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Disciplina: Introdução à Geologia e Paleontologia Prof. Mário Vasconcelos Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará (1aParte) E-mail: mariorocha2601@yahoo.com.br Cel.: (91)8868-3385 Ementas Instrumentos de Avaliação Introdução a Geologia; Origem, Estrutura e Composição da Terra; Recursos Minerais da Terra; Tempo Geológico; Ciclo Hidrológico e Água Subterrânea; Intemperismo e Formação do Solo. Exercício em Grupo; Teste Individual. Ação geológica dos Rios e dos Ventos; Tectônica de Placas; Vulcanismo e Terremotos. SEMINÁRIOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: - FRANK PRESS et al. – Para Entender a Terra. 4ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2006. - POPP, J.H. – Geologia Geral. 6ª ed.Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2010. -TEIXEIRA, W. et al. - Decifrando a Terra. 2ª ed.São Paulo: Companhia Editora Na- cional, 2009. -WICANDER, R. & MONROE, J. S. – Fundamentos de Geologia. Trad. Harue Ohara Avritcher. São Paulo: Cengage Learning, 2009. 1. Introdução a Geologia Ciências que estudam a Terra GEOCIÊNCIAS Ex.: Geologia, Geofísica, Metereologia, Oceanografia, etc. Geologia “Ge” = Terra e “Logus” = Estudo ou Ciência Origem Estrutura Composição Processos Endógenos e Exógenos Evolução Ciências Geológicas: Geologia Geral ou Física, Mineralogia, Petrologia, Estratigrafia, Paleontologia, Geologia Estrutural, Geologia Histórica, Geotectônica, Geologia Econômica, Geologia Ambiental, etc. Surgimento Curiosidade humana em desvendar os mistérios da natureza Fenômenos Geológicos Principal fator que impulsionou o conhecimento geológico da Terra Ter que usar materiais extraídos da Terra para atender as suas necessidades Observação dos Fenômenos Naturais Transformação da Terra ao longo do Tempo Geológico Forças Internas e Externas algumas rápidas, maioria lentas ou muito lentas Estudo das rochas e minerais, dos fósseis, dos terremotos, dos vulcões, das propriedades físicas dos materiais terrestres (magnetismo, densidade, radioatividade, etc.) Objetivos do Estudo Geológico 1) Como ciência básica: Decifrar a História da Evolução Geológica da Terra Registro Geológico (rochas, minerais, fósseis e estruturas) 2) Como ciência aplicada: Exploração de Recursos Minerais e Orgânicos Minérios Metálicos Ouro – Au Bauxita - Al Hematita - Fe Pirolusita - Mn Calcopirita - Cu Minérios Não Metálicos – minerais e rochas industriais (quartzo, halita, caulim, granito, etc.) Quartzo Halita Caulim Granito Gemas – pedras preciosas (diamante, esmeralda, opala preciosa, pérola, etc.) Diamante Esmeralda Pérola Opala Combustíveis Fósseis – Carvão mineral, Petróleo e Gás Natural. Carvão Mineral Relações entre as atividades humanas e o Meio ambiente - uso e ocupação do meio físico; obras civis (estradas, pontes, túneis, barragens, etc.) -riscos geológicos (vulcões, terremotos, avalanches, deslizamentos de terra, inundações, etc.); disposição de resíduos, etc. avaliação e recuperação de áreas degradadas Métodos de Investigação Geológica 1) Métodos Diretos 2) Métodos Indiretos 1) Métodos Diretos Superfície: Afloramentos de rochas e estruturas geológicas, estudo geoquímico e observação de processos geológicos. Afloramentos de Rochas Amostragem de Solo Concentrado de Bateia Estudo Mesoscópico, Macroscópico e Microscópico. Subsuperfície: Escavações (poços, trincheiras e galerias) Poços Trincheiras Galeria – Mina Subterrânea Galerias em Minas Subterrâneas Sondagens (furos de trados e sondas) Testemunhos de Sondagem 2) Métodos Indiretos Sensoriamento Remoto (fotografias aéreas, imagens de radar e satélite) Imagem de Satélite Província Mineral de Carajás Minas de Ferro Estudo Geofísico ( gravimetria, sísmica, etc.) Geocronologia ( datação de formações e eventos geológicos) Espectrômetro de Massa Zircão – mineral utilizado para datar rochas pelo conteúdo de Urânio. Datação Radiométrica Isótopos Radioativos (U, Rb, K, C) Conceitos Básicos Mineral Sólido Homogêneo Ocorrência Natural Inorgânico Composição Química Definida Estrutura Interna Ordenada Sólido Homogêneo Diamante - C Gipso – CaSO42H2O (Elemento ou Composto Químico) Substância sólida