GEOGERAL aula1 - Características Gerais da Terra

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS 
CENTRO DE ETUDOS DA TERRA - CETerra 
 
 
 
 
Disciplina 080002 
Geologia Geral 
 
Professor: Luis Eduardo Silveira da Mota NOVAES 
 
luis.eduardo.novaes@gmail.com 
Referências Bibliográficas 
 
 
Deer, W. A.; Howie, R. A.; Zussman, J. 1967. An introduction to the rock-forming 
minerals. London: Longman, 528 p. 
 
Klein, C.; Hurlbut Jr., C. S. 1999. Manual of mineralogy (after J.D.Dana). New York: 
John Wiley & Sons, 681 p. 
 
Leinz, V.; Amaral, S. E. 1988. Geologia Geral. São Paulo: IBEP, 400 p. 
 
Lumine, J. I. 2000. Earth – Evolution of a Habitable World. Cambridge: Cambridge 
University Press, 319 p. 
 
Press, F.; Siever, R.; Grotzinger, J., Jordan, T. H. 2004. Understanding Earth. New 
York: W.H. Freeman and Company, (4o edição) 566 p. 
 
Teixeira, W.; Toledo, M. C. M.; Fairchild, T. R.; Taioli, F. 2001. Decifrando a Terra. São 
Paulo: Oficina de textos, 558 p. 
INTRODUÇÃO 
Geologia 
É a ciência que estuda o planeta Terra 
Planeta Terra 
Imagem da África e Antártica (Nasa, 2001) 
• Como surgiu?; 
• Como evoluiu?; 
• Como é a sua dinâmica?; 
• Como preservá-la para a vida? 
INTRODUÇÃO 
INTRODUÇÃO 
INTRODUÇÃO 
O método científico 
Hipótese 
Teoria 
Modelo científico 
INTRODUÇÃO 
Conceitos de grandezas em Geologia 
Tempo geológico 
Escalas 
Diâmetro do universo = 1023 
Diâmetro do sistema solar = 1010 
Diâmetro do Sol = 106 
Diâmetro da Terra = 104 
Tamanho de uma célula = 10-8 
Tamanho de um átomo = 10-13 
INTRODUÇÃO 
A história do Universo 
Aristóteles – filósofo grego - Natureza 
esférica da Terra, eclipse lunar como sombra 
da Terra projetada na superfície da lua – 
século IV AC; 
 
Eratosthenes – circunferência da Terra – 
século III AC; 
 
Terra ou sol centro do sistema solar? 
Ptolomeu x Aristharchus (400 anos mais 
tarde) – Copernico e Galileu (1500 anos 
mais tarde); 
 
