conceitos e nomenclaturas utiliza- dos nos SIG’s. Nesse contexto, correlacione os termos a seus respectivos conceitos. 1) Dados 2) Projeção cartográfica 3) Dígito 4) Projeção transversa de Mercátor 5) Projeção esteriográfica ( ) Sinal ou símbolo utilizado para representar uma quantidade específica de infor- mação. 109 ( ) Projeção conforme perspectiva sobre um plano tangente, em que o ponto de projeção se situa na extremidade oposta ao diâmetro da esfera, partindo do plano de tangência do plano. ( ) Técnica utilizada para representar, sobre uma superfície plana, por meio de pro- cessos de transformação geométrica, os fenômenos que ocorrem na natureza. ( ) Números, caracteres e símbolos que identificam, qualificam e quantificam fatos ou ocorrências e que ao serem processados resultam em informação. ( ) Projeção cilíndrica conforme que tem um giro de 90° em azimute. O meridiano central é representado por uma linha reta, que corresponde à linha do equador. Com exceção do meridiano central, nenhuma linha é reta, nem os paralelos geo- désicos, nem os meridianos geográficos. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) 3 - 5 - 4 - 1 – 2. b) 1 - 5 - 2 - 3 – 4. c) 3 - 4 - 2 - 1 – 5. d) 3 - 5 - 2 - 1 – 4. e) 1 - 4 - 2 - 3 – 5. 6. (ACAFE- 2009). Sobre Sistemas de Informações Geográficas – SIG analise as afirma- ções a seguir. I. As bases de dados dos SIGs devem ser uma coleção estruturada de dados digitais espaciais e devem ter componentes gráficos (linhas, pontos, polígonos e imagens raster) e não gráficos (informação tabular). II. Em ambientes coorporativos são ferramentas que possibilitam tomadas de deci- sões mais rápidas e seguras. III. São sistemas computacionais que permitem ao usuário coletar, manusear e anali- sar dados georreferenciados. IV. Computer Aided Cartography – CAC e SIG são sinônimos. V. A integridade e a confiabilidade dos dados utilizados num SIG não são levadas em conta, uma vez que esses sistemas computacionais são programados para corrigir qualquer irregularidade nos dados utilizados. 110 Todas as afirmações corretas estão em: a) I - II - III. b) I - II – IV. c) II - III – V. d) III – IV. e) IV – V. 7. (UNIFEI-SP – Adaptada). O monitoramento por satélites e o GPS (Sistema de Posici- onamento Global) são inovações tecnológicas atualmente usadas por órgãos governamentais, agricultura, empresas, pessoas etc. Sobre essa questão, escreva verdadeiro (V) ou falso (F) para os itens abaixo e assinale a alternativa correta. I. O GPS é um Sistema de Posicionamento Global constituído por dezenas de satélites que emitem sinais de rádio captados por aparelhos especiais em qualquer ponto da superfície da Terra. II. O GPS indica ao usuário sua localização em termos de latitude, longitude e alti- tude. III. Na agricultura, essas tecnologias podem ser utilizadas a fim de que se obtenha maior produtividade com custos menores. IV. Essas inovações tecnológicas permitem, por exemplo, detectar e acompanhar a direção e o deslocamento de queimadas e avaliar prejuízos em áreas atingidas por secas ou inundações. a) V- F- V- V. b) V- V- V- F. c) F- V- V- V. d) V- V- V- V. e) F- F- F- F. 8. (UFAM). 111 Sobre o GPS, leia as assertivas abaixo e assinale somente as que estão corretas. I. O GPS é considerado, atualmente, a mais moderna e precisa ferramenta de de- terminação da posição de um ponto da superfície terrestre. É um termo em inglês que significa Global Positioning System. II. O GPS permite apenaso monitoramento de deslocamentos realizados em peque- nas distâncias de um ponto para outro, em linha reta. III. O GPS é um instrumento de orientação utilizado apenas em automóveis importa- dos. IV. O GPS representa uma tecnologia desenvolvida inicialmente para fins bélicos. Foi durante a Guerra do Golfo que sua aplicação obteve sucesso. V. GPS é um sistema que se baseia na utilização de mapas e cartas milimetricamente representadas em um gráfico de escalas pequenas. a) Apenas I e IV são corretas. b) Apenas II e V são corretas. c) Apenas I e III são corretas. d) Apenas II e III são corretas. e) Apenas IV e V são corretas. 112 OPERAÇÃO E ANÁLISE DE DADOS E INFORMAÇÕES 9.1 OPERAÇÃO DE IMAGENS OBTIDAS Os processos de análise espacial, segundo o Instituto Brasileiro de Pesquisas Espaciais – INPE (2006), tratam os dados geográficos com o uso da localização geo- gráfica e seus atributos descritivos advindos de um banco de dados convencional. Porém não são restritas apenas a imagens. É possível realizar operações de analises espaciais em dados vetoriais, que indicam delimitações e pontos de interesse, os quais são amplamente usados em quaisquer análises. O processo de análise espacial para geração de um produto como um mapa, e escolha dos atributos de interesse então, pode ser feito com a proposição das perguntas Quadro 03, de acordo com a finalidade da informação. Quadro 3: Aplicações da análise espacial Análise Pergunta Geral Exemplo Condição "O que está..." "Qual a população desta cidade?" Localiza- ção "Onde está...? "Quais as áreas com declividade acima de 20%?" Tendência "O que mudou...?" "Esta terra era produtiva há 5 anos atrás?" Rotea- mento "Por onde ir...?" "Qual o melhor caminho para o metrô?" Padrões "Qual o padrão...?" "Qual a distribuição da dengue em Fortaleza?" Modelos "O que acontece se...?" "Qual o impacto no clima se desmatarmos a Ama- zônia? Fonte: Instituto Brasileiro de Pesquisas Espaciais (2006) Isto quer dizer que, na manipulação das informações de um raster para cria- ção de um caminho de uma cidade A até a cidade B, por exemplo, deve-se pensar na análise de roteamento onde a busca da solução é: Por onde ir? Devo passar por este caminho que me proporciona linha reta, ou por este onde devo fazer muitas curvas? Utilizando soluções de camadas dentro dos SIG’s onde se pode obter dentro de um espaço delimitado a existência de rodovias, hidrovias, portos, aeroportos, en- tre outros. Se o objetivo é definir um modelo de chuva intensa para uma determinada Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. 113 região, busca-se: O que acontece se com esta topografia houver uma grande chuva em curto período de tempo? A solução passa pela inserção de um MDE e da mode- lagem da chuva intensa sobre a região, visando obter pontos de acúmulo que pos- sam indicar enchentes. Outro caso é a análise de tendência, onde pode-se fazer a comparação de uma mesma área com imagens de diferentes datas para responder: O que mudou? Houve desmatamento? Como está o uso do solo? Utilizando imagens das séries histó- ricas sobre um mesmo ponto. Muitas são as aplicações possíveis para cada uma destas perguntas e após tomar este direcionamento, a entrada e obtenção destas informações, tem como base o manuseio do SIG, onde o usuário tem como premissas a utilização dos seguin- tes componentes mínimos, de acordo com o INPE (2006): Interface com o usuário; Entrada e integração de dados; Funções de processamento gráfico e de imagens; Visualização e plotagem; Armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um banco de dados geográficos). Diante destas premissas os SIG’s desempenham uma função específica que é a de processar dados adquiridos de um banco de dados. Dessa forma, apresen- tam-se