04-EstruturaDaTerra

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ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO DA TERRA
 idade do universo: ca. 13.7 Ga
 idade do nosso sistema solar (sol, terra, lua): 4.56 (idade dos meteoritos)
Diferenciação
Condensação dos sois, planetas e luas
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		 Espessura 	Volume	 Densidade	Massa	Massa
		 (km)		(1027 cm3)	 g/cm3		1024 kg	 %
Atmosfera								0.000005	0.00009
Hidrosfera	3.80		0.00137	 1.03		0.00141	0.024
Crosta		17		0.008	 2.8		0.024	0.4
Manto		2883		0.899	 4.5		4.016	67.2
Núcleo		3471		0.175	 11.0		1.936	32.4
Terra total	6371		1.083	 5.52		5.976	100.0
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0-40 km:
Crosta
Continental
~ 40 km
(oceânica: ~ 10 km)
40-2900 km
Manto 
~ 2900 km
2900-5250 km
Núcleo
Externo
~2300 km
5250-6350 km
Núcleo
Interno
~1200 km
ESTRUTURA
*
Figure 1-3. Variation in P and S wave velocities with depth. Compositional subdivisions of the Earth are on the left, rheological subdivisions on the right. After Kearey and Vine (1990), Global Tectonics. © Blackwell Scientific. Oxford. 
Litosfera
Astenosfera
Mesosfera
Endosfera
Crosta
Manto
Núcleo
S: ondas transversais
P: ondas longitudinais
*
O Núcleo 
Composição: Fe-Ni
Núcleo exterior:
 líquido, sem
ondas s
Núcleo Interior:
Sólido, com
 ondas s
*
 Nenhuma ondas S
 Sombra grande (completo no
 outro lado da terra)
 Cisalhamento
 Ondas P diminuidas
 Sombra existente
Sombra das ondas s
Sombra das ondas p
*
Manto superior: 40 - 410 km
Manto transicional: 410 - 660 km
Manto inferior: 660 - 2900 km
O Manto
*
Manto superior até 410 km
Placas
litosféricas
Low
Velocity
Layer 60-220 km
Fusão parcial
das rochas
ultrabásicas
(ca. 1% fusão)
*
Zona transicional, 410 - 660 km:
Aumento rápido
 e descontínuo
 das velocidades
Não muda composição
total mas estrutura
 dos minerais
*
α quartzo trigonal
Cristobalita tetragonal
Stishovita tetragonal
*
Manto superior 
		~ 410 km:
Manto transicional:
410 km:
Olivina se transforma para
β-Mg2SiO4 com estrutura espinélio,
que é 8 % mais denso que olivina
550 km:
Transformação para
estrutura perovskita
β-Mg2SiO4 se transforma para
γ-Mg2SiO4
Transformção de fases
*
Estrutura espinélio, SiIV
Estrutura perovskita, SiVI
espinélio > estrutura perovskita
	 SiIV > SiVI
2 % mais denso
*
Zona transicional, 410 - 660 km:
Manto superior 
		~ 410 km:
Manto transicional:
660-700 km:
Mg2SiO4 de transforma para
MgSiO3 e MgO
*
Zona transicional,
 410 - 660 km:
Aumento rápido
da velocidade
das ondas
sísmicas
410 km:
Olivina > β-Mg2SiO4 
com estrutura espinélio,
	 8 % mais
550 km:
> estrutura 	perovskita
660-700 km:
Mg2SiO4 transforma para
MgSiO3 e MgO
550 km
*
Manto inferior: aumento gradual da velocidade
Os minerais chegaram na estrutura mais densa possível
*
Figure 1-5. Relative atomic abundances of the seven most common elements that comprise 97% of the Earth's mass. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter , Prentice Hall.
Composição
química,
Planeta inteiro
COMPOSIÇÃO
*
				O	Fe Ni Mg	Si	Ca	Al
Terra inteira		31	33	1.8 14	16	1.5	1.4 %
Manto + crosta		44	8	0.1 23	21	2.5	2.4 %
 (BSE)
 Fe, Ni (+/- S) no núcleo
 Silicatos no manto e crosta, BSE
Diferenciação entre núcleo e 
crosta + manto (= BSE: Bulk Silicate Earth)
*
Abundância dos elementos, bulk silicate earth BSE
6 elementos (vermelho: O, Mg, Si, Fe, Al e Ca) = 99.1 %
*
Composição do
manto superior
Peridotito (ultramáfico):
Olivina
Cpx
Opx
Granada
piroxênio
Processos geotectônicos:
interação crosta manto superior
*
Crosta oceánica:
Fina: apenas 10 km
Estratigrafia tipo ofiolito:
sedimentos
basaltos almofadados
sheeted dikes
gabro maciço
ultramáficas (manto)
Crosta continental:
Mais espessa:
20-90 km, média ~35 km
composição altamente variável
média ~ granodiorito - granito
A Crosta
*
Composição da crosta
continental inteira
*
Crosta continental:
superior
Si
Fe
Mg
Ca
inferior e meia
Crosta granodiorítica ............................. crosta granítica
*
 oxigênio representa 93.8 vol.-% da crosta
 quase todos os silicatos são óxidos
 quase todos os minerais (importantes)
				 da crosta são silicatos
"A crosta da terra é um arranjo de oxigênio com cations intersticiais"
Composiçaõ química da crosta
Sheet1
				Weight %		Atom %		Ionic Radius		Volume %
		O		46.60		62.55		1.40		93.8
		Si		27.72		21.22		0.42		0.9
		Al		8.13		6.47		0.51		0.5
		Fe		5.00		1.92		0.74		0.4
		Ca		3.63		1.94		0.99		1.0
		Na		2.83		2.64		0.97		1.3
		K		2.59		1.42		1.33		1.8
		Mg		2.09		1.84		0.66		0.3
		