Hoje – Big Bang 
INTRODUÇÃO 
A origem do nosso sistema solar 
A hipótese da nebulosa 
A formação dos planetas 
INTRODUÇÃO 
A origem do sistema solar 
Formação da nebulosa solar 
Contração e rotação 
Forma discoidal com concentração de 
matéria no centro 
Núcleo - Reações termonucleares - Sol 
Periferia - Condensação de matéria - 
Protoplanetas 
Sistema Solar 
INTRODUÇÃO 
A origem do sistema solar 
9 planetas 
60 satélites naturais (luas) 
Inúmeros pequenos corpos 
Todos orbitando o Sol 
Planetas terrestres 
 mistura de rocha e material metálico 
Planetas gigantes 
 mistura de rochas + icy (Si, Mg, Fe, C, N, S 
 em sua forma atômica devido as altas pressões) e gases (H, He) 
E plutão? 
INTRODUÇÃO 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
- Thales de Mileto: aprox. 600 a.C → água 
- Anaxímenes: aprox. 500 a.C → ar 
- Heráclito: aprox. 500 a.C → fogo 
- Aristóteles: aprox. 350 a.C → terremotos por ventos internos 
MATÉRIA X ENERGIA 
Camadas concêntricas 
Aquecimento e fusão 
Diferenciação 
 Núcleo 
 Manto 
 Crosta 
A Lua 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
A Lua 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
 Estrutura da Terra 
a) Propriedades Físicas da Terra 
- Forma: elipsóide de rotação 
 Diâmetro equatorial: 12.756.776 m 
 Diâmetro polar: 12.713.824 m 
- Gravidade: 9,8 m/s² 
- Volume: V = 4/3πR³ = 1,1 X 10¹² km³, para Rm = 6,368 x 10³ km 
- Massa: M = 6 x 1027 g = 6 x 1021 ton 
- Massa Específica e Densidade: MT = 5,547 g/cc 
As rochas mais comuns da Crosta possuem em média 2,76 g/cc 
 Diferença de constituição (estado químico), ou 
 Maior compressão pelas altas pressões reinantes (estado físico) 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
1. Introdução 
─ Estudo da propagação das ondas sísmicas; 
─ Estudo da densidade ou variações gravimétricas da Terra; 
─ Estudo dos meteoritos; 
─ Estudo da temperatura terrestre; 
─ Outros. 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
2. Dados Sísmicos 
2.1 Fontes 
─ Tremores naturais → terremotos; 
─ Tremores artificiais → explosões; 
2.2 Obtenção dos dados 
Os dados são obtidos através de aparelhos especiais, muito sensíveis, denominados 
Sismógrafos, que detectam as ondas que voltam à superfície, fornecendo: 
─ Tipo de onda; 
─ Horário de chegada; 
─ intensidade. 
A principal variável que comanda o fenômeno da transmissão de energia sísmica é a 
aproximação entre os grãos da rocha. 
Sismocóspio de Chang Heng 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
2. Dados Sísmicos 
2.3 Tipos de Ondas Sísmicas 
a) Ondas Primárias, Longitudinais ou Compressionais 
─ são as mais rápidas: Vp ≈ 8,6 km/s (na superfície); 
─ pequena amplitude, pequeno comprimento de onda 
 e alta frequência; 
─ são ondas mecânicas longitudinais; 
─ pouco destrutivas. 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
2. Dados Sísmicos 
2.3 Tipos de Ondas Sísmicas 
b) Ondas Secundárias, Transversais ou Cisalhantes 
─ são menos rápidas que P; 
─ Vs ≈ 4,8 km/s (na superfície); 
─ aumento da amplitude e 
 pequeno comprimento de onda; 
─ são ondas mecânicas transversais; 
─ mais destrutivas que P. 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
2. Dados Sísmicos 
2.3 Tipos de Ondas Sísmicas 
c) Ondas Longas ou Superficiais (Love e Rayleigh) 
─ são mais lentas; 
─ V ≈ 3 a 4 km/s (na superfície); 
─ grande amplitude, grande comprimento de onda; 
─ são ondas mecânicas transversais; 
─ são as ondas mais destrutivas; 
─ não penetram em direção ao interior da Terra; 
─ subdividem-se em Love (V>) e Rayleigh (V<). 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Mag Escala Richter e efeitos associados 
1 Não é sentido pelas pessoas. Só os sismógrafos registram 
2 É sentido nos andares mais altos dos edifícios 
3 Lustres podem balançar. A vibração é igual à de um caminhão passando 
3.5 Carros parados balançam, peças feitas em louça vibram e fazem barulho 
4.5 
Pode acordar as pessoas que estão dormindo, abrir portas, parar relógios de 
pêndulos e cair reboco de paredes 
5 
É percebido por todos. As pessoas caminham com dificuldades, livros caem de 
estantes; os móveis podem ficar virados 
5.5 As pessoas têm dificuldades de caminhar, as paredes racham, louças quebram 
6.5 
Difícil dirigir automóveis, forros desabam, casas de madeira são arrancadas de 
fundações. Algumas paredes caem 
7 
Pânico geral, danos nas fundações dos prédios, encanamentos se rompem, 
fendas no chão, danos em represas e queda de pontes. 
7.5 
Maioria dos prédios desaba, grandes deslizamentos de terra, rios 
transbordam, represas e diques são destruídos 
8.5 
Trilhos retorcidos nas estradas de ferro, tubulações de água e esgoto 
totalmente destruídas 
9 
Destruição total. Grandes pedaços de rocha são deslocados, objetos são 
lançados no ar 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
MAG TNT EXEMPLO 
2.0 1 Explosivo detonado em minas de carvão 
4.0 1000 Arma nuclear de pequeno porte 
4.5 5100 Energia total em um tornado médio 
5.5 80000 Terremoto em Nevada, EUA, 1992 
6.0 1 milhão Terremoto em Nevada, EUA, 1994 
6.5 5 milhões Terremoto en Northridge, Califórnia em 1992 
6.9 23 milhões Terremoto de Kobe, Japão, em 1995 
7.0 32 milhões 
Terremoto de Hyogo-Ken Nanbu, Japão, em 1995. 
Equivalente à maior explosão termonuclear já realizada. 
8.0 1 bilhão Terremoto de São Francisco em 1906. 
9.2 64 bilhões 
Terremoto em Anchorage, Alaska em 1964. 
Segundo maior terremoto registrado por instrumentos9.5 180 bilhões Maior terremoto já registrado por instrumentos: Chile, em 1960 
12 160 trilhões Quantidade de energia que a Terra recebe do sol diariamente 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
2. Dados Sísmicos 
2.4 MOHOROVICIC 
a) Crosta Continental ou SIAL 
b) Crosta Oceânica ou SIMA 
 
