Aula 04 PLUMAS & PLACAS

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Michelle Cunha Graça 1 
 
Aula 04 – 24/03/2011 
 
PLUMAS & PLACAS - O sistema Tectônico em operação 
após o Arqueano (4,0Ga – 2,5Ga) 
 
- Introdução 
- Modelos de convecção/ Terra atual 
- Períodos de colisões e fragmentação do planeta 
- Plumas: Formação, desenvolvimento e efeitos (Hot Spots) 
- Passagem Tectônica Intraplaca para Tectônica de Placa 
- Estruturas intraplacas oceânicas 
- Processos e registros geológicos causados por plumas abaixo de continentes. 
 
4,6 a 4,0 Ga – Hadeano/Pré-Arqueano 
Grandes fusões, energia de impacto, energia radioativa. Período em que a Terra 
foi perdendo energia. Predomínio das plumas. Primeiros relevos. Formação do núcleo. 
Formação da atmosfera primária. Primeira crosta oceânica. 
4,0 a 2,5 Ga – Arqueano 
Primeiras células de convecção. Estas correntes arrastavam a crosta para baixo 
formando os primeiros arcos. Primeiras rochas formadas por subducção. Diacronismo 
sempre presente: Alguns lugares do planeta começaram a esfriar e formaram jatos 
colunares. No período Arqueano, o evento mais importante que ocorreu foi a formação 
dos continentes. 
Em 2,5 Ga, os continentes adquiriram o seu tamanho. Entre 4,0 e 2,5 o planeta 
estava em processo de formação dos continentes. Em 2,5 Ga, a Terra já tinha perdido 
calor e as áreas continentais já estavam evoluídas, espessas e extensas. 
A partir de 2,5 Ga – Pós-Arqueano (atualmente) 
Predomínio de placas e plumas. Atualmente, em comparação com o começo do 
Pós-Arqueano, os continentes podem ter aumentado um pouco, pois a tectônica de 
placas continuou. Em termos de superfície, atualmente temos: 70% oceano / 30% 
continentes. 
Diacronismo: perda de calor na Terra não é igual em todos os pontos do planeta, 
assim, os eventos geológicos ocorrem diferenciadamente (distribuição energética 
diferenciada). 
 
Modelos de convecção da Terra atualmente: 
Modelos de transporte de calor do interior da Terra para a crosta 
O que é convecção? 
Transferência de calor através de massas aquecidas (plumas, magmas); 
É a maneira mais eficiente de transporte magmático; 
Existem outras maneiras de transferir calor: através de ondas eletromagnéticas 
por radiação e condução. Porém, não é fisicamente possível o transporte de calor 
através destas maneiras no interior da Terra. 
O calor vem da camada D'' (limite entre o manto e o núcleo) através de plumas e 
ao subir perde a força e entra em convecção celular. 
 
Convecção colunar: mais energética e predominava na Terra primitiva 
↓ perda de energia 
Convecção celular: menor energia 
 
O modelo único de reservatório de convecção no manto: excluído pela 
geoquímica e geofísica. 
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Geoquímica: para ser possível, a geoquímica dos basaltos seria uniformizada 
(“uma colher de pau misturando um mingau”). E basaltos de lugares diferentes têm 
uma geoquímica diferente. 
Geofísica: nas dorsais, só existe anomalia de velocidade até uma certa 
profundidade. Assim, a convecção celular na dorsal é rasa. Nas regiões intraplaca, as 
células de convecção vem de zonas profundas (plumas mantélicas). 
Assim, a geoquímica e a geofísica comprovaram que na Terra atual existem dois 
modelos de convecção: de convecção rasa e de convecção profunda. 
A convecção rasa é devido ao afinamento da placa. Quando uma placa afina, a 
astenosfera sobe e leva o calor para fundir o manto litosférico (epirogênese). Nesse tipo 
de convecção, a placa participa da fusão, por isso é denominada tectônica de placa. 