alguns sistemas de geoprocessamento a seguir, para entendimento das con- dições de cada um, de acordo com Francisco (2020). Excetuando o sistema CAD, todos são classificados como SIG’s. O sistema CAD se diferencia por apresentar da- dos vetoriais, enquanto o SIG faz operações de análise espacial e gere informações referentes a localização. CAD (Computer Aided Design – projeto auxiliado por computador) – tratam- se de sistemas criados especialmente para facilitar a elaboração de projetos de en- genharia com base nos modelos digitais formados em raster ou vetor, como por exemplo, o AutoCad Civil 3D. PDI (Processamento Digital de Imagens) – são sistemas que objetivam opera- ções que vinculam tratamentos às imagens do sensoriamento com aplicação temá- tica ou visando a melhoria das informações obtidas, como por exemplo, o Spring. MNT (Modelos Numéricos de Terreno) – são sistemas que realizam a interpola- ção de dados obtidos como pontos e linhas, a fim de gerar superfícies contínuas que 114 constituam uma distribuição espacial com precisão para altimetria, batimetria, geo- física, entre outros. 9.2 PRINCIPAIS SOFTWARES DE USO Existem muitos softwares de uso no geoprocessamento, porém em comum, todos apresentam uma interface básica, com pelo menos os quatro pontos listados na Figura 04, a seguir. Figura 36: Representação da interface de um SIG Fonte: FRANCISCO (2021) Na mesma figura, pode-se entender como: (1) Entidades espaciais, onde se insere a delimitação das informações de interesse; (2) Camadas, onde se insere as qualificações gráficas das informações de interesse, que podem inclusive serem so- brepostas; (3) Atributos, onde se coloca as condições de contorno dessas informa- ções de interesse; e (4) a Componente Gráfica, onde são apresentados os resultados da manipulação dos dados. As empresas comumente adotam como SIG mais utilizado o software ArcGis, porém se trata de um programa que requer uma licença para o uso. As análises feitas no mesmo, podem ser realizadas em alguns softwares livres que têm capaci- dade de realizar as mesmas condicionantes aos mapas. Em destaque, o QGis é o 115 programa mais bem aceito dentro da gama de softwares livres (Quadro 03) na área. Quadro 4: Softwares livres de informações geográficas Software Descrição Destaque Restrição SPRING - Software nacional desenvolvido pelo INPE com funções completas de geo- processamento. - Funções de digitaliza- ção, análise espacial e processamento de imagens - Utiliza banco de da- dos próprio; - Interface pouco intui- tiva JUMP - Visualizador com funções avança- das de edição de dados vetoriais e cruzamentos espa- ciais entre vetores. - Funções de digitaliza- ção; - Visualização de web services; - Cruzamentos entre vetores. - Não acessa dados raster diretamente; - Não possui boa im- pressão de mapas; - Dificuldade na mani- pulação de grandes volumes de dados. QGis - Visualizador com vários plugins que adicionam funcio- nalidades específi- cas como acesso a dados de GPS, ex- portação para banco de dados PostGis, conexão com GRASS, etc. - Conexão com o Pos- tGis; - Criação e digitaliza- ção de dados vetoriais; - Conexão com GRASS; - Manipulação da le- genda dos temas. - Não possui boa im- pressão de mapas; - Poucas opções de ex- portação/importação de dados. OpenEv - Biblioteca de fun- ções para proces- samento de dados raster e vetoriais com um visualiza- dor de temas. - Ferramentas de im- portação/exportação de dados; - Visualização em 3d; - Georreferenciamento de imagens. - Não possui boa im- pressão de mapas; - Interface pouco ela- borada; - Poucas opções de configuração dos te- mas. SagaGis - Sistema com mui- tas funcionalidades incluindo edição de dados, análise espacial, elabora- ção de gráficos, elaboração de la- yout para impres-são, visualização em 3d; - Permite a criação de módulos de análise espacial e seu compartilha- mento entre usuá- rios. - Análise de dados ras- ter; - Interface gráfica; - Edição de dados; - Visualização dos da- dos. - Deficiências no mó- dulo de criação de la- yout; - Não se conecta com PostGis ou outro banco de dados; - Não roda em Linux. http://www.jump-project.org/ http://qgis.sourceforge.net/index.php?option=com_frontpage&Itemid=1 http://openev.sourceforge.net/ 116 Grass É um sistema com- pleto para proces- samento incluindo dados vetoriais e raster. - Análise espacial; - Digitalização; - Edição de topologia - Interface pouco ami- gável; - Banco de dados pró- prio. Terra- View - Visualizador de- senvolvido pelo INPE tendo como base a biblioteca TerraLib. - Possuí funções de análise espacial, consulta, importa- ção de dados, etc. - Criação de legenda; - Análise espacial; - Consulta espacial. - Ausência de módulo de impressão; - Utiliza um banco de dados próprio, exigindo a importação dos da- dos vetoriais. Fonte: Adaptado de Ministério do Meio Ambiente (2020) 9.3 TIPOS DE MAPAS Os mapas gerados dada a utilização do SIG e a partir dos dados obtidos po- dem ser classificados quanto a três tipos de documentos específicos, de acordo com o produto final a ser concebido (Figura 05). https://bit.ly/3eTTzyK https://bit.ly/3Bm8MQu 117 Figura 37: Definição de um mapa temático Fonte: STEFFEN (2019) Mapas temáticos: visando produzir a representação de dados específicos, como o índice de vegetação, a geologia local, os sistemas de transportes dis- poníveis, entre outros. Mapas especiais: apresenta semelhança de objetivo aos mapas temáticos, porém visa apresentar uma só aplicação. Cartas topográficas: produtos obtidos a partir de grandes escalas para repre- sentação da superfície de um terreno e a sua ocupação. Além das regras para mapas temáticos apresentadas, existem algumas regras para formulação de mapas nos programas SIG. Elas são adotadas para que acon- teça uma padronização de simbologia nos componentes do mapa. O Instituto Brasi- leiro de Pesquisas Espaciais dispõe no Quadro 04 das condições padrões a serem adotadas. https://bit.ly/3RN5fSr 118 Quadro 5: Convenções cartográficas básicas TEMAS CONVENÇÕES Hidrografia 1. Cursos d’água perenes; 2. Cursos d’água intermitentes; 3. Lagoas, lagoas, represas e açudes; 4. Lagos e lagoas intermitentes; 5. Áreas sujeitas à inundação; 6. Brejo ou pântano. Cor: Azul 1. Linhas simples ou duplas; 2. Linhas tracejadas; 3. Áreas contornadas por linhas; 4. Linhas tracejadas; 5. Áreas com fundo tracejado azul; 6. Semelhante ao anterior no qual é incorpo- rada a vegetação também em azul. 7. Rodovias Cor: vermelha ou vermelha e branca. 7. Linhas contínuas ou tracejadas. 8. Ferrovias Cor: preta. 8. Linhas contínuas cortadas verticalmente com pequenos segmentos de retas como se fossem dormentes. 9. Cobertura vegetal Cor: verde. 9. Áreas (manchas) regulares ou irregulares, con- tínuas ou não, a qual é incorporada uma retícula para especificar o tipo de cobertura. 10. Limites (internacional, estadual, municipal e de propriedades). Cor: preta 10. Linhas tracejadas, pontilhadas ou mistas. Relevo 11. Representado por curvas de nível. 12. Representado por intervalos de alti- tude. Cor: marrom (sépia). 11. Linhas contínuas contornando pontos de mesma altitude de uma elevação. Cor: diversa. 12. Zonas definidas para intervalos de altitude por meio de linhas e cores. 