Primeiros capítulos do livro Geologia do Brasil Conceitos básicos 2012

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24 Geologia do Brasil
A humanidade povoa a Terra há alguns poucos mi-
lhares de anos. Parece natural que cada um de nós ima-
gine ser a Terra muito antiga, além de estável. Formamos 
a ideia de estabilidade permanente, a partir da serenidade 
das montanhas e da grandeza dos oceanos. Nada poderia 
ser mais distante da realidade. Embora o planeta tenha 
idade respeitável, a expressão “Terra inquieta” é bem com-
preendida por todos aqueles que vivem sob a ameaça cons-
tante de terremotos, vulcões e tsunamis, e que conhecem 
o perigo representado pelas instáveis margens das placas 
tectônicas em busca de novas situações de equilíbrio. 
Nos próximos capítulos estudaremos os registros 
de nossa variada história de mudanças geológicas e am-
bientais, desde a formação da Terra. Veremos como foi 
desenvolvida a ideia de Tempo Profundo por meio de racio-
cínio lógico e adoção de procedimentos rigorosos. Como 
exemplo, refletiremos sobre o tempo necessário para for-
mação de uma bacia sedimentar. As mudanças ocorrem 
em escalas de tempo muito distintas: cada etapa significa 
o ponto de partida de outra. Estudando a noção geológica 
de tempo e a evolução das ideias sobre Tempo Geológico, 
veremos as principais contribuições dos geocientistas para 
a moderna formulação de idades do universo conhecido e 
da Terra. 
Sabemos que o planeta se formou há aproxima-
damente 4,56 bilhões de anos. Os geocientistas compre-
endem que a história da Terra está registrada nas rochas 
da crosta terrestre e pode ser decifrada por métodos apro-
priados. Aos poucos, identificam ciclos e processos e in-
UM OLHAR GEOLÓGICO...PARA O TEMPO PROFUNDO
Celso Dal Ré Carneiro
Fernando Flávio Marques de Almeida
Pedro Wagner Gonçalves
Alexandre Uhlein
Carlos Maurício Noce (in memorian)
Antes do desenvolvimento da datação radiométrica, nosso 
entendimento da estrutura de tempo da Terra compara-se a de 
um historiador, que sabe que Albert Einstein viveu em alguma 
época entre Alexandre, o Grande, e Michael Jackson, sem definir 
exatamente quanto tempo se passou entre esses eventos.
(Halliday 1997) 
dicam idades cada vez mais remotas para a origem da vida 
e do homem. Essa fascinante história motivou o surgi-
mento da geologia como ciência moderna. Ainda que boa 
parte das pessoas desconheça que a Terra seja tão antiga, ou 
até mesmo desacredite das idades dadas pela ciência, rara-
mente pensamos sobre o significado desse conhecimento 
em nossa cultura. Para formar pessoas cientificamente 
cultas, é essencial dispor de ideias consistentes sobre idade 
da Terra, que ajudam a construir formas menos antropo-
cêntricas de ver o mundo. 
Em um planeta tão antigo, buscamos dar signi-
ficado aos longos intervalos de tempo utilizando as se- utilizando as se-utilizando as se-
guintes siglas: Ma significa mega-age, ou milhões de 
anos; e Ga significa giga-age e refere-se a bilhões de anos. 
Afinal, quanto tempo é 1 milhão de anos? Pense bem: 
se uma pessoa pudesse viver 1 milhão de dias, ela atin-
giria a respeitável idade de 2.740 anos! (Weisgarber s.d.). 
Para dar uma ideia de quanto tempo é algo da ordem de 
4,56 Ga (4.560.000.000 anos), basta um (simples?) exer-
cício de imaginação (a experiência real é impossível): se 
você começasse, agora, a contar números de dez em dez, 
sendo cada número correspondente a dez anos da história 
da Terra e, a partir deste instante, não fizesse outra coisa 
durante os próximos anos, ou seja, ficasse sem dormir, sem 
comer, apenas contando, em poucos minutos de contagem 
chegaria ao tempo dos egípcios; mas seriam necessários 
aproximadamente 14,26 anos ininterruptos de contagem 
para chegar à época de formação deste planeta. Muito 
tempo mesmo, não? 
willian
Zone de texte 
In: HASUI, Y.; CARNEIRO, C.D.R.; ALMEIDA, F.F.M.de.; BARTORELLI, A. Geologia do Brasil. Editora Beca, 2012. 900 p.
 
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2UM OLHAR GEOLÓGICO... PARA O TEMPO PROFUNDO
UM EXEMPLO DE “HISTÓRIA GEOLÓGICA CURTA”
Um exemplo de fenômeno bastante recente, do ponto 
de vista geológico, permite compreender a importância e 
magnitude dos processos geológicos envolvidos: trata-se 
da formação da bacia sedimentar do Pantanal (Fig. 1). 
Sondagens da Petrobras realizadas em diferentes partes da 
bacia atravessaram cerca de 500 m de sedimentos fluviais 
e lacustrinos (Weyler 1964 apud Assine 2003), compre-
endendo o intervalo desde o Pleistoceno, que abrange 
cerca de 1.800.000 anos. Convertendo-se a quantidade de 
metros em milímetros e dividindo-se os números, tem-se 
A vastidão incomensurável de tempo compreende 
tanto lentas transformações cíclicas quanto as mudanças 
rápidas que caracterizam, muitas vezes, catástrofes am-
bientais. Os ciclos da água, das rochas, das montanhas e dos 
continentes são alguns desses ciclos. A própria evolução 
da vida, tal como formulada por Darwin, Wallace e outros 
biólogos evolucionistas, encaixa-se em – e depende de 
– uma visão de história da Terra ampliada em relação 
àquela vigente até o início do desenvolvimento da mo-
derna Geologia. A Escala Absoluta do Tempo Geológico 
vem sendo montada desde os primórdios da Geologia e 
tem sido continuamente revisada nos últimos dois sé-
Figura 1. Dados de subsuperfície da Bacia do Alto Rio Paraguai, obtidos a partir de 
poços perfurados pela Petrobras na década de 1960 e curvas de isópacas da Formação 
Pantanal (Modif. de Assine 2004, 2010. Fontes de dados: Brasil e Alvarenga 1989, 
Ussami et al. 1999, Weyler 1962, 1964)
culos. A versão mais recente, publicada por 
Gradstein et al. (2004) e revisada por ICS 
(International Commission on Stratigraphy/
IUGS 2010), discrimina etapas da história do 
planeta a partir de determinados intervalos 
de idade de rochas, com base na ocorrência 
de eventos relevantes, no reconhecimento de 
certos fósseis ou em informações geocrono-
lógicas. 
O tema “Idade da Terra”, nos últimos 
400 anos, despertou ampla polêmica no 
mundo religioso e político, com implicações 
que se estendem até hoje. No início dos anos 
1800, homens com boa formação científica e 
filosófica acreditavam que a Terra possuísse 
cerca de 7.000 anos. Na época, e nas décadas 
seguintes, poucas vozes eram discordantes. 
Somente no último quartel do século XVIII, 
naturalistas germânicos, franceses e britâ-
nicos passaram a imaginar que a idade do 
planeta fosse muito maior do que isso. Bu-
ffon, pensador francês da época das Luzes, 
impressionou-se com as próprias conclusões: 
os eventos ocorridos no planeta sugeriam 
eras de dezenas de milhares de anos. A isso 
ele chamou, no século XVIII, de “abismo do 
tempo”. A idade da Terra estender-se-ia, se-
gundo ele, por cerca de 75 mil anos (Gohau 
1991).
O conceito de “abismo do tempo” tem 
profundo significado filosófico. Sua impor-
tância para a ciência pode ser comparada à 
mudança de concepção de mundo que acon-
teceu quando o heliocentrismo substituí o 
geocentrismo. São avanços profundos do co-
nhecimento científico e da cultura humana, 
porque mudaram a forma pela qual o homem 
se reconhece no universo, além das evidentes 
finalidades práticas, como localização de re-
servas de água, petróleo, gás, minérios, preser-
vação e proteção ambientais.
26 Geologia do Brasil
abundante informação sobre fósseis. O autor popularizou 
entre os naturalistas a ideia de que a história da Terra era 
muito longa – conforme Hutton imaginara no último 
quartel do século XVIII.
Na primeira metade do século XIX, quando a 
Geologia, a Paleontologia e a Antropologia pré-histórica 
emergiam como disciplinas científicas, ferramentas de 
pedra de homens primitivos, denominadas eólitos, vinham 
sendo encontradas por antiquários, em camadas sedimen-
tares da Dinamarca, Inglaterra e França, ao lado de restos 
de animais extintos, como ursos cavernícolas e mamutes. 
Nos anos 1860, firmaram-se os vínculos entre a história 
humana antiga e o TempoGeológico: uma revolução do 
conceito de tempo. O esquema cronológico básico da Ar-
queologia propõe que os seres humanos evoluíram nas 
idades da Pedra, do Bronze e do Ferro. Mais tarde a Idade 
da Pedra foi subdividida em antiga e nova: as épocas pa-
leolítica e neolítica, sendo esta última associada à revo-
lução agrícola (Smail 2005). A obra que unificou o tempo 
biológico fora publicada em 1859 por Charles Darwin 
(A Origem das Espécies), sucedida por Evidências geológicas 
da antiguidade do homem (Lyell 1863) e Tempos pré-histó-
ricos (Lubbock 1865). As três obras oferecem um modo 
de ligar a história da vida à Escala do Tempo Geológico. 
UMA HISTÓRIA DE MUDANÇAS AMBIENTAIS
A Terra é um planeta geologicamente ativo e em 
constante transformação; trocas de matéria e energia 
mudam os limites entre as esferas terrestres, sua compo-
sição e características. Para se compreender a dinâmica do 
planeta, a concepção de Tempo Geológico é essencial, pois 
a duração do conjunto de processos e fenômenos terrestres 
exerce papel decisivo nos ciclos de transformação do Sis-
tema Terra. Qualquer feição geológica ou rocha representa 
uma série de eventos naturais que estão situados em um in-
tervalo de tempo específico da história geológica da Terra. 
Na progressão do tempo, percebem-se “ciclos in-
cessantes de mudança” (Viñuales Solé et al. 1995, p. 10). 