 Na convecção profunda, a placa não participa da fusão. A placa recebe o calor do 
manto diretamente. Cria-se uma tectônica intraplaca, causada pela tectônica clássica 
de plumas (plumas profundas que vem da base do manto (D'')). Nos primórdios, não 
existiam dois modelos de convecção, pois não existia placa tectônica. O que 
predominava era a tectônica de plumas. 
Numa área estável, como o Brasil, o fluxo térmico é constante, normal, médio. 
Assim, 50% do calor vem dos elementos radioativos (estudos a partir de 
meteoritos), os outros 50% da energia térmica vem no núcleo. Assim, as plumas 
profundas tem origem no calor gerado pela radioatividade e gerado pelo núcleo. Essa 
porcentagem pode variar de acordo com a localização (diacronismo). 
 
Causas de Subducção: Depende do tempo geológico; 
Dificilmente, na Terra atual, somente as correntes de convecção são 
responsáveis pela subducção. Exemplo: América x África; uma placa de 6000km não 
seria subductada somente pela corrente de convecção rasa gerada na dorsal. 
Atualmente, a placa desce pela força gravitacional. 
As distâncias atuais entre as zonas de dorsal e subducção são muito grandes. 
Nos primórdios, as distâncias eram insignificantes pois existiam microplacas. A Terra 
primitiva existiam microplacas pois o calor era intenso, muito próximo da superfície e o 
fluxo era constante. 
 Modelos de convecção rasa: O calor é liberado pela fusão do manto (sendo a 
placa que patrocina a fusão) ou em zonas de subducção ou em zonas de distensão. 
As plumas profundas são também chamadas de plumas verdadeiras. São aquelas 
geradas na base do manto (D‟‟). 
A geofísica rastreia através do calor, através de alterações na velocidade com 
relação ao que está do lado. 
Islândia: Está localizada sob uma pluma profunda mais a ocorrência de 
convecção rasa. É a única área da dorsal do Atlântico em que foi continentalizada, pois 
os jatos magmáticos são muito frequentes. Convecção rasa e convecção profunda 
superpostas. 
Existem duas grandes fases da Terra: 
Formação dos continentes (Arqueano) e a transformação dos continentes (Terra 
atual) 
Nas transformações dos continentes mudam-se as propriedades físicas, geram 
anomalias, geram minérios, muda o relevo, muda o solo, muda o clima. Então essas 
transformações são importantes para o homem conhecer e compreender. 
Períodos de Agregação: Orogênese/aglutinação de massas (microcontinentes, 
mesocontinentes, arcos, sedimentos, platos). Aglutina o que estava localizado nos 
oceanos. Depois do período de agregação vem o período de fragmentação (Tafrogênese). 
Períodos de agregação e fragmentação se intercalam ao longo da história terrestre. 
A fragmentação é causada por plumas ou superplumas (não são causadas por 
acaso). É controlada por plumas, ou seja, as plumas não são aleatórias, são eventos que 
ocorrem em períodos pós-orogênese. 
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No continente de Columbia, são encontrados rochas de colisão espalhadas pela 
crosta que sabe-se o período. Houve intemperismo, vulcanismo e intrusão. 
Embaixo das montanhas existem pedaços de crosta oceânica, pois foi essa 
subducção que criou essas montanhas, até fechar o ciclo de Wilson, criando uma zona 
de alta velocidade. O supercontinente Pangéia é a agregação de outros 
supercontinentes (Gondwana, Laurásia, etc). Muitos desses períodos tem registro no 
Brasil: rochas de colisão (daí dá para saber quando foi a colisão). Chega a um 
determinado período (2,7 Ga) em que ocorre as primeiras subducções e que a crosta 
oceânica consegue chegar a zona da Perovskita. A profundidade transforma a forma e a 
densidade da placa, até que em um certo momento ela se rompe. Assim, o planeta não 
pode ser um corpo sólido rígido, tem que ser maleável para que as placas sejam capazes 
de descer. Todo o planeta é sólido, exceto o núcleo externo, a camada D'' e a astenosfera, 
mas o resto não é de todo rígido, somente a crosta. 