individual que não pode ser separada em compostos mais simples Ouro - Au Quartzo – SiO2 Ocorrência Natural Rubi Natural Rubi Sintético É Mineral Não é Mineral (sem a participação do homem) Inorgânico Halita - NaCl É Mineral Pérola gerada dentro da Ostra Não é Mineral (formado por processo inorgânico, sem ter origem orgânica) Petróleo e Carvão Mineral por serem de composição orgânica não são considerados minerais. Composição Química Definida (definida por uma Fórmula Química mínima) Enxofre – S Prata – Ag Ouro - Au Arsenopirita – FeAsS Calcopirita – CuFeS2 Calcita – CaCO3 Hematita – Fe2O3 Gibbisita – Al(OH)3 Quartzo – SiO2 Estrutura Interna (arranjo interno dos átomos) Estrutura Interna Ordenada Cristais de Halita - NaCl Arranjo Atômico da Halita (arranjo interno dos átomos é organizado) “Os Minerais são sólidos cristalinos” Cristal “Sólido homogêneo com estrutura interna ordenada tridimensional em toda sua extensão, que pode ou não se manifestar externamente por faces”. MINERAL Sólido homogêneo constituído por um elemento ou um composto químico de ocorrência natural, formado por processo inorgânicos, de composição química definida e estrutura interna ordenada. ROCHA Agregado natural de um ou mais minerais, podendo conter substância amorfa e restos de matéria orgânica. Monominerálicas Poliminerálicas Quanto a composição mineralógica Exemplos: Constituída por uma espécie mineral (Monominerálica) Mármore (calcita) Outros exemplos: arenito, calcário, e quartzito. Constituída por mais de uma espécie mineral (Poliminerálica) Outros exemplos: diorito, gnaisse e xisto. AFLORAMENTO Qualquer exposição de rocha na superfície. Naturais Artificiais Sedimentos Materiais originados da alteração das rochas (fragmentos e precipitados químicos) e de natureza biológica (restos e substâncias químicas) Quanto a Origem Clásticos ou Detríticos Químicos Orgânicos ou Biogênicos (seixo, granulo, areia, argila) (NaCl- halita ,CaCO3- calcita,) (conchas, sílica biogênica) (Siliciclásticos) Obs.: Sedimentos Clásticos são 10 vezes mais abundantes (Bioquímicos) Minério – é um mineral ou um agregado mineral de valor econômico (metálicos e não-metálicos). Ex.: Hematita (minério de Fe), Pirolusita (minério de Mn), Bauxita (minério de Al), Caulim (fabricação de papel, industria farmacêutica, etc), Granito (brita e ornamento) e Pirita (fonte de S para indústria química). FÓSSIL Resto ou Vestígio de animal ou vegetal que viveu em época anterior a atual e que ficou preservado por diferentes processos de fossilização em rochas sedimentares. Tipos de Fósseis: 2- Restos Inalterados 1- Restos Alterados 3- Vestígios Para queserve o estudo dos fósseis? Correlação e Datação Geológica Trilobita (Período Cambriano-545 m.a.) Evolução Biológica 2- Origem, Estrutura e Composição da Terra UNIVERSO Conjunto de matéria e de energia existente no espaço cósmico. Teoria do BIG BANG O Universo começou entre 13 a 14 bilhões de anos atrás a partir de uma grande expansão ou “grande explosão” cósmica. Antes desse instante, toda a matéria e energia estavam concentradas num único ponto de densidade imensurável. 1- O cosmos passa por uma "inflação" super-rápida, expandindo para o tamanho de um átomo em uma pequena fração de segundo. 2- Pós-inflação o universo é uma sopa quente fervilhante de elétrons, quarks e outras partículas. 3- Um rápido resfriamento permite que quarks capturem prótons e nêutrons. 4- Ainda muito quente para formar átomos, elétrons e prótons evitam a luz de brilhar: o universo é um nevoeiro superquente. 5- Os elétrons se combinam com prótons e nêutrons para formar átomos, principalmente hidrogênio e hélio. Luz pode finalmente brilhar. 6- A gravidade fez com que Hidrogênio e Hélio coalescecem para formar as nuvens gigantes que se tornaram galáxias: colapso de agrupamentos menores de gás formam as primeiras estrelas. 