		Total		98.59		100.00				100.00
Sheet2
		
Sheet3
		
*
Fatores de enriquecimento dos elementos na crosta continental, relativo ao composição total da terra
Fe
Ni
Co
Mg
carga
raio iônico
> 20
3 - 8
< 2
9 - 20
9 - 20
*
Neso
Inos
Inos
Filos
Tecto
Composição mineralógica das rochas
(Soros)
(Ciclos)
+ cátions
+ cátions
+ cátions
Olivina
Granada 
Piroxênio 
Anfibólio
Mica
Feldspatos
Quartzo
+ cátions
+/-
cátions
polimerização
*
 SiO4
Si2O6
Olivina
Granada 
Piroxênio 
Si4O11
Anfibólio
Si : O
1 : 4
Si : O
1 : 3
Si : O
1 : 2.75
Si2O5
Mica
Si : O
1 : 2.5
Feldspatos
Quartzo
SiO2
Si : O
1 : 2
polimerização
*
Crosta da terra (rochas ácidas)
Manto da terra (rochas básicas)
Olivina
Piroxênios (opx, cpx)
Granada
(Espinélio)
(Óxidos)
Rochas básicas
Rochas ácidas
Manto
Crosta
Olivina
Granada 
Piroxênio 
Anfibólio
Si : O
1 : 4
Si : O
1 : 3
Si : O
1 : 2.75
Mica
Si : O
1 : 2.5
Feldspatos
Quartzo
Si : O
1 : 2
*
(K,Na)AlSi3O8
Si : O
1 : 4
Quartzo
Si : O
1 : 2
Feldspatos
CaAl2Si2O8
Olivina
Granada 
Piroxênio 
Anfibólio
Si : O
1 : 4
Si : O
1 : 3
Si : O
1 : 2.75
Mica
Si : O
1 : 2.5
Feldspatos
Quartzo
Si : O
1 : 2
Rochas básicas
basalto
Rochas ácidas
granito
SiO2
Si : O
1 : 2.66
*
domingos.home.sapo.pt
TEMPERATURAS
1000 °C
3700 °C:
Camada D´´
(composição
diferente ?)
4300 °C
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Fontes de calor
FONTES DE CALOR
Calor inicial da formação do sistema solar (4.53 Ga)
Condie 1993
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Transporte de calor
Condução:
 transporte de calor sem transporte de material
 tendência de equilibrar os isotermos
	 >>> equilíbrio têrmico
p.e. steak on the rock.
*
Conveção:
Transporte de calor com um médio (fluido, magma)
Também: adveção
*
Decaimento radioativo
Potássio:	40K  40Ar
Urânio: 3 isótopos radioativos: 234U, 235U, 238U
		 3 isótopos radiogénicos de Pb: 206Pb, 207Pb, 208Pb
			238U  206Pb	
			235U  207Pb	
Tório:		232Th  208Pb		
Produção de calor
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Produção de calor das rochas da crosta continental
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Rb follows K & conc. in Ksp, mica, & late melt
Ni follows Mg & conc in olivine