Quando o pedaço da placa chega na camada D'' gera uma corrente de convecção, 
pois a crosta é muito mais fria e a camada D'' muito mais quente, originando um ponto 
crítico (momento em que a diferença de temperatura gera um ponto 
crítico)(diacronismocalorífero na camada D'') e origina um processo de subida de calor. 
A placa mais fria entra numa zona que comparando lateralmente há uma diferença de 
temperatura, fazendo com que essas massas quentes laterais ascendam. Tem um efeito 
(anomalia) geofísico nessas áreas: pode-se para mapear zonas de alta velocidade (crosta 
oceânica, berçário de placa) e zonas da baixa velocidade (surgimento de plumas 
mantélicas). 
Himalaias = placa ainda chegando na zona da perovskita. Provavelmente daqui 
há milhões de anos, essa placa vai quebrar e vai descer até D'' podendo gerar novas 
plumas. 
Zonas de colisão = placa mais fria e mais densa sendo subductada (zona da 
perovskita) = zona de alta velocidade (zona azul da transparência) 
Uma pluma sobe em coluna das profundezas, como se fosse uma “fumaça saindo 
da chaminé”, depois vai mudando de forma, pois vai perdendo energia, calor. Ao chegar 
na zona da Pós Perovskita, essas massas quentes começam a reagir com os óxidos e 
esses óxidos diminuem de densidade com conseqüente aumento de volume e a pluma 
começa a ramificar ao chegar na Perovskita. Pós-Perovskita (mais densa) se 
transforma em Perovskita e a Perovskita se transforma em silicatos... Diminui 
a densidade desses minerais, aumentando seus volumes e mudando a 
composição. Ao ramificar a pluma, uma única pluma mantélica acaba gerando vários 
efeitos diacrônicos na superfície (vários hots spots). Uma pluma gera na superfície 
efeitos diferenciados. 
Uma região pode apresentar vulcanismo ou não e pode apresentar intensidades 
diferentes, outra região criou um oceano, em outra criou uma bacia rifte raso; sendo o 
evento um só, porém a pluma pode ter chegado em tempos diferentes na superfície, 
apesar de tempos geologicamente próximos. 
Uma tafrogênese no território brasileiro tem efeitos diferentes na 
superfície→diacrônico. Primeiro porque o calor que chega nos diferentes locais não tem 
a mesma intensidade e segundo que as rochas que vão atravessar, todas, de um modo 
geral, não tem boa condutividade elétrica. Uma coisa é o calor chegar em tempos 
diferentes e outra coisa é o calor chegar e gerar aspectos geológicos diferentes. 
Para gerar vulcanismo, tem de se observar dois aspectos: associar calor com as 
características da crosta. Caracteristicas da crosta continental: 
Uma crosta continental fina, cheia de fraturas e falhas será mais fácil gerar 
vulcanismo; Uma crosta continental espessa e homogênea, sem descontinuidades fica 
mais dificil. 
Por outro lado, a intensidade de calor vindo das plumas tambem é responsável. 
Exemplo: Bacia do Recôncavo/Tucano/Jatobá – Formadas num mesmo evento de 
pluma (Mesozóic)o. Somente o Recôncavo tem petróleo, pois a história de abertura, 
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alem das características geológicas do Recôncavo não foram as mesmas de Tucano nem 
as mesmas de Jatobá (Diacronismo). 
Os Riftes Africanos apresentam 4000 km de riftamento: provavelmente uma 
pluma com intenso calor ramificou-se atingindo vários pontos próximos na superfície. 
Rastreamento de plumas: zonas de baixa velocidade; metamorfismo 
Pluma Cogumelo: cabeça mais quente e lateral menos quente. 
Uma pluma abaixo de uma placa com esta andando, onde tem mais calor vai 
arrebentar; uma outra forma de entender que uma pluma pode atingir diferentes 
pontos na superficie crustal diacronicamente. 
A placa é empurrada pela dorsal→Toda vez que há uma distribuição de calor na 
dorsal. 