Os processos que integram o Ciclo das Rochas (Cap. 1) 
são interdependentes. Mesmo reconhecendo-se que a 
ideia de ciclo seja simplificada, uma etapa que se finda é 
o ponto de partida de outra. Um modo eficaz de propor 
uma subdivisão didática que facilite o entendimento de 
ciclos baseia-se na ideia de processos e produtos. As rochas, 
os sedimentos, os solos, o magma, as formas de relevo, as 
cadeias de montanhas e as bacias sedimentares são todos 
eles construções que representam produtos de determi-
nado ciclo; os processos, por sua vez, são os mecanismos 
incansáveis que promovem transformações à medida que 
realizam fluxos (transferências) de energia.
A partir do estudo das camadas rochosas que com-
põem os domínios mais superficiais da Terra (como as ba-
uma taxa de sedimentação de 0,28 mm/ano. A cifra, ele-
vada, é compatível com taxas de 0,5 mm/ano no Gráben 
do Reno (França-Alemanha); 0,2 mm/ano no Lago 
Baikal (Rússia) e 0,4 mm/ano na plataforma do Golfo do 
México (Louisiana EUA) (Assine 2010).
A acumulação tende a entulhar de sedimentos todo 
o espaço disponível da bacia. Considerando que o Pantanal 
tem permanecido raso durante todo o tempo da história 
humana, pode-se concluir que a região deva ter afundado 
continuamente, para acolher mais sedimentos, empilhados 
lentamente, a uma taxa média superior a 2 mm / 10 anos. 
O número, aparentemente pequeno, assume grande sig-
nificado pelo longo intervalo de tempo correspondente. 
Assim, a bacia sedimentar do Pantanal foi gradualmente 
formada, desde 1.800.000 anos até o Recente, a partir 
do afundamento da crosta e do preenchimento por sedi-
mentos fluviais e lacustrinos. Vários eventos geológicos 
podem ser reconstituídos (afundamento crustal, sedimen-
tação) ao longo do intervalo de tempo considerado. 
Afinal, de que modo os cientistas construíram as 
ideias fantásticas sobre a longa duração do Tempo Geo-
lógico?
TEMPO GEOLÓGICO
A descoberta do tempo profundo assume, sob di-
versos pontos de vista, significado similar ao da revolução 
cosmológica de Galileu. A nova perspectiva temporal in-
fluenciou todas as ciências históricas. Hutton (1795) foi o 
precursor em comprovar a concepção de idades muito an-
tigas para explicar o fato de que as montanhas não haviam 
sido erodidas no tempo supostamente disponível; admitiu 
que sedimentos tivessem originado novas rochas no fundo 
do mar, posteriormente soerguidas, para então constituir 
continentes. 
Hutton deixara de lado a ideia de uma Terra eterna, 
não criada, e concentrou seu argumento em mecanismos 
geológicos. De forma similar, os historiadores evitam 
questões polêmicas sobre a origem do homem e focam 
a atenção em processos (Smail 2005). Em essência, sua 
concepção é a de que nenhum vestígio da Terra primordial 
poderia ter sobrevivido à interminável e incessante reci-
clagem de materiais, desde a formação. A capacidade de 
decifrar “pistas” gravadas pela atuação dos fenômenos no 
passado teve em James Hutton um dos pioneiros. O mo-
delo de pensamento que construiu, denominado machina 
mundi, baseia-se na ideia de que o calor interno da Terra é 
capaz de erguer continentes, consolidar rochas e promover 
uma série de outras interações. 
O livro Princípios de Geologia do geólogo britânico 
Sir Charles Lyell, publicado nos anos 1830, permitiu or-
denar de forma convincente o Tempo Geológico em eras, 
cuja definição fora baseada na sucessão de estratos e em 
 
27
2UM OLHAR GEOLÓGICO... PARA O TEMPO PROFUNDO
cias sedimentares), os geocientistas encontram evidências 
da história de modificação das rochas do planeta e recons-
troem cenários do passado geológico. Os domínios super-
ficiais ou bacias são áreas de acumulação de sedimentos, 
depositados ao longo do tempo em diferentes ambientes, 
por exemplo, fluviais ou lacustrinos, como a Bacia do 
Pantanal (Fig. 1). Assim, embora os ambientes não mais 
existam em sua integralidade, eles podem ser revelados, ao 
menos em parte, a partir do estudo das evidências mate-
riais de diferentes naturezas (físicas, químicas, biológicas) 
preservadas nas rochas. A reconstrução de cenários pre-
téritos não é tarefa para uma única pessoa, tampouco é 
rápida: o conhecimento vem sendo construído ao longo 
de gerações e continuará a se ampliar graças à produção 
de novos conceitos, ao desenvolvimento de novos métodos 
de estudo e à modernização das tecnologias de observação.
A estrutura e limites dos continentes resultam de 
complexa sucessão de eventos histórico-evolutivos que 
transformam o planeta no decorrer do Tempo Geológico. 
Os continentes modificam-se em dezenas de milhões de 
anos, devido ao movimento gradual das placas tectônicas 
(Cap. 5) causado pelo calor interno. Ao mesmo tempo, 
os agentes externos, animados pela força da gravidade 
e pelo calor do Sol, reduzem a amplitude do relevo. Os 
mecanismos do intemperismo causam transformações 
mecânicas e químicas que desagregam rochas e formam 
novos minerais, e os de erosão e sedimentação esculpem e 
moldam novas formas de relevo. 
A Teoria da Tectônica de Placas é conhecida mo-
dernamente como Tectônica Global. Neste livro, utiliza-
remos como sinônimos ambas as denominações. A Tec-
tônica Global busca analisar o comportamento dinâmico 
da Terra e seus processos: magmatismo, vulcanismo, se-
dimentação, metamorfismo, abalos sísmicos (terremotos), 
evolução de cadeias montanhosas e formação de recursos 
minerais e energéticos (como petróleo, gás e minerais 
radioativos). As transformações envolvidas podem ser tra-
tadas segundo ciclos intimamente entrelaçados: os ciclos 
das rochas, das montanhas e dos continentes (Cap. 6). 
JAMES HUTTON
A história do desenvolvimento da moderna Geo-
logia pode ser iluminada pelas conclusões do naturalista 
britânico James Hutton (1726-1797). Ele desenvolveu um 
modo peculiar de reconhecer, sistematizar e interpretar 
muitas marcas deixadas por acontecimentos passados, re-
gistrados em rochas e outros materiais (Fig. 2). Para al-
guns de seus contemporâneos, ele foi capaz de “conversar 
com as rochas”.
Hutton observou muitos vestígios marinhos espa-
lhados nos planaltos escoceses. Na época, as marcas eram 
explicadas por significativo rebaixamento do nível do mar, 
mas ele se perguntou: para onde teria ido tanta água? Sem 
obter resposta, supôs que o continente tivesse sido levan-
tado e os depósitos, depositados muito tempo atrás no 
fundo mar, haviam sido soerguidos centenas de metros 
acima de onde se formaram. Ele foi maisatento do que seus 
contemporâneos em valorizar a erosão e os mecanismos de 
rebaixamento do relevo, responsáveis pela acumulação de 
materiais no fundo dos oceanos, ao lado dos continentes, 
para, longo tempo depois, serem empurrados para cima for-
mando novos continentes. O engenhoso esquema cíclico de 
destruição e construção de continentes foi a pedra de toque 
explorada até hoje em modelos muito mais complexos e 
detalhados. Na época, Hutton não podia responder a uma 
pergunta-chave: quais seriam os mecanismos que movem 
o ciclo de destruição e construção de rochas e continentes? 
Hoje, supomos que as placas litosféricas e os processos tec-
tônicos associados organizam uma sequência satisfatória de 
muitos eventos particulares que ocorrem em diferentes es-
calas de tempo e de espaço. São, em conjunto, responsáveis 
pela construção de feições de grande escala, como os cintu-
rões montanhosos e assoalhos oceânicos, pelo desenvolvi-
mento de bacias sedimentares, pelas causas dos terremotos 
e vulcões, entre outros.
Hutton encontrou um modo seguro de identificar 
ciclos e processos na longa história geológica do nosso 
planeta: determinadas feições geológicas oferecem as 
“pistas” necessárias para o reconhecimento de fenômenos 
e contam uma história do que aconteceu; é algo similar 
ao que fazem historiadores diante de medalhas, moedas, 
urnas funerárias etc. para relatar a história da Antiguidade. 
A concepção de Hutton envolve o calor interno da Terra, 
capaz de levantar continentes e consolidar rochas, as quais 
formariam novos solos e novas superfícies, sujeitas a in-
temperismo e erosão. Os detritos por sua vez seriam re-
carregados para o fundo dos oceanos, onde se transforma-
riam em novas rochas. Hutton percebeu, por exemplo, que 
muitas mudanças na Terra são imperceptíveis para nós, 
porque ocorrem de modo muito lento: cálculos aproxi-
mados do volume de sedimentos transportados pelos rios 
Figura 2. Gravura desenhada em Glen Tilt, Tayside, por J. Hutton (Disponível 
em: <http://gallery.usgs.gov/images/07_22_2009/kOf6JVu22C_07_22_2009/
large/575015-Map__Glen_Tilt__Tayside.jpg>)
28 Geologia do Brasil
para o fundo dos oceanos indicam quantidades imensas, 
mas só foram feitos no século XX. No assoalho marinho 
os detritos são acumulados e compactados para se trans-
formar mais tarde em rochas consolidadas. 
Muitas coisas estão se modificando: minerais e 
rochas estão se renovando; solos são levados pela erosão, 
transformando-se em sedimentos, e outros estão se for-
mando. No ciclo da natureza a água removeria materiais 
para o fundo do mar e o calor levantaria novos continentes 
para ocupar o lugar daqueles que foram desgastados. Uma 
boa ideia, cuja veracidade precisaria ser provada...
Quando Hutton visitou o vale do Rio Jed, em 1787, 
na Escócia, observou uma sequência de rochas cujas ca-
madas não estavam depositadas horizontalmente, umas em 
cima das outras, como era comum (Fig. 3). Não eram nem 
mesmo paralelas entre si, porque exibiam uma descontinui-
dade (termo usado mais tarde, depois da morte de Hutton). 
Na falta de explicação adequada, Hutton expôs sua ideia: 
as camadas inferiores, depositadas no fundo do mar, foram 
com o tempo compactadas, dobradas e elevadas; com a 
fragmentação e erosão, as bordas verticais foram expostas 
e a ação contínua do processo retirou e transportou muito 
material; o nível topográfico das camadas rochosas tornou-
-se cada vez mais baixo até que novos sedimentos devem 
ter sido depositados e consolidados, sem serem dobrados. 
Por fim, deve ter havido uma segunda elevação do lugar.