2.5 BENO GUTEMBERG – interface Manto/Núcleo 
 
2.6 Estrutura Geral do Globo Terrestre 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
3. Gravidade e Isostasia 
3.1 Fatores 
a) diferença entre os diâmetros equatorial 
e polar; 
b) irregularidades topográficas; 
c) movimento de rotação da Terra; 
d) variações laterais de densidade. 
 
3.2 A Teoria de Pratt 
 
3.3 A Teoria de Airy 
3.4 O pensamento atual 
a) Variação lateral de densidade da Crosta; 
b) Variação lateral na espessura da Crosta; 
c) Variação lateral na densidade do Manto 
Superior. 
 
3.5 Epirogênese (epeiro = continente) 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
 
4. Meteoritos 
4.1 Sideritos 
4.2 Assideritos 
4.3 Litossideritos 
 
5. Temperatura no Interior da Terra 
5.1 Grau Geotérmico 
a) valor médio → 1°C/30 m (variável); 
b) exemplo de cálculo → interior da Mina de Morro Velho, MG (ouro), onde: 
 
 2.500 m/prof. = 64°C 
 
 Gradiente Geotérmico regional: (64°C - 18°C)/2.500 = 0,0184°C/m 
 
 onde: 18°C  temperatura média anual 
 0,0184°C/m  grau geotérmico 
 
 Logo, a 1.000 m de profundidade: 1.000 x 0,0184 + 18 = 36°C. 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
 
 
c) valor mínimo → 0,008°C/m (Sul da África e Centro do Canadá) 
 
d) estimativa da temperatura do Núcleo Terrestre 
 
─ temperatura das lavas → 1000°C na superfície; 
─ transformação em laboratório de Olivina (1 Si/4O) em Espinélio (1Si/6O) → 1500 a 1900°C; 
─ fusão do Fe → 3700°C; 
─ estima-se em cerca de 5000 a 6000°C a temperatura do Núcleo. 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Constituição Interna do Globo 
 
5. Temperatura no Interior da Terra 
5.2 Quantidade de Calor 
a) perdido: pelo Gradiente Geotérmico e pela condutividade térmica das rochas → 75 cal/m; 
b) produzido: desintegração radioativa (Calor Radiogênico); 
c) Estima-se que a energia radioativa seja 5000 vezes a energia solar que atinge a 
superfície da Terra 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
 
rocha 
quantidade (ppm) 
U Th K 
granito 4.00 13.00 4.00 
basalto 0.50 2.00 1.50 
peridotito 0.20 0.06 0.20 
elemento meia-vida (anos) produção térmica 
(cal/ano/grama) 
U238 4.51 x 109 0.72 
U235 7.13 x 108 4.70 
Th232 1.41 x 1010 0.21 
K40 1.30 x 109 0.21 
Ra226 1.60 x 103 elevada 
Constituição Interna do Globo 
 
6. Magnetismo Terrestre 
6.1 Inclinação Magnética 
6.2 Declinação Magnética 
6.3 Sede e causas do magnetismo terrestre 
6.4 Magnetômetro 
─ Fornece o campo magnético interno ou principal; 
─ Fornece o campo magnético anômalo; 
─ Fornece o campo magnético externo (principalmente a radiação solar); 
6.5 Magnetismo Remanescente 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Estrutura Geral do Globo Terrestre 
Profundidade (km) Camada Litologia d T (°C) VP (km/s) 
0 a 33 CROSTA 
superior 
SIAL 
(Granodiorito) 
2,7 800 5,6 
Descontinuidade de CONRAD 
CROSTA 
inferior 
SIMA 
(Gabro) 
3,2 1000 6,5 
Descontinuidade de MOHOROVICIC 
33 a 400 MANTO 
superior 
Peridotito 3,3 8,2 
400 a 1000 Zona de 
Transição 
Peridotito 
c/Fe+sulfetos 
1000 a 2800 MANTO 
inferior 
similar aos 
meteoritos 
5,5 2000 13,6 
Descontinuidade de WIECHERT-GUTEMBERG 
2800 a 4980 Núcleo 
externo 
(líquido) 
similar aos 
Sideritos 
9 
a 
11 
 