13. Paisagem urbana. Cor: varia com a escala (Amarela, ma- genta, cinza). 13. Polígonos, linhas, figuras e símbolos que expri- mam elementos dessa paisagem. Fonte: Adaptado de Albuquerque (2019). https://bit.ly/3QOLKYr 119 FIXANDO O CONTEÚDO 1. (ITAIPU BINACIONAL - ANALISTA – GEOGRAFIA). A padronização de dados geográ- ficos usados em ambiente de Sistema de informações Geográficas (SIG) facilita a leitura de dados em diferentes softwares e representa um dos maiores esforços mundiais de instituições privadas e estatais em vários países. Com relação ao as- sunto, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) Existem diversos formatos de codificação de dados, pois não há um único formato capaz, isoladamente, de atender a todas as tarefas e aplicações possíveis em am- biente SIG. ( ) A tradução sintática e semântica de dados geográficos é possível com o uso de softwares de tradução de dados. ( ) A incompatibilidade entre diferentes formatos de dados geográficos e softwares não ocorre em SIGs modernos, que utilizam banco de dados geográficos. ( ) A interoperabilidade entre sistemas facilita o uso de diferentes formatos de dados em softwares de SIG. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V – F – F – V. b) V – V – F – V. c) V – F – V – V. d) F – V – V – F. e) F – F – V – V. 2. Sobre a operação de dados, leia as afirmativas a seguir: I. Existem algumas perguntas a serem respondidas conforme a finalidade do uso de um SIG para geração de mapas. II. O uso de mapas temáticos objetiva representar dados bem definidos como as- pectos da geologia, vegetação e ferrovias de um local. III. O AutoCad Civil 3D é um exemplo de software do tipo PDI (Processamento Digital de Imagens). 120 IV. A paisagem urbana não é uma modalidade incluída nas convenções de desenho para geração de mapas, portanto, tem representação livre. Assinale a alternativa correta. a) Somente I e II são verdadeiras. b) Somente I e IV são verdadeiras. c) Somente II e III são verdadeiras. d) Somente I, III e IV são verdadeiras. e) Somente II, III e IV são verdadeiras. 3. (UDESC SC-2014). Analise as proposições em relação à localização e à orientação na superfície terrestre. I. Pode-se orientar pela Lua, porque ela surge sempre no Oeste e põe-se no Leste. II. As estrelas não são pontos confiáveis para a orientação, com exceção do Cru- zeiro do Sul, que não realiza movimento. III. O GPS é dotado de um receptor de pelos menos três satélites para definir a sua posição o que o torna mais preciso que uma bússola. IV. Latitude é a distância medida em graus do Meridiano de Greenwich a um lugar qualquer da superfície terrestre. V. Os pontos subcolaterais ficam entre os cardeais e os colaterais. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas III e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras. 4. Sobre as características de dados matriciais (ou raster) em ambiente de Sistema de Informações Geográficas (SIG), assinale a alternativa correta. 121 a) Possuem uso limitado na análise espacial, em especial para a álgebra de mapas, devido à simplicidade da estrutura de dados. b) A grade irregular comum nos arquivos (diferentes tamanhos de pixels) não permite o cálculo de área. c) Permitem a análise mais precisa de relações topológicas quando comparadas com dados vetoriais, em especial para a análise de redes. d) Armazenam informações de diferentes naturezas em cada célula que compõe a grade regular de um arquivo. e) São comumente obtidos por meio de sensoriamento remoto. 5. (2018 - PREFEITURA DE BOM DESPACHO - MG - GESTOR PÚBLICO MUNICIPAL – GEO- GRAFIA). O acelerado avanço com que o sensoriamento remoto se desenvolveu em poucas décadas deve-se à revolução nos meios dese observar a Terra numa escala global e periódica, e na rapidez da monitoração dos fenômenos dinâmicos e das mudanças das feições terrestres. O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE teve uma ação decisiva na consolidação do sensoriamento remoto como uma tecnologia de uso em escala nacional, projetando o Brasil como a nação pioneira no hemisfério Sul a dominar essa tecnologia. A respeito de características de sensores e produção de imagens de sensoriamento remoto e seus benefícios temos: I. O processo de atualização da cartografia existente, desenvolvendo mapas e ob- tendo informações sobre áreas minerais, bacias de drenagem, agricultura, flores- tas. II. As previsões quanto ao planejamento urbano e regional, monitorando os desastres ambientais tais como enchentes, poluição de rios e reservatórios, erosão, desliza- mentos de terras, secas. III. O uso de imagens de satélite como âncora para o zoneamento ecológico e eco- nômico de regiões onde a ação antrópica ainda não aconteceu de forma in- tensa, como no caso da amazônia. Nesse exemplo, pesquisadores analisam uma área procurando identificar seus principais atributos físicos a fim de conhecer a vocação natural das paisagens e seu nível de suporte para desenvolvimento ou preservação. 122 a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e II apenas. d) I, II e III. e) III apenas. 6. (DEFENSORIA PÚBLICA DO ESTADO DE AMAZONAS - AM (DPE/AM) - Assistente Téc- nico de Defensoria) São utilizações dos Sistemas de Informações Geográficas em estudos ambientais: a) Mapeamento populacional, diagnóstico de radioisótopos e avaliação de efeito pepita. b) Avaliação de impacto ambiental, mapeamento populacional e diagnóstico de radiofrequência. c) Mapeamento temático, diagnóstico ambiental e avaliação de impacto ambien- tal. d) Avaliação de efeito pepita, mapeamento temático e diagnóstico de radioisóto- pos. e) Avaliação de radiofrequência, mapeamento temático e diagnóstico de radioisó- topos. 7. (2018 - DPE-AM - ASSISTENTE TÉCNICO DE DEFENSORIA - ASSISTENTE TÉCNICO EM AGRIMEN- SURA) O Geoprocessamento procura representar fenômenos geográficos e sua dis- tribuição sobre a superfície da Terra. As características de uma região geográfica são moldadas por um conjunto de fatores, assim, o clima, as formações geológi- cas, o relevo, o solo e a vegetação formam uma totalidade inter-relacionada. O traçado de pontos de correspondência entre o relevo e o solo ou o solo e a vege- tação de uma região, denomina-se: a) Correlação temática. b) Correlação espacial. c) Correlação temporal. d) Correlação topológica. e) Correlação espectral. https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/fcc-2018-dpe-am-assistente-tecnico-de-defensoria-assistente-tecnico-em-agrimensura https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/provas/fcc-2018-dpe-am-assistente-tecnico-de-defensoria-assistente-tecnico-em-agrimensura 123 8. (DEFENSORIA PÚBLICA DO ESTADO DE AMAZONAS - AM (DPE/AM). Assistente Técnico de Defensoria] NÃO faz parte de um Sistema de Informações Geográficas − SIG: a) Interface com usuário. b) Interpolador filológico. c) Função de processamento gráfico e de imagens. d) Entrada e integração de dados. e) Armazenamento e recuperação de dados (organizados sob a forma de um banco de dados geográficos). 