7- Como as galáxias se agrupam sob a gravidade, as primeiras estrelas morrem e espalham elementos pesados para o espaço: esses elementos se transformaram em novas estrelas e planetas. Planeta Terra UNIVERSO VIA LACTEA Origem da Terra Durante a formação do Sistema Solar ( 4,6 bilhões de anos atrás) Hipótese da Nebulosa Origem do Sistema Solar pela rotação de uma nuvem de gás e poeira cósmica. Uma nebulosa difusa, grosseiramente esférica e em lenta rotação começa a contrair-se. Como resultado da contração e rotação, um disco achatado, girando rapidamente, forma-se com matéria concentrada em seu centro, que se transformará no proto-sol. O disco envolvido por gás e poeira forma grãos que colidem e se agregam em pequenos blocos ou planetesimais . Os planetas terrestres estruturam-se a partir de múltiplas colisões e acrescimento de planetesimais ocasionados pela atração gravitacional. Os planetas gigantes exteriores aumentam por acrescimento de gás. SISTEMA SOLAR Formação da Lua (a cerca de 4,5 bilhões de anos atrás) Processo de Diferenciação Química – 4,3 bilhões de anos A Diferenciação da Terra primitiva resultou num planeta zoneado com um denso núcleo de ferro, uma crosta de rochas leves e um manto residual entre ambos. Durante a diferenciação, o ferro afundou em direção ao centro e o material mais leve flutuou para cima, de modo que a Terra se apresenta como um planeta zoneado. IDADE DA TERRA 4,56 bilhões de anos Com base principalmente na idade de meteoritos, que ocasionalmente golpeiam a terra e são tidos como remanescentes do período Pré- planetário e na idade das rochas mais antigas da Terra. DATAÇÃO RADIOMÉTRICA Estrutura da Terra Determinação da Estrutura da Terra Método Indireto Ondas Sísmicas Propagação de Energia Vibrações Terremotos (movimentos internos) Explosões e Impactos (artificiais) Sismógrafos (estações sismográficas) Sismogramas Tipos de Ondas sísmicas: Ondas Primárias (P) – Liq. e Sol. Ondas Secundárias (S) - Sol. Ondas Longas ou de Superfície (L) Velocidade de Propagação Estado físico e densidade do Meio Através do Estudo da Propagação de Ondas Sísmicas Descontinuidades Diferentes densidades, composições e estados físicos. (Moho e Gutenberg) Estrutura Interna Concêntrica Crosta Manto Núcleo Estrutura Interna Concêntrica: Crosta Núcleo Manto Inferior Manto Superior As Camadas Concêntricas da Terra (Divisão Química) Camadas concêntricas e descontinuidades da Terra Crosta Continental Oceânica Desc. de Moho (4 a 60 Km) Superior (fusões parciais) Inferior Manto Desc. de Gutenberg (2900 Km) Externo (líquido) Interno Núcleo T, P, d (NIFE) Composição Química da Terra Comportamento das Ondas P e S no interior da Terra Litosfera, Astenosfera, Mesosfera e Endosfera (Núcleo) Estrutura Física da Terra: E N D O S F E R A Mesosfera Endosfera Variação na velocidade de propagação da ondas P e S com a profundidade. No lado esquerdo a divisão composicional e no lado direito a divisão reológica, ou seja, com base no comportamento físico. Litosfera Astenosfera Mesosfera Endosfera Crosta Manto Núcleo Divisão Química e Física da Terra Placas Tectônicas – “são fragmentos da litosfera” Principais Placas Tectônicas: Placa Sul Americana O Super Continente do Passado Geológico da Terra Teoria da Deriva Continental DERIVA DOS CONTINENTES Células de Convecção Formação e Destruição de Placas Tectônicas Tectônica de Placas SIAL C. Continental – Granítica (Si e Al) SIMA C. Oceânica - Basáltica (Si e Mg) - Camada externa consolidada da Terra. - Constituída de rochas e sedimentos, dividida em Crosta Continental e Crosta Oceânica. Crosta Terrestre Ígneas ou Magmáticas Resfriamento e consolidação do Magma Sedimentares Acumulação e consolidação de sedimentos Metamórficas Metamorfismo de rochas preexistentes (aumento de T e P) Constituição Litológica da Crosta Rochas Ígneas (Primárias) Rochas Sedimentares (Secundárias) Rochas Metamórficas (Secundárias ) Rochas Volume Área Ígneas e Metaígneas 95 % 25 % Sedimentares e Metasedimentares 5 % 75 % Constituição Química 98,5 % da massa Oxigênio, Silício, Alumínio, Ferro, Cálcio, Sódio, Potássio e Magnésio. Classe Mineral mais Abundante Silicatos (Feldspatos, Quartzo, Micas, Anfibólios, Piroxênios e Olivina) (Si e O - radical) Elemento % em Peso O 46,60 Si 27,72 Al 8,13 Fe 5,00 Ca 3,63 Na 2,83 K 2,59 Mg 2,09 "A crosta da terra é um arranjo de oxigênio com cátions intersticiais" Composição Química da Terra e da Crosta Terrestre Fe+O+Si+Mg = 93% Si+O+Al = 82%
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