Aula 07 As zonas de subducção atuais do planeta

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Michelle Cunha Graça 1 
 
Aula 07 – 05/04/2011 
 
AS ZONAS DE SUBDUCÇÃO ATUAIS DO PLANETA 
 
- Origem e tipos de subducção 
- Efeitos geológicos e geofísicos 
- Domínios de primeira ordem – Evolução diacrônica e importâncias 
- Subducção evoluindo para transcorrências 
- Subducção x Metamorfismo 
- Subducção x Magmatismo 
 
De uma fase para outra existe uma conexão de estruturas. Como por exemplo, 
as estruturas de falhas transversais das dorsais sendo heranças da fase rifte. 
Zonas de subducção no mundo: OxC: Andina, América do Norte, América 
Central, Mediterrâneo; OxO: No Norte, Noroeste, Oeste e Sul do Pacífico (Japão, 
Filipinas, Sumatra, etc.) 
Os eixos de dorsais criam no planeta zonas de compressão. Exemplo: Dorsal de 
Atlântico empurrando a placa Sul americana e a dorsal do Pacífico empurrando a placa 
de Nazca. Assim, em zonas de compressão pode haver um desequilívrio gravitacional 
causando a subducção de uma placa sobre a outra. Ocorrem dois tipos de subducção: de 
placas oceânicas e de placas oceânicas com continentais. Com a placa oceânica mais 
velha, mais densa e mais fria, descendo. Há também as subducções rápidas e as lentas 
(velocidades em cm/ano). A subducção lenta é causada pela proximidade da dorsal na 
fossa, e a rápida acontece pela grande distância da dorsal. O início de uma subducção é 
rápida e à medida que a subducção evolui a subducção vai ficando mais lenta, pois as 
rochas da dorsal então ficando mais próximas da fossa. Além da relação da dorsal/fossa 
há ainda o ângulo de interação entre a dorsal e a fossa. O ângulo frontal (90º) causa 
uma subducção mais rápida que o ângulo oblíquo pois este ângulo oblíquo se decompõe 
em dois vetores que vão causar a subducção propriamente dita e um movimento 
cisalhante. 
Mapeando o Plano de Mergulho da Placa em Subducção (Beniof): Existem duas 
formas de se mapear esse plano abaixo da superfície, ambos são métodos geofísicos. 
Uma forma é através de seções sísmicas, ou seja, as ondas são geradas pelo homem. O 
outro método de mapeamento é através de sismos (terremotos). O foco é o local onde é 
gerado as frentes de onda. Com dois ou três focos determina-se o plano de subducção. 
Então, os ambientes em que os focos de terremotos podem ser rasos e intermediários 
nos planos de subducção. Existem terremotos rasos também em riftes, dorsais, falhas 
transcorrentes e zonas de colisão. Terremotos profundos em zonas de subducção 
também estão relacionados com a idade. Zonas mais antigas podem ter focos de sismos 
mais profundos, enquanto que subducções mais novas podem apresentar sismos rasos. 
Há relação ainda com o ângulo do plano de subducção; quanto maior o ângulo, 
possivelmente mais sismos profundos. O ângulo de subducção é determinado através da 
determinação de duas ou três profundidades focais e as distâncias desses focos na 
superfície. Nos Andes, há ocorrência de terremotos rasos e profundos localizados. Muito 
provavelmente, as ocorrências de terremotos profundos estão localizados numa parte 
da placa de Nazca que subductou primeiro ou o ângulo de subducção desta parte da 
placa é maior. Assim, podemos concluir que as subducções são diacrônicas. 
Essas subducções atuais causam efeitos geológicos e geofísicos. Podem criar 
terremotos, tsunamis (pela diminuição do nível da lâmina d’água – deslocamento 
vertical), formação de arcos continentais e de ilha. Ao comprimir placas tectônicas há a 
construção de orógenos. Os orógenos gerados por subducção são chamados de orógenos 
acrescionais (Japão, Filipinas, Caribe, Andes) – cadeias de montanhas ou áreas 
elevadas. Há alterações nas rochas da crosta (efeitos geológicos), como o metamorfismo, 
falhas, magmatismo; alterando as características físicas das rochas. Esquenta e 
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comprime os materias, ficando cada vez mais espessos, mudando as características 
gravitacionais. Ocorre metamorfismo, pois no contato entre as placas há calor e pressão 
para modificar a rocha causando mudanças também na gravimetria e em outras 
propriedades geofísicas. Mudam-se as propriedades físicas de ambas as litosferas. A 
que está sendo subductada e a que está patrocinando a subducção. 
A área que não é afetada pela subducção é o cráton (ao lado do orógeno). 