124 FOTOINTERPRETAÇÃO DE MAPAS As imagens de satélite, ao recobrirem a superfície da Terra possibilitam o en- tendimento de vários fenômenos entre naturais e antrópicos que cotidianamente acontecem. Dentre estes fenômenos, podemos citar a recorrência de áreas queima- das ou o desmatamento, aparecimento de processos erosivos, incidência de ativi- dade vulcânica, avanço marítimo em locais litorâneos e inundações provocadas por rios, a urbanização acelerada, o uso do solo e a previsão do clima. O produto final obtido neste tipo específico de análise é um mapa temático, que traz a apresentação da grandeza para o qual o mapa é criado com informa- ções quantitativas ou qualitativas, conforme a sua aplicação. Em alguns casos, no entanto, cuidados devem ser tomados pois as delimitações dos mapas podem trazer a expressão de limites imprecisos para os usuários, como no caso de mapas de en- quadramento geológico. Dessa forma, existem padrões de criação para determina- dos tipos de mapas temáticos. Alguns mapas têm características pré-definidas para tornar padrão a apresen- tação e a interpretação do mesmo ao seu usuário final. O Quadro 05 de autoria do INPE, mostra algumas destas condições Quadro 6: Atribuições usuais em mapas temáticos Aplicação Escala típica Tipos de dados Representações gráficas Operações e Foto- interpretação Floresta 1:10.000 a 1:1.000.000 Dados temáti- cos e imagens Matricial e veto- rial Classificação de imagens e consulta espacial Agricultura 1:10.000 a 1:250.000 Dados temáti- cos, imagens, cadastro rural, etc Matricial, vetorial, MDE, MDT, etc. Análise espacial, declividade e con- sulta espacial Geologia 1:10.000 a 1:5.000.000 Imagens, ma- pas temáticos Grades, matricial e vetorial Tranformação de cores (IHS), visuali- zação 3D Redes 1:1.000 a 1:10.000 Redes lineares (topologia) Vetorial Consulta espacial, e cálculos dedica- dos Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. 125 Estudos urba- nos e rurais 1:1.000 a 1:25.000 Redes, cadas- tro urbano e ru- ral Vetorial Consulta espacial Estudos sociais e econômicos Várias Dados alfanu- méricos cadas- trados Vetorial Consulta espacial, cálculos dedica- dos Fonte: Disponível em: https://bit.ly/2X6KBEx. Acesso em: 08 abr. 2022. Independente dos vários estudos mencionados como os destinados a apre- sentar informações sobre florestas e agricultura, antes mesmo da formulação do mapa em SIG’s, há uma etapa importante e essencial para a qualidade dos dados. Trata-se da fotointerpretação das imagens retiradas dos sensores que tem por obje- tivo usar o raciocínio lógico e dedutivo para fornecer compreensão de processos e objetos de estudo apresentados nas imagens dedicadas aos mapas. A fotointerpretação é uma junção de duas análises a partir da imagem ob- tida: (1) a fotoleitura, que delimita uma chave de interpretação da imagem a partir de áreas testes (aquelas onde há uma característica específica e bem delimitada para servir de parâmetro), e (2) a fotoanálise, que define as zonas semelhantes à aquela delimitada anteriormente, e assim sucessivamente. Porém, é importante ressaltar que a fotointerpretação não é a última etapa para criação de um mapa temático. Pois, após a delimitação das feições homólo- gas, é necessário calibrar e validar o modelo para que o mesmo tenha confiabili- dade. 10.1 ETAPAS DE INTERPRETAÇÃO A interpretação de uma imagem obtida através de um sensor para a criação de um mapa temático segue uma sequência delimitada por Filho (2000), onde são definidos desde os objetivos da análise, até a calibração do resultado da fotointer- pretação (Quadro 06). Quadro 7: Etapas da interpretação de imagens Etapa Processo 1 Definição dos objetivos; 2 Definição da área mapeada, escalas utilizadas, classes e legenda; 3 Escolha da imagem, definição do sensor de acordo com o nível de exatidão para a área de interesse diante dos recursos disponíveis; 4 Estipulação da melhor época para aquisição das imagens diante da incidên- cia do clima (chuvas, nuvens, ângulo solar/sombra); https://bit.ly/2X6KBEx 126 5 Definição de canais de acordo com o comportamento espectral do fenô- meno observado; 6 Aquisição de dados anteriores da área para embasamento técnico; 7 Interpretação preliminar e confronto com dadosanteriores; 8 Checagem de campo para calibração do modelo. Fonte: Elaborado pela Autora (2022). Dado o conhecimento destas etapas, é preciso mencionar que a Etapa 7, de fotointerpretação propriamente dita é feita de uma análise mais apurada, onde são avaliados elementos específicos a partir dos dados obtidos no sensor. 10.2 ELEMENTOS DE INTERPRETAÇÃO A interpretação das imagens tem como base a definição de alguns parâme- tros que trazem indicativos de feições já observadas em outros casos comuns. São avaliados nas imagens os itens representados no Quadro 07, a saber: tonalidade, cor, textura, forma, estrutura e sombra do local de interesse. Quadro 8: Apresentação visual dos elementos de interpretação Tonalidade Cor 127 Textura Forma Estrutura Sombra Fonte: Adaptado de Filho (2000) A tonalidade do objeto está relacionada com a intensidade da radiação ele- tromagnética refletida ou emitida pelo alvo do imageamento, em diferentes tons de cinza, e sofre interferência direta da condição de iluminação e do clima, da latitude, do mês e da hora em que a imagem é obtida. Por outro lado, a cor depende do comprimento de onda de radiação eletromagnética e das bandas espectrais usa- das (vermelho, verde e azul – sistema RGB em inglês) para gerar a composição colo- rida. A textura é um padrão de arranjo dos elementos observados e a sua disposi- ção no espaço, e é comumente classificada quanto a sua granulação em fina, mé- dia e grosseira, e sua homogeneidade ou heterogeneidade. A forma é a feição na- tural de forma regular ou irregular que define o objeto como em um conjunto de prédios, estrada e uma cultura de café, de acordo com a sua geometria caracterís- tica. A estrutura é interdependente da forma, pois trata-se do padrão de organiza- ção da forma, ou seja, como o conjunto se apresenta no espaço delimitado apre- sentando alguma regularidade. Se apresenta de forma irregular, não tem estrutura. Por último a sombra é o fenômeno comum pela incidência de luz, e causa certa au- sência de retorno de sinal em sensores como os radares. Pode indicar relevos ondu- lados e montanhosos. 