Dinamica do manto e deformação continental

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30 
 
31 
 
4. Convecção Mantélica e Tectônica de Placas 
 
 
 
4.1. Introdução 
 O manto é aquecido por condução de 
calor proveniente do núcleo e pelo calor 
resultante da desintegração de elementos 
radioativos (K, Th, U), e é resfriado por 
perda de calor para a superfície (Fig. 4.1). 
Embora o manto seja sólido (o que permite a 
transmissão de ondas S através do seu 
interior), as temperaturas elevadas (Fig. 4.2) 
fazem com que ele se comporte como um 
fluido numa escala de tempo geológico. 
Fluidos tendem a entrar em convecção 
quando a diferença de temperatura entre o 
topo e a base do sistema ultrapassa um valor 
crítico. Cálculos teóricos e modelos 
numéricos e analógicos mostram que esta 
diferença é mais que suficiente para induzir 
convecção no manto terrestre. 
 
Fortes gradientes de temperatura 
estão presentes nas porções superiores e 
inferiores do manto (Figs. 4.1 e 4.2). Estas 
regiões são chamadas, na terminologia da 
mecânica dos fluidos, de camadas 
termicamente limitadas. Em corpos 
planetários, a camada termicamente limitada 
superior é denominada litosfera. A região 
situada abaixo da litosfera, onde as rochas 
são quentes o suficiente para se deformar 
por fluxo dúctil, constitui a astenosfera. Pelo 
fato de a temperatura média da litosfera ser 
relativamente baixa, ela apresenta um 
comportamento rígido. Isto pode, 
eventualmente, resultar em sua imobilidade, 
mas o aumento de densidade resultante das 
temperaturas mais baixas pode 
contrabalançar este efeito. Se a densidade da 
litosfera supera a da astenosfera, ela se torna 
gravitacionalmente instável. Este é o caso da 
Terra, onde a litosfera é dividida em uma 
série de placas chamadas placas tectônicas ou 
litosféricas. É a descida dessas placas na 
astenosfera que, dominantemente, controla a 
ocorrência de convecção no manto. Assim, 
tectônica de placas e convecção mantélica são 
diferentes expressões de um mesmo processo. 
Outro estilo de convecção no manto é 
representado pela subida de material de sua 
base em direção à superfície por meio de 
plumas. Estes dois modos de convecção são, 
em grande parte, independentes. 
 
 
4.2. Características térmicas e mecânicas 
da litosfera 
A litosfera se estende abaixo da 
descontinuidade de Mohorovicic, 
compreendendo a crosta e a porção mais 
superior do manto. Do ponto de vista 
reológico, o limite entre a litosfera e a 
astenosfera, normalmente, é considerado 
como a profundidade equivalente à isoterma 
de 1280ºC. A esta temperatura, olivina (o 
principal mineral no manto superior; ver Fig. 
3.8) se deforma exclusivamente por 
plasticidade intracristalina. Como a 
transmissão de calor na astenosfera se dá por 
 
 
 
Figura 4.2. Diagrama mostrando a distribuição de 
temperatura no interior da Terra. A largura da faixa 
sombreada corresponde à incerteza associada com 
a estimativa. 
 
 
Figura 4.1. Esquema mostrando a distribuição de 
temperatura com a profundidade em um fluido 
aquecido internamente. 
 
32 
 
convecção, seu gradiente geotérmico é 
aproximadamente adiabático, isto é, a 
elevação de temperatura com a profundidade 
decorre, apenas, da diminuição de volume 
causada pelo aumento de pressão (Fig. 4.3). 
Na litosfera, ao contrário, a transmissão de 
calor se dá por condução. Assim, sua base é 
marcada por um rápido decréscimo no 
gradiente da temperatura com a 
profundidade. A parte superior da litosfera, 
mais fria e resistente, é chamada de litosfera 
mecânica (Fig. 4.3). 
 
 
Em regiões oceânicas, a base da 
litosfera é definida por uma redução brusca 
na velocidade de propagação das ondas S, 
coincidindo com o topo da zona de baixa 
velocidade. Sua espessura, tipicamente, 
varia de 60 a 100 km. Nos continentes, esta 
redução, em geral, é mais sutil. No entanto, 
o cálculo de geotermas e, por extrapolação, 
da espessura da litosfera, pode ser feito a 
partir do fluxo térmico medido na superfície 
e por estudos termobarométricos de 
xenólitos de peridotitos em rochas 
vulcânicas. Observa-se uma correlação entre 
a idade das rochas expostas na superfície e a 
espessura da litosfera continental. Valores 
típicos são: 180 a 250 km para crátons 
arqueanos, 180 a 140 km para terrenos 
proterozóicos e 100 a 140 km para regiões 
fanerozóicas (Fig. 4.4). 
 
 Além de suas características sísmicas, 
térmicas e reológicas, o manto litosférico 
continental também difere da astenosfera 
mineralogicamente e geoquimicamente. A 
litosfera continental é bem menos fértil que a 
astenosfera, indicando que ela foi modificada 
pela extração de magmas resultantes de sua 
fusão parcial. Petrologicamente, isto se reflete 
em percentagens modais menores de granada 
e clinopiroxênio, pela ocorrência comum de 
harzburgitos (peridotitos sem clinopiroxênio) 
entre os xenólitos de derivação litosférica, e 
por teores mais baixos de CaO, Al2O3 e FeO. 
Um resultado disso é que, para uma mesma 
temperatura, a litosfera continental é menos 
densa que a astenosfera, onde a razão 
FeO/MgO é maior. 
 
4.3. Tectônica de Placas 
 A tectônica de placas descreve os 
deslocamentos relativos entre as