3000 
 
8,1 
4980 a 5120 Zona de 
Transição 
5120 a 6370 Núcleo 
interno 
(sólido) 
12 a 
14 
cerca de 
5000 
11,2 
 
 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
IDADE DA TERRA 
1. Introdução 
2. Métodos Radiométricos 
2.1 Objetivos 
a) idade das rochas e de eventos geológicos; 
b) Escala absoluta de Tempo; 
c) idade de corpos celestes; 
d) auxiliar as Teorias de Evolução Geológica da Terra (Geotectônica Global) 
2.2 Sistemas Geocronológicos 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
pai filho constante de desintegração (ano) meia-vida (ano) 
U238 Pb206 1,54 x 10-10 4,50 x 109 
U235 Pb207 9,72 x 10-10 0,71 x 109 
Th232 Pb208 0,50 x 10-10 13,90 x 109 
Rb87 Sr87 0,14 x 10-10 40,00 x 10 9 
 
K40 
Ca 40 
Ar40 
4,74 x 10-10 
0,59 x 10-10 
 
1,30 x 109 
C14 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
2.3 ESCALA GEOLÓGICA DO TEMPO 
ERAS PERÍODOS ÉPOCAS Tempo Decorrido (anos) Características 
 
Cenozóica 
 
Quaternário 
Holoceno 
Pleistoceno 
11.000 
1.000.000 
Homem; Glaciação no Hemisfério Norte 
 
Terciário 
Plioceno 
Mioceno 
Oligoceno 
Eoceno 
Paleoceno 
12.000.000 
23.000.000 
35.000.000 
55.000.000 
70.000.000 
 
Mamíferos; 
Fanerógamas 
 
Mesozóica 
Cretáceo 135.000.000 
Répteis gigantescos; 
Coníferas 
Jurássico 180.000.000 
Triássico 220.000.000 
 
Paleozóica 
Permiano 270.000.000 Anfíbios; 
Criptógamas 
Carbonífero 350.000.000 
Devoniano 400.000.000 Peixes; Vegetação nos continentes 
430.000.000 Invertebrados; Grande número de fósseis de 
vida aquática 
Siluriano 
Ordoviciano 490.000.000 
Cambriano 600.000.000 
Pré-Cambriano sup. 
(Proterozóica) 
> 2 bilhões 
Restos raros de algas, crustáceos, esponjas 
e vermes 
Pré-Cambriano méd. 
Pré-Cambriano inf. 
(Arqueozóica) 
Início da Terra ± 5 bilhões (?) Evidências fossilíferas de raras bactérias e 
fungos (?) 
 
 
[1] FANERÓGAMAS – Grupo taxionômico vegetal, onde as plantas apresentam aparelho reprodutor evidente; 
[2] CRIPTÓGAMAS – Vegetais que não se reproduzem por meio de flores. 
A LITOSFERA 
 
1. Constituição Química da Litosfera 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
A LITOSFERA 
 
2. Constituição Litológica da Crosta Externa 
CARACTERÍSTICAS GERAIS DA TERRA 
Proporção aproximada das rochas que 
ocorrem na Litosfera 
(seg. Poldervaart) 
% 
Sedimentos 6,2 
Granodiorito 38,3 
Andesito 0,1 
Diorito 9,5 
Basalto 45,8 
Composição mineralógica média das 
rochas ígneas 
(seg. Clark e Washington) 
% 
Feldspato 59,5 
Quartzo 12,0 
Piroxênio e Anfibólio 16,8 
Mica 3,8 
minerais acessórios 7,0 
Composição Química da Crosta Terrestre 
em %, seg. Peso e Volume 
Elementos 
químicos 
Clark 
(Peso) 
Leinz (tilito de Barra 
Bonita, PR – Peso) 
Volume 
O 46,6 46,4 91,77 
Si 27,7 28,4 0,8 
Al 8,1 7,3 0,76 
Fe 5,0 5,1 0,68 
Ca 3,6 3,7 1,48 
Na 2,8 1,9 1,60 
K 2,6 2,5 2,14 
Mg 2,1 2,4 0,56 
Total 98,5 97,7 99,79