128 10.3 MÉTODO DAS CHAVES Um dos métodos de fotointerpretação adotados é chamado de método das chaves e tem como premissas estabelecer critérios-chave para determinação de fei- ções comuns em estudos comparativos. Portanto, depende de conhecimento prévio para formulação de guias com os atributos de verificação e enquadramento para cada área de aplicação. Como exemplo, Soares Filho et al. (1993), propôs uma chave para fotointerpre- tação de remanescentes florestais, tendo como base a identificação (Figura 06): Tonalidade: equivale a uma tonalidade média, mais clara que as regiões som- breadas, mais escura que as áreas de cultura irrigada, e áreas de campo verde. Cor: vermelho com uma leve tendência para o laranja, cerrado mais amarro- nado, campos secos em ciano acinzentado, capoeiras em laranja e reflorestamento em rosa avermelhado e vermelho. Textura: granulação fina. Forma: irregular. Estrutura: sem orientação, diferente dos reflorestamentos. Relações De Contexto: pequenas manchas descontínuas ou parcialmente co- nectadas em áreas remotas. https://bit.ly/3BJbMYC https://bit.ly/3qFFkjI 129 Figura 38: Imagem de satélite de uma floresta fotointerpretada Fonte: Disponível em: https://bit.ly/3QTuQI2. Acesso em: 08 abr. 2022. Os requisitos dentro das chaves podem ser seletivos ou eliminatórios conforme a definição do autor do método. O grau de confiabilidade (e a calibração), no en- tanto, está ligado à segurança que ela infere na determinação de áreas de grande complexidade dentro dos estudos de caso. https://bit.ly/3QTuQI2 130 FIXANDO O CONTEÚDO 1. (FUNPAR NC/UFPR - Prefeitura de Curitiba - Engenheiro Florestal – 2019) Em relação a fotogrametria e fotointerpretação, considere as seguintes afirmativas: I. Florestas densas aparecem nas fotografias com tonalidade clara, enquanto que uma floresta em início de desenvolvimento aparece com tonalidade escura. II. As fotografias que representam uma superfície com relevo plano e ondulado são caracterizadas pela grande quantidade de sombras. III. Na fotointerpretação visual, a tonalidade refere-se à intensidade de energia ele- tromagnética refletida por um tipo de alvo na superfície terrestre numa determi- nada banda do espectro eletromagnético. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa II é verdadeira. b) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, e II são verdadeiras. e) As afirmativas I, II, III são verdadeiras. 2. Um mapa temático foi composto com os seguintes parâmetros: Escala típica Tipos de dados Representações gráficas Operações e Fotointerpretação 1:10.000 a 1:1.000.000 Dados temáticos e imagens Matricial e vetorial Classificação de imagens e con- sulta espacial Este mapa é provavelmente um mapa temático de: a) Estradas. b) Geologia. c) Estudos econômicos. d) Estudos sociais. e) Florestas. 131 3. A fotointerpretação é uma técnica de obtenção de dados a partir de imagens obtidas de sensores composta por duas fases distintas. São elas respectivamente, a primeira e a segunda fase: a) Fotoleitura e fotoanálise. b) Fotocomposição e fotodinamicidade. c) Fotoaerogrametria e fotoanálise. d) Fotodinamicidade e foto-observação. e) Fotoleitura e fotocomposição. 4. (Escola de Administração Fazendária (ESAF) - 2016 - FUNAI – Engenheiro). A fotointer- pretação é a técnica de examinar as imagens dos objetos na fotografia e deduzir sua significação. São elementos básicos de leitura de uma fotografia ou imagem, exceto: a) Tonalidade e cor. b) Altura. c) Sombra. d) Forma. e) Textura. 5. A composição padrão de mapas temáticos para estudos sociais e econômicos têm como premissa a adoção da escala: a) 1:5.000. b) 1:1.000.000. c) 1:1.000. d) 1:5.000.000. e) Nenhuma das anteriores, pois são várias as escalas utilizadas. 6. A cor, enquanto elemento de fotointerpretação é dependente de um compri- mento de onda da radiação eletromagnética, de onde se obtém bandas para gerar a composição colorida. Estas cores são: https://www.estudegratis.com.br/questoes-de-concurso/materia/engenharia-cartografica-e-de-agrimensura/banca/esaf https://www.estudegratis.com.br/questoes-de-concurso/materia/engenharia-cartografica-e-de-agrimensura/ano/2016 https://www.estudegratis.com.br/questoes-de-concurso/orgao/funai 132 a) Laranja, amarelo e vermelho (cores quentes). b) Verde, azul e cinza (cores frias). c) Azul, verde e vermelho (sistema RGB). d) Do branco ao preto (escala de cinza). e) Amarelo, azul e vermelho (cores primárias). 7. (2019 - NC-UFPR - ITAIPU • Geografia- Adaptada). A interpretação visual é um dos métodos para análise de dados coletados por sensoriamento remoto. Sobre a in- terpretação visual, considere as seguintes afirmativas: I. Demanda conhecimento prévio sobre a área de estudo, como clima, relevo e ve- getação. II. Pode fazer uso de material prévio como dados de apoio à fotointerpretação. III. Faz uso de chaves de interpretação como método obrigatório. IV. É isenta de erro quando emprega métodos de chaves de classificação e não pre- cisa de calibração. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e III e IV são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II e III e IV são verdadeiras. 8.(2010 – PREFEITURA DE CURITIBA – ENGENHEIRO CARTOGRÁFICO, Adaptado). Na fo- tointerpretação, são elementos básicos para reconhecimento de objetos urbanos como prédios/condomínios habitacionais: a) Forma e estrutura. b) Cor e tonalidade. c) Forma e cor. d) Textura e cor. e) Tonalidade e textura. 133 APLICAÇÕES AMBIENTAIS EM SENSORIAMENTO REMOTO São várias as aplicações do sensoriamento remoto nas mais diversas atividades cotidianas e de pesquisa, mas no âmbito ambiental especificamente, a técnica apresenta vantagens significativas pela sua forma de execução. É obtida uma maior representação espacial da área de interesse e a possibilidade de um menor intervalo de tempo na obtenção de dados sequentes. Outro ponto é que a coleta de dados não exige necessariamente a permanência de equipes de campo e de métodos de incursão no local, o que gera uma redução de custos significativa sobretudo em áreas de difícil acesso. Neste contexto, somente dentro das análises relacionadas ao clima, são múl- tiplos os resultados que podem ser obtidos com o sensoriamento remoto de acordo com o sensor acoplado. Existem aplicações na medição da temperatura da superfí- cie da terra e dos oceanos com sensores adequados, que permitem entre outros, estudar as mudanças no habitat das espécies e a influência na vida humana. Porém o produto mais comum relacionado ao clima é a avaliação meteorológica baseada na ação dos ventos, nebulosidade e frentes frias que são mapeados pelos satélites, como os exemplos de mapeamento do Quadro 09. Quadro 9: Avaliação da presença de nuvens e influência no clima Presença de nuvens Espessura ótica das nuvens Fonte: MORAES (2021). Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. 134 No Brasil, é comum o mapeamento das frentes úmidas advindas da Floresta Amazônica que influenciam diretamente no clima do país através da temperatura e da precipitação. Além da previsão do tempo, a incidência de raios e nevoeiros tam- bém pode ser alcançada com mapeamento, fornecendo informações seguras para os cidadãos sobretudo em locais remotos e para o trânsito, respectivamente. A distribuição espacial dos focos de calor é mostrada também por sensoria- mento remoto, como no Quadro 10. Com base em análises temporais, é possível re- alizar a estimativa de área queimada, da biomassa atingida e das emissões de gases feitas. A abrangência do local também dá o entendimento da severidade do fogo e do risco de atingimento de determinados pontos como residências, áreas de pro- teção, monumentos, etc. Quadro 10: Queimadas e emissão de CO2 Focos de queimadas Emissão de CO2 em 2006 Fonte: MORAES (2021) O entendimento da cinética do material particulado emitido na atmosfera através do uso de sensoriamento, permite ainda a criação de modelos de transporte atmosféricos além de modelos de concentração de poluentes regionais ou globais. http://glo.bo/3BLPZzJ 135 Um ponto que é intrinsecamente ligado à proliferação dos focos de queima- das é a estimativa de vento, que também pode ser observada dentro do sensoria- mento remoto, e a transmissão dos aerossóis ou a fuligem da