Hutton concluiu que no vale do Rio Jed (Fig. 3) 
havia provas de que os processos naturais se repetem em 
ciclos, ao longo de muito tempo. A região fora o fundo 
de um oceano onde se acumularam sedimentos, poste-
riormente deformados no interior da Terra. A elevação, o 
desgaste e a erosão das rochas formaram gradativamente 
um novo local de deposição de sedimentos. As mudanças 
no ambiente percebidas por Hutton fazem parte de uma 
cadeia cíclica de eventos cuja duração é da ordem de cen-
tenas de milhões de anos. Hutton comprovou transforma-
ções do passado do planeta mediante leitura das marcas 
impressas nas rochas. Foi como se tivesse descoberto uma 
“máquina do tempo” para o passado longínquo da história 
da Terra, dando um passo importante para se desvendar 
processos relacionados às forças internas da Terra. Apenas 
no século XIX as ideias de Hutton foram popularizadas, 
quando o escocês Charles Lyell (1797-1875) publicou o 
livro Principles of Geology em 1830.
O reconhecimento de vários ciclos de destruição e 
construção de continentes, em um mesmo local, indicava 
que o tempo da natureza era muito longo. Muitos ainda 
acreditavam que a história da Terra possuía poucos mi-
lhares de anos, o que era incoerente com as descobertas de 
Hutton. Lyell avançou os estudos de Hutton e detalhou 
algo que havia sido desconsiderado: o conteúdo de fósseis 
presentes nas camadas terrestres, as marcas de seres vivos 
do passado que ficaram registradas nas rochas).
A sequência faunística conhecida no final do século 
XVIII revelava a existência de animais pretéritos muito 
diferentes dos atuais. Os seres vivos estão classificados se-
gundo suas características e por meio de semelhanças e di-
ferenças com outros seres vivos; todos aqueles animais não 
poderiam pertencer a um único quadro taxionômico. Isso 
indicava o fato de terem existido em épocas diferentes. 
Assim, as camadas rochosas poderiam ser reconhecidas 
e organizadas, e o tempo precisava necessariamente ser 
muito mais longo do que se imaginava, o tempo da Terra 
deveria ter milhões de anos.
O livro de Charles Lyell trouxe abundante infor-
mação sobre os fósseis e permitiu ordenar de forma con-
vincente o Tempo Geológico em eras. Isso foi decisivo 
para popularizar entre os naturalistas a ideia de que a his-
tória da Terra era muito longa – como Hutton imaginara.
A evolução do conhecimento geológico desde os 
tempos de Hutton e Lyell foi vertiginosa. Em pouco mais 
de duzentos anos, os geocientistas edificaram uma teoria 
geral sobre a dinâmica da Terra, denominada Tectônica 
Global, desde o reconhecimento, nos anos 1960, de que as 
placas integrantes da superfície da Terra estão em inces-
sante movimento (ver Cap. 5). A Tectônica Global explica 
o comportamento do planeta, a partir das interações dos 
processos externos com os da dinâmica interna: magma-
tismo, sedimentação, metamorfismo e deformação de ro-
chas no interior da crosta, que são os principais causadores 
das atividades sísmicas e terremotos.
A paisagem da Terra muda ao longo de centenas ou 
milhares de anos. Além de não observarmos diretamente 
os processos, pode ser que a semelhança entre a nova pai-
sagem e a anterior dificulte a comparação, fazendo-nos 
pensar que nada mudou. A primeira dificuldade decorre 
das diferenças entre as escalas dos fenômenos e das obser-
vações feitas pelo homem. Cuidemos, pois, das escalas de 
tempo dos processos naturais. 
Figura 3. Representação artística da discordância observada por 
Hutton no vale do Rio Jed, perto de Edimburgo (Merguerian 2002. 
Disponível em <http://people.hofstra.edu/charles_merguerian/
Publications/PubsPdf/HU0704_Geol014NYNJGuide.pdf>)
 
29
2UM OLHAR GEOLÓGICO... PARA O TEMPO PROFUNDO
assim sucessivamente. A camada que ocupa a parte supe-
rior do bolo é depositada sobre as demais. 
Bacias sedimentares são então porções subsidentes 
da crosta, preenchidas por sedimentos, que são às vezes 
muito antigos. Esses sedimentos foram depositados em 
diferentes ambientes, marinhos ou continentais. Assim, as 
bacias sedimentares representam porções favoráveis para 
o reconhecimento da evolução geológica da Terra, assim 
como para precisar a evolução dos ambientes antigos de 
sedimentação e sua relação com o Tempo Geológico.A Bacia do Paraná é mais antiga que a do Pantanal: 
a camada superior depositou-se ao final do Cretáceo, há 
mais de 65 milhões de anos. Para fazer uma ideia apro-
ximada de quanto tempo demorou para se formar uma 
bacia com as gigantescas dimensões da Bacia do Paraná, 
por exemplo, precisamos primeiro entender o que se quer 
dizer com a expressão “durante períodos de tempo muito 
longos” que utilizamos acima.
Estamos acostumados a ver situações, no ambiente 
natural ou artificialmente construído, cujo desenvolvi-
mento ocorre em velocidades bastante rápidas: o voo de 
um pássaro, um trovão, a passagem de um automóvel, uma 
ventania. Temos que mudar a escala de percepção para 
imaginar intervalos de tempo ainda mais longos, como a 
lenta migração de um bando de aves, um temporal, o des-
locamento completo de um veículo por uma longa estrada, 
uma garoa suave etc. Imagine agora qual seria o ajuste ne-
cessário para pensar em eventos que aconteceram durante 
intervalos de tempo ainda maiores. Se visitarmos o Parque 
Natural do Varvito, na cidade de Itu (SP), teremos contato 
visual com o esplêndido registro de camadas sedimentares 
acumuladas e compactadas ao longo do tempo, um inter-
valo de tempo muito longo (Fig. 4). Mas quanto tempo?
Nessa época remota, há 300  Ma, o ambiente do 
Sul-Sudeste do Brasil seria muito distinto do atual. A 
América do Sul e grande parte dos continentes atuais, 
como África, Antártida, Índia, Austrália e Madagascar 
estavam unidos e, além disso, situados próximos ao polo 
sul terrestre. Grandes geleiras formaram-se sobre esse 
continente antigo. Rochas sedimentares de origem glacial 
se formaram, constituindo então registro ou “prova” do 
evento glacial antigo. Entre elas, depositou-se o Varvito de 
Itu, num antigo lago glacial. Ocorrências similares às do 
Varvito de Itu, em outros locais do vasto supercontinente, 
se formaram, igualmente, no fundo de antigos lagos. De-
vemos, pois, imaginar fenômenos que aconteceram sob 
condições muito distintas das de hoje e, além disso, con-
ceber lagos calmos, recebendo a descarga de argilas e siltes 
transportados por águas de degelo.
Qualquer feição geológica, solo, sedimento ou 
rocha, resulta da interação de uma série de eventos na-
turais, situados em um intervalo de tempo específico da 
história geológica da Terra. 
TEMPO ABSOLUTO E RELATIVO
A medida do Tempo Geológico era um problema 
que opôs Hutton a seus contemporâneos. O debate 
estendeu-se pelo século XIX. Hutton e sucessores pro-
puseram que a Terra deveria ser mais antiga do que se 
imaginava, mas não havia um método seguro para ava-
liar quanto tempo seria este. Mesmo o conhecimento 
das mudanças na vida, observadas por meio dos fósseis, 
não trazia informes quantitativos sobre a formação das 
camadas. Somente a descoberta da radioatividade no 
final do século XIX e sua aplicação para avaliar a idade 
das rochas forneceu indícios da duração de cada era 
geológica.
Desde os primórdios da investigação geológica, 
a classificação e nomenclatura das sequências sedimen-
tares mais recentes da história da Terra têm sido até 
certo ponto problemáticas. Nas primeiras duas décadas 
do século XIX, o sedimento inconsolidado que repousa 
em discordância sobre rochas terciárias, recobrindo as 
montanhas e frequentemente contendo fragmentos exó-
ticos e restos de animais, muitos dos quais ainda exis-
tentes, exercia “enorme fascínio sobre os homens cultos” 
(Lavina 2011). Os restos foram considerados produtos 
do Dilúvio Bíblico (a “Teoria do Dilúvio universal”). A 
origem pelo Dilúvio”, como foi chamada, era aceita pelos 
geólogos mais eminentes da época, incluindo Buckland 
e Sedgwick.
Em muitas passagens deste livro, você tomará con-
tato com colunas estratigráficas de diferentes partes do 
território brasileiro. As colunas mostram, de maneira es-
quemática, o empilhamento das camadas (ou estratos) de 
determinada região, de tal modo que as rochas mais an-
tigas são indicadas na base e as mais jovens situam-se no 
topo da coluna. Tais representações gráficas são comuns 
em geologia, para bem descrever as unidades e a evolução 
geológica da região considerada e, afinal, facilitar a com-
preensão de suas particularidades. As rochas são organi-
zadas em grupos e formações, que constituem unidades 
litoestratigráficas. Esse mecanismo foi estabelecido pelos 
geólogos para agrupar rochas com características comuns 
e representá-las convenientemente em mapas. 
Em quanto tempo se forma uma bacia sedimentar?
Bacias sedimentares são áreas que tendem a subsidir 
(termo que significa “afundar”) na crosta terrestre ao longo 
do tempo. A Bacia do Pantanal (Fig. 1) é um exemplo de 
bacia cujo preenchimento corresponde, mais ou menos, a 
um bolo de camadas: a espessura de sedimentos é em geral 
maior na parte central e diminui gradualmente em direção 
às bordas. Em certas bacias, cada camada que aparece de 
um lado, a partir da base da sequência, percorre toda a 
parte “inferior” do bolo e pode reaparecer do outro lado e 
30 Geologia do Brasil
Processos e ciclos geológicos 
Uma classificação simplificada do tempo em ciclos 
e processos geológicos permite comparar os eventos con-
forme sua duração relativa (Costa e Inda 1992). Processos 
e ciclos interagem uns com os outros de modo complexo. 
A classificação é artificial, porque um processo de menor 
duração que aparece em uma categoria está necessaria-
mente incluído em outra; individualizá-los é, muitas vezes, 
impossível. Por outro lado, a classificação revela processos 
difíceis de reconhecer e tem a vantagem de separá-los da-
queles que observamos diretamente ou temos notícia mais 
frequentemente pelos jornais e canais de TV. De fato, os 
processos e ciclos mais lentos são identificados somente 
por meio de evidências indiretas, de modo que jamais po-
deremos observar a longa cadeia de fenômenos envolvidos.