Diacronismo: quebra da Gondwana gerou vulcanismo na Africa do Sul, 
Vulcanismo na Bacia do Paraná – Cataratas do Iguaçu, formadas por basaltos, na 
abertura do Oceano Atlântico. O basalto ao chegar na superfície esfriou, contraiu e 
rachou, ao rachar e erodir, construiu as escarpas: formação das Cataratas. Decan – 
Índia, Ártico (porção norte do Atlântico) → consequência de um mesmo evento; uma 
mesma pluma atingindo o planeta diacronicamente. 
Uma pluma embaixo de uma placa em movimento, chegando em tempos 
geológicos diferentes. No exemplo, a pluma chegou primeiro a Africa do Sul, depois no 
Brasil, Índia e Ártico. 
Plumas profundas nascem na camada D‟‟ e são chamadas de plumas 
verdadeiras, embora a placa tambem origine as plumas rasas. Uma pluma gerada em 
D‟‟, ao ascender, atravessa varios tipos de minerais e vai perdendo calor. Ao se 
ramificar, cada ramificação tem uma temperatura diferente e atravessa meios de 
minerais diferentes. Uma pluma mais fria pode nem ter efeito na superfície; pode ser 
abortada no meio do caminho, por não ter força/calor suficiente. 
A crosta tem uma espessura, assim, ela tem uma pressão confinante (ou 
litostática). A depender da pressão confinante e da quantidade de calor, a base da 
crosta vai se metamorfizar e independente da quantidade de calor, tudo que esquenta 
se esfria posteriormente, e ao se resfriar, a crosta vai descer e vai formar uma bacia de 
sinéclise (não forma bacia de rompimento), uma bacia de subsidência térmica (não é 
uma bacia de rifte). Mas a pluma pode se esfriar no manto e causar efeitos brandos ou 
insignificantes na crosta. 
Ciclo de Wilson: domo, rifte, golfo, mar (continente, crosta oceânica)→etapas de 
abertura. 
Domo → a pluma só teve calor suficiente para dar uma elevada na crosta 
Rifte → a pluma tem força para rachar o continente 
Mar → calor suficiente para gerar um oceano 
A pluma alcança a base do continente em vários pontos. Em um local, terá calor 
suficiente para formar um domo, em outro local para formar um rifte e em outro para 
formar um oceano. 
Bacias brasileiras (riftes mesozóicos) a partir de 200, 190, 140 m.a., são bacias 
diferentes, apesar de formadas no mesmo evento. Diferentes em largura, profundidade, 
tipos de sedimentos, tem ou não vulcanismo, uma tem mais vulcanismo que a outra e 
vulcanismo diferente do outro. 
A Bacia do Paraná começou a se formar há mais de 450m.a. atrás e a Bacia do 
Maranhão já existia antes desse evento. A Bacia do Paraná tem 70% do relevo de 
origem vulcânica e as outras não tem, pois a cabeça da pluma estava localizada logo 
abaixo (não tem petróleo e a Bacia de Campos tem), oe seja, a contemplação do calor 
estava localizado no sul; o calor e a velocidade de separação não possibilitaram a 
formação de petróleo na Bacia do Paraná. Mas a Bacia de Campos foi favorável (taxa de 
calor, profundidade, velocidade de separação, separação da crosta oceânica com a 
continental), sendo a região mais rica em petróleo do Brasil. Existem 17 bacias 
marginais (cobertas pelo mar – condições favoráveis: calor e estiramento), somente uma 
(Bacia de Campos) tem 80% do petróleo produzido no Brasil. 
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Existem riftes que não viraram oceano por causa da relação quantidade de calor 
e características da crosta (calor não suficiente para separar). 
Hot Spot: projeção da pluma na superfície. Uma pluma ao esquentar a 
superfície, produz um hot spot (ponto quente). 
Pluma→fonte do calor; Hot Spot→projeção do calor. 
O Planeta tem 122 hot spots; 53 estão na crosta oceânica; 69 estão nos 
continentes. 21 estão ativos provocando vulcanismos, terremotos. Fernando de Noronha 
é um hot spot inativo. No Pacífico é aonde há a maior concentração de hot spots. 
Yellowstone é fonte constante de calor, “parece um relógio”, a convecção de água nas 
quentes fraturas implica nas borbulhas. 