queimada (Quadro 11). Quadro 11: Mapeamento de vento e arraste de aerossóis Estimativa de vento Distribuição de aerossóis Fonte: MORAES (2021) O índice de vegetação também é um fator de grande importância obtido principalmente para verificação da incidência de desmatamento em um determi- nado local, assim como o desenvolvimento do uso do solo que pode explicar muitas questões a respeito dos motivos da variação da vegetação. Esta relação pode ser vista na comparação das imagens contidas no Quadro 12, onde a região da Floresta Amazônica por exemplo, aparece com Índice de Ve- getação mais alto, e respectivamente com uso do solo em função da urbanização menos representativo. https://bit.ly/3BN2omI 136 Quadro 12: Incidência da vegetação e o uso do solo Índice de vegetação Uso do solo Fonte: MORAES (2021) A Figura 07 mostra como se dá a composição de uma imagem em análise temporal de monitoramento de perda de área de floresta para a atividade agrope- cuária ao longo do tempo na cidade de Cujubim em Rondônia nos anos de 2001 (a) e 2004 (b), com o contraste dos três anos de monitoramento (c). Figura 39: Análise da variação de desmatamento Fonte: Adaptado de Pontuchka (2013) Para as aplicações na agricultura, existe ainda a possibilidade de mapear as 137 áreas já plantadas e a qualidade da cultura em tempo real, e assim definir uma esti- mativa da produtividade de cada safra de acordo com a meteorologia aplicada e prevista. Na geologia, a adoção de sensores próprios de radar tem condições de con- ceber a discriminação de rochas-alvo, podendo até prever a reconstituição da pai- sagem em alguns locais de deposição sedimentar. Muitos outros sensores podem ser utilizados para mapeamento de outros as- pectos ambientais como as inundações, deslizamentos de encostas, atividade vul- cânica, deslocamento de furacões e o avanço marítimo sobre regiões costeiras. De forma geral, a aplicação destes obtidos não se restringem apenas ao monitoramento ambiental, mas também constituem uma base concisa para tomada de decisões em estudos urbanos, saúde pública, delimitações de zoneamento e o mais impor- tante, a minimização da perda de vidas. 11.1 MAPAS DE TENDÊNCIAS Mapas de tendências são conjuntos de dados em intervalos de tempo que mostram melhoria ou declínio de certas informações e podem representar dados importantes no monitoramento do desmatamento e de processos erosivos, por exemplo. Em casos de uso de sensores com aporte infravermelho, é possível realizar o mapeamento de informações que não são visíveis ao olho humano e obter grande gama de detalhes. Um exemplo de uso deste tipo de sensor é um estudo feito por Pereira (2020) apud G1 (2020), que trouxe uma contribuição para o mapeamento de áreas em lavouras de café atingidas por geadas no sul de Minas Gerais. Neste caso, os apon- tamentos mostrados no mapa de tendências indicam ao produtor se a vegetação amostrada apresenta dificuldades de vigor onde podem ser feitos melhoramentos, e áreas específicas afetadas que precisam de atenção especial nos trabalhos de https://bit.ly/3LnuSac 138 campo. Neste âmbito, as informações geradas contribuem para melhoria da produ- tividade e ajuda na gestão do plantio e colheita. A representação do imageamento obtido com infravermelho está na Figura 08. Figura 40: Aplicação do sensoriamento remoto em agricultura Fonte: PEREIRA (2020) 139 FIXANDO O CONTEÚDO 1. As queimadas são fenômenos naturais pela incisão de raios ou antrópicos ligados especialmente à atividade agropecuária, que podem ser mapeados por sensori- amento remoto. São fatores que podem explicar diretamente a mobilidade dos produtos advindos das queimadas em sensoriamento remoto: a) Ação do vento e dispersão espacial dos aerossóis. b) Direção das chuvas e uso do solo. c) Derretimento das geleiras e avanço marítimo. d) Processos erosivos e existência de material sedimentar. e) Pluviosidade e umidade do ar. 2. “A aplicação de sensoriamento remoto de chuvas e inundações é administrada somente para a qualidade ambiental de rios e áreas inundáveis”. Esta afirmativa é considerada: a) Certa. Pois as chuvas são diretamente ligadas às cheias dos rios. b) Errada. Pois além dos danos ambientais, existe a estimativa de perdas econômicas e de vidas aplicadas a este estudo. c) Certa. Pois a questão de saúde neste caso é apenas enquadrada quando se trata de redesde esgotamento sanitário. d) Errada. Pois não há efetividade de qualidade ambiental neste caso, somente a previsão do tempo. e) Errada. Pois as inundações são fruto da impermeabilização das cidades, indepen- dente da previsão de chuvas. 3. Mapas de tendência são representações que trazer informações de melhoria ou declínio em intervalos de tempo sobre questões específicas. Dessa forma, é um exemplo de mapa de tendência de declínio: a) Um mapa que mostra o aumento do desmatamento em uma região. b) Um mapa que mostra a diminuição da emissão de gases estufa. c) Um mapa que mostra a majoração do uso agrícola do solo. 140 d) Um mapa que mostra a taxa de neonatalidade em uma região. e) Um mapa que mostra o aumento da cobertura vegetal. 4. A tomada de decisão qualitativa a partir de um mapa de tendência para a co- lheita de café, por exemplo, pode ser feita a) Com base na cor da vegetação obtida através do sensor. b) Com base na área de percebida pelo sensor. c) Com base na estação do ano experimentada. d) Com base na incidência de sombras sobre a vegetação. e) Com base no horário e na posição solar. 5. O uso de sensoriamento remoto em uma plantação de café e outras culturas, pode, por exemplo, atrair vários benefícios, exceto: a) Observação do vigor das plantas. b) Gestão espacial da colheita. c) Aumentar a atenção em pontos específicos. d) Previsão da infestação futura de pragas. e) Entendimento de áreas afetadas pelo clima. 6. A utilização de sensores remotos tem sido muito difundida ao longo dos anos para auxiliar na tomada de decisão voltada à gestão de riscos e a minimização de perda de vidas. São exemplos de aplicação com este objetivo, exceto: a) Mapeamento de deslizamento de encostas. b) Acompanhamento de atividade vulcânica. c) Mapeamento de furacões. d) Delimitação de zoneamento de áreas de saúde. e) Mapeamento de zonas suscetíveis a enchentes. 