•	 Períodos excessivamente curtos, medidos em se-
gundos, minutos e horas, como tempestades, furacões, 
terremotos e tsunamis, correntes de turbidez, cata-
clismas vulcânicos, deslizamentos e avalanches, im-
pacto de meteoritos, catástrofes em geral, depósitos 
tecnogênicos e modificações do meio ambiente pela 
esfera antrópica (incêndios, poluição sonora etc.).
•	 Processos de duração muito curta, medidos em meio 
dia, dias e semanas, como o ciclo das marés e depósitos 
correlatos; variação diurna de temperatura devido 
à rotação da Terra; tempestades e inundações com 
depósitos de inunditos (sedimentos ligados a inun-
dações) e escorregamentos; cataclismas vulcânicos e 
depósitos de tufos e piroclastos inconsolidados; depó-
sitos tecnogênicos e modificações do meio ambiente 
pela esfera antrópica (incêndios, desmatamentos, po-
luição do ar e das águas superficiais etc.).
•	 Processos de duração curta, medidos em ano, vá-
rios anos e décadas, como a formação da camada 
de húmus do solo; variações climáticas sazonais; va-
riação da calota polar; crescimento anual dos animais 
e vegetais; depósitos tecnogênicos e modificações do 
meio ambiente pelo homem (poluição do ar e das 
águas superficiais e subterrâneas); subsidências etc.
•	 Processos de duração média, medidos em séculos a 
poucos milhares de anos, como as variações climá-
ticas globais; formação de planícies de inundação; 
variações da linha de costa; assoreamento de lagos; 
formação de solos de 0,5 m a 2,0 m de espessura; 
precessão e variações na inclinação do eixo da Terra; 
depósitos tecnogênicos (lixo, esgotos, efluentes in-
dustriais, rejeitos em geral etc.) e modificações do 
meio ambiente pela esfera antrópica.
•	 Ciclos de duração longa, medidos em várias dezenas, 
em centenas de milhares até alguns milhões de anos. 
Envolvem os ciclos climáticos globais de longa du-
ração, oscilações climáticas entre eras glaciais e in-
terglaciais no sistema terrestre; desenvolvimento de 
solosmuito espessos; variações no sistema de cor-
rentes oceânicas profundas; intemperismo químico 
extensivo; evolução das espécies; mudança no sentido 
de movimento das placas tectônicas; flutuações eus-
táticas (do nível do mar em relação às terras emersas) 
Figura 4. Camadas horizontais contínuas do Varvito de Itu. As sutis ondulações refletem condições específicas que vigoraram 
ao tempo da deposição de cada camada. O martelo serve como escala da fotografia.
 
31
2UM OLHAR GEOLÓGICO... PARA O TEMPO PROFUNDO
às encontradas nas cordilheiras submarinas ou no Parque 
Nacional de Yellowstone (EUA), onde foram descritos os 
seres termófilos, organismos que obtêm a energia neces-
sária para viver a partir de fontes químicas, exclusivamente 
inorgânicas. A vida também pode ter evoluído em camadas 
de rochas profundas abaixo de continentes e assoalhos 
oceânicos (Harrison et al. 2004). Anteriormente pensava-
-se que essas zonas fossem muito pobres em nutrientes 
para sustentar a vida, porém já foram encontrados micror-
ganismos, como bactérias, em amostras de rochas reco-
lhidas a cerca de 3.000 m abaixo da superfície, sob tempe-
raturas de até 75°C. 
O Arqueano é, ainda, relativamente pouco conhe-
cido. Caracteriza-se por apresentar alto gradiente termal, 
crosta fina sobre manto muito plástico, placas possivel-
mente bem menores do que as atuais e atmosfera redutora, 
isto é, desprovida de oxigênio livre. Neste éon surgiram os 
primeiros registros de vida no planeta, na forma de algas 
azuis e verdes capazes de efetuar fotossíntese e iniciar a 
produção de oxigênio (O2) para a atmosfera. 
O Proterozoico é dividido nos períodos Paleopro-
terozoico (2,5 a 1,6 Ga), Mesoproterozoico (1,6 a 1,0 Ga) 
e Neoproterozoico (1,0 a 0,54 Ga). Na evolução do terri-
tório brasileiro há amplos registros de rochas formadas em 
cada um desses éons. 
No Proterozoico, o planeta estaria mais estável e 
consolidado, com placas tectônicas mais espessas e rígidas, 
menor fluxo térmico, menor atividade vulcânica, atmos-
fera progressivamente mais oxidante e com maior quan-
tidade de oxigênio (Windley 1995). Em diferentes partes 
do território nacional, o estudo e a descrição de rochas ar-
queanas e proterozoicas revelam testemunhos (ou relictos 
de uma evolução) que permitem compreender melhor a 
evolução da atmosfera, biosfera e hidrosfera durante essa 
etapa “primitiva” da evolução do planeta Terra. O Fane-
rozoico é a etapa de explosão da vida na Terra, com plena 
atuação de placas tectônicas e amplo desenvolvimento da 
vida, até atingir formas mais semelhantes às da espécie hu-
mana, em fins do Neógeno.
 Existem determinadas porções da crosta terrestre 
que foram enriquecidas em diversos elementos químicos 
(Fe, Au, Mn, U, Al etc.), em função de processos geoló-
gicos específicos. Esses processos fundamentais, como 
magmatismo, sedimentação e metamorfismo, ocorreram 
ao longo do Tempo Geológico. No Brasil, esses processos 
relacionam-se fundamentalmente com os éons Arqueano 
e Proterozoico. As regiões do Brasil favorecidas pela natu-
reza apresentam-se como celeiros de depósitos minerais, 
ou seja, constituem áreas com grande atividade de extração 
de minérios. Conforme abordaremos adiante neste livro, 
as regiões da Serra dos Carajás e do Quadrilátero Ferrí-
fero apresentam concentrações econômicas de ouro, ferro, 
manganês, cobre e alumínio, entre outros bens minerais.
com amplitudes acima de 100  m; excentricidade 
e alterações cíclicas da órbita da Terra; inversão do 
campo magnético.
•	 Ciclos de duração extremamente longa, medidos em 
dezenas de milhões a bilhões de anos. Incluem pro-
cessos evolutivos da crosta, manto e núcleo da Terra; 
formação de continentes, ilhas e áreas oceânicas; de-
riva continental; formação de cadeias montanhosas 
devido a colisões entre placas; erosão e aplainamento 
das cadeias de montanhas; transgressões e regressões 
em escala continental; fases orogenéticas (formação 
de montanhas ou terras emersas) e metalogenéticas 
(formação de recursos minerais); surgimento da vida 
e criação da atmosfera, estratosfera, entre outras; evo-
lução das espécies etc.
PRINCIPAIS INTERVALOS 
DO TEMPO GEOLÓGICO
A história da natureza tem sido subdividida em pe-
ríodos com dezenas de milhões de anos cada um. O re-
gistro geológico possibilitou dividir a história geológica da 
Terra em éons, eras, períodos, épocas e idades. A Escala de 
Tempo Geológico adotada neste livro segue as proposições 
de Gradstein et al. (2004), Ogg et al. (2008), e ICS (2010).
O início de cada intervalo é registrado por algum 
fenômeno marcante na evolução do planeta, aparecimento 
de certos tipos de seres vivos, ou desaparecimento de outros, 
que viviam no intervalo imediatamente mais antigo. Episó-
dios de extinção em massa de espécies sempre intrigaram os 
cientistas da natureza – como por exemplo, o que marcou o 
fim do Permiano e varreu do mapa 90% das espécies entre o 
Permiano e o Triássico, há 252 milhões de anos. 
O éon mais antigo, e menos conhecido, é denomi-
nado Hadeano. Nessa época, a Terra formou-se a partir 
da acresção de pequenos planetesimais primitivos, aglo-
merados de gás e partículas de poeira e gás. À medida que 
os planetesimais eram atraídos uns pelos outros sob a in-
fluência da gravidade, as colisões construíram corpos cada 
vez maiores. 
A maioria dos meteoritos que ainda hoje aterrisa na 
superfície constitui fragmentos de planetesimais primor-
diais. Admite-se que um corpo do tamanho da Terra deva 
ter demorado entre 50 e 100 Ma para crescer. Desde que 
foi criada, a Terra permanece em órbita em torno da estrela 
surgida no centro da nebulosa. Até hoje o Sol continua a 
banhar os satélites com emanações de luz, gás e energia. 
O éon seguinte, Arqueano, estende-se de 3,9 a 2,5 
bilhões de anos, sucedido pelo Proterozoico, de 2,5 bilhões 
de anos a 542 milhões de anos e, por fim, o Fanerozoico, 
que vai até os dias atuais. A vida pode ter evoluído na 
Terra há mais de 3,8 Ga (Mojzsis et al. 1996), sob con-
dições inicialmente severas, que podem ser comparadas 
32 Geologia do Brasil
FERRO, AÇO E MODELOS 
DO INTERIOR DA TERRA
Inúmeros artefatos à nossa volta são feitos de aço, 
como automóveis, o concreto armado das construções, ja-
nelas, portas, talheres, relógios, moedas etc. Poucas vezes 
nos perguntamos de onde vem a matéria-prima para pro-
duzir o aço e menos ainda sobre a procedência do ferro 
das jazidas do Quadrilátero Ferrífero (MG) ou de Carajás 
(PA). Como pode haver tanto ferro nesses locais? De onde 
ele veio? Haveria ligação entre as concentrações minerais e 
a composição global da geosfera? 
A história do planeta determinou a distribuição e 
os arranjos dos materiais existentes na superfície e no in-
terior da Terra. Devemos pois estudar a estrutura interna 
da Terra para entender as profundas e duradouras inter-
-relações dos processos que operam hoje e que atuaram no 
passado remoto. 
O interior da Terra é inacessível. Grande parte dos 
livros de texto de Ciências e Geografia do ensino básico 
ilustra simplificadamente as grandes camadas do modelo 
da estrutura interna da Terra. O modelo é repetitivo: crosta 
terrestre, manto e núcleo, frequentemente associados a um 
corte da Terra com geoides concêntricos. As propriedades 
físicas e químicas das calotas esféricas são expostas sem 
suporte no conjunto de dados que indicam suas caracte-
rísticas. Muitas vezes, sugerem-se visões incorretas sobre 
composição e características físicas. Por exemplo, afirma-
-se que o manto é formado de magma – ideia que associa 
rocha fundida ao manto e é totalmente equivocada, pois as 
pressões no manto são tão elevadas que tendem a impedir 
a fusão, exceto em zonas muito restritas. 