Transparência 1: quando a pluma chega na astenosfera a isoterma sobe 
(aumenta) de 1400°C, entra em contato com o manto litosférico, alguns minerais não 
aguentam e se fundem, fazendo com que apareçam intrusões, “pressão e calor de baixo 
para cima”; funde o manto esquentando a base da crosta. Se o processo for lento, forma 
o estágio domo (elevação do continente é causado por um evento de pluma). 
Transparência 2: a base da crostae o manto estão muito quentes, o topo da 
crosta está fria e a pressão é de baixo para cima, o topo da crosta fratura, daí pode 
haver um derrame de lava, vulcanismo (Bacia do Paraná)→cabeça da pluma muito 
quente + crosta com muita fratura, fazendo com que a crosta abra, provocando 
vulcanismo, que produz rocha basáltica (Cataratas do Iguaçú + terra roxa). 
Transparência 3: Fase de fratura, que é uma zona de rigidez. Ao continuar o 
processo (domo, fratura), vão aparecer as estruturas de falhas (blocos alto e baixo): 
Rifte. 
A crosta continental vai afinando (tectônica de distensão); chega em um 
momento em que a taxa de estiramento é tão elevada que o manto começa a fundir por 
descompressão. No começo do processo, a fusão é causada pelo aumento da 
temperatura pela chegada da pluma, depois a fusão é causada por descompressão. 
Conclusão: para sair de tectônica intraplaca para tectônica de placa, tem de 
mudar o modelo de convecção. 
Transparência (imagem) 
Domo, fratura, rifte … oceano estreito (Mar Vermelho). 
Formação da margem passiva→preparar para o petróleo. 
Formação da dorsal. 
 
Calor vindo de baixo, provocando a ocorrência de vulcanismo submarino, 
através da dorsal. O magma chega a superfície com cerca de 700, 800°C de temperatura 
e encontra a água do mar com 4°C: choque térmico, “estira, quebra, resfria e começa a 
pesar”, o sentido do calor não é mais de baixo para cima, é de cima para baixo. 
Juntando a lâmina d'água, os sedimentos e o esfriamento do basalto “volta a 
estirar ói, apertar aqui” e o processo se repete até não tiver calor sendo fornecido na 
dorsal. 
O calor é dissipado pela zona de rifte do oceano (dorsal). Na terra moderna, as 
dorsais são as zonas onde há o maior fluxo de calor. 
Ao longo de um eixo de dorsal (70000, 80000km), pontos diferentes tem fluxo 
térmico diferentes (Diacronismo). 
Quando uma dorsal perde calor, a dorsal é denominada congelada e 
provavelmente essa zona da dorsal foi formada primeiro. Uma dorsal quase plana 
(relevo=0) é provavelmente uma dorsal velha, podendo interpretar que a dorsal está 
congelada e que as correntes marinhas a intemperizaram/erodiram. 
Os primeiros limites de placas foram as zonas das dorsais. Atualmente existem 
as Dorsais do Pacífico, do Atlântico e a do Índico. 
O Oceano Atlântico está aumentando a sua área, e o Oceano Pacífico está 
diminuindo em área. A quantidade de rochas geradas em subducção é maior que a 
quantidade de rochas geradas nas dorsais. No planeta, a quantidade de rochas que 
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estão sendo geradas nas dorsais é igual a quantidade de rochas que estão sendo 
subductadas (em afundamento), mantendo assim, o raio da Terra constante. 
O Oceano Atlântico ainda está em fase de crescimento, e o Oceano Pacífico está 
na fase de encolhimento (em área). Assim, o Oceano Pacífico é mais velho que o Oceano 
Atlântico. O Ciclo de Wilson no Pacífico já entrou em subducção e no Atlântico ainda 
está em distensão. 
#bloco up (alto) → sobe na subducção 
#bloco down (baixo) → desce na subducção 
Litosfera oceânica mais velha (mais densa), mergulha sob a litosfera oceânica 
mais jovem (menos densa), ou sob a litosfera continental. Assim, existem dois tipos de 
subducção: Litosferas oceânica x oceânica; Litosferas oceânica x continental. 