7. (IBFC - 2021 - SEAP-PR - Agente Profissional – Geógrafo – ADAPTADA). Muito antes de os europeus desembarcarem nas costas da América, em 1492, os povos indí- genas tinham mudado a paisagem da Amazônia ao longo de milhares de anos. E 141 os efeitos de suas atividades definem as características atuais da floresta... onde as espécies vegetais domesticadas pelas civilizações pré-colombianas são as mais dominantes. Levis e seus colegas analisaram 1.700 lotes de floresta e mais de 4.000 tipos de plantas, das quais 85 tinham sofrido algum processo de domesticação por parte dos indígenas. A equipe descobriu que as espécies domesticadas têm cinco vezes mais probabilidade de serem dominantes que as demais. Os pesquisadores também observaram que essas espécies se concentram mais perto de sítios arque- ológicos, incluindo moradias pré-colombianas, terraços, e sítios de arte rupestre. As condições ambientais explicam até 30% da variação na abundância e riqueza de espécies domesticadas nas regiões amazônicas, enquanto que o impacto cau- sado pelas primeiras atividades humanas é responsável por 20% da variação, se- gundo os autores do estudo... Juntamente a isto a descoberta dos chamados ge- oglifos (grandes figuras feitas no chão) que apareceram com o desmatamento, são um dos principais indícios de que a selva tropical tinha sido tocada por mãos humanas antes da chegada dos europeus... E sugerem que a influência das pri- meiras atividades humanas na região desempenha um papel importante e dura- douro na distribuição de espécies e plantas, e poderia ser utilizada para se desco- brir áreas não identificadas de civilizações do passado. “Nosso trabalho rompe o paradigma ecológico de que a selva nunca tinha sido tocada e de que os pro- cessos ambientais eram os únicos que regiam a organização da floresta”, diz Levis. Com base no texto lido, responda à pergunta: Diante da informação de variação da abundância e da riqueza de espécies amazônicas em 30% por causa das con- dições ambientais, um mapa que poderia mostrar esta variação georreferenci- ada, é o: a) Mapa de tendência de variação. b) Mapa de tendência de declínio. c) Mapa de tendência de melhoria. d) Mapa de tendência de alcance. e) Mapa de tendência de abundância. 142 8. Para aplicação em geologia, o sensoriamento com a utilização de sensores pró- prios ao método pode determinar condições da rocha-alvo, e além disso pode ter condições de reconstituir a paisagem em caso de: a) Locais de coluvião, através de cálculos com a constante gravitacional. b) Locais de deposição sedimentar, onde pode ser traçado a distância de origem da rocha-mãe. c) Locais de rochas magmáticas extrusivas, pelo contato com a atmosfera e a forma de assimilação. d) Locais de rochas magmáticas intrusivas, pela identificação da força de compres- são realizada. e) Locais de planícies, pela uniformidade do relevo. 143 TENDÊNCIAS EM SENSORIAMENTO REMOTO O Sensoriamento Remoto evoluiu desde o seu início com o lançamento do satélite pioneiro Sputnik-1 da antiga URSS em 1957, e do projeto Landsat na década de 70. Desde então, houve o desenvolvimento de tecnologias de micro-ondas e sen- sores de alta resolução. Dentro deste histórico podemos dizer que os desenvolvimen- tos mais significativos foram a introdução das imagens espaciais de alta resolução através do satélite Ikonos em 1999, sendo o primeiro capaz de gerar imagens com alta resolução (1 metro). Outro ponto marcante foi o oferecimento do programa Google Earth (2005), que trouxe mais popularidade aos dados gerados por satélite aos usuários em geral. Em conjunto, os dados processados e disponibilizados pelo INPE no brasil têm contri- buído significativamente para a difusão do sensoriamento remoto. O monitoramento no Brasil com os satélites CBERS-4A e o AMAZÔNIA-1, de acesso gratuito da tecnologia pública, já proporcionou muitas frentes de informação sobre o território nacional. Um exemplo é que, em outubro de 2021 foi observada a presença de balsas aglomeradas no Rio Madeira, um indicativo de garimpo ilegal. Com o auxílio do sensoriamento, em dezembro de 2021 houve a incursão dos órgãos públicos para repreender a atividade com base nos dados obtidos. Os dados destes satélites têm sido de grande valia para auxiliar nas operações dos órgãos ambientais como o IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis, e o ICMBio – Instituto Chico Mendes de Preservação da Biodiversidade. O IBAMA tem utilizado os dados para fiscalizar e mapear uso irre- gular de Áreas de Preservação Permanente. Com os indicativos apontados em ima- gem, os fiscais são capazes de realizar varreduras mais minuciosas em campo, como por exemplo em operação recente nas margens da UHE Batalha (Usina Hidrelétrica) tanto por terra, quanto por água após o cruzamento com dados do satélite CBERS 4A, e interpretação conjunta de Furnas Centrais Elétricas, Embrapa e INPE. Erro! Fonte de referên- cia não encon- trada. 144 12.1 INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL A ampla gama de satélites, drones e VANT’s em atividade permite o monito- ramento contínuo do solo com sensores que capturam outros dados além da luz e informações específicas sobre vegetação, clima, corpos d'água, entre outros. Este procedimento ocorre em tempo real graças aos avanços nas capacidades de com- putação e inteligência artificial. O uso da inteligência artificial perpassa os problemas causados pela enorme quantidade de dados gerados que costumam dificultar a localização dos objetivos corretos. A inteligência artificial atrelada a este problema visa nortear a forma como as decisões são tomadas e promover o fornecimento das informações corretas no momento certo. Chamada de inteligênciageoespacial (GEOINT), trata-se da exploração e análise de imagens para promover a descrição, avaliação e representação visual das características físicas e atividades na superfície terrestre com o intuito de promo- ver processos de decisão. Em outras palavras, a GEOINT permite a integração das imagens obtidas pelos sensores com as informações anteriormente obtidas da mesma e de outras fontes tornando um documento único. Um exemplo dessa aplicação é o recém-lançado satélite Landsat 9 (2021), que tem entre suas missões a de rastrear os cultivos, a perda de área de florestas e o https://bit.ly/3qLDBJM https://bit.ly/3eQ76Y1 145 impacto dos incêndios. Além disso, também é capaz de observar a disponibilidade de água potável em determinados locais ou saber a quantidade de água utilizada em cultivos. Para realizar estas atividades, foi incorporada ao sensor uma banda adi- cional que permite interpretar o espectro azul, podendo analisar a superfície dos cor- pos d’água e sua possível deterioração. Existe ainda no satélite um sensor térmico capaz de determinar a umidade do solo e saúde da vegetação. Com tantas informações estratégicas disponíveis, a nova incorporação ao sen- sor atrelada a inteligência artificial tem a missão de guiar decisões geopolíticas e ci- entíficas para auxiliar na preservação dos recursos hídricos tão afetados pelas mu- danças climáticas e o uso irrestrito. O uso da inteligência artificial neste caso, é aliada ao “machine learning” que traz uma grande capacidade computacional de proces- sar dados e estabelecer resultados. Trata-se de uma aplicação nova ao sensoria- mento remoto, que vem atender a uma demanda cada vez mais crescente de aporte à tomada de decisão à nível internacional. 