CONHECER O INATINGÍVEL: ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
Celso Dal Ré Carneiro
Yociteru Hasui 
Pedro Wagner Gonçalves
A ciênciaé acessível a todos os seres 
pensantes porque aplica os instrumentos 
universais do intelecto àquilo que é o seu 
material distintivo. Entender a ciência (...) 
torna-se cada vez mais crucial num mundo 
de biotecnologia, computadores e bombas. 
 (Stephen Jay 1991)
Alheios à controvérsia sobre comportamento dos 
materiais do manto e implicações ambientais da história 
térmica da Terra, autores de livros didáticos do ensino 
básico divulgam um modelo da estrutura interna da 
Terra abandonado há dezenas de anos. Isso é pior do 
que propagar erros sobre estado físico e composição de 
manto e núcleo. Divulga-se um conhecimento distante 
do cotidiano de alunos e professores, desprovido de sen-
tido ecológico e ambiental que ajudaria a compreender 
mecanismos associados à manutenção da vida da Terra e 
das condições ambientais que propiciam a sobrevivência 
humana. Além disso, o modelo descritivo nada contribui 
para compreender a importância dos mecanismos que 
operam no manto para o funcionamento da vida no pla-
neta. Sabemos que a atmosfera foi sendo modificada por 
processos que ocorrem no manto, até adquirir a compo-
sição de gases conhecida hoje, fundamental para manter 
a vida. Neste capítulo indicaremos, com uma breve visão 
histórica, como se construiu o quebra-cabeça do conhe-
cimento sobre estrutura interna do planeta e incertezas 
remanescentes.
DENSIDADE E MODELOS DE ESTRUTURA INTERNA
O conhecimento do interior da Terra começou 
com observações diretas das rochas e minerais, que podem 
ser vistos em minas subterrâneas, sob calor quase insu-
portável, em profundidades de no máximo 3.000 m; e em 
testemunhos de perfurações para pesquisa e extração de 
petróleo que, mesmo com as modernas tecnologias, al-
cançam alguns milhares de metros abaixo da superfície. 
Também foram coletadas amostras em furos de sondagem 
willian
Zone de texte 
In: HASUI, Y.; CARNEIRO, C.D.R.; ALMEIDA, F.F.M.de.; BARTORELLI, A. Geologia do Brasil. Editora Beca, 2012. 900 p.
 
33
3CONHECER O INATINGÍVEL: ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
ticos não atingem a alta densidade necessária, restando 
somente os metais para atingir a densidade adequada, tais 
como o ferro, níquel, cobalto, cobre etc. O ferro possui a 
maior abundância cósmica dentre os metais pesados. Por 
esse motivo, estima-se que o núcleo da Terra seja formado 
essencialmente de ferro, com algum níquel.
A determinação da constituição e da estrutura das 
profundezas do planeta requer métodos indiretos e inves-
tigações sismológicas, de fluxo térmico, magnéticas e gra-
vimétricas, bem como sínteses laboratoriais de minerais 
e rochas e modelagens numéricas, considerando dados 
físicos obtidos por diversas fontes. A Sismologia investiga 
as ondas sísmicas geradas principalmente por terremotos. 
Estes são os naturais, mas também são analisados os indu-
zidos por explosão de bombas (a bomba atômica detonada 
pela antiga URSS em 1961 gerou sismo de magnitude 7,0), 
enchimento de grandes barragens (ex.: Paraibuna, SP), 
extração de água subterrânea e acomodação de blocos ro-
chosos (ex.: Cajuru, SP), acidentes com obras de enge-
nharia (a ruptura da barragem de Koyna na Índia gerou 
sismo de magnitude 6,3). 
ABORDAGEM PARA CONHECER 
O INTERIOR DA TERRA
Charles Lyell (1797-1875), naturalista britânico, 
na décima edição de seu livro de Geologia (1866), propôs 
uma estrutura para o interior da Terra e, mais importante 
do que isso, um modo de investigar aquilo que não po-
demos observar diretamente e tampouco reproduzir as 
condições de pressão e temperatura em laboratório. Uti-
lizando as informações disponíveis na época, Lyell propôs 
a existência de uma calota rochosa superficial (com cerca 
de 200 km de espessura) e um núcleo mais denso ocu-
pando a parte central. Reunira o conhecimento da época 
sobre fenômenos que deveriam ter algum vínculo entre si 
e seriam fontes de informação sobre os materiais do in-
terior do planeta. Listou casos históricos de terremotos e 
vulcões e tentou indicar quais estudos deveriam ser feitos 
para melhorar o conhecimento sobre estrutura interna da 
Terra. Em outros termos, partiu das informações que se 
pode obter na superfície da Terra para construir uma hi-
pótese sobre o que não pode ser observado ou alcançado.
No levantamento histórico, Lyell percebeu nexos 
importantes. Terremotos acham-se associados a movi-
mentos de blocos rochosos. Ele relata territórios que se er-
gueram ou baixaram durante tremores de terra. Em meados 
do século XX era cuidadosamente medido e observado que 
áreas de alta sismicidade (locais sujeitos a muitos e intensos 
terremotos) sofrem movimentos verticais mensuráveis em 
alguns anos. A descoberta importante foi, portanto, a ideia 
de que os terremotos fornecem informações sobre os mate-
riais do interior do planeta e seus movimentos.
com que se tentou, sem sucesso, alcançar a base da crosta, a 
exemplo da sondagem realizada na Península de Kola, que 
atingiu 12 km de profundidade. Na Alemanha vem sendo 
realizada outra perfuração profunda, que ultrapassará 
9.700 m de profundidade. Partes dos materiais estudados 
origina-se na superfície, em outra parte é das profundezas 
da crosta, como as rochas metamórficas, e até do manto, 
como materiais expelidos por vulcões ou incorporados em 
rochas que sobem das profundezas, como os xenólitos de 
rochas magmáticas e o diamante1.
Se as escavações profundas apenas “raspam” a crosta, 
como é de fato o interior da Terra? Qual sua temperatura, 
que materiais existem lá e como se arranjam? Haveria ro-
chas parecidas na superfície? São questões que desafiam 
a capacidade de pesquisa dos geocientistas. Conduzem a 
respostas importantes para compreender o ambiente e a 
sobrevivência dos seres vivos mas, ao mesmo tempo, são 
respostas hipotéticas que rapidamente acabam ultrapas-
sadas por explicações mais atualizadas, ou seja, todos os 
modelos incorporam simplificações rapidamente ultra-
passadas pelo avanço do conhecimento científico.
Para conhecer o inatingível recorremos a vários 
princípios físicos e dados extraterrestres. As amostras de 
rochas da Lua, meteoritos e dados de sondas espaciais 
contribuem para conhecer a história do interior da Terra. 
Finalmente, o conhecimento astronômico fornece indica-
ções essenciais, em função das densidades do Sol e dos 
planetas que compõem o Sistema Solar. A massa total da 
Terra, calculada com base na mecânica de Newton, divi-
dida pelo volume, cuja estimativa é feita desde a Antigui-
dade, permite determinar a densidade média do planeta. 
O valor é duas vezes maior que a densidade das rochas su-
perficiais. Isso sugere que o interior do planeta seja muito 
mais denso que a superfície (Fig. 1).
Vejamos: a Terra tem a forma de um geoide com 
diâmetros ligeiramente diferentes: o polar de 12.713,82 
km e o equatorial de 12.756,77 km. Em geral a forma 
é assumida como uma esfera com diâmetro aproximado 
de 12.700 km. Sua massa total é de 5,6 x 1021 toneladas 
e a densidade média é de 5,53 t/m3. Para calcular a den-
sidade média da Terra, determinamos a massa total e, 
considerando o diâmetro maior (12.756 km), sabemos o 
volume total. Se a Terra fosse mais ou menos homogênea, 
as rochas encontradas na superfície da Terra deveriam ter 
densidades próximas de 5 a 6 g/cm3, mas as medições, 
no entanto, revelam valores da ordem de 2,6 e 2,7 g/cm3. 
Parece óbvio que, se a densidade das rochas da superfície 
está abaixo da média, no interior da Terra devem existir 
rochas mais densas do que a média. Os minerais silicá-
1 O diamante é originado em profundidade de 125-200 km (rara- O diamante é originado em profundidade de 125-200 km (rara-
mente de 400 km ou mais), sob pressão de 4,5-6,0 GPa e tempera-
tura de 990 a 1.300°C, e contém inclusões de minerais e fluidos que 
fornecem informações do ambiente em que se formou. (DeBeers 
2008).
34 Geologia do Brasil
por Lyell é: os estudos sobre os materiais do interior do 
planeta dependem de observações indiretas, pois não po-
demos descrever e analisar amostras dessas substâncias. 
Isso vem sendo perseguido e aperfeiçoado por meio de 
novas técnicas e métodos que fornecem indícios sobre 
diferentes profundidades, da superfície até material mais 
próximo do centro da Terra. As pesquisas permitem 
fazer mapas das rochas em diversas profundidades mas, 
por mais aperfeiçoadas que sejam as investigações é pre-
ciso ter em vista que se trata de modelos hipotéticos que 
não podem ser confirmados. As condições de pressão e 
temperatura e, sobretudo, a história das transformações 
ocorridas no passado geológico não podem ser reprodu-
zidas em laboratório.
FONTES DE DADOS
Hoje é aceito que dentro da Terra seja mais quente 
do que na superfície do planeta. Mas nem sempre isso 
foi consenso entre naturalistas, pensadores e filósofos. Se 
a aceitação é hoje universal, tanto quanto há alguns sé-
culos não havia evidência suficiente para isso, emergem 
outras dúvidas que desafiam o conhecimento científico 
atual. Como o calor se distribui nos materiais do interior 
da Terra? Quais são os mecanismos que propagam o calor 
e como funcionam?
As dúvidas vinculam-se à controvérsia que divide 
os cientistas da Terra nos últimos 20 anos. Duas escolas 
disputam a prevalência sobre modelos, formulados em 
meados do século XX, que descrevem mecanismos-chaves 
das teorias da Tectônica de Placas e de correntes de con-
vecção no manto. As placas adquiriram ampla aceitação e, 
hoje, poucos geólogos põem em dúvida sua existência. O 
quadro é distinto do que ocorre com o funcionamento do 
manto: as correntes mantélicas movimentariam o manto 
inteiro ou haveria uma barreira a 670 km de profundi-
dade e as correntes de convecção seriam estratificadas? Se 
hoje não existe a barreira, ela teria existido no passado da 
Terra? 