Existem dois tipos de orógenos: os acrescionais, que são controlados pela 
subducção; e os colisionais, que são controlados pela colisão. No primeiro, o oceano 
ainda está presente, no segundo, não. Os Himalaias são orógenos colisionais atuais que 
ainda apresentam atividade deformacional, magmática e sísmica. Ambos os orógenos 
apresentam compartimentos de primeira ordem: o arco magmático. Este arco 
magmático pode ser de dois tipos: de ilha e continental; a depender do tipo de 
subducção. Assim, no Arco magmático tem-se poeira e cinzas vulcânicas na superfície e 
é formado por rochas plutônicas, vulcânicas e subvulcânicas. Então o arco é formado 
com um sistema de rochas magmáticas que podem ser cinza, rochas de derrame, 
subvulcânicas e as mais profundas (plutônicas). Existem compartimentos que 
acompanham o arco: o back-arc e o fore-arc. 
No assoalho oceânico existe uma camada de sedimentos pelágicos; à medida que 
a placa oceânica vai sendo subductada, vai levando esses sedimentos, e ao serem 
comprimidos eles começam a dobrar formando o prisma da região fore-arc. Esse prisma 
se constitui de uma faixa de sedimentos dobrados, metamorfizados, com falhas inversas 
localizado logo depois da fossa. Por outro lado, a região back-ark também não é uma 
região de caráter estritamente magmático. Essa região é caracterizada pela formação 
de bacias que podem ser de sinéclise ou de rifte. Assim, pode-se concluir que bacias de 
rifte podem ser causadas pela tectônica de plumas e também podem ser causados pela 
tectônica de placa. Na região de back-arc é a tectônica de placa. Sobre essa bacia existe 
uma cobertura formada por sedimentos. Em que condições os sedimentos da região 
back-arc estarão dobrados, falhados e com rochas vulcânicas? Pode apresentar como 
pode não apresentar. Depende da evolução da subducção, ou seja, da posição da dorsal. 
Quanto mais próximos das dorsais, as sinéclises se desenvolvem mais, podendo se 
tornar riftes (sedimentos subhorizontalizados) e mais a diante os sedimentos do rifte 
podem se tornar totalmente dobrados. Numa sinéclise pouco evoluída pode-se 
interpretar que os sedimentos estão horizontalizados; numa sinéclise evoluída, pode-se 
esperar que os sedimentos estejam sobrados. Com tudo isso, pode-se concluir que a 
evolução da subducção é diacrônica. Uma bacia que tenha possibilidade de existir 
petróleo, são bacias que tem movimentação, ou seja, que tenham falhas capazes de 
colocar o gerador lado a lado com o reservatório. Assim, um rifte é mais interessante 
para petróleo. Mas se uma bacia de sinéclise tiver dobras (anticlinais e sinclinais) pela 
compressão, então há a possibilidade de existir petróleo. No entanto, quando há uma 
excessiva compressão, o que era favorável começa a ser desfavorável na formação de 
petróleo: aumenta o metamorfismo, diminui a porosidade e se granitizar, há calor em 
excesso. Ou seja, tem que ocorrer uma compressão adequada. Para petróleo, existem 
outras variáveis importantes, como a sedimentação. Pode-se formar uma bacia muito 
favorável para petróleo do ponto de vista estrutural, mas não no ponto de vista 
sedimentar, podendo não ter formado a rocha geradora ou a rocha de reservatório e 
assim não gerar petróleo. Então, além da estrutura, para a geração de minérios, de 
petróleo e de outros produtos de interesse econômico, a sedimentação tem de ser 
favorável, o clima, o nível do mar, a rocha-fonte etc. A Serra do Mar é a rocha-fonte da 
Baciade Campos; principalmente em épocas que chovem muito e o nível do mar 
abaixou, a sedimentação é intensa, transportando muita areia para a Bacia de Campos. 
Essa areia é a areia de reservatório do pós-sal (turbiditos). Assim, é necessário 
estrutura, tectônica, rocha-fonte e clima. 
Além da sedimentação do bloco, em arcos de ilha pode-se ter sedimentação 
marinha no back-arc. 
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A sedimentação de uma bacia back-arc varia muito e depende de muitas 
variáveis. Pode receber um aporto de erosão do arco, pode receber um aporte de erosão 
do continente, pode receber sedimentação marinha (rasa ou profunda), e pode-se ter 
rochas basálticas. 
Na frente do arco, na região fore-arc, a depender do estágio de subducção, tem-
se uma bacia com sedimentos marinhos deformados e metamorfizados formando um 
prisma metasedimentar. Esses sedimentos ao serem deformados e comprimidos vão se 
espessar por serem plásticos. Com o aumento da pressão, forma-se uma bacia de 
sinéclise entre os metasedimentos e o arco. A formação dessa sinéclise depende da 
história de evolução da subducção. A bacia de fore-arc tem sedimentos clásticos 
provenientes da erosão do arco e da erosão do prisma; pode ter sedimento marinho. 
Esses sedimentos marinhos podem formar matéria orgânica, e os sedimentos clásticos 
do prismas podem gerar reservatório. Assim, a bacia do fore-arc também pode ter 
petróleo. Os metasedimentos podem criar falhas de compensação isostática para gerar 
petróleo. 
Pode existir sedimentação intra-arco/intra-montanha. Essa sedimentação é de 
natureza ígnea, da própria erosão dos arcos. 
Na subducção há fusão de vários minerais ricos em água e devido a liberação 
dessa água, há a formação dos arcos. Então, somente se os minerais liberarem água 
suficiente haverá arcos numa subducção. A desidratação é mais intensa à medida que a 
profundidade aumenta. Assim, à medida que a placa que foi subductada vai 
desidratando, vai formando os primeiros arcos. Os arcos modernos fundem o manto 
litosférico. 
*Na fase Golfo é quando há maior liberação de calor e consequentemente de 
CO2. Assim, quando a Terra teve muitas fases de Golfo, deveria ter muito efeito estufa. 
(Terra Primitiva) 
Existem dois tipos de arcos: o proximal e o distal. O proximal é o primeiro a ser 
formado com a liberação de água a uma menor profundidade resultando, assim, num 
arco mais próximo da fossa. O arco distal é o último a ser formado pela liberação 
intensa de água a elevadas profundidades, quando a subducção está mais evoluída, 
resultando, assim, num arco mais distante da fossa. Ambos os arcos não são favoráveis 
na geração de petróleo, mas são interessantes para energia geotérmica. Se for um arco 
de ilha, o magma expelido entra em contato com a água do mar, se esfria, quebra e 
pode sofrer lixiviação. Então, no topo desses arcos, podem-se encontrar sulfetos de 
cobre e de zinco principalmente, e ouro. Exemplo: Subducção andina resulta em Cobre 
na região do arco no Chile. 
Um arco mais antigo, com um alto nível de erosão, não vai ser interessante na 
exploração desses minerais metálicos. 
Os arcos proximais tem uma taxa de fracionamentos das rochas ígneas menor, 
pois a profundidade é menor. Os arcos distais tem uma maior taxa de fracionamento, 
devido a maior profundidade que o manto litosférico sofreu a fusão parcial; e também 
tem uma maior quantidade de água. Assim, o sistema de rochas que se formou no arco 
proximal são mais densas, pois são rochas que não se diferenciaram muito – são rochas 
básicas intermediárias. As rochas do arco distal são mais leves, devido a maior 
quantidade de água liberada e a maior taxa de fracionamento. Quanto mais o magma 
se fraciona, mais minerais mais leves chegam na superfície. No arco proximal, 
encontram-se muitos grabros, granodioritos; rochas mais ricas em ferro e magnésio. No 
arco distal são rochas mais ricas em sílica. Então, a densidade média do arco proximal 
é maior que a densidade média do arco distal (diferenças gravimétricas e magnéticas). 
HOT SPOTS: Gerando riftes. Qual a importância? Controle dessas áreas por 
causa da possibilidade de sismos utilizando um monitoramente sísmico. Se existe um 
hot spot, a geofísica pode monitorar a cabeça desse ponto quente através de velocidade 
sísmica, anomalias de baixa gravidade, baixa velocidade, etc. É preciso saber a 
espessura e resistência da crosta e a intensidade desse ponto quente. Pode estar 
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lozalizado próximo da superfície e ser utilizado como usina de energia geotérmica. 
Outra coisa, é o ponto quente no assoalho oceânico, formando estruturas intraplaca. 
Subducção entre o Índico e o Pacífico: Bacias que são alvos para prospecção de 
petróleo. Porém, essas bacias de fore-arck e back-arc não estão ligadas, estão 
descontínuas, por causa das subducções diacrônicas. Assim, a geometria/arquitetura 
das bacias complica o acesso e ao estudo das mesmas. 
Entre as montanhas rochosas (primas + arco) e o escudo canadense há uma bacia 
favorável na formação de petróleo. 
Subducção Evoluindo para Transcorrência: Um exemplo típico é a falha de 
Santo Andres no Oeste dos Estados Unidos. Há milhões de anos atrás era uma zona de 
subducção. O bloco alto é continental e pertence aos EUA. O bloco baixo é oceânico e 
pertence ao Pacífico. Eram três placas: 2 oceâncias e 1 continental ( Pacific Plate, 
Farall on Plate e North America Plate). Com o passar de um tempo geológico, a dorsal 
vai se aproximando da fossa até que se encosta no continente. Como essas rochas estão 
quentes e leves, não conseguem descer e assim causam, por acomodação, 
transcorrências, causando cisalhamento. Depois de um tempo geológico, a falha se 
encosta mais ainda e intensifica essa transcorrência. Quase todos os sistemas de 
subducção atuais tem um componente transcorrente. Por causa ou das dorsais que 
estão próximas da fossa ou por causa dos ângulos de interação oblíquos se decompondo 
em um movimento cisalhante e outro de subducção. Do ponto de vista geomorfológico, 
são formados os platos do Colorado, que são antigos arcos que com os movimentos 
cisalhantes, deixaram de ser formados, e com a erosão se tranformaram em platôs. 
Transtração: Localamente não uma compressão, mas ao redor, há. Pode-se 
formar uma bacia de rifte chamada de pull-apart. Ou seja, um rifte pode ser formado 
por plumas, por back-arc e por transtração. E se está numa região oceância pode 
receber sedimentação marinha, como existe uma compressão regional pode ocorrer 
dobras, como tem falhas pode ter deslocamento, então são bacias importantes para 
pesquisa de petróleo. Essas bacias estão localizadas ao lado do prisma fore-arc. As 
melhores rochas para se ter esse tipo de movimento são entre zonas com rochas 
distintas, pois são zonas de fraqueza fáceis de serem falhadas ( quartzito x calcário; 
folhelho x calcário, etc). 
Ciclo de subducção: 
Subducção rápida→Subducção lenta→Compressão→Transcorrência→A placa parte. 
É mais fácil quebrar uma placa quando o ângulo de interação é oblíquo. 
No começo do ciclo de Wilson as falhas são normais e verticais. Numa subducção, as 
falhas são inversas, de empurrão. As falhas normais são da fase rifte e da fase dorsal 
(tectônica de distensão); tectônica de compressão (subducção) o teto sobe – o material 
que estava em cima vai para baixo e o que estava em baixo vai para cima.À medida que 
essa compressão aumenta, essas falhas passam para transcorrência (bacias de pull-
apart). Então o falhamento evolui com o Ciclo de Wilson. 
Metamorfismo: Região ante-arco. Se os sedimentos estiverem no nível 1 (menor 
profundidade), com uma temperatura (300ºC) e pressão confinante baixos e um estresse 
alto (para rochaspelíticas) vai formar filitos, ardósias de fácie xisto verde 
(metamorfismo baixo) - Epizona. Se os sedimentos estiverem em um nível 
intermediário com temperaturas (700ºC) e pressão confinante medianas e um estresse 
médio, formarão rochas de Mesozona, ou seja, metamorfismo médio a alto; formam 
xistos e gnaisses. Se os sedimentos estiverem numa região mais profunda, temperatura 
(900ºC) e pressão confinante elevados e estresse baixo, formam-se rochas da Catazona – 
migmatitos e granulitos. Então, esse prisma metasedimentas pode apresentar em 
diferentes níveis, rochas diferentes. No nível mais profundo existem as rochas mais 
metamorfizadas. E à medida que a compressão aumenta, formam-se falhas de 
empurrão e dobras. Assim, rochas da mesozona podem ficar lado a lado com rochas da 
epizona, rochas da epizona podem ficar lado a lado com rochas da catazona, etc, através 
das falhas de empurrão. As rochas da epizona (filitos e ardósias) são as mais leves; 
granulitos e migmatitos são mais densas. Então ao se fazer um levantamento geofísico 
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das rochas do prisma, pode-se ter um contraste geofísico ao passar de uma zona mais 
leve para uma zona mais pesada. Por causa das falhas de empurrão que levaram para 
cima as rochas da catazona e posteriormente, a erosão colocam as rochas de epizona 
lado a lado com as de catazona. 
As anomalias geofísicas dentro de um prisma são mais brandas que as 
anomalias geofísicas entre um prisma e um arco. O prisma, comparado com o arco, 
apresenta rochas mais leves, porque no prisma acontece metamorfismo de rochas 
sedimentares, enquanto que no arco o predomínio é de rochas ígneas. 
As rochas do arco também sofrem metamorfismo. A isoterma no arco é diferente 
da isoterma do prisma – que é uma fonte térmica. Um gnaisse do arco pode estar lado a 
lado de um gnaisse do prisma. Mas como os protólitos não são iguais (arco-ígneo; 
prisma-sedimentar), então as rochas do arco são muito mais densas. Então, pode-se ter 
um zoneamente lateral e vertical nas cadeias de orógenos acrescionais.