12.2 REDES DE UTILIZAÇÃO DE DADOS PÚBLICOS Alguns projetos têm sido desenvolvidos para acompanhamento real dos pro- blemas inerentes ao território brasileiro com base nos dados públicos de acesso no site do INPE e do GOOGLE. Um deles é o projeto MapBiomas (https://mapbiomas.org), uma rede colaborativa de especialistas em geoprocessamento que revela ao pú- blico as transformações do espaço brasileiro. Este tipo de ferramenta traz ao público em geral uma grande quantidade de dados que muitas vezes não são divulgados pelo poder público. O objetivo deste tipo de iniciativa é promover o entendimento da dinâmica brasileira e a disseminação deste conhecimento. Dentre as coleções já lançadas, a versão 6.0 traz dados sobre o uso e cobertura do solo, desmatamento e regeneração, irrigação, infraestrutura, qualidade de pastagem, cicatrizes de fogo, mineração e água. A disponibilização de dados públicos tende a ficar maior com a disseminação de redes de pequenos satélites, que apresentam grande possibilidade de acesso a dados por custos menores de tecnologia e lançamento. A criação deste tipo de rede de sensores tende a permitir uma grande gama de combinações para cessão de informações que podem aumentar a robustez dos dados ou mesmo servir de base https://mapbiomas.org/ 146 para a formulação de hipóteses para todos os outros, otimizando o sistema e ampli- ando a amostragem. As previsões para o campo de sensoriamento remoto pela acessibilidade aos satélites mostram um futuro de cada vez mais capacidade e autonomia do sistema, e com o auxílio da inteligência artificial a interatividade cada vez maior com o usuá- rio. Diante disso, espera-se uma grande versatilidade de uso que trará ainda mais proveito para a sociedade em geral. O Brasil tem pretensões de criar suas próprias constelações dos chamados “mi- cros” e “nano-sats” para aumentar o monitoramento ambiental e a eficiência da co- leta de dados. Dentre as vantagens deste tipo de constelação, dotado da mesma tecnologia dos grandes satélites, há a possibilidade de revisita em espaços de tempo mais curtos e, portanto, uma maior gama de informações em menor tempo sobre um determinado local. Esta condição é desejada, entre outros motivos, pelo território brasileiro ser muito atingido por incêndios florestais de grandes proporções, e a ne- cessidade de controle do fogo e da área atingida, favorecendo a tomada de deci- sões. Uma constelação de nano satélites é também capaz de monitorar casos de vazamento de óleo em embarcações, pesca ilegal e a entrada de embarcações no território brasileiro. A identificação destes alvos, no entanto, é um produto de fusão de dados de diversos sensores como os radares e os multiespectrais. A preferência pelo de uso de nano-satélites passa pela questão de peso no lançamento. Enquanto um satélite convencional chega a algumas toneladas, o nano-satélite pesa no máximo cem quilos, e diretamente, sua construção requer um investimento muito menor: uma diferença de bilhões para milhões. https://bit.ly/3BM1Spe 147 FIXANDO O CONTEÚDO 1. Em 1957, foi lançado o primeiro satélite artificial na atmosfera terrestres. Em plena Guerra Fria, houve uma secundária guerra espacial para ver quem conseguiria dominar o espaço primeiro. Qual era este satélite e qual o país pioneiro? a) CBERS, enviado pela China. b) Alos, enviado pelos EUA. c) Landsat, enviado pelos EUA. d) SRTM, enviado pelos EUA. e) Sputnik-1, enviado pela URSS. 2. Depois dos primeiros passos do lançamento de satélites, houve um grande avanço na tecnologia empregada podendo, inclusive, chegar à uma alta de resolução. O primeiro satélite de alta resolução lançado foi: a) Ikonos, em 1999 com resolução de 1 metro. b) CBERS4A, em 1993 com resolução de 2 metros. c) SRTM, em 1992 com resolução de 5 metros. d) Landsat, em 1980 com resolução de 2 metros. e) Sputnik-1, em 1979 com resolução de 5 metros. 3. A potencialidade dos dados de sensoriamento remoto não era conhecida do pú- blico em geral, sendo popularizada muitos anos depois do lançamento do primeiro satélite através do uso mundial do programa de observação: a) ArcGis, no ano de 1999. b) INPE, no ano de 2001. c) Google StreetView, no ano de 2014. d) Google Earth, no ano de 2005. e) Qgis, no ano de 2006. 148 4. A tecnologia dos satélites recentemente lançados traz novas adequações para a melhoria da ciência de dados e a análise por inteligência artificial. Dentre o rastre- amento de cultivos, a perda de área de florestas e o impacto de incêndios, algu- mas ferramentas foram adicionadas aos sensores para uso específico em corpos d’água como no satélite Landsat 9. Estamos falando de: a) Sensor de observação da qualidade de água. b) Banda adicional para o espectro azul. c) Banda adicional para o espectro verde. d) Sensor de identificação de turbidez da água. e) Sensor térmico para umidade. 5. A incorporação da inteligência artificial na tecnologia de sensores aumenta a di- mensão de dados obtidos e a tomada de decisão. No entanto, precisa de auxílio de novas técnicas para que juntas, consigam fornecer informações diante da grande quantidade de dados a serem processados. A ferramenta utilizada em conjunto é: a) Machine learning; b) PERT/CPM; c) Kaizen; d) ArcGis; e) Smart data discovery. 6. O monitoramento mais recente de dados para avaliação ambiental em território brasileiro fornece imagens de domínio público para o usuário em geral. São satéli- tes que tem sido muito utilizado por órgãos como IBAMA, ICMBio, Furnas, Embrapa e INPE pela atualidade e qualidade dos dados obtidos do território brasileiro: a) Amazônia-1 e SRTM. b) CBERS e Landsat. c) Ikonos e Sentinel. d) Sentinel e Landsat. e) CBERS4A e Amazônia-1. 149 7. São exemplos de aplicação de dados ambientais atualmente utilizados por ONG’s e o governo em sensoriamento remoto do território: a) Informações sobre queimadas e o caminho do fogo.b) Informações sobre o clima e a previsão de enchentes. c) Informações sobre as perdas de área nas geleiras. d) Informações sobre o desmatamento na Amazônia. e) Informações sobre o uso do solo ao redor de usinas hidrelétricas. 8. No que tange aos satélites convencionais e os nano-satélites, a principal vantagem de lançamento que fundamenta o uso cada vez mais comum dos nano-satélites é: a) O lançamento feito na base de Alcântara, no Maranhão. b) A diferença entre um e outro de toneladas para centenas de quilos. c) A tecnologia 100% chinesa contida no equipamento. d) O lançamento em altitude maior do que os convencionais. e) O envio de um satélite por vez dentro da constelação. 150 RESPOSTAS DO FIXANDO O CONTEÚDO UNIDADE 01 UNIDADE 02 QUESTÃO 1 C QUESTÃO 1 E QUESTÃO 2 B QUESTÃO 2 B QUESTÃO 3 D QUESTÃO 3 C QUESTÃO 4 D QUESTÃO 4 B QUESTÃO 5 A QUESTÃO 5 C QUESTÃO 6 A QUESTÃO 6 A QUESTÃO 7 C QUESTÃO 7 B QUESTÃO 8 D QUESTÃO 8 B UNIDADE 03 UNIDADE 04 QUESTÃO 1 B QUESTÃO 1 B QUESTÃO 2 D QUESTÃO 2 C QUESTÃO 3 D QUESTÃO 3 B QUESTÃO 4 E QUESTÃO 4 B QUESTÃO 5 E QUESTÃO 5 A QUESTÃO 6 E QUESTÃO 6 E QUESTÃO 7 B QUESTÃO 7 D QUESTÃO 8 B QUESTÃO 8 C UNIDADE 05 UNIDADE 06 QUESTÃO 1 C QUESTÃO 1 C QUESTÃO 2 B QUESTÃO 2 D QUESTÃO 3 B QUESTÃO 3 B QUESTÃO 4 E QUESTÃO 4 E QUESTÃO 5 A QUESTÃO 5 A QUESTÃO 6 B QUESTÃO 6 C QUESTÃO 7 B QUESTÃO 7 A QUESTÃO 8 D QUESTÃO 8 B UNIDADE 07 UNIDADE 08 QUESTÃO 1 C QUESTÃO 1 D QUESTÃO 2 B QUESTÃO 2 E QUESTÃO 3 D QUESTÃO 3 B QUESTÃO 4 C QUESTÃO 4 A QUESTÃO 5 E QUESTÃO 5 D QUESTÃO 6 A QUESTÃO 6 A QUESTÃO 7 B QUESTÃO 7 C QUESTÃO 8 D QUESTÃO 8 A 151 UNIDADE 09 UNIDADE 10 QUESTÃO 1 B QUESTÃO 1 E QUESTÃO 2 A QUESTÃO 2 E QUESTÃO 3 D QUESTÃO 3 A QUESTÃO 4 E QUESTÃO 4 B QUESTÃO 5 C QUESTÃO 5 E QUESTÃO 6 C QUESTÃO 6 C QUESTÃO 7 A QUESTÃO 7 A QUESTÃO 8 B QUESTÃO 8 A UNIDADE 11 UNIDADE 12 QUESTÃO 1 A QUESTÃO 1 E QUESTÃO 2 B QUESTÃO 2 A QUESTÃO 3 A QUESTÃO 3 D QUESTÃO 4 A QUESTÃO 4 B QUESTÃO 5 D QUESTÃO 5 A QUESTÃO 6 D QUESTÃO 6 E QUESTÃO 7 B QUESTÃO 7 C QUESTÃO 8 B QUESTÃO 8 B 152 REFERÊNCIAS Aguilar, J. 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