Para responder a essas perguntas precisamos es-
tudar as principais fontes de informação sobre o interior 
da Terra, com o devido destaque para as ondas sísmicas.
INFORMAÇÕES SÍSMICAS
A movimentação de placas gera tensões que se acu-
mulam em seu interior ou borda e são liberadas quando 
alcançam valores capazes de induzir a formação de falhas 
Figura 1. O interior da Terra. As camadas consideradas são baseadas na composição, distinguindo 
crosta, manto e núcleo e suas subdivisões, e nas características mecânicas, separando a litosfera e a 
astenosfera na porção superficial do planeta. (Modif. de Lamb e Sington 1998)
Além disso, Lyell associou 
vulcões e terremotos a causas co-
muns. Na época ele não podia provar 
tal hipótese e, em virtude disso, su-
geriu que os estudos fossem concen-
trados para revelar tais nexos. Hoje 
sabemos que áreas vulcânicas têm 
muitos sismos porque as rochas estão 
em movimento e, de fato, o número 
e o ritmo desses movimentos ajudam 
a prever quando vai ocorrer uma 
erupção vulcânica.
Lyell também preconizou que 
deveriam ser feitos estudos sobre o 
campo magnético terrestre. Em sua 
época era observada a migração dos 
polos magnéticos, ou seja, além dos 
polos magnéticos não coincidirem 
com os geográficos (os polos mag-
néticos acham-se a mais de 100 km 
dos polos geográficos), há pequenas 
mudanças de direção mensuráveis 
em poucos anos. A rigidez e as trans-
formações das rochas da superfície 
pouco ajudavam a explicar esse fato. 
Consequentemente, isso implicava 
pesquisas dos materiais internos do 
planeta.
O ponto essencial sugerido 
 
35
3CONHECER O INATINGÍVEL: ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
velocidade é determinada a partir de experimentos em 
laboratório com diferentes materiais rochosos. As ondas 
sísmicas obedecem às leis da mecânica ondulatória - 
possuem o comportamento de ondas mecânicas, ou 
seja, apresentam velocidades que variam em função de 
propriedades dos materiais que atravessam, como rigidez e 
elasticidade, densidade, compressibilidade e resistência ao 
cisalhamento. Ao percorrer um meio, as velocidades podem 
mudar abruptamente e alterar sua trajetória, ao encontrar 
as descontinuidades sísmicas (ao mudar as propriedades 
mecânicas do meio). As ondas são refletidas ou refratadas 
por interfaces formadas por mudanças de materiais. Assim, 
mediante um arranjo de geofones e sismógrafos, é possível 
saber o trajeto das ondas geradas por determinada fonte.
Como funcionam as ondas sísmicas? Os princi-
pais tipos de ondas produzidas por um foco sísmico são: 
penetrativas e superficiais (Fig. 3). As ondas penetrativas 
interessam aos estudiosos do interior da Terra porque for-
necem informações sobre a distribuição de materiais em 
subsuperfície até grandes profundidades. São rápidas e 
dividem-se segundo a geometria de movimento das partí-
culas que deslocam. Há dois tipos fundamentais de ondas 
penetrativas (Tab. 1):
•	 Ondas	 Primárias	 (ou	 P): Longitudinais (compres-
sivas), mais rápidas, atravessam os materiais em 
qualquer estado físico (sólido, líquido ou gasoso). As 
ondas P “puxam e empurram” as rochas à medida que 
se movem através delas, à semelhança das ondas so-
noras, que igualmente “puxam e empurram” o ar ao se 
deslocar.
•	 Ondas	Secundárias	(ou	S):	Transversais, mais lentas 
do que as ondas P, atravessam somente materiais só-
lidos. As ondas S, ao se mover através das rochas, os-
cilam para cima e para baixo ou de um lado para outro, 
perpendicularmente à direção de propagação.
As ondas que circulam na superfície são as causa-
doras de danos e efeitos destrutivos dos terremotos. Os 
danos e a intensidade das ondas superficiais são menores 
em terremotos profundos. As ondas superficiais des-
crevem trajetórias na superfície da Terra ou próximo a esta 
e caracterizam-se como ondas longas - comparativamente 
com as demais. Dependendo do movimento de partículas 
que produzem em seu deslocamento, dividem-se em dois 
tipos: Rayleight e Love (Fig. 3).
•	 Ondas	 Love: Transversais, estas ondas 
receberam esse nome em homenagem ao bri-
tânico A.E.H. Love, que elaborou um mo-
delo matemático para esse tipo de onda, em 
1911. São as ondas superficiais mais rápidas, 
e se movem no chão, de um lado para outro, 
perpendicularmente à direção de propagação, 
como uma cobra ao deslocar-se. Permanecem 
confinadas à superfície da Terra.
ou promover deslocamento ao longo de descontinuidades 
existente. A liberação da energia mediante deslocamento 
por atrito de duas massas rochosas ao longo de falha 
ocorre em sucessivos espasmos instantâneos. Nos terre-
motos ou sismos de origem tectônica, na zona de falha em 
que ocorre o movimento situa-se o centro irradiador de 
energia (foco), chamado hipocentro. A projeção do hipo-
centro na superfície do terreno é o epicentro (Fig. 2). 
O comportamento mecânico das rochas depende de 
temperatura, pressão e esforços atuantes. Pode ser rúptil, 
quebradiço ou friável, se ocorre fragmentação e perda de 
coesão, ou dúctil ou plástico, se há deformação sem rompi-
mento. A fragmentação leva à formação de falhas, juntas e 
fraturas; a deformação plástica leva à formação de zonas de 
cisalhamento, dobras e foliação. Como cada rocha tem seus 
minerais próprios, sob as mesmas condições físicas umas 
têm comportamento rúptil e outras, dúctil – por isso, o 
comportamento de uma rocha é em geral misto, dúctil-rú-
ptil ou rúptil-dúctil, com predominância de um ou outro. 
Quando uma falha se movimenta (Fig. 2), há libe-(Fig. 2), há libe-há libe-
ração de energia e esta se propaga pelos materiais terrestres 
por meio de ondas mecânicas. Os tipos básicos de falhas 
são: (a) falhas de cavalgamento ou empurrão, que possuem 
baixo ângulo de mergulho e deslocamento tangencial à su-
perfície, (b) falhas de gravidade ou normais, que possuem 
alto ângulo de mergulho e deslocamento normal à super-
fície, (c)falhas transcorrentes, que possuem alto ângulo 
de mergulho, geralmente subvertical, e deslocamento tan-
gencial à superfície. Embora existam outros mecanismos 
responsáveis por gerar terremotos, aqueles associados a 
falhas não apenas são mais comuns e importantes, como 
estão associados à liberação de energia capaz de informar 
sobre os materiais do interior da Terra. As ondas resultantes 
(Fig. 3) se propagam pelo interior ou pela superfície do pla-
neta, segundo padrões bem conhecidos, sendo detectadas 
pelos sismógrafos. Mediante uso de técnicas apropriadas, os 
estudos de distribuição das ondas liberadas por um sismo 
afastado de uma rede de sismógrafos permitem localizar o 
hipocentro e determinar características dos abalos, como, 
por exemplo, o tipo de movimentação ocorrida.
O estudo das ondas é feito por intermédio de 
sismógrafos, que são aparelhos que captam a chegada 
da onda produzida por um sismo; registram o tipo, a 
intensidade e o tempo de percurso da onda (Fig. 3). A 
Figura 2. Tipos de falhas responsáveis por terremotos e relações entre foco sísmico 
e epicentro nos três casos
36 Geologia do Brasil
que as ondas S desaparecem completamente (Fig. 8).
A velocidade das ondas é diretamente proporcional 
às constantes elásticas do meio e inversamente propor-
cional à densidade, de acordo com a seguinte relação:
 Vp = ( k + 4 m / 3 ) / d
onde: 
Vp - velocidade das ondas P
k - módulo de elasticidade do material
m - módulo de rigidez
d - densidade
Os elementos acima permitem inferir a compo-
sição litológica das rochas atravessadas pelas ondas. Uma 
vez que rochas diferentes possuem velocidades distintas, 
as mudanças de pressão e temperatura alteram a rigidez 
da rocha; analogamente, podem ser inferidas dos modelos 
de velocidade de ondas sísmicas.
O que revelam as ondas sísmicas?
Em 1909, Andrija Mohorovičić (1857-1936) já 
havia montado uma malha de sismógrafos e pode medir 
o comportamento de ondas sísmicas produzidas por um 
terremoto ocorrido em Zagreb, em 8 de outubro. Quais-
quer ondas se refletem e refratam quando passam de um 
material para outro, isso é o resultado da mudança na 
velocidade de propagação. A velocidade de ondas mecâ-
nicas, tais como ondas sísmicas ou sonoras, depende das 
propriedades de rigidez e elasticidade do meio material. 
•	 Ondas	Rayleight: Transversais, estas ondas receberam 
esse nome em homenagem a Lord Rayleigh, John 
William Strutt, que previu matematicamente a exis-
tência desse tipo de ondas, em 1885. Uma onda Rayleigh 
é elíptica e desloca-se no chão, para cima e para baixo ou 
de um lado para outro, acompanhando a direção de pro-
pagação, à semelhança de ondas que movimentam em 
um lago ou no oceano. A maioria dos tremores perce-
bidos durante um terremoto deve-se às ondas Rayleigh.
As informações sísmicas são obtidas continua-
mente pela rede sismográfica instalada ao redor da Terra, 
havendo troca de dados em tempo real, graças à moderna 
rede mundial de computadores. Para avaliar a incidência 
de terremotos e sismos na América do Sul, produzimos 
a Figura 4 com a ferramenta NEIC: Earthquake Search 
Results2, (USGS 2007). No mapa representaram-se 14.225 
sismos com magnitudes entre 2 e 9, no intervalo de 1471 
a 1981. As profundidades em quilômetros dos focos sís-
micos acham-se indicadas na escala de cores ao lado. O 
contraste entre a grande concentração na região andina e 
a dispersão de pontos no território brasileiro mostra que 
este possui baixas intensidade e frequência de sismos.
A rede mundial permitiu construir modelos cada 
vez mais aprimorados sobre as variações de velocidade das 
ondas P e S em seu deslocamento (Fig. 5). As variações de 
velocidade podem ser devidas a mudanças composicionais 
(mudanças na identidade ou proporção de átomos dos 
materiais), ou mudanças de fase dos materiais envolvidos 
(rearranjo de átomos para formar nova estrutura mineral).