Se não tivesse distensão (causa), não haveria compressão (efeito). 
Mar Mediterrâneo: Não ganha um „status‟ de oceano; já diminuiu tanto de 
tamanho que chama-se mar. Foi um oceano, e com as subducções foi encolhendo, 
chegou ao estado atual e colidiu a África com a Europa. Assim, provavelmente, o Mar 
Mediterrâneo vai acabar se fechando, o que implicará em terremotos na região da 
Turquia, do Tibet. 
Depois do fechamento do Pacífico, o Atlântico se fechará e assim, um novo super 
continente se formará daqui a 200, 300 m.a.. A Terra não terá esses oceanos (Ciclo 
Tectônico “abre e fecha”). Estamos vivendo um ciclo atualmente diacrônico: há lugares 
que estão abrindo (crescendo), e outros se fechando. Exemplo: Mediterrâneo e Pacífico 
se fechando e o Atlântico se abrindo. 
Quando ocorre subducção oceano x oceano (duas crostas oceânicas são formadas 
por planícies), a densidade que determina qual placa será subductada. A que tiver 
maior densidade descerá, ou seja, a placa mais velha será a mais pesada, pois é a placa 
que está mais fria (perdeu mais calor). Assim, as rochas mais distantes da dorsal são 
mais velhas e são mais densas, então são as subductadas (o calor aumenta o volume, 
diminuindo a densidade). 
Tectônica de Pluma: as plumas podem atuar em domínio continental ou em 
domínio oceânico 
Limite de placa: compressional e distensional (entre os limites, localiza-se uma 
placa) 
Estrutura Intra-Placa 
Região Intra-Placa Oceânica 
Região Intra-Placa Continental 
Margem passiva→petróleo brasileiro 
Entre um limite e outro, temos regiões intra-placa. 
Plumas formam estruturas intraplaca oceânicas: Havaí, Fernando de Noronha 
(conjunto de ilhas denominado arquipélago). Dependentes do tamanho, da forma e se 
estão submersos ou não, as estruturas podem ser: Platôs, Ilhas, Seamount, montes 
submarinos e Guyots. Os platôs são os que detem maior material magmático, uma 
espessura de 40km e o topo relativamente plano. As ilhas são áreas emersas que 
apresentam 1 a 2km de altura. Os seamounts são áreas submersas parecidas com as 
ilhas. Os montes submarinos são montanhas que se elevam sem atingir o nível do mar 
(1km). E os guyots são topos achatados totalmente submersos com evidencias de terem 
estado emersos no passado. Essas estruturas podem ser mapeadas através da sísmica 
cujas ondas voltam mais rapidamente ao encontrar estruturas mais elevadas. 
O Havaí está localizado em uma placa em movimento com uma pluma 
localizada abaixo da placa. O arquipélago tem uma reserva magmática que pode 
provocar vulcanismo, terremotos e que poderia ser utilizado como fonte de energia 
geotérmica. 
Quais são as utilidades das Ilhas do Havaí? 01. Ciência. A velocidade e a direção 
das placas tectônicas são determinadas através de cálculos geodésicos. 02. Turismo 03. 
Ecossistemas complexos: Recifes, atois, etc. 
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Porém, não existem minérios atualmente. Talvez no Arqueano existissem por 
causa da elevada temperatura dos primórdios. As taxas de fusão do manto eram 
maiores e talvez suficientes para fundir e transportar esses minerais mais pesados 
para a crosta. Atualmente talvez a temperatura do manto não seja tão elevada para 
que isso seja possível. 
Aonde se encontram as estruturas oceânicas antigas? Grande parte deles faz 
parte da crosta continental. Estruturas menores podem ter afundado e fundindo com a 
subducção e estruturas maiores podem ter ficado agregadas e atualmente fazem parte 
de cadeias de montanhas. 
Um platô se modifica ao longo do tempo. Esfriando, afundando, erodindo e 
quando a placa oceânica entrar em subducção, o platô poderá ou ser tambem 
subductado ou poderá ser acrescentado à crosta continental.