Cap 1 Estruturando um planeta

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:'õ.Cham 551.1/.4P935u4.ed.
. Título: Paraentenderaterra."
1111\1\ 111111111111111111I111111111111111111111111
10078519 Ac,936309
EX.IJ BCE
geológico, desde a formação do sistema solar até o presente
3.800 Ma
Evidência
maisantiga
de água
LO,12Ma
Primeira ocorrência
de nossaespécie,
Homosapienssapiens
5 Ma
Primeiros
hominídeos
4.000Ma
Fimdo
BombardeamentoPesado;
rochascontinentais
maisantigas
2.450-2.200Ma
Aumentodo oxigênio
na atmosfera
I
208 Ma
Extinção
emmassa
-=...!-
- to d~S 4.470Ma
=WE;;:=S".õl;ais:início Acresci~entodoaTerra,
, ento formaçaodo nucleoe
::2 =~ diferenciaçãocompletados
e 4.400Ma
-~-~ç2O Mineral
::;e-3 maisantigo
III1 ~
a:::::!!5==~=- ~~ -.20estãodicionarizadas.Emastronomia,o aumentoda massa
:=-z-2-x -ê::rcicimode massa".
o"
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(IJ"
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dotempogeológico
'Ma)
ÉONERA MaPERíODO MaÉPOCA
O l'
Holoceno
o
Cenozóico
--0,15u ;õ Mesozóico O0,4
N õ::e
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" Paleozóico
z
~
100Cretáceo o:::0,8 PleistocenoI.LJ
144
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o 1,2
200
206 1
1,8
Plioceno
Permiano
10
300
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Mioceno6 0
Pensilvaniano *
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Mississippiano;õ
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354
e
Devoniano23,7~
,600 400409e 5ilurianoO30o.. 439õ::Oligoceno,«Ordoviciano ~36,6500
510
I.LJ
Cambriano
I-40
543-O
Eoceno
Z
50« õ::c!l~ 57,8« v 60Paleoceno'uJ '"::; o:::o..
65
dicionarizadoem Suguio(1998,Dicionáriode GeologiaSedimentar).
FRANKPRESS
Grupo ConsultivodeWashington
JOHN GROTZINGER
In titutodeTecnologiadeMassachusetts
RAYMOND SIEVER·
UniversidadedeHarvard
THOMAS H. JORDAN
Universidadedo SuldaCalifórnia
4ª edição
Tradução
Coordenador
Rualdo Menegat
InstitutodeGeociênciasdaUniversidadeFederaldoRio GrandedoSul
Equipe
Paulo César Dávila Fernandes
UniversidadedoEstadodaBahia
Luís Alberto Dávila Fernandes
InstitutodeGeociênciasdaUniversidadeFederaldoRio GrandedoSul
Carla Cristine Porcher
InstitutodeGeociênciasdaUniversidadeFederaldoRio GrandedoSul
Reimpressão
2006
Obraoriginalmentepublicadanos:E;stadosUnidossobotítulo
UnderstandingEarth, 4/e
ISBN 0-7167-9617-1porW.H.FreemanandCo.,NewYorkeBasingstoke.
Copyright©2004,W.H.FreemanandCo.
Todososdireitosreservados.
Capa;GustavoDemarchi
Leiturafinal:SandroWaldezAndretta
Supervisãoeditorial:Arysinha JacquesAffonso
Editoraçãoeletrônica:Laser ROL/se
ct~63((Qj
Unlvefsidade d.erasl ia S5L~{c(f
~q~SM-
~>~,.
1-.U
Reservadostodososdireitosdepublicação,emlínguaportuguesa,à
ARTMED®EDITORA S.A.
(BOOKMAN®COMP HIA EDITORA éumadivisãodaARTMED®EDITORA S.A.)
Av.JerônimodeOmelas,670- Santana
90040-340- PortoAlegre- RS
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É proibidaaduplicaçãooureproduçãodestevolume,notodoouemparte,sobquaisquer
formasouporquaisquermeios(eletrônico,mecânico,gravação,fotocópia,distribuiçãonaWeb
eoutros),sempermissãoexpressadaEditora.
SÃOPAULO
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01227-100- SãoPaulo- SP
Fone:(11)3665-1100Fax:(11)3667-1333
SAC 0800703-3444
IMPRESSO NO BRASIL
PRINTED IN BRAZIL
/
PARA NOSSAS CRIANÇAS,
E AS CRIANÇAS DE NOSSAS CRIANÇAS:
". POSSAM ELAS VIVER EM HARMONIA
COM O AMBIENTE DA TERRA.
UfO S
Raymond Siever
RaymondSieveréumespecialistainternacionalmenteconhe-
cidonasáreasdePetrologiaSedimentar,GeoquímicaeEvolu-
çãodosOceanoseAtmosfera.É membrodoDepartamentodas
CiênciasPlanetáriase daTerradaUniversidadedeHarvarde
chefiouoDepartamentodeGeologiaduranteoitoanos.Foi um
dosprimeirossedimentólogosa aplicarastécnicasgeoquími-
casparao estudoderochassedimentares,especialmentede
arenitosesílex.
Além deserco-autordopopularlivro degeologiaEarth,
comFrankPress,RaymondSieverescreveu(comF. 1.Petti-
john e Paul Potter)o clássicomanualSandand Sandstone
(Springer-Verlag).O DI'.SieveréPesquisadordaSociedadede
GeologiaNorte-Americana(GeologicalSocietyofAmerica-
GSA) edaAcademiaNorte-AmericanadeArtese Ciências,e
foi laureadocomváriasdistinçõesdaSociedadedeGeologia
Sedimentar,da Sociedadede Geoquímicae da Associação
Norte-AmericanadeGeólogosdoPetróleo.
Press
- "-Press trouxe contribuiçõespioneiras àsáreasda Geofísi-
_ ~ O eanografia,dasCiênciasPlanetáriasedaLuaedaex-
- _~-ãoderecursosnaturais.Ele foi membrodaequipeque
--:::oi:>riua diferençafundamentalentreacrostaoceânicae a
ontinentale construiuos instrumentosutilizadosna
~--~-- _O Dr.Pressfoi professornasfaculdadesdaUniversi-
~ -'b Colúmbia(EUA), do InstitutodeTecnologiadaCali-
-., Caltech)edoInstitutodeTecnologiadeMassachusetts
_~ . Além disso,foi presidentedaAcademiaNacionalde
. dosEstadosUnidosepesquisadorsêniordoDeparta-
deMagnetismoTerrestrenoInstitutoCarnegiedeWas-
:::-n. Atualmente,trabalhano GrupoConsultivodeWas-
_ :::i. Em 1993,Frank Pressfoi laureadopelo Imperador
a PrêmioJapão,porseutrabalhonasciênciasdaTerra.
r>. DT.Pressfoi consultorparatemascientíficosdequatro
-- .:rntes.Jimmy Carternomeou-oConsultorCientíficodo
::=me.Bill Clintonlaureou-ocomaMedalhaNacionalda
,=--..; Por trêsvezes,aspesquisasdo U.S.News& WorldRe-
di aramseunomecomoumdosmaisinfluentescientis-
- =E tadosUnidos.
Thomas H. Jordan
TomJordanéumgeofísicocujosinteressesincluemacompo-
sição,adinâmicaeaevoluçãodaTeITasólida.Ele concentrou
suaspesquisasnanaturezadofluxoderetornodatectônicade
placas,naformaçãodeumaespessatectosferasobosantigos
crátonscontinentaise naquestãodaestratificaçãodo manto.
Ele desenvolveuumasériede técnicasparaelucidaras fei-
çõesestruturaisdo interiordaTerra,quedãosuporteaessese
outrosproblemasgeodinâmicos.Trabalhou,também,namo-
delagemdo movimentodasplacas,medindodeformações
neotectônicasnaszonasdebordadeplacas,quantificandová-
rios aspectosdamorfologiadoassoalhooceânicoecaracteri-
zandograndesterremotos.Ele obteveseudoutoradoemGeo-
físicae MatemáticaAplicadano Caltech(InstitutodeTecno-
logia da Califórnia, EUA) e lecionou na Universidadede
Princetone no InstitutodeOceanografiaScrippsantesdein-
tegrarafaculdadedoMIT naCátedradeCiênciasPlanetárias
e daTerraProfessorRobertR. Shrockem 1984.Foi chefedo
DepartamentodasCiênciasPlanetárias,daAtmosferae da
Terra do MIT durante10 anos (1988-1998).Atualmente,
transferiu-sedoMIT paraaUniversidadedoSul daCalifór-
nia (USC), ondeassumiua Cátedrade CiênciasGeológicas
ProfessorW M. KeckeadireçãodoCentrodeTerremotosdo
Sul daCalifórnia.
O Dr. Jordanrecebeua MedalhaJamesB. Macelwaneda
União Norte-Americanade Geofísicaem 1983e o Prêmio
GeorgeP.WoollarddaSociedadeNorte-AmericanadeGeolo-
giaem1998.É membrodaAcademiaNorte-AmericanadeAr-
teseCiências,daAcademiaNacionaldeCiênciasdosEstados
UnidosedaSociedadeNorte-AmericanadeFilosofia.
Grotzinger
G:otzingeréumgeólogodecampointeressadonaevolução
:::eraedosambientessuperficiaisdaTelTa.Suapesquisaé
~~ parao desenvolvimentoquímicodosoceanose daat-
-- _ •rirnitivos,parao contextoambientaldaevoluçãoani-
. -rivaeparaosfatoresgeológicosqueregulamasbacias
s.Ele contribuiucomaproposiçãodaestruturageo-
, ica deumasériedebaciassedimentarese cinturões
~.:o donordestedoCanadá,donortedaSibéria,dosulda
~dooestedosEstadosUnidos.Essesestudose mapea-
-= ~ amposãoo pontodepartidaparaestudosdetópicos
~:=::::-::;C()sbaseadosem laboratórios,envolvendotécnicasde
_ ' . a.paleontologiae geocronologia.Ele recebeuseutí-
:eBa harelemGeociênciasnaUniversidadeHobartem
-- ::::_ lestreemGeologiapelaUniversidadedeMontanaem
:"::=DoutoremGeologiapelaVirginiaTechem1985.Du-
- =3 ano atuoucomopesquisadordoObservatórioGeoló-
- ~ont-Doherty, antesdeintegraro corpodocentedo
.-- ~ 19 8.De 1979a1990,esteveengajadoemmapeamen-
_ parao ServiçoGeológicodoCanadá.
~- -99 .o DI'.GrotzingerrecebeuadistinçãodeAcadêmi-
- ~ TIlaldemarLindgrennoMIT e,em2000,assumiua
- ~- _.:!eCiênciasPlanetáriasedaTerraProfessorRobertR.
~ 1998,foi nomeadodiretordoLaboratóriodeRe-
=--: !TadoMIT. RecebeuoPrêmioJovemPesquisador
-=-=--'~nia da FundaçãoNacionaldeCiência(EUA)em
__ ~~dalhaDonathda Sociedadede GeologiaNorte-
GSA) em1992,eaMedalhaHennoMartindaSo-
~ ==GeologiadaNamíbiaem2001.É membrodaAca-
- -.-\rnericanadeArtese Ciênciase daAcademia
e CiênciasdosEstadosUnidos.
ovas vozes
Temosreiteradoquea ciênciaé uma históriade teoriassuplanta-
das. Jovas teoriase abordagensinovadoraspara a pesquisae o
5lSÍnOserãoo trabalhoprincipal da próxima geraçãode cientis-
- -autores.John Groetzinger,do MIT, e Tom Jordan, do USC,
7JDÍIam-seà equipe de autoresdestelivro e sucederãoa Frank
Pre s e Raymond Siever nas edições futuras.Tivemos sortede
,,- ociarmo-nosa colegasquecompartilhama filosofia e o idea-
lismo representadosem nosso livro e que igualmentetrouxeram
3IDavisãodefuturo.A influência deJohn eTom é visível emca-
., capítulo do livro e em todaa suareorganização,e é mais evi-
&nte aindana proeminenteabordagemdos sistemasdaTerra e
;::otratamentoavançadoda teoriada tectônicadeplacas.
ma nova visão
- tudo quaseemtemporeal.É notávelqueatualmentepossamos
utilizar asondasdeum terremotopararepresentar"o fluxo deum
mantosólido a centenase milharesde quilômetrosde profundi-
dade,revelandopadrõesde ascensãode plumas e subducçãode
placas.Essasnovastecnologiastambémrevelamsurpreendentes
percepçõesnovasao estabelecerencadeamentosentreo clima e
a tectônicaque tinham sido parcamenteentendidosno passado,
tais como a possibilidade de queo fluxo dasrochasmetamórfi-
cas atravésdos cinturõesde montanhaspossaserfortementein-
fluenciadopelos padrõesdeintemperismosuperficial.A visão da
Terracomo um sistemadecomponentesinterativossujeitosà in-
terferênciada humanidadenão pode mais serchamadade uma
opinião baseadaem ideologia - ela estásustentadapor evidên-
cias científicas sólidas.A força da Geologia nunca foi tão gran-
de.A ciência geológica informa, hoje, as decisõesdaspolíticas
públicas tomadaspor líderes nos governos,nas indústriase nas
organizaçõesdascomunidades.
Antecipandoatectônicadeplacas:a síntese
desdeo início
O Capítulo2,Tectônicadeplacas:a teoriaunificadora,permite-
nos tirar um amplo proveito da teoria tectônicaentendidacomo
uma estruturapara discutir os processosgeológicos fundamen-
Uma seqüênciada sedimentaçãodeltaica,B,
acumula-se sobre uma sedimentação prévia, A.
Figura 10.10 A comparaçãoentreseçõessísmicas(a)comseqüênciassísmicas(b) revelao processo
deposicional que criou o padrão de acamamento. Quando a subsidência tectânica ou outros eventos, como uma
mudançaclimáticaglobal,causamasubidado níveldo mar,duasseqüênciasdeltaicassãoencontradas,(c) e (d).
Quando a primeira edição deEarth(Terra)foi publicada,o con-
XÍto da tectônica de placas ainda era novo. Pela primeira vez,
~a teoriaqueabrangetudo poderia serutilizada como estrutu-
• paraaprendersobreasimensasforçasqueatuamno interiorda
-=-=rrn.Devido a essenovo paradigma,nossaestratégiafoi toruar
~aprendizadoda Ciência da Terra fundamentadotanto quanto
;,0- Ívelnos processos.Essa nova
- -·-0 da Terra como um sistema
.,- amÍcoe coerentefoi centralno
.- TO Earthe neste seu sucessor,
Para entendera Terra.
Agora, com aquartaediçãode
Jara entendera Terra,damosou-
~ passoàfrente.Pode-secaracte-
3zá-Io comoumatentativaderes-
EAIDderà seguintepergunta:o que
-sidepoisdatectônicadeplacas?
_-'-.pTesentamosa Geologia como
ciência unitária,baseadanos
;;;:ocessos,com o poder de trans-
~ - o significado global das fei-
;resgeológicasondequerquese-
~ encontradas.Para isso, lança-
mãodenovosepoderososla-
::iJrnIóriose instrumentosdecam-
:" . bem como de novas aborda-
.=,:0 - teoréticas.
_·ovas tecnologias, como o
.J?S e a continuadamonitoração
:::zTerra por satélites,a partir do
"Sr ,o, permitiram-nos observar
-=:t11acasemmovimento,asmon-
sendo soerguidase erodi-
-=.,- a deformação crustal que
:o;:re antesde um terremoto,o
~~ento global, aretraçãode
Zõ~ciras.a subidado nível do mar
x PREFÁCIO
;ris. A antecipaçãodos
'pio básicosdateoria
tollÍcaparao iníciodoli-
no ignificaqueelapoderá
sereyocadaemtodoo tex-
[O. fornecendouma visão
ompleta,bem como um
elo entre os fenômenos
geológicos.Por exemplo,o
Capítulo4 apresenta,nesta
edição,o metamorfismode
acordocom as interações
das placas;o Capítulo 8
ofereceumanovaseçãoso-
bre tectônicade placase
baciassedimentareseoCa-
pítulo 9 tem uma seção
atualizadasobrecaminhos
de pressão-temperatura-
tempoe seusignificadona
interpretaçãodosprocessos
tectônicos,incluindoaexu-
maçãoeo soerguimento.A
seçãodolivrodedicadaaos
processossuperficiaiscul-
minanoCapítulo18,total-
menterevisado,no quala
evoluçãodapaisageminte-
graoscapítulosanteriorese
abrea argumentaçãosobre
assignificativasinterações
doclimaedatectônica.Es-
setratamentodeumaárea
revitalizadadasCiênciasda
Terra fundamentadoem
processostomou-sepossí-
velsomenteporqueatectô-
nicadeplacasjá haviasido
introduzidaanteriormente.
A TERRA É UM SISTEMA ABERTO QUE TROCA ENERGIA E MASSA COM SEU ENTORNO
O SISTEMA TERRA É CONSTITUíDO POR TODAS AS PARTES DE NOSSO PLANETA E SUAS INTERAÇÕES
o sistemado clima envolvegrande
troca de massa(p.ex.,água) e
energia (p. ex., calor) entre a
atmosfera e a hidrosfera ...
Os organismosvivos, a biosfera,
ocupam9parte da atmosfera,
da hidrosfera e da litosfera.
I A litosfera move-sesobre porções
do manto maisliquefeito. afunda
e éarrastada paraa astenosfera...
... onde é movidapara o manto
inferior e emerge novamente
num ciclo convectivo.
o núcleo externo e o núcleo
interno interagemno sistemado
geodínamoque éresponsávelpelo
campo magnéticoterrestre.
Figura panorâmica 1.10 Principaiscomponentese subsistemasdo sistemaTerra
(verQuadro1.2).As interaçõesentreoscomponentessãogovernadaspelaenergiado
Sole do interiordo planetaeorganizadasemtrêsgeossistemasglobais:o sistemado
clima,o sistemadasplacastectônicase o sistemado geodínamo.
A visãodaTerra
comoumsistema
A obrainiciacomumaam-
pladiscussãosobreo siste-
maTerra,noCapítulo1.Os componentesdosistemaTerrasão
descritoseastrocasdeenergiaematériaatravésdelesãoilustra-
das.Essadiscussãoservecomoumtrampolimparaaperspectiva
baseadanossistemasdaTerraquepermeiao texto.
O Capítulo 5, Rochasígneas:sólidosformadosapartirde
líquidos,inclui agoraumaseçãointituladaOs centrosdeex-
pansãodoassoalhooceânico:geossistemasmagmáticos.
Os vulcões(Capítulo 6) sãoinvestigadoscomogeossiste-
masacopladosaosmovimentosdasplacaseinteragindocoma
atmosfera,osoceanoseabiosfera.
A análisedointemperismonoCapítulo7 enfatizaarelação
entreo geossistemadoclimae adesintegraçãodasrochas.No
Capítulo 9, Rochasmetamórficas,no Capítulo 18,As paisa-
gens.eno Capítulo 19,OsTerremotos,salientamosasintera-
çõesentremetamorfismo,clima,tectônicadeplacasecompor-
tamentodeterremotosdesistemasdefalhasregionais.
No Capítulo 21,examinamoso mecanismoconvectivodo
interiorprofundodaTerra,oqualcontrolaatectônicadeplacas
eo sistemadogeodínamo.
O Capítulo23concluicomumexamedecomoasemissões
degases-estufaapartirdaqueimadecombustíveisfósseiseou-
trasatividadeshumanaspodemestarmudandoo sistemadocli-
madaTerra.
Novostópicoseatualizaçõesemtodosostemas
• Novomaterialsobreexoplanetas,introduçãopreliminardos
conceitosdosistemaTerraenovaseçãosobreaTerraaolongo
dotempogeológico(Capítulo1)
PREFÁCIO ~_
oCICLO DAS ROCHAS É A INTERAÇÃO DOS SISTEMAS DA TECTÔNICA DE PLACAS E DO CLIMA
• :\"ovaseçãosobreoscentrosdeexpansãodoassoalhooceânico
oomogeossistemasmagmáticos(Capítulo5)
• :\"ovaseçãosobrevulcõescomogeossistemas,novosdadosso-
~ yastasprovínciasígneasetratamentoatualizadosobreashi-
?Ótesesdepontosquenteseasplumasdomanto(Capítulo6)
• ~o asseçõessobrerecifesdecoraleprocessosevolutivose,
:ambém,sobretectônicadeplacase baciassedimentares(Ca-
pft:ulo 8)
• A.bordagematualizadadosca-
;ninhos de pressão-temperatura
Capítulo9)
históriamaisdoqueapresentardadosreunidosestá,agora,evi-
denciadopormeiodasilustrações,particularmenteanovaFi-
gurapanorâmica.A Figurapanorâmicatrazconjuntamentefo-tografias,desenhosem sériee textosparafazero estudante
acompanharasprincipaisidéiasqueestãopor trásdosproces-
sosgeológicosimportantes.
Hámuitomaisilustrações,seqüênciasdefotografiasemapas
comesquemas,demodoademonstraro contextodofenômeno
geológicobemcomoasfeiçõesgeológicassubjacentesàquilo
quepodemosvercomnossosolhos.Por fim,hámuitomaistex-
A precipitação,o congelamentoe o
degelo criammaterialsolto - sedimento-
que écarregado pela erosão.._
A placa que subducta funde-se à medida
que mergulha.O magmaascendeda
placa fundida e do manto e extravasa-se
como lavaou intrude-se na crosta.
O magmaesfria paraformar as rochas
ígneas:as rochasvulcãnicascristalizamdo
magmaou da lavaextrudida;e as rochas
p[utônicascristalizamdas intrusões
subterrâneas.
_______crostaoceânica
... e é transportado para o oceano por rios, onde
é depositado como camadasde areiae silte. As
camadasde sedimentos são soterradas e sofrem
litificação, tornando-se rochas sedimentares.
A subducção de uma placa oceânica
em uma placa continental soergue
uma cadeia de montanhasvulcânicas.
SISTEMA
DO
CLIMA
EI O soterramento é
acompanhado de
subsidência, que é o
afundamento da crosta
da Terra.
Subsidência
Ao longo das margensteetonicamente
ativas,por exemplo,onde os continen-
tes colidem, as rochassão soterradas
ou comprimidaspor pressão extrema,
em um processochamado orogenia.
Figura Panorâmica4.9 O ciclo das rochas, como proposto por James Hutton há mais de 200
anos atrás. As rochas submetidas ao intemperismo e à erosão formam sedimentos, os quais se
depositam, são soterrados e litificam. Após o soterramento profundo, as rochas sofrem
metamorfismo, fusão ou ambos. Por meio da orogênese e dos processos vulcãnicos, as rochas são
soerguidas, para serem, então, novamente recicladas. [,gnea (granito): Ramezani. Metamórfica
(gnaisse): Breck P.Kent. Sedimentar(arenito): Breck P.Kent. Sedimento(areia e cascalho): Rex Elliot.]
. l
A medida que uma rocha sedimentar é;
soterrada em maiores profundidades
na crosta, ela torna-se mais quente e
metamorfiza-se.As rochas ígneas
também podem metamorfizar-se.
Crosta continental /
Litosfera continental ~
I Fusões subseqüentesou a subducção
de outra placa oceânica recomeçam
o ciclo.
• Dadosatualizadossobrea for-
r:J2,ãodedomosebacias(CapÍtu-
11)
.•em capítulo completamente
~. adosobreo ambientedaTer-
o impactoshumanos(CapÍ-
023).
• Exameatualizadodo relevoe
::o métodosde levantamentode
±!dosdoassoalhomarinho(CapÍ-
017)
• :\"ovomaterialsobrefluxo do
gelo, instabilidadedo mantode
g~lodaAntártidae ahipóteseda
TerracomoBoladeNeve(CapÍ-
rolo 16)
arrando históriascom
oalavrase ilustrações
_l.,. illaisvisívelmelhorianestano-
_ ediçãoé a artegráfica.Nosso
:;e._,oienteobjetivode narraruma
em capítulototalmenteatuali-
o sobreevoluçãocontinental,
mmgrandeênfasenaAméricado
_-one;traztambémosrecentesen-
~imentos sobrea históriado
-oerguimentodemontanhase da
=ilIIIlaçãodecrátonsestáveis(Ca-
020).
• em capítuloatualizadosobreo
- -criorprofundo,incluindonovas
~s sobreatomografiadoman-
:D.o geóideeo geodínamo(Capí-
021).
• :\"ovasseçõessobreprée pós-
~o sísmico,intensidadedoaba-
~. limitedeplacaseterremotose
§-~masdefalhasregionais(Capí-
019)
~ PREFÁCIO
tosdescritivosqueacompanhamasilustrações,demodoaajudar
osestudantesalocalizaremosmaisimportantesconceitos.
Mídiae materiaiscomplementares*
Umaseleçãodemateriaissuplementaresnamídiaeletrônicae
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sualizaçãodosconceitos-chavedaGeologia,estamossuprindo
oseducadorescominstrumentosdeapresentaçãonecessários
paraajudaros estudantesa entenderdefatoos processosda
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Aublll71Universily
Jeff Knotl
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fTULO 1 Estruturandoumplaneta 25
- °íTULO 2
Tectônicadeplacas:ateoriaunificadora 47
fTULO 3
Minerais:constituintesbásicosdasrochas 77
-.
fTULO 4 Rochas:registrosdeprocessosgeológicos 103
-.
fTULO 5 Rochasígneas:sólidosqueseformaramlíquidos 117
_oÍTULO 6
Vulcanismo 143
íTULO 7
Intemperismoeerosão 171
-i
íTULO 8 Sedimentose rochassedimentares 195-
íTULO 9
Rochasmetamórficas 227
íTULO 10
O registrodasrochase aescalado tempogeológico 247
•DíTULO 11
Dobras,falhase outrosregistrosdedeformaçãorochosa271
-.
íTULO 12Dispersãodemassa 291
-.
íTULO 13O ciclohidrológicoe aáguasubterrânea 313
-. °íTULO 14
Rios:o transporteparaos oceanos 341
íTULO 15
Ventose desertos 367
-.
íTULO 16Geleiras:o trabalhodogelo 387
-.
fTULO 17A terrasobosoceanos 421
íTULO 18
As paisagens:interaçãodatectônicae do clima 449
íTULO 19
Os terremotos 469
íTULO 20
A evoluçãodoscontinentes 499
íTULO 21
Explorandoo interiordaTerra 527
-I
íTULO 22Energiae recursosmateriaisdaTerra 551
,...PíTULO 23
Meioambiente,mudançaglobale impactoshumanosnaTerra585
o científico
90
89
96
3.2 JornaldaTerra
Asbestos:riscoà saúde,exagerosensacionalistaou
ambos? 95
Propriedadesfísicasdosminerais
Os mineraiseo mundobiológico
3.1.JornaldaTerra
Por queasgemassãotão especiais?
30
26
27
28
25
Estruturandoum
easpráticasmodernasdaGeologia
denossosistemaplanetário
- =-'"'": rimitiva:formaçãodeum
_ -.=2emcamadas
Rochasmetamórficas 108
105
106
103
Rochasígneas
Rochassedimentares
0ç:;r~
36 (~~.TUlO4 Rochas:registrosde
pT"ôcessosgeológicos39
47
02 Tectônicadeplacas:a
nificadora
- -=-'"'":30 longodo tempogeológico
- -=-'"'": omoumsistemade
entesinterativos
:>ertadatectônicadeplacas
- -=--o dasplacas
-= edasplacase históriadosmovimentos
- =- ---eereconstrução
47
51
58
64
Ondeasrochassãoencontradas 108
O ciclodasrochas:interaçãodossistemasda
tectônicadeplacase do clima 111
O ciclodasrochaseos sistemasterrestres:únicos
no sistemasolar 113
71
== ;20do manto:o mecanismomotorda
deplacas
- -:: - datectônicadeplacaseo
- científico
68 ,t0~";",
~;~_~6fTUlO5 Rochasígneas:sólidos
queseformaramde líquidos 117
~~-- uímicas
- _ __ raatômicadamatéria
118
123
125
125
128
132
144
144
143
Comoseformamos magmas?
Ondeseformamos magmas?
A diferenciaçãomagmática
As formasdasintrusôesmagmáticas
A atividadeígneaea tectônicade placas
Emqueasrochasígneassedistinguemumas
dasoutras?
~
81 1~CZ.~íTUlO6 Vulcanismo
'~V'
82 Os vulcôescomogeossistemas
86 Os depósitosvulcânicos
61
77
78
80
77
mineral?
o 3 Minerais:constituintes
s dasrochas
-~- -'=ormadoresderochas
- _ __ a atômicadosminerais
ornaldaTerra
ndo nomarprofundo
S 10
s estilosdeerupçãoeasformasde
e'o VlIlcânico
opadrãoglobaldevulcanismo
O ulcanismoe aatividadehumana
6.1 PlanodeaçãoparaaTerra
Monitorandovulcões
PíTULO 7 Intemperismo e erosão
~
Intemperismo,erosãoe ciclodasrochas
Porquealgumasrochasmeteorizam-semais
rapidamentequeoutras?
Intemperismoquímico
Intemperismofísico
Solo:o resíduodo intemperismo
Os humanoscomoagentesdo intemperismo
O intemperismogeraa matéria-prima
dossedimentos
7.1 PlanodeaçãoparaaTerra
ErosãodoSolo
~
CÃpiTULO 8 Sedimentos e rochas
~dimentares
Rochassedimentarese ciclodasrochas
Ambientesdesedimentação
Estruturassedimentares
Soterramentoediagênese:do sedimentoà rocha
Classificaçãodasrochassedimentaresedos
sedimentosc1ásticos
Classificaçãodasrochassedimentarese dos
sedimentosquímicose bioquímicos
A tedônicadeplacaseasbaciassedimentares
8.1 PlanodeaçãoparaaTerraOsrecifesdecoraiseatóisdeDarwin
,~.,
Rochas metamórficasú;'JTULO 9
227
148
.':7
Metamorfismoe sistemaTerra
228
158 Causasdo metamorfismo
229
163 Tiposdemetamorfismo
230
156
Texturasmetamórficas 233
Metamorfismoregionalegraumetamórfico
237
171
Tedônicadeplacase metamorfismo 239
171
F"TULO10
Registro das rochas e
172
ala do tempo geológico 247
174
CronologiadaTerra 247
181
Cronologiado sistemaTerra 248
185
Reconstruçãodahistóriageológicapor meioda
188
dataçãorelativa
249
Tempoisotópico:adicionandodatasà escalado188
tempogeológico
259
Dataçõesconfiáveis:utilizandotrêslinhasde
evidências
264
187 10.1 JornaldaTerraA seqüênciadoGrandCanyoneacorrelaçãoregionaldeestratos
260
195 196
)~
T ;~lTULO11 Dobras, falhas e outros200
registros de deformação rochosa 271
203
Interpretandodadosdecampo 272
206
Comoasrochassãodeformadas 274
Comoasrochassãofraturadas:juntasefalhas
277
208
Comoasrochassãodobradas 282
211
Revelandoa históriageológica
286
219
f~
~.TUL012
Dispersão de massa291I\;", •.}if'f/ 214 O quefazasmassassemoverem?
292
Classificaçãodosmovimentosdemassa
298
SUMÁRIO ~
a origem dos movimentos
367
369
372
373
367
O vento como agente de transporte
O vento como agente de erosâo
O vento com agente de deposição
/,:r;S?::-..••.
,;''nULO 15 Ventose desertos
': \/~,: ~,
'\\~7
O vento como fluxo do ar
296
305
de ação para a Terra
- osdanose prevenindo
entos-
388
394
401
408
398
411
387
O gelo é uma rocha
Como asgeleirasse movem
As paisagensglaciais
Idades do gelo: a glaciação pleistocênica
16.1Jornal da Terra
Vostoke GRIP:sondagensnogelodaAntártidae
daGroenlândia
O ambientedesértico 378
15.1Jornal da Terra
A expediçâoPathfinder e astempestadesdepoeira
emMarte 371
16.2Jornal da Terra
Variaçõesfuturasdo níveldo mar
e a próximaglaciação
,p~\;
{nULO 16 Geleiras:o trabalho
i/
"gelo
314
316
318
320
313
13 O ciclohidrológicoe
terrânea
lerrãnea
= c os reservatórios
_ ::,.."ado escoamento superficial
mal da Terra
- -:-,,-. a águasubterrâneasetornaráumrecurso
- ovável? 329
-~ e da água 330
-:sprofundezas da crosta 333
ai da Terra
- -= ....éumbemprecioso:quemtemacessoaela? 316
s hídricos dos principais aqüíferos 328
_ -=~ :Jelaágua subterrânea 328
343
o 14 Rios:O transporte
5 oceanos
- -- ~água dos rios escoa
_ -"",.:::..:f1uviaise o movimentodos sedimentos
341 /7'~'~:.
/;fTUlO 17 A terrasobosoceanos
342 "~o j
Difurenças básicasentre a geologia dos oceanos
e dos continentes
421
422
=~água corrente causaa erosão das rochas 345 A geologia dos oceanos profundos 422
ais e planíciesde inundação fluviais 346 As margenscontinentais 428
çasfluviais com o tempo e a distância 350 Sedimentaçãofísica e química no oceano 431
_= e drenagem
- ~ desembocadurasdos rios
-- - • mal da Terra
olvimentodascidadesnasplaníciesde
-"'ção
356 A orla do mar: ondas e marés
359 As linhasde costa
17.1Plano de ação para a Terra
Preservandonossaspraias
351
432
438
442
~ SUMÁRIO
..Ç~
<:'~~)TUlO18 As paisagens: interação
ihflectônica e do clima 449
535
537
541
21.2JornaldaTerra
O geóide:aformadoplanetaTerra 540
21.1JornaldaTerra
O soerguimentodaEscandinávia:experimentosda
naturezacomaisostasia 533
A temperaturaeo calorno interiordaTerra
A estruturatridimensionaldo manto
O campomagnéticoterrestre
~
j~\:'x"'''' •462
\~~TUlO 22 Energia e recursos
iWãteriais da Terra
551
Recursose reservas
552
469 Os recursosenergéticos
552
471
Petróleoegásnatural
554
473
O carvão 558
481
Alternativasaoscombustíveisfósseis 560
485
Conservação
565
492 Políticaenergética
565
491
Os recursosminerais 566
A geologiadosdepósitosminerais
570
493
Os depósitosmineraise a tectônicade placas574
A descobertade novosdepósitosminerais:uma
necessidade
576
499
22.1 PlanodeaçãoparaaTerra
Contaminaçãosubsuperficialporlixotóxico500
enuclear 562
506
22.2 PlanodeaçãoparaaTerra
508
UsodasterrasfederaisnosEstadosUnidos
568
22.3
JornaldaTerra
510 O desenvolvimentosustentável
578
519
520
0[7[,,,
~_1',~ ••.~ptTUlO 23 Meio ambiente,
mudança global e impactoshumanos na Terra
585
527
O sistemaTerrareexaminado 586
527
O sistemado clima 588
530
A variabilidadeclimáticanatural 593
Comoos continentescrescem
A tectônicadaAméricado Norte
A formaçãodoscrátons
A estruturaprofundadoscontinentes
Os outroscontinentesdo mundo
Comoos continentessãomodificados
19.2JornaldaTerra
Proteçãoemumterremoto
Explorandoo interiorcomondassísmicas
As camadaseacomposiçãodo interiordaTerra
/:..2$>,
'.C~TUlO 21 Explorando o interior
lfã~terra
Topografia,elevaçãoe relevo 450
Asformasderelevo:feiçõesesculpidaspor erosão
e sedimentação 453
A paisagemécontroladapelainteraçãodos
geossistemas 459
Os modelosdeevoluçãoda paisagem 463
18.1JornaldaTerra
Soerguimentoemudançaclimática:quemvem
antes,o ovoouagalinha?
Terremotose padrõesdefalhamentos
O poderdedestruiçãodosterremotos
Os terremotospodemserprevistos?
19.1JornaldaTerra
Ostsunãmis
~
(~~~hUlO20 A evolução dos
continentes
.~
J~l~jTulo19 Os terremotos~]lí:)
O queéumterremoto?
O estudodosterremotos
PREFÁCIO ~
623
629
643índice remissivo,onomástico e toponímico
Glossário
Apêndice 4 Reaçõesquímicas 617
Apêndice 6 Mapas topográficos e
geológicos
Apêndice 5 Propriedades dos mineraismais
comuns da crosta da Terra 618
Apêndice 3 Eventos importantes que
conduziram à teoria da tectônica de placas 615
613
596
595
598
601
'" o do século XX: a impressão
2 a na mudançaglobal?
carbono
::lal da Terra
osde Kyotoe aspolíticasparaenfrentaro
e o global 608
, Fatoresde conversão
~::.e umanae a mudançaglobal
ai da Terra
- a criançainstável
Dados numéricos referentes
614
Primeiraimagemde toda a Terra,mostrando parcialmenteos continentesAntártida e África,
feita pelos astronautasda Apol/o77 no dia 7 de dezembrode 1972.[NASAl
omét.od.ocientífic.o26
ATerra éumlugarúniCO,)!càsademilhõesdeor-, . ". ganismos,incluindo~ó;(mesnlOs.Nenhumoutrolocalquejá tenhamosâes.cobertotemo mesmo
delicadoequilíbriodecondiçõesparamantera vida.A
Geologiaéaciênciaque'tstqda.aTerra:cOlTlonasceu,co-
moevoluiu,comofuncionaecomopodemosajudarapre-
servaroshábitatsquesustentamavida.NesteJivro,e.stru-
turamosostemasdaGeologiaemtornodetrêsconceitos
básicos,quevãoapareceremquasetodososcapítulos:(1)
a Terracomosistemadecomponentesinterativos;(2) a
tectônicadeplacascomoumateoriaunificadoradaGeo-
logia; e (3) asmudançasdo sistemaTerraao longodo
tempogeológico.Estecapítuloofereceráumaamplavi-
são de comoos geólogospensam.Ele começacom o
métodocientífico,_ouseja, a abordagemobjetivado
universofísiconaqual todainvestigaçãocientíficaébaseada.Com estelivro,você
veráométodocientíficoemaçãoàmedidaquedescobrircomoosgeólogosobtêm
einterpretamasinformaçõessobreonossoplaneta.Depoisdestaintrodução,des-
creveremosasexplanaçõescientíficasgeralmentemaisaceitasdecomoa Terrafoi
formadaedepor queelacontinuaa mudar.
Veremosquenossoplanetatrabalhacomoumsistemademuitoscomponentesin-
terativossobsuasuperfíciesólida,emsuaatmosferae emseusoceanos.Muitosdes-
sescomponentes- porexemplo,abaciaatmosféricadeLos Angeles,osGrandesLa-
gos,o vulcãoMaunaLoa, noHavaí,e asflorestastropicaisbrasileiras- são,por sua
vez,subsistemascomplexos.ParaentenderasváriaspartesdaTerra,costumamoses-
tudarseussubsistemasseparadamente,comosecadaumdelesexistissesozinho.En-
tretanto,paraobterumaperspectivacompletadecomoaTerrafunciona,precisamos
entenderosmodoscomoseussubsistemasinteragementresi- porexemplo,comoos
gasesdeumvulcãopodemocasionarmudançasclimáticasoucomoosorganismosvi-vospodemmodificaraatmosferae,porsuavez,seremafetadosporessasmudanças.
Devemosentender,também,comoosistemaTerraevoluiuaolongodotempo.Você
iráperceberque,enquantolêestaspáginas,suaidéiadetempocomeçaráamudar.Uma
visãogeológicadotempodeveacomodarintervalostãovastosquenós,àsvezes,temos
dificuldadesdecompreendê-Ios.OsgeólogosestimamqueaTerratemcercade4,5bi-
lhõesdeanos.Antesde3bilhõesdeanosatrás,célulasvivasdesenvolveram-sesobrea
e aspráticasm.odernasda
Ge.ol.ogia27
"Eu digoàminhaesposaquea águafrescaemseucopo
nãoêiãojrescaássim.Seusátomostêmnadamenosdo2e
que14~ifhõesdeanos." eee ••··.,2.,
ASTRÔNOMO ANDY MCWILLIAM
.origemd.on.oss.osistema
planetári() 28
A Terraprimitiva:f.ormaçã.odeum
planehlemfamadas 30
ATerracom.oumsiÜemade
c.omp.onentesinterativ.os36
A Terraa.oI.ong.od.otemp.oge.ológic.o39
~ ParaEntender a Terra
V
Outras
teorias
\j
Outras
hipóteses
Sim
TEORIA
Observaçõese
~p";r~~C:~d;P;d'd')
...e umconjuntode
hipóteseseteoriastorna-
seummodelocientífico.
Umahipótese- oumúltiplas
hipóteses- podeacumular
confirmaçõessuficientes
parasetornarumateoria. 11~
+Teoriastambémsão
modificadas,confirmadas,
revisadasoudescartadas...
A hipótesepodeserrevisa-
daou novamentetestada.
Mudançasrepetidasda
hipóteseporoutros
cientistas...
Descobertasventurosase
aoacaso- serendiptosas-
podemajudara motivar
umahipótese.
Observaçõese
experimentosfornecem
dadosparaumahipótese.
sorese contemporâneos,quepareceserquaseumprodutoim-
pessoaldesuageração".
Pelo fatodeesselivre intercâmbiointelectualpoderestar
sujeitoaabusos,umcódigodeéticafoi desenvolvidoentreos
cientistas.Eles devemreconhecerascontribuiçõesdetodos
osoutroscientistascujostrabalhosconsultaram.Tambémnão
devemfabricaroufalsificardados,utilizaro trabalhodeter-
ceirossemfazerreferências,ou, deoutromodo,serfraudu-
lentosemseutrabalho.Devem,ainda,assumiraresponsabili-
dadedeinstruirapróximageraçãodepesquisadoreseprofes-
sores.Tão importantesquantoqualquerumdessesprincípios
sãoosvaloresbásicosdaCiência.BruceAlberts,o presiden-
tedaNationalAcademyof SciencedosEstadosUnidos,apro-
priadamentedescreveuessesvalorescomosendoosde"ho-
Figura 1.1 Umesboçodo métodocientífico.
Modeloscientíficos _
"mbém"O mOd;~
I O processocientíficoé umacontínuadescobertae
compartilhamentodeevidênciasparaconfirmar,descartar
ou revisarhipóteses,teoriase modelos.
método científico
O objeti"odetodaaCiênciaé explicarcomoo Universofun-
ciona.O métodocientífico,quetodocientistaadota,éumpIa-
nogeraldepesquisabaseadoemobservaçõesmetodológicase
experimentos(Figura 1.1). Os cientistasacreditamque os
eventosfísicos têmexplicaçõesfísicas,mesmoquandoestão
alémdanossacapacidadeatualdeentendimento.
Quandooscientistaspropõemumahipótese- umatentativa
deexplicaçãobaseadaemdadoscoletadospormeiodeobserva-
çãoeexperimentação-, elesasubmetemàcomunidadecientífi-
caparaquesejacriticadaerepetidamentetestadacontranovos
dados.Umahipótesequeéconfirmadaporoutroscientistasob-
témcredibilidade,particularmentesepredizoresultadodenovos
experimentos.
Umahipótesequesobreviveuarepetidasmudançaseacumu-
lou umsignificativocorpodesuporteexperimentaléelevadaà
condiçãodeteoria.Emboraa forçaexplanatóriae preditivade
umateoriatenhasidodemonstrada,elanuncapodeserconside-
radadefinitivamenteprovada.A essênciadaCiênciaé quene-
nhumaexplicação,nãoimportao quãoacreditadaouatraente,é
exatamenteconcordantecomoproblema.Seevidênciasnovase
convincentesindicamqueumateoriaestáerrada,os cientistas
podemmodificá-Iaoudescartá-Ia.Quantomaistempoumateo-
ria resisteatodasasmudançascientíficas,tantomaisconfiável
elaseráconsiderada.
Um modelocientíficoé a representaçãodealgumaspecto
danaturezacombaseemumconjuntodehipóteses(incluindo,
geralmente,algumasteoriasbemestabelecidas).A comparação
entreasprediçõesdomodeloeasobservaçõesfeitaséumama-
neiraeficazdetestarseashipótesesdiscutidaspelomodelosão
mutuamenteconsistentescomele.Atualmente,osmodeloscos-
rumamserformuladosemtermosdeprogramascomputadori-
zado . queprocuramsimularocomportamentodesistemasna-
rurai pormeiodecálculosnuméricos.As simulaçõescompu-
tadorizadasãoimportantes,porpermitiremqueseentendam
aspeto docomportamentodesistemasdelongaduraçãoque
nemasobser"açõesdecamponemosexperimentoslaborato-
riais ozinho poderiamelucidar.
Paraen orajara discussãode suasidéias,os cientistasas
omparti1hamomseuscolegas,juntamentecomosdadosem
queelas e baseiam.Elesapresentamsuasdescobertasemen-
contro profi ionais.publicam-nasemrevistasespecializadase
explicam-nasem con"ersaçõesinformaiscomseuspares.Os
cientistaaprendemcomo trabalhosdosoutrose,também,com
asdescobertasfeitasnopassado.A maioriadosprincipaiscon-
ceitosdaCiência,quesurgemtantoa partirdeumlampejoda
imaginaçãocomodeumaanálisecuidadosa,éfrutodeincontá-
veisinteraçõesdessanatureza.AlbertEinsteinassimsereferiu
sobreessaquestão:"Na Ciência(...) o trabalhocientíficodoin-
divíduoestátãoinseparavelmenteconectadoaodeseusanteces-
Terra,masnossaorigemhumanaocorreuháapenaspoucosmi-
lhõesdeanos- mero centéimo percentuaisdetodaaexistên-
ciadaTerra.As escalasquemedemasvidasdosindivíduosem
décadasemarcamperíodosdaHistóriahumana,escritaemcen-
tenasoumilharedeanos. ãoinadequadasparaestudaraTerra.
Os geólogo de"emexplicareventosqueevoluíramemdezenas
demilhares.enrenasdemilharesoumuitosmilhõesdeanos.
CAPíTULO 1 • Estruturando um Planeta ~
preservadanasrochasoriginadasemváriostemposdalongahis-
tóriadaTerra.
No séculoXVIII, o médicoe geólogoescocêsJamesHut-
tonantecipouumprincípiohistóricodaGeologiaquepodeser
assimresumido:"opresenteéachavedopassado".O conceito
deHuttontornou-seconhecidocomoo princípio douniformi-
tarismo,o qualconsideraqueosprocessosgeológicosqueve-
mosatuanteshojetambémfuncionaramdemodomuitoseme-
lhanteaolongodotempogeológico.
O princípiodouniformitarismonãosignificaquetodofenô-
menogeológicoocorredeformalenta.Algunsdosmaisimpor-
tantesprocessosocorremcomoeventossúbitos.Um meteorói-
degrandequeimpactaaTerra- umbólido- podeescavaruma
vastacrateraemquestãodesegundos.Um vulcãopodeexplo-
dir seucumee umafalhapoderacharo solo numterremoto
muitorapidamente.Outrosprocessosocorremdemaneiramais
lenta.Milhõesdeanossãonecessáriosparaquecontinentesmi-
grem,montanhassejamsoerguidaseerodidas,e sistemasflu-
viaisdepositemespessascamadasdesedimentos.Osprocessos
geológicosocorremnumaextraordináriagamadeescalastanto
noespaçocomonotempo(Figura 1.2).
,-sidade,respeitopelasevidênciase abertura
::opinjões".
ase as práticasmodernas
gla
.'"ourrasciências,aGeologiadependedeexpe-
~ :;i;)oratóriose simulaçõescomputacionaispara
_ _ ~riedadesfísicase químicasdosmateriaister-
osprocessosnaturaisqueocorremnasuperfí-
~ _daTerra.Entretanto,aGeologiatemseupróprio
Ir' . ular.Ela é uma"ciênciadecampo"quese
- - observaçõeseexperimentosorientadosnolocal
.:..c :=,.""3doecoletadospordispositivosdesensoriamen-
_ ~ odesatélitesorbitais.Especificamente,osgeó-
asobservaçõesdiretasdosprocessos,naforma
~ no mundoatual,comaquelasqueinferemapar-
geológico.O registrogeológicoé a informação
DDurante milhõesde anos, camadas
de sedimentos acumularam-se
sobre aquelas rochas.A camada
mais recente - o topo - tem cerca
de 250 milhõesde anos.
As rochasda basedo
GrandCanyontêmde1,7
a 2,0 bilhões de anos.
Há cerca de 50 mil anos, o impacto
explosivo de um meteorito
(talvez pesando 300 mil toneladas)
criou esta cratera de 1,2 km de
diâmetro em apenaspoucos segundos.
'" Os fenômenosgeológicospodemestender-sedurantemilharesde séculosou ocorrercom
-:"5bl:upendas.(Esquerda)O GrandCanyon,no Arizona(EUA). [JohnWang/PhotoDisc/Getly Images]
- ::i2:erado Meteorito,Arizona(EUA). [JohnSanford/Photo Researchers]
:>Zf2 :: "tendera Terra
oprincípiodouniformitarismonãoimplicaqueosúnicosfe-
- -meno-geológico significativossãoaquelesqueobservamos
ocorrerhoje.Algunsprocessosnãotêmsidodiretamenteobser-
\<ldono últimosdoisséculosemeiodesdequeHuttonformu-lou seufamosoprincípio,emboranãohajadúvidadequeeles
--o importantesparao atualsistemaTerra.No registrohistórico,
o humanosnuncapresenciaramo impactodeumgrandebólido,
massabemosquetaiseventosacontecerammuitasvezesnopas-
adogeológicoequecertamenteacontecerãodenovo.O mesmo
podeserditodevastosderramesvulcânicos,quecobriramcom
la\asáreasmaioresqueoTexasleenvenenaramaatmosferaglo-
balcomgases.A longaevoluçãodaTerraépontuadapormuitos
e\entosextremos,aindaqueinfreqüentes,envolvendomudanças
rápidasnosistemaTerra.
DesdeaépocadeHutton,osgeólogostêmobservadootra-
balhodanaturezae utilizadoo princípiodo uniforrnitarismo
parainterpretarfeiçõesencontradasemformaçõesgeológicas
antigas.Apesardo sucessodessaabordagem,o princípiode
Huttonémuitolinútadoparamostrarcomoaciênciageológica
é praticadaatualmente.A modernaGeologiadeveocupar-se
comtodoo intervalodahistóriadaTerra.Como veremos,os
violentosprocessosquemoldaramaprimitivahistóriadaTerra
foramsubstancialmentediferentesdaquelesqueatuamhoje.
--igem donossosistema'~etário
A buscadaorigemdo Universoe denossaprópriaepequena
partecontidaneleremontaàsmaisantigasmitologiasregistra-
das.Atualmente,aexplicaçãocientíficamaisaceitaé a teoria
da GrandeExplosão(Big Bang), a qualconsideraquenosso
Universocomeçouentre13a 14bilhõesdeanosatrásapartir
deuma"explosão"cósmica.Antesdesseinstante,todaamaté-
ria eenergiaestavamconcentradasnumúnicopontodedensi-
dadeinconcebível.Emborasaibamospoucodoqueocorreuna
primeirafraçãodesegundoapóso iníciodotempo,osastrôno-
mosobtiveramumentendimentogeraldosbilhõesdeanosque
e seguiram.Desdeaqueleinstante,numprocessoqueainda
continua,o Universoexpandiu-seediluiu-separaformargalá-
xiase estrelas.Os geólogosaindaanalisamos últimos4,5bi-
lbõe deanosdessavastaexpansão,umtempoduranteoqualo
no o istemasolar- a estrelaquenóschamamosdeSol e os
planetasquenelaorbitam- formou-seeevoluiu.Mais especi-
fi amente,osgeólogosexaminamaformaçãodosistemasolar
paraentenderaformaçãodaTerra.
A hipótesedanebulosa
Em 175-, o filósofoalemãoImmanuelKantsugeriuqueaori-
gemdosi temasolarpoderiasertraçadapelarotaçãodeuma
nuvemdegásepoeirafina.Descobertasfeitashápoucasdéca-
daslevaramos astrônomosdevoltaaessaantigaidéia,agora
chamadadehipótesedanebulosa.Equipadoscomtelescópios
modernos,elesdescobriramqueo espaçoexterioralémdosis-
temasolarnãoestávaziocomoanteriormenteerapensado.Os
Figura1.3 Evolução do sistema solar
Planetesimal
• " q>..
•. :
'c::i
- 1 km
CAPíTULO 1 • Estruturando um Planeta ~
externasmenosdensas.Umavezformado,o discocomeçoua
esfriaremuitosgasescondensaram-se.Ou seja,elesmudaram
para suasformaslíquidasou sólidas,assimcomo o vapor
d'águacondensaemgotasnaparteexternadeumcopogelado
eaáguasolidificaemgeloquandoesfriaatéopontodeconge-
lamento.A atraçãogravitacionalcausouaagregaçãodepoeira
e materialcondensadopor meiodecolisões"pegajosas"em
pequenosblocosouplanetesimaisde1km.Por suavez,esses
planetesimaiscolidiram e se agregaram,formandocorpos
maiores,como tamanhodaLua. Numestágiofinal deimpac-
tos cataclísmicos,uma pequenaquantidadedessescorpos
maiores- cujaatraçãogravitacionalé tambémmaior- arras-
touosoutrosparaformarosnossosnoveplanetasemsuasór-
bitasatuais.
Quandoosplanetasseformaram,aquelescujasórbitases-
tavammais próximasdo Sol desenvolveram-sede maneira
marcadamentediferentedaquelescomórbitasmaisafastadas.
A composiçãodosplanetasinterioresémuitodiferentedaque-
la dosplanetasexteriores.
• OsplanetasinterioresOs quatroplanetasinteriores,emor-
dem de proximidadedo Sol, são:Mercúrio,Vênus,Terrae
Marte(Figura 1.4).Eles tambémsãoconhecidoscomoplane-
tasterrestres("parecidoscomaTerra").Em contrastecomos
planetasexteriores,osquatroplanetasinterioressãopequenos
e constituídosderochasemetais.Elescrescerampróximosao
Sol, ondeascondiçõesforamtãoquentesquea maioriados
materiaisvoláteis- aquelesquesetomaramgasese evapora-
ramemtemperaturasrelativamentebaixas- nãopôdeserreti-
da.O fluxoderadiaçãoematériaprovenientedoSol impeliua
maiorpartedohidrogênio,dohélio,daáguae deoutrosgases
e líquidoslevesquehavianessesplanetas.Metaisdensos,como
o ferroe outrassubstânciaspesadasconstituintesdasrochas
queformaramosplanetasinteriores,foramdeixadosparatrás.
A partirdaidadedosmeteoritos,queocasionalmentegolpeiam
aTerrae sãotidoscomoremanescentesdoperíodopré-plane-
tário,deduzimosqueosplanetasinteriorescomeçaramaacres-
cerhácercade4,56bilhõesdeanos.Cálculosteóricosindicam
queelesteriamcrescidoatéo tamanhodeplanetanuminterva-
lo detempoimpressionantementecurto,demenosde 100mi-
lhõesdeanos.
__-:;uarammuitasnuvensdomesmotipo daque
- denominadoasmesmasdenebulosas.Eles
':::::rramosmateriaisqueformamessasnuvens.
- :._nominantementehidrogênioe hélio,os dois
-rimemtudo,excetoumapequenafraçãodo
'culasdotamanhodopó sãoquimicamente
·-eriai encontradosnaTerra.
nossosistemasolarterficadocoma forma
_ - detalnuvem?Essanuvemdifusaemrotação
_-:~deYidoàforçadagravidade,aqualresultada
_ ~s porcausadesuasmassas(Figura 1.3).A
:::nayez,acelerauarotaçãodaspartículas(exa-
: patinadoressobreo gelo,quegirammaisrá-
:ontraemos braços)e essarotaçãomaisrápida
::-mnaformadeumdisco.
Sol Sobaatraçãodagravidade,amatériacome-
-:~paraocentro,acumulando-secomoumaprato-
orado nossoSol atual.Comprimidosobseu
o materialdo prato-Soltornou-semaisdensoe
- -~peraturainternadoproto-Solelevou-separarni-
- :mciando-seentãoumafusãonuclear.A fusãonu-
"o e ontinuaatéhoje,éamesmareaçãonuclearque
bombadehidrogênio.Emambososcasos,áto-
'=~niosobintensapressãoe em altatemperatura
-:~ fundem-se)paraformarhélio.Nesseprocesso,
~ - -- é onvertidaemenergia.Essaconversãoérepre-
famosaequaçãodeAlbertEinstein,E = me2, na
_ =: -o.~tidade deenergiaemitidapelaconversãodemas-
= :: ~ Yelocidadeda luz. Comoe é umnúmeromuito
_ __ de 300.000kmJs)e e2 é imensa,umapequena
- ~ massapodegerarumagrandequantidadedeener-
~[e partedessaenergiacomoluz; umabomba-H,
='- deexplosão.
•- dosplanetas Emboraa maiorpartedamatéria
- originaltenhasidoconcentradanoproto-Sol,res-
degásepoeira,chamadodenebulosasolar,en-
- . A nebulosasolar tomou-sequentequandose
- :armadeumdiscoe ficou maisquentenaregião
_~maismatériaseacumulou,do quenasregiões
Os quatroplanetasexterioresgigantese
suasluassãogasososcomnúcleosrochosos.
_ .4 O sistemasolar.A figuramostrao tamanhorelativodos planetase o
- ~- ce as eróidesqueseparaos planetasinterioresdos planetasexteriores.
Figura 1.5 Ilustraçãode umasimulaçãocomputadorizadada origemda Luapor meiodo impactode um
corpo do tamanhode Marte. (SolidEarthSciencesandSociety,NationalResearchCouncil,1993.)
3 ~ :.n:en eraTerra
• Osp/miease:rrerioresoigantesA maioriadosmateriaisvolá-
~s \ .do daregiãodosplanetasinterioresfoi impelidaparaa
:- ..emaisexternaefriadanebulosa.Issopossibilitouaosistema
solarformaro planetasexterioresgigantes,constituídosdegelo
egases- Júpiter,Saturno,UranoeNetuno-, e seussatélites.Os
planetaSgigantes,suficientementegrandese comforteatração
_ útacional,varreramosconstituintesmaislevesdanebulosa.
.-\5 imoemboratenhamnúcleosrochosos,eles(comoo Sol)são
ompostospredominantementeporhidrogênioehélio,alémde
outrosconstituinteslevesdanebulosaoriginal.
Essemodelo-padrãodaformaçãodosistemasolardeveriaser
consideradosomentepeloqueé:umaexplicaçãotentativaque
muitoscientistaspensamestarmaisbemajustadaaosfatosco-
nhecidos.Talvezo modeloaproxime-sedaquiloquerealmente
tenhaacontecido.Entretanto,maisimportanteaindaéo fatode
queessemodelonosofereceumamaneiradepensarsobreaori-
gemdo sistemasolarquepodesertestadapelaobservaçãode
nossosplanetasepeloestudodeoutrasestrelas.Sondasespaciais
ame11canaserussasobtendoprovasplanetáriastêmtransmitido
dadossobreanaturezae composiçãodasatmosferase superfí-
ciesdeMercúrio,Vênus,Marte,Júpiter,Saturno,Urano,Netuno
edaLua.Umaimpressionantedescobertafoi adequeemnosso
sistemasolar,queconsisteemnoveplanetasepelomenos60sa-
télites,nãohásequerdoiscorposquesejamiguais!
OutrossistemassolaresDuranteanos,cientistase filósofostêmespeculadoquetalvez
hajaplanetasaoredordeoutrasestrelasquenãoapenaso nosso
Sol.Nadécadade1990,usandograndestelescópios,osastrôno-
mosdescobl1ramplanetasorbitandopróximosaestrelasseme-
lhantesaoSol.Em 1999,aprimeirafamíliadeexoplanetas- os
sistemassolaresdeoutrasestrelas- foi identificada.Essesplane-
tastêmluzmuitofracaparaseremvistosdiretamentepelosteles-
cópios.Porém,suaexistênciapodeserinferidaapartirdeuma
leveatraçãogravitacionaldaestrelaemqueorbitam,causando
nelamovimentosdevaivémquepodemsermedidos.Atualmen-
te,maisde90exoplanetasjá foramidentificados.A maioriade-
lesédotamanhodeJúpiterouaindamaior,eorbitampróximos
dasestrelas-mães- muitosa umadistânciaabrasante.Planetas
dotamanhodaTerrasãomuitopequenosparaseremdetectados
poressatécnica,masosastrônomospodemsercapazesdeen-
Duranteosestágiosintermediáriose finaisdo acres·
cimentodaTerra,hácercade4,5 bilhõesdeanos,
umcorpodotamanhodeMarteimpactouaTerra...
contrá-losutilizandooutrosmétodos.Porexemplo,numprazode
cercade10anos,sondasespaciaisforadaatmosferadaTerrapo-
deriamsercapazesdeprocurarporumesmorecimentodaluzde
umaestrela-mãe,exatamentenomomentoemqueumplaneta
emsuaórbitapassasseemsuafrente,interceptandoalinhadevi-
sadaparaaTerra.
Somosfascinadospelossistemasplanetáriosdeoutrasestre-
laspeloqueelespodemviranosensinarsobrenossaprópriaori-
gem.Nossoredobradointeresse,todavia,residenaprofundaim-
plicaçãocientíficaefilosóficacontidanaquestão:"Existemais
alguémforadaqui?".Dentrode20anos,umasondaespacialde-
nominadaDescobridoradaVida(LifeFinder)poderiaestarequi-
padacominstrumentosparaanalisarasatmosferasdeexoplane-
tasemnossagaláxianabuscadeindíciosdapresençadealgumti-
podevida.Tendoemvistaoqueconhecemossobreosprocessos
biológicos,avidaemumexoplanetaseria,provavelmente,basea-
daemcarbonoeprecisariadeágualíquida.As temperaturasbran-
dasquedesfrutamosnaTerra- nãotãoafastadasdointervaloen-
treospontosdecongelamentoeebuliçãodaágua- parecemser
essenciais.Umaatmosferaénecessáriaparafiltrararadiaçãopre-
judicialdaestrela-mãeeoplanetadevesergrandeosuficientepa-
raqueseucampogravitacionalimpeçaaatmosferadeescaparpa-
ra o espaço.Paraqueexistaumplanetahabitávele comvida
avançadacomonósaconhecemos,sãonecessáriascondiçõesain-
damaislimitantes.Porexemplo,seo planetafossemuitogrande,
organismosdelicados,taiscomooshumanos,seriamfrágeisde-
maispararesistirasuavigorosaforçagravitacional.Essesrequi-
sitossãomuitorestritivosparaqueavidaexistaemalgumoutro
lugar?Muitoscientistaspensamquenão,considerandoaexistên-
ciadebilhõesdeestrelassemelhantesaoSolnanossagaláxia.
~
:' ~.~r'4\
~1:~rraprimitiva:formação de umplanetaem camadas
Como,a partirdeumamassarochosa,aTerraevoluiuatéum
planetavivo, comcontinentes,oceanose umaatmosfera?A
respostaresidenadiferenciação:a transformaçãodeblocos
aleatóriosdematériaprimordialnumcorpocujointeriorédivi-
dido emcamadasconcêntricas,quediferemumasdasoutras
...e o impactogiganterapidamenteejetou
parao espaçoumachuvadedetritostanto
do corpoimpactantecomodaTerra.
CAPíTULO 1 •Estruturando um Planeta ~
Começa a diferenciação
EmboraaTerraprovavelmentetenhainiciadocomoumamistu-
ranão-segregadadeplanetesimaiseoutrosremanescentesdane-
bulosa,elanãomanteveessaformadurantemuitotempo.Uma
fusãodegrandeproporçãoocorreucomoresultadodeumgigan-
tescoimpacto.Algunstrabalhossobreessetemaespeculamque
cercade30a65%daTerrafundiram-se,formandoumacamada
externadecentenasdequilômetrosdeespessura,aqualchama-
ramde"oceanodelava"(rochaderretida).Da mesmaforma,o
interioraqueceu-seatéumestado"leve"(menosdenso),noqual
seuscomponentespodiammover-sedeumladoparaoutro.O
materialpesadomergulhouparao interiorparatomar-seo nú-
cleoeo materialmaisleveflutuouparaasuperfícieeformoua
crosta.A emersãodomaterialmaislevecarregouconsigocalor
internoparaa superfície,deondeelepoderiairradiar-separao
espaço.Dessaforma,aTerraresfriou-seegrandepartedelasoli-
dificou-seefoi transformadaemumplanetadiferenciadoouZQ-
neadoemtrêscamadasprincipais:umnúcleocentraleumacros-
taexternaseparadosporummanto(Figura1.6).Umresumodos
períodosdetempoquedescrevemaorigemdaTerraesuaevolu-
çãonumplanetadiferenciadoémostradonaFigura1.12.
NúcleodaTerra O ferro,queémaisdensoquea maioriados
outroselementos,correspondiaacercadeumterçodomaterial
doplanetaprimitivo.O ferroeoutroselementospesados,como
o níquel,mergulharamparaformaro núcleocentral.Oscientis-
tasconsideramqueo núcleo,o qualcomeçanumaprofundidade
decercade2.900krn,é líquidonaparteexterna,massólidonu-
maregiãochamadadenúcleocentral,queseestendedesdeuma
profundidadedecercade5.200krnatéocentrodaTerra,acerca
de6.400krn.O núcleointernoésólidoporqueapressãonocen-
tro é muitoaltaparao ferrofundir-se(a temperaturaemque
qualquermaterialsefundeeleva-secomo aumentodapressão).
CrostadaTerra Outrosmateriaislíquidosemenosdensosse-
pararam-sedassubstânciasgeradorasflutuandoemdireçãoà
emcalor.O calorradioativoteriacontribuídoparaaquecere
fundirmateriaisdaentãojovemTerra.Elementosradioativos,
emboraapenaspresentesempequenasquantidades,tiveramum
efeitoconsiderávelnaevoluçãodaTerraecontinuamamanter
o calorinterior.
~ amente.A diferenciaçãoocorreunos
- . dahistóriadaTerra,quandoo planetaad-
- _ ~Ie parasefundir.
e fusão da Terra primordial
, e truturaemcamadasdaTerra,devemos
~IDqueelafoi expostaaosviolentosimpac-
. edecorposmaiores.O movimentodeob-
=-~a inemáticaoudemovimento.(Penseno
_ =-~~.adomovimentocomprimeumcarronuma
etesimalcolidindocomaTerranumaveloci-
-O kmJs liberaráumaenergiaequivalentea
_ oemTNT.2 Quandoplanetesimaisecorpos
:mIcomaTerraprimitiva,amaiorpartedaener-
: . conyertidaemcalor,umaoutraformadeener-
_ -::z impactodeumcorpo,comaproximadamente
o deMarte,colidindocomaTerraseriaequi-
. "áriostrilhõesdebombasnuclearesdeI me-.
_ de I milhãodetoneladasdeTNT ou1.015cal;
- -~rríveisbombasdestruiriaumagrandecidade).
- _'enteparaejetarnoespaçoumagrandequantida-
- egerarcalorsuficienteparafundiramaiorparte
_Qa Terra.
_ ~ri tasagorapensamquetalcataclismodefato
-~o estágiostardiosdeacrescimentodaTerra.O
-:o riouumachuvadedetritostantodaTerraco-
impactante,quesepropalouparao espaço.A Lua
~-?ffi1irdessesdetritos(Figura 1.5).A Terrateriase
~omoumcorpoemgrandepartefundido.Esse
impactoacelerouavelocidadederotaçãodaTer-
_ =~ueixorotacional,golpeando-odaposiçãoverti-
:'i aoplanoorbitaldaTerraparasuaatualinclina·
::-udo issohácercade4,5bilhõesdeanos,entreo
_ _'000de acrescimentodaTerra(4,56bilhõesde
~dasrochasmaisantigasdaLua (4,47bilhõesde
~ pelosastronautasdaApollo.
- impactocolossal,umaoutraforçadecalorteria
_ - ·-0nosprimórdiosdahistóriadaTerra.Váriosele-
:- '0.porexemplo)sãoradioativos,o quesignifica
-egramespontaneamentecomaemissãodepartícu-
. Como essaspartículassão absorvidaspela
- entorno,suaenergiademovimentoé transformada
Rochasda lua com 4,47
bilhões de anos, trazidas pelos
astronautasda Apol/o, confirmaram
essa hipótese do impacto.
3_ ~ c -::-e der a Terra
Durantea diferenciação,o ferro afundouemdireção
ao centroe o materialmaisleveflutuou paracima...
...de modo que aTerrase apresenta
como umplanetazoneado.
Figura 1.6 A diferenciaçãoda Terra
primitivaresultounumplanetazoneadocom
umdenso núcleode ferro,umacrostade
rochaslevese ummantoresidualentre
ambos.
superfíciedooceanodemagma.Aí resfriaram-separaformara
crostasólidadaTerra,umafinacamadaexternacomcercade
40kmdeespessura.A crostacontémmateriaisrelativamentele-
vescomtemperaturasdefusãobaixas.A maioriadessesmate-
riais,quefacilmentesefundem,écompostadeelementosdesi-
lício,aluITÚnio,ferro,cálcio,magnésio,sódioepotássiocombi-
nadoscomoxigênio.Todoseles,comexceçãodoferro,estão
entreoselementossólidosmaisleves.(OCapítulo3discutiráos
elementosquímicoseoscompostosqueelesformam.)
Recentemente,nooestedaAustrália,umfragmentodomine-
ral zircãofoi datadocoma idadede4,3a4,4bilhõesdeanos,
constituindo-senomaisantigomaterialterrestrejá descoberto.Análisesquímicasindicamqueelefoi formadopróximoàsuper-
fície,napresençadeágua,sobcondiçõesrelativamentefrias.Se
essadescobertaforconfirmadapordadoseexperimentosadicio-
nais,podemosconcluirqueaTerrapodeterresfriadoo suficien-
teparaformarumacrostasomente100milhõesdeanosdepois
detersereconstituídodogigantescoimpacto.
TERRA INTEIRA
Outros «1 %)
AI"mi"iO(l"%)~
Cálcio (1,1'70)~~
Enxofre(1,9%) ~~erro (35%)Níquel (2,4%) .~
Magnésio (13'70)~ .
\ Silício Oxigênio (30'70Y
~~
Figura 1.7 A abundânciarelativados elementosda Terrainteira
comparadacoma dos elementosda crostaé dadaempercentuais
ee peso.A diferenciaçãocriouumacrostaleve,empobrecidade
<erroe ricaemoxigênio,silício,alumínio,cálcio,potássioe sõdio.
Manto daTerra Entreo núcleoeacrostaencontra-seomanto,
umaregiãoqueformaamaiorpartedaTerrasólida.O mantoéo
materialdeixadonazonaintermediáriadepoisquegrandequan-
tidadedamatériapesadaafundoueamatéIiamaisleveemergiu.
O mantoabrangeprofundidadesquevãodesde40até2.900km.
Ele consisteemrochascomdensidadeintermediária,emsua
maioriacompostosdeoxigêniocommagnésio,ferroesilício.
Existemmaisdecemelementos,masasanálisesquímicas
dasrochasindicamqueapenasoitoconstituem99%damassa
daTerra(Figura 1.7).De fato,cercade90%daTerraconsis-
temem apenasquatroelementos:ferro, oxigênio,silício e
magnésio.Quandocomparamosa abundânciarelativados
elementosconstituintesdacrostacomsuaabundânciaemre-
laçãoatodaaTerra,podemosconstatarqueo ferrosoma35%
damassadesta.Devidoà diferenciação,entretanto,hápouco
ferronacrosta,ondeoselementoslevespredominam.Como
sepodevernaFigura1.7,asrochascrustaissobreasquaises-
tamossãoconstituídasporquase50%deoxigênio.
CROSTA DA TERRA
Alumínio (8%) Fer/%ro(6'70) Magnésio(4%)
~ / Cálcio (2,4%)
. ,~potássiO (2,3%)
y----5ódio (2,1%)
Outros «1 %)
Oxigênio (46'70)
Apenasquatroelementosconstituemcercade 90% da Terra:
ferro,oxigênio,silícioe magnésio.Observequeo oxigênio,o
silícioe o alumínio,sozinhos,formammaisde 80% da crosta.
A formação dos continentes, dos oceanos e
da atmosfera da Terra
A fusãoprimitivapromoveuaformaçãodacrostadaTerrae,for-
tuitamente,doscontinentes.Elafezcomqueosmateriaismaisle-
\'e: seconcentrassemnascamadasexternase permitiuquepelo
menososgasesmaislevesescapassemdointerior.Essesgasesfor-
maramgrandepartedaatmosferaedosoceanos.Atéhoje,rema-
nescentesretidosdanebulosasolaroriginalcontinuamaseremi-
tidoscomogasesprimitivosemerupçõesvulcânicas.
ContinentesA feiçãomaisvisíveldacrostadaTerrasãooscon-
tinentes.O crescimentodoscontinentescomeçoulogoapósadi-
ferenciaçãoecontinuouaolongodotempogeológico.Tem-se,
quandomuito,apenasumanoçãogeraldoquelevouàsuafor-
mação.Imaginamosqueo magmapartiudointeriorderretidoda
Terrae ascendeuàsuperfície,ondeesfrioue sesolidificoupara
formaracrostarochosa.Essacrostaprimitivafundiu-seesolidi-
ficou-serepetidamente,fazendocomqueosmateriaismaisleves
eseparassemdosmaispesadoseascendessemaotopo,parafor-
marosnúcleosprimitivosdoscontinentes.A águadachuvaeou-
trosconstituintesdaatmosferaerodiramasrochas,levando-asa
decomporem-seedesintegrarem-se.Água,ventoegelodespren-
deram,então,osdetritosrochosose moveram-nosparalugares
dedeposiçãomaisbaixos.Aí seacumularamemcamadasespes-
sas,formandopraias,deltaseosassoalhosdosmaresadjacentes.
A repetiçãodesseprocessodurantemuitosciclosestruturouos
continentes.
Oceanosea atmosferaAlgunsgeólogospensamqueamaior
partedoare daáguadaTerraatualvieramdeforadosistema
solarpormeiodemateriaisricosemvoláteisqueimpactaramo
planetadepoisqueelefoi formado.Por exemplo,oscometas
quevemossãocompostospredominantementede gelomais
dióxidodecarbonoeoutrosgasescongelados.Incontáveisco-
metaspodemterbombardeadoaTerranosprimórdiosdesua
história,fornecendoáguae gasesque,subseqüentemente,de-
ramorigemaosoceanose àatmosferaprimitivos.
Muitosoutrosgeólogosacreditamqueosoceanoseaatmos-
ferapodemtersuaorigemrastreadano"nascimentoúmido"da
própriaTerra.Deacordocomessahipótese,osplanetesimaisque
seagregaramparaformarnossoplanetatinhamgelo,águaeou-
trosvoláteis.Originalmente,aáguaestavaaprisionada(quimica-
menteligadacomooxigênioe hidrogênio)emcertosminerais
trazidospelaagregaçãodosplanetesimais.De fonnasimilar,ni-
trogênioecarbonotambémestavamquimicamenteligadosnos
minerais.QuandoaTerraseaqueceueseusmateriaisfundiram-
separcialmente,o vapord'águaeoutrosgasesforamliberadose
levadosparaa superfíciepelosmagmas,sendolançadosnaat-
mosferapelaatividadevulcânica.
Os gasesemitidospelosvulcõeshácercade4 bilhõesde
anosconsistiam,provavelmente,nasmesmassubstânciasque
sãoexpelidasdosvulcõesatuais(emboranãonecessariamente
namesmaquantidaderelativa):fundamentalmentehidrogênio,
dióxidodecarbono,nitrogênio,vapord'águae algunsoutros
gases(Figura 1.8).Quasetodoohidrogênioescapouparao es-
paçoexterior,enquantoosgasespesadosenvolveramo planeta.
Essaatmosferaprimitivaeradestituídadeoxigênio,elemento
queconstitui21% daatmosferaatual.O oxigênionãofaziapar-
tedaatmosferaatéqueorganismosfotossintéticosevoluíssem,
comoserádescritoposteriormentenestecapítulo.
CAPíTULO 1 • Estruturando um Planeta ~
Para a atmosfera
Figura 1.8 A atividadevulcânicaprimitivacontribuiucomo
lançamento,paraa atmosferae os oceanos,de grandes
quantidadesde vapord'água,dióxidode carbonoe outrosgases
e, paraos continentes,de materiaissólidos.A fotossíntesedos
microrganismosremoveuo dióxidode carbonoe adicionou
oxigênioà atmosferaprimordial.O hidrogênio,devidoà sua
leveza,escapouparao espaçoexterior.
A diversidade de planetas
Hácercade4bilhõesdeanos,aTerratornou-seumplanetaintei-
ramentediferenciado.O núcleoencontrava-semuitoquenteeem
grandepartefundido,masomantoestavarazoavelmentebemso-
lidificadoeumacrostapIimitivaeseuscontinentestinhamsede-
senvolvido.Osoceanoseaatmosferahaviamseformado,prova-
velmente,apartirdesubstânciaslançadasdointeriordaTerra,e
osprocessosgeológicosquehojeobservamosestavaminiciando
seufuncionamento.
Mas o queocorreucomosoutrosplanetas?Tiveramames-
mahistóriainicial?Informaçõestransmitidaspelassondases-
paciaisindicamquetodososplanetasterrestressofreramdife-
renciação,porém,seuscaminhosevolutivosvariaram.
Mercúrio temumatênueatmosfera,predominantemente
formadaporhélio.A pressãoatmosféricanasuasuperfícieé
menorqueumtrilionésimodapressãonaTerra. ãoháaçãode
ventosouáguaparaerodiresuavizarsuaantigasuperfície,que
seassemelhacomadaLua:predominantementecrateriformee
cobertaporumacamadadedetritos,osquaissãoosfragmentos
remanescentesdebilhõesdeanosdeimpactosdemeteoritos.
Devidoaofatodenãoexistirpropriamenteumaatmosferaees-
tarmuitopróximodo Sol, a superfíciedo planetaseaquece
comtemperaturasde467°Cduranteo diae esfriapara-173°C
à noite.Essaé a maiorvariaçãodetemperaturaconhecidano
3 cf2 ün:nder a Terra
Figura 1.9 Umacomparaçãodassuperfíciessólidasde Vênus,
Terrae Marte,todas namesmaescala.A topografiade Vênus,que
mostrao menorcontrastealtitúdico,foi medidaentre 1990e
1993por umaltímetrode radar,a bordo da sondaorbitadora
Magellan(Magalhães).A topografiada Terra,dominadapelos
continentese oceanose comcontrasteintermediário,foi
sintetizadaa partirde medidasaltimétricasda superfíciedo solo,
sistemasolar(alémdaquelaencontradano Sol,emcujasuper-
fície háumavariaçãomuitomaisdrástica).Os cientistasestão
intrigadoscomaorigemdoenormenúcleodeferrodeMercú-
rio.Ele constitui70%desuamassa,umrecordedentreospla-
netasdosistemasolar.
Vênusevoluiuparaumplanetaemqueascondiçõessuperfi-
ciaisultrapassama maioriadasdescriçõesdo inferno.Ele está
envoltonumaatmosferapesada,venenosaeincrivelmentequen-
te(475°C),compostasobretudopordióxidodecarbonoenuvens
degotículasdeácidosulfúricocorrosivo.Um humanoqueper-
manecesseemsuasuperfícieseriaesmagadopelapressão,cozi-
dopelocalorecorroídopeloácidosulfúrico.Imagensderadar,
quevêematravésdaespessacoberturadenuvens,mostramque
pelomenos85%dasuperfíciedeVênussãocobertosporderra-
mesde lavas.O restanteé predominantementemontanhoso-
evidênciadequeoplanetatemsidogeologicamenteativo(Figu-ra 1.9).VênuségêmeodaTerraemmassaetamanho.Comopô-
deevoluirnumplanetatãodiferentedonossoéumaquestãoque
intrigaosgeólogosplanetários.
Marte temsofridomuitosdosmesmosprocessosquetêm
modeladoaTerra(Figura1.9),porémcontacomumafinaat-
mosferacompostaquaseinteiramentededióxidodecarbono.A
águalíquidanãoestápresentenasuasuperfícieatual- oplane-
taétãofrio e suaatmosferatãodelgadaqueaáguaoucongela
ouevapora.As redesdevalesecanaissecosderios,entretanto,
indicamqueaágualíquidafoi abundantenasuperfíciedeMar-
tehámaisde3,5bilhõesdeanos.Algumasdasrochasobserva-
daspelorobômóvelSojourner,daMissãoExploradordeMar-
te(MarsPathfinder)de 1997,mostraramevidênciasdeterem
sidodesgastadaspelofluxodeágua.As sondasorbitadorasde
Martetêmrecentementeencontradoevidênciasdequegrande
quantidadedegelopodeestararmazenadaabaixodasuperfície
e segregadanascapasdegelopolares.A vidapodeterexistido
numplanetaMarteúmidodebilhõesdeanosatrásepodeexis-
tirhojecomomicróbiossobasuperfície.A NASA estáproje-
batimétricasdos oceanos,obtidaspor navios,e medidasdo
campogravimétrico,obtidasda superfíciedo assoalho oceãnico
por satélitesorbitaisda Terra.A topografiade Marte,quemostra
o maiorcontraste,foi medidaentre 1998e 1999por meiode um
altímetroa lasera bordo da sondaorbitadoraMars Global
Surveyor(TopografiaGlobaldeMarte). [Cortesiade Greg
Neumann/MITIGSFClNASA]
tandoumasondaquepoderiaresponder,dentrodepoucosanos,
aquestãodesehávidaemMarte!
A maiorpartedasuperfíciedo planetatemmaisde3 bi-
lhõesdeanos.Na Terra,emcontraste,grandepartedasuperfí-
ciedemaisde500milhõesdeanosfoi obliteradapelaativida-
degeológica.Oscapítulosseguintesvãodescrevercomoesses
processosativostêmmodeladoafacedonossoplanetaaolon-
godesuahistória.
Além daTerra,aLua é o outrocorpomaisbemconhecido
dosistemasolardevidoàsuaproximidadeeaosprogramasde
exploraçãotripuladae não-tripulada.Comoexplicitadoante-
riormente,a teoriamaisaceitasobrea origemdaLua propõe
queelacoalesceucomoumgrandecorpofundidodepoisque
umgigantescoimpactoejetousuamatériadaTerra.Emgeral,
osmateriaisdaLua sãomaislevesqueosdaTerra,porquea
matériamaispesadadogigantecorpocolidentee adeseual-
vo primitivopermaneceramencravadasnaTerra.A Lua não
tematmosferae, comoVênus,é predominantementemuito
seca,tendoperdidosuaáguadevidoao calor geradopelo
enormeimpacto.Há algumasevidênciasnovas,apartirdeob-
servaçõesdesondasespaciais,dequepodeexistirgeloempe-
quenasquantidadesemcraterasprofundasesombriasnospó-
los norteesul daLua.
A superfíciequevemoshojeéaqueladeumcorpomuitove-
lhoegeologicamenteinativo.Dois terrenosdominamasuperfí-
cielunar.O maisantigoéo dasterrasaltas,decoloraçãoclara.
Essasregiõesrugosase intensamentecrateriformescobremcer-
cade80%dasuperfície.As terrasaltassãoresultantesdosdetri-
tosejetadospelosimpactosdosprimórdiosda histórialunar,
quandoaLua foi bombardeadaporgrandesasteróides.Os res-
tantes20%dasuperfíciesãoconstituídosporplaníciesescuras
maisnovas,chamadasdemaria(quesignifica"mares"emlatim,
poiséassimqueseparecemquandovistasdaTerra).Os"mares"
foramformadosmaistarde,quandoasgrandesbaciasdeimpac-
tosforamsubseqüentementepreenchidasporlavas.
CAPíTULO 1 • Estruturando um Planeta ~
_ planetasexterioresougigantesgasosos- Júpiter,Satur-
_-ranoeNetuno- permanecerãocomoumquebra-cabeça
-:rito tempo.Essasimensasbolasdegasessãoquimica-
-~tãodistintase tãograndesquedevemterseguidouma
, 'a evolutivainteiramentediferentedaqueladospeque-
erastelúricos.Entendemosmenosaindasobreo plane-
_ - '- di tante,o minúsculoPlutão, umaestranhamistura
~ladadegás,geloerocha,sendoo únicoplanetaaindanão
pornossassondasespaciais.
mbardeamento vindo do espaço
rfíciessalpicadasporcraterasdaLua,Marte,Mercúrioe
- orpossãoevidênciasdeumimportanteintervalodahis-
primordialdosistemasolar:operíododeBombardeamen-
-:J.'5ado (verFigura1.3).Duranteesseperíodo,quedeveter
c1 desdeaformaçãodosplanetasaté600milhõesdeanos
:;.;,osplanetasvarreramecolidiramcomamatériaresidual
paratrásnaépocaemqueforamagregados.A atividade
anaTerraobliterouosefeitosdessebombardeamento.
oespaçoestácheiodeasteróides,meteoróides,cometase
outrosdetritosabandonadosdesdeo iníciodonossosistemaso-
lar.Pequenosblocosdedetritosaqueceram-seevaporizaram-se
naatmosferadaTerraantesdealcançarasuasuperfície,enquan-
to blocosmaioresatravessaram-naporcompleto.Atualmente,
cercade40mil toneladasdematerialextraterrestrecaemnaTer-
raacadaano,sobretudocomopoeiraepequenosobjetosnãoob-
servados.Emboraaatualtaxadeimpactoseja,emváriasordens
demagnitude,menorqueaqueladoperíododeBombardeamen-
toPesado,umgrandebloco,de I a2 kmdediâmetro,aindapo-
decolidircomaTerraemintervalosaproximadosdepoucosmi-
lhõesdeanos.Emborataiscolisõestenhamsetomadoraras,te-
lescópiosestãosendoprogramadosparalocalizaros maiores
corposnoespaçoe,assim,possibilitarquesejamosantecipada-
menteadvertidosdapotencialidadedealgunsdelesvirema se
chocarcomaTerra.Recentemente,osastrônomosdaNASA pre-
viram, "com uma probabilidadenadanegligenciável"(uma
chanceem300),queumasteróidede1kmdediâmetrocolidirá
comaTetTaemmarçode2880.Um eventocomoesseconstitui-
riaumaameaçaàcivilização.
Última ocorrência
Exemplo4
(emanos)EfeitosplanetáriosEfeitosna vida
Eventode
4,45x 109FusãodoplanetaForteemissãodevoláteis;
formaçãodaLua
extinçãodavidanaTerra
Plutão
MaisdoqueFusãodacrostaExtinçãodavidanaTerra
4,3x 109
4VestaS(um
CercadeVaporizaçãodosoceanosA vidapodesobreviversob
grandeasteróide)
4,0 x 109 asuperfície
Chiron(maior
3,8x 109VaporizaçãodotopodosCozimentosobpressãodo
cometaem
oceanosaté100mvapornazonafótica;apode
movimento)
cessarafotossíntese
CometaHale-
CercadeAquecimentodaatmosferaCauterizaçãodoscontinentes
Bopp
2x 109edasuperfícieatécerca
de727°C
BólidodoKJT6;
65X 106Incêndios,poeira,escmidão;Extinçãodemetadedas
433Eros(o
mudançasquímicasnooce-espécies;o eventoKff levou
maiorasteróide
anoenaatmosfera;grandeàextinçãodosdinossauros
próximodaTerra)
oscilaçãodetemperaturas
Tamanho
CercadeSuspensãodepoeiraemInterrupçãodafotossíntese;
aproximadode
300miltodaaatmosferaindivíduosmorrem,mas
500asteróides
durantemesespoucasespéciessãoextintas;
próximosdaTerra
ameaçaàcivilização
EventodeTunguska
1908(ano)DerrubouárvoresnumrastroManchetesnosjornais;pôr-
(Sibéria)
dedezenasdequilômetros;do-solromântico;crescimento
causoupequenosefeitos
dataxadenatalidade
hemisféricos;suspensão depoeiranaatmosfera
. ,-
Impactos de bólidos e seus efeitos na vida na Terra
-;:l=queno
>1 km
_ édioR >10km
10 pequeno
-:;> >100 m
~ ande
":'>-Okm
de
"::">"'Okm
-:' .:c--odaTerraquerecebealuzdoSol,ouseja,aatmosferaeotopodosoceanosaté100m deprofundidade.
~: :\IodificadadeJ. D.Lissauer,Nature402:Cll-C14.
36 ParaEntenderaTerra
Um impactoimportanteocorreuhá65milhõesdeanos.O
bólido,compoucomaisde 10km,causouaextinçãodemeta-
dedasespéciesdaTerra,incluindotodososdinossauros.Tal-
"ez, esseeventotenhapossibilitadoqueosmamíferossetor-
nassema espéciedominante,preparandoo caminhoparao
homem.O Quadro1.1descreveosefeitosdeimpactosdevá-
lias tamanhosem nossoplanetae na vida. O poetaRobert
FrosttalveztenhapensadonavulnerabilidadedavidanaTerra
quandoescreveu
Algunsdizemqueo mundoterminaráemlabaredaquente,
Outrosdizemqueemfrioenregelado.
Do queeuproveido desejoardente
Euconcordocomosquetorcempelofogoinclemente.
Masseeutiverdeperecerdobrado,
Euachoqueconheçobemo querermal
Paradizerquea destruiçãodo gelodesapiedado
É tambémcolossal
Esuficientepromundoseracabado.?
Emboraa Terratenhaseesfriadodesdeseuinício ardente,ela
continuaumplanetainquieto,mudandocontinuamentepormeio
deatividadesgeológicas,taiscomoterremotos,vulcõeseglacia-
ções.Essasatividadessãogovemadaspordoismecanismostér-
micos:umintemoe o outroextemo.Mecanismosdetaltipo-
como,porexemplo,omotoragasolinadeumautomóvel-trans-
formamcaloremmovimentomecânicooutrabalho.O mecani-
mointemodaTerraégovemadopelaenergiatérmicaaprisiona-