Por meio do comportamento das ondas são ava-
liados o estado físico de cada parcela do interior do planeta, 
tendo sido ainda estabelecido um modelo da densidade 
dos materiais rochosos interiores (Fig. 6). Por exemplo, as 
ondas P e S sofrem incremento de velocidade à medida 
que atravessam o manto, isso significa que o manto vai se 
tornando cada vez mais rígido em profundidade.
As ondas P sofrem significativo decréscimo de 
velocidade na profundidade aproximada de 2.900 km 
(passam de cerca de 13,8 km/s para 8 km/s). Na mesma 
profundidade, as ondas S deixam de se propagar. Tal fe-
nômeno é interpretado como uma mudança de estado 
físico dos materiais terrestres: o núcleo externo comporta-
-se como líquido. Para explicar esse fato surpreendente 
sugere-se uma variação abrupta de composição que marca 
a passagem do manto para o núcleo externo.
A posição da passagem é inferida pela zona de 
sombra	de terremotos (Figs. 7 e 8). Sismógrafos distri-
buídos pelo mundo inteiro detectam ondas sísmicas 
emitidas por terremotos (naturais ou provocados por 
explosões nucleares). As ondas P não são detectadas por 
sismógrafos situados entre 103-105° e 140-142°, ao passo 
2 Disponível em <http://neic.usgs.gov/neis/epic/epic_
global.html>. 
Figura 3. Os principais tipos de ondas sísmicas e o padrão de 
movimentação das partículas envolvidas. As ondas P e S propagam-se pelo 
interior da Terra, enquanto as ondas Love e Rayleigh movimentam-se na 
superfície, sendo as causadoras dos maiores danos (Modif. de Encyclopædia 
Britannica Online. Disponível em <http://www.britannica.com/eb/art-
72286/The-main-types-of-seismic-waves-P-S-Love-and>)
 
37
3CONHECER O INATINGÍVEL: ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
Figura 4. O Brasil é relativamente assísmico. Representação de 
sismos na América do Sul: para magnitudes de 2 a 9, registraram- 
-se 14.225 sismos, entre 1471 e 1981. (Disponível em: <http://
neic.usgs.gov/neis/epic/epic_global.html>)
Figura 5. Padrão de velocidades de ondas sísmicas P e S no interior 
da Terra. (Modif. de ESCP 1973)
Figura 6. Padrão de densidades e temperaturas no interior da 
Terra. (Modif. de ESCP 1973)
Tabela 1. Tipos fundamentais de ondas sísmicas 
Ondas Tipo Vel. média
Ondas P Ondas Primárias (também chamadas Ondas de Pressão ou Push-Pull), que se propagam como ondas longitudinais e atravessam os materiais em qualquer estado físico (sólido, líquido ou gasoso) 6 km/s
Ondas S Ondas Secundárias (ou Ondas de Cisalhamento), que se propagam como ondas transversais e atravessam apenas materiais em estado sólido 3,5 km/s
Ondas Rayleigh Ondas Rayleigh ou Elípticas, são significativamente destrutivas, constituindo a maioria dos tremores percebidos em um terremoto
Ondas Love Ondas Love ou Transversais, deslocam-se no chão, de um lado para outro, perpendicularmente à direção de propagação
Sabemos hoje, com dados de sismógrafos distribu-
ídos por várias regiões do planeta, que a crosta terrestre é 
dividida em camadas cuja espessura varia enormemente 
de um lugar para outro. Cada tipo de rocha tem valores 
médios de velocidade de ondas sísmicas. Estudos de labo-
ratório indicam os valores, que são muito distintos; dessa 
maneira, pode-se estimar as rochas que estão em subsu-
perfície a partir dos modelos de velocidade. Isso permite 
separar a Terra em envoltórios sucessivos e reconstruir a 
composição petrográfica de cada um deles.
LEVANTAMENTOS ISOSTÁTICOS
No máximo glacial, 20.000 anos atrás, centenas de 
metros de espessura de gelo cobriam vastas regiões do norte 
da Europa. O continente era muito mais pesado e conse-
quentemente a crosta terrestre forçou o manto durante mi-
lhares de anos. O continente afundou em relação ao nível 
do mar. O derretimento das geleiras diminuiu a pressão da 
crosta sobre o manto. O soerguimento pós-glacial, obser-
vado nos últimos 10.000 anos, é percebido quando encon-
tramos antigas praias suecas hoje situadas metros acima do 
nível dapraia atual. Esse é o dado fundamental que revela 
o soerguimento do Báltico, mas medidas precisas feitas por 
satélite mostram que continua a haver um levantamento da 
ordem de centímetros por ano.
Por meio de modelos que consideram a velocidade 
do soerguimento é possível estimar a viscosidade do manto. 
A viscosidade do manto aumenta com a profundidade 
em duas ordens de grandeza; os maiores saltos ocorrem a 
670 km de profundidade (marcando a descontinuidade 
Examinando os reflexos na superfície das ondas geradas 
pelo terremoto, Mohorovičić pode concluir que a Terra é 
formada por camadas. Ele estimou que a camada superfi-
cial tinha 54 km de espessura naquele local e que, abaixo 
dessa camada, há outra mais rígida porque a velocidade 
das ondas sísmicas cresce abruptamente. Ele descobriu 
uma descontinuidade entre a crosta terrestre e o manto 
rígido. O fato foi tão importante que ficou conhecido 
como descontinuidade de Mohorovičić ou simplesmente 
Moho (Mccall, 2005b).
Modif. de <http://www.matter.org.uk/schools/Content/Seismology/seismic.html>
38 Geologia do Brasil
que separa o manto superior do manto inferior). Os mo-Os mo-
delos sugerem que a viscosidade do manto cresce com a 
profundidade, pelo menos nos primeiros 2.000 km de pro-
fundidade. Esse efeito mostra um fato extremamente im-
portante para imaginar o comportamento dos materiais do 
manto: sob pressão, eles fluem ao longo do tempo.
FLUXO TÉRMICO
O planeta possui um grau geotérmico, ou seja, à 
medida que penetramos no interior do planeta eleva-se 
a temperatura. Se considerarmos as espessuras desde a 
superfície até chegar ao manto (onde a temperatura é de 
1.200°C), quer na crosta de 5 km sob os oceanos, quer nos 
40 km sob os continentes, a variação será de, respectiva-
mente, 1°C para cada 4 m ou 1° para cada quase 33 m. 
Esse é o valor médio diretamente observado (1°C a cada 
33 m), mas pode variar significativamente de uma região 
para outra (desde 3-4 m nas zonas de alto fluxo térmico 
até 70 m nas zonas de baixo fluxo térmico). O movimento 
do calor interno até a periferia do planeta ocorre tanto 
por meio do transporte “convectivo”, relativamente mais 
rápido, do calor no núcleo líquido externo e no manto só-
lido, como pelo transporte “condutivo” através de camadas 
não convectivas limítrofes, tais como as placas tectônicas 
da superfície. O resultado desse lento processo é que 
grande parte do calor primordial do planeta permanece 
retido (Williams e Lyzenga 1997).
O gradiente geotérmico é conhecido desde o século 
XIX; o fluxo térmico médio informa sobre a distribuição 
de temperatura abaixo da crosta terrestre a partir do calor 
produzido internamente. O fluxo térmico do interior para 
a superfície pode ser expresso segundo o gradiente térmico 
e depende diretamente da condutividade térmica dos ma-
teriais rochosos e da fonte de calor. 
Há três condições físicas de transmissão do calor: 
radiação, condução e convecção. Se o interior da Terra é 
mais quente que a superfície, há transmissão de calor. O 
fluxo é avaliado por geossensores, que são aparelhos que 
medem quantas calorias uma dada superfície recebe, em 
certo intervalo de tempo, dos materiais situados abaixo 
dela. O fluxo de calor tende a ser maior onde a crosta 
terrestre é mais fina, indicando que boa parte do calor 
que chega à superfície provém do manto. É importante 
assinalar que o fluxo não interfere no aquecimento do ar 
e, portanto, não é motor de ventos e da circulação atmos-
férica – que depende diretamente do aquecimento dife-
rencial da atmosfera pela energia solar que chega à Terra. 
A distribuição global de medições de fluxo térmico não 
é homogênea, devido à concentração de estações de me-
dida e dispersão relativa em outros locais (Davies e Davies 
2010).
Experimentos indicam que há um ponto crítico 
controlado pela amplitude térmica e viscosidade do meio 
a partir do qual o fluxo por condução passa para convec-
tivo. Embora não se conheça a distribuição de calor no 
manto, para que ocorra a transferência é necessário um 
longo tempo. Este fato, junto aos dados de tomografia sís-
mica, indica que os materiais quentes do manto inferior 
ascendem por mecanismos convectivos.
Os modelos geotérmicos de fluxo de calor estão 
associados a teorias sobre origem da Terra e possíveis 
fontes de calor interno (Fig. 6). As fontes são, em pro-
porções ainda incertas, derivadas da energia primordial 
da acresção planetária e das seguintes fontes de calor: (a) 
calor radiogênico: produzido pela desintegração radioativa, 
principalmente do U, K e Th, que são elementos presentes 
nas rochas da crosta, em concentrações maiores que nas 
esferas internas do planeta; (b) diferenciação entre núcleo e 
manto: processo exotérmico de segregação e solidificação 
do núcleo terrestre, ocorrido no início da história do pla-
neta; (c) colapso gravitacional: calor produzido pela pressão 
adiabática da compressão das rochas no interior da Terra. 
O principal fator que controla o fluxo térmico, durante 
Figura 7. Trajetória de ondas sísmicas durante o percurso através do 
interior da Terra. Observar a refração de ondas P, o desaparecimento 
das ondas S a partir de 105° e a formação de zonas de sombra.
Figura 8. Zonas de sombra no interior da Terra. A refração 
de ondas P impede sua detecção por sismógrafos situados 
entre as latitudes de 103° e 142°, a partir de um foco sísmico 
qualquer; as ondas S desaparecem a partir de 103°.
 
39
3CONHECER O INATINGÍVEL: ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
Figura 9. Mapa do fluxo térmico preferencial global em mW.m−2, 
utilizando estimativas por categorias da carta geológica global. 
As tonalidades em vermelho e azul correspondem, respectivamente, a 
valores acima e abaixo da média. (Modif. de Davies e Davies 2010)
planetário. Por isso, sua composição é indicativa da com-
posição do núcleo da Terra. 
O corpo mais antigo do sistema solar datado até 
hoje é o meteorito Allende, com 4.566 Ma. Isso sugere a 
idade da condensação quando a nebulosa solar se trans-
formou em disco. Meteoritos de basaltos possuem idade 
máxima de 4.539 ± 4 Ma, e indicam que cerca de 30 Ma 
depois da condensação houve a fusão dos planetas. A 
idade é coerente com as datações mais antigas de zircão, 
entre 4,4 a 4,3 Ga, que são evidência de água livre e crosta 
continental, portanto indicativos de que a temperatura na 
superfície da Terra havia diminuído.
Outro grupo de meteoritos, os condritos carbo-
nosos, pode representar a composição da nuvem primi-
tiva. Esses meteoritos contêm só ferro oxidado e grandes 
quantidades de voláteis, o que é coerente com modelos 
termodinâmicos que sugerem que o ferro nas condições da 
nebulosa deveria estar oxidado. Da análise dos meteoritos, 
reunindo e misturando a composição de meteoritos dife-
rentes, chega-se à composição da Terra: os elementos mais 
abundantes são Fe e O, seguidos de Si e Mg. Os quatro 
elementos perfazem quase 94% da massa terrestre.
A história evolutiva sugere, então, que o ferro acha-
-se concentrado no núcleo da Terra e que o manto é com-
posto de silicatos de magnésio. O núcleo tem um caráter 
metálico, confirmado pelas velocidades das ondas sísmicas. 
É assumido que os basaltos das cadeias meso-oceânicas 
sejam derivados de rochas do manto, porém empobrecidos 
em alguns elementos. Há, ainda, fragmentos do manto 
empurrados para a superfície da Terra, bem como xenó-
litos encontrados dentro de rochas ígneas que indicam a 
composição do manto. 
CAMPO GRAVITACIONAL
O campo gravitacional padrão (980 gals) apresenta 
variações locais e regionais, relacionadas às características 
do geoide terrestre (sujeito às mudanças provindas das re-
lações entre a Terra e os demais astros, em virtude dos mo-
a história da Terra, parece depender da viscosidade do 
manto. A viscosidade do manto parece ter diminuído sig-nificativamente durante os primeiros 100 a 300 milhões 
de anos da história da Terra.
A distribuição de temperatura pelo interior da 
Terra é complexa, o que explica a existência de modelos 
bastante distintos entre si. Se fôssemos extrapolar linear-
mente o grau geotérmico de superfície (elevação de 1°C a 
cada 33 m), chegaríamos a uma temperatura de mais de 
19.000°C no centro da Terra. Tal temperatura, associada 
a uma pressão de 4 megabares (4 milhões de atmosferas), 
faria com que os materiais estivessem fundidos (o que 
contraria as informações sísmicas). 
Medições sistemáticas de fluxo térmico podem ser 
feitas em separado para áreas oceânicas e continentais, 
sendo a quantidade de estações de medida cada vez maior, 
o que tem permitido melhorar a precisão dos cálculos 
de fluxo térmico médio. Os valores disponíveis (Pollack 
et al. 1991), segundo Pollack et al. (1993) são, respecti-
vamente, de 101 ± 2,2 e 65 ± 1,6 mW/m². Os oceanos 
são exaustores de calor mais eficientes que os continentes 
(Fig. 9). Além disso, é desigual a intensidade de perda de 
calor interno nos oceanos, porque ela se concentra em 
zonas situadas aproximadamente a meio caminho entre 
continentes vizinhos, que são as longas faixas monta-
nhosas lineares denominadas cadeias meso-oceânicas. Os 
valores de fluxo de calor, quando ponderados em função 
das áreas ocupadas respectivamente por oceanos e conti-
nentes, fornecem valor médio global de fluxo térmico de 
87 ± 2,0 mW/m², o que equivale a uma perda anual de 
calor global de 44,2 x 1012 W (Pollack et al. 1993).
METEORITOS
Outra linha de estudo sobre composição do inte-
rior da Terra se baseia no estudo de meteoritos, que são 
considerados como provenientes da faixa de asteroides em 
órbita entre Marte e Júpiter (McCall 2005a). Admite-se 
a origem dos planetas, satélites, asteroides e cometas do 
sistema solar a partir de uma nuvem de gases e poeira, a 
nebulosa solar; a interpretação tem hipóteses diversas, que 
despertam viva controvérsia. 
Os meteoritos são classificados em rochosos, siderí-
ticos, mistos e tipos raros (como os condritos carbonosos). 
Meteoritos pétreos, semelhantes a basaltos e a peridotitos, 
seriam comparáveis com o manto terrestre, o que é compa-
tível com os dados sísmicos e de densidade. Os meteoritos 
sideríticos mais antigos foram datados entre 4,56 a 4,46 Ga. 
O metal desses meteoritos é composto de fases de Fe e Ni 
e poderiam ser comparados com o núcleo da Terra, com 
alguma contribuição de elementos químicos menos densos 
(Herndon 1979). Tal grupo é associado ao processo de 
diferenciação entre manto e núcleo dentro de um corpo 
40 Geologia do Brasil
Curie), adquirem magnetização orientada segundo o 
campo geomagnético existente e permitem determinar a 
posição dos polos na ocasião em que elas se originaram. 
O campo eletromagnético da Terra pode ser recuperado a 
partir das rochas magnetizadas, possibilitando determinar 
paleolatitudes (não as paleolongitudes) em relação aos 
polos geográficos. Quando os polos paleomagnéticos são 
determinados para sucessões de rochas em um continente, 
os pontos que se obtêm se distribuem segundo uma 
curva que representa a trajetória de migração do polo e 
converge para o polo geográfico atual. Essa curva indica 
que o continente se deslocou sobre a superfície do planeta 
e, sendo diferente para dois ou mais continentes, indica 
que todos se moveram e que variou a posição relativa deles 
(McElhinny 1973, Piper 1987).
O MODELO DO INTERIOR DA TERRA
O interior da Terra acha-se dividido em zonas ou 
calotas esféricas (Fig. 1). Elas podem ser separadas de 
acordo com: (1) a composição dos materiais, distinguindo-
-se crosta, manto e núcleo, cada uma tendo subdivisões; 
(2) o comportamento mecânico, distinguindo-se uma ca-
mada rígida periférica segmentada em placas, chamada 
litosfera, outra inferior plástica, a astenosfera, sobre a qual 
as placas se movem, e as profundezas rígidas do manto 
sob a última, com uma camada basal de comportamento 
menos rígido (Fig. 11).
A casca rígida periférica da Terra é a litosfera (em 
grego: lithos = rocha). Ela está segmentada em porções 
maiores e menores, as placas litosféricas ou tectônicas, que 
se movimentam continuamente, atritando uma com as vi-
zinhas. A movimentação guarda relação com as camadas 
interiores do planeta e é importante aqui apresentar uma 
visão geral das diversas camadas. 
A espessura da litosfera depende do comporta-
mento das isotermas: onde estas se elevam (por exemplo, 
por ação de correntes de convecção ascendentes) ocorre 
adelgaçamento; onde estas sofrem subsidência e esfria-
mento, dá-se espessamento. Como pode haver desloca-
mentos horizontais das células de convecção e também 
vimentos terrestres e da inércia produzida principalmente 
pela rotação) e da distribuição dos materiais em subsuper-
fície. Algumas informações gravimétricas relevantes:
1. A densidade da Terra inteira é 5.5 t/m³ (obtida 
pelos valores do campo gravitacional e dimensões da 
Terra); a densidade média das rochas da superfície da 
Terra é 2.7 t/m³ (valor médio para rochas magmáticas 
e metamórficas).
2. A densidade no interior da Terra deve estar distri-
buída de modo que a massa esteja concentrada na 
região central do planeta (Fig. 6). O momento de 
inércia da Terra é menor do que se a massa fosse ho-
mogeneamente distribuída. 
3. Corrigindo-se as diferenças longitudinais do campo 
gravitacional produzidas pelas variações no geoide 
terrestre e pelo movimento de rotação, ocorrem ano-
malias gravimétricas na superfície terrestre. Estas 
anomalias são devidas às variações de densidade e 
distribuição dos materiais rochosos em profundidade.
4. Nas regiões onde a descontinuidade de Moho é mais 
próxima da superfície, existem anomalias gravimé-
tricas positivas (o campo gravitacional é maior que 
o esperado). Isso evidencia que as rochas do manto 
são mais densas do que as da crosta terrestre (Fig. 6).
CAMPO MAGNÉTICO
O eixo do campo magnético terrestre é aproxima-
damente alinhado com o de rotação do planeta, sendo de-
finido, em cada região, pela direção, sentido e intensidade. 
As variações no campo magnético são medidas por meio de 
aparelhos chamados magnetômetros. A direção é definida 
entre o ângulo horizontal estabelecido entre o polo mag-
nético e o polo verdadeiro ou geográfico (chamada decli-
nação). A diferença entre o plano vertical e o polo magné-
tico (chamado inclinação) é outro elemento medido para 
avaliar a direção e o sentido do campo magnético (Fig. 10). 
A intensidade do campo diminui do polo mag-
nético (aproximadamente 70 µtesla no polo sul) até o 
Equador (30 µtesla). Ao longo do tempo, variam tanto a 
intensidade como a direção. Pequenas variações ocorrem 
em horas a anos - relacionadas com as interações entre 
o campo eletromagnético terrestre com as camadas da 
atmosfera. Variações significativas no campo magnético, 
observadas ao longo dos séculos, são interpretadas como 
relativas à própria origem e desenvolvimento do campo. 
Apesar do padrão geral acima, observam-se variações no 
campo magnético esperado. São variações regionais que 
refletem alterações na composição das rochas em subsu-
perfície (variações no grau de magnetização de uma dada 
região).
Minerais ferromagnéticos das rochas, ao se 
resfriarem abaixo de determinada temperatura (ponto 
Figura 10. Relações entre o campo magnético e o equador 
terrestre. (Modif. de Teixeira et al. 2000)
 
41
3CONHECER O INATINGÍVEL: ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
terrenos pré-cambrianos, passou-se a interpretar essa porção 
como constituída de rochas de alto grau metamórfico que 
também satisfazem aos dados sismológicos (Dawson et 
al. 1986). Este é o modelo granulítico. Os complexos de 
alto grau, que foram alçados à superfície por tectonismo e 
formam os cinturões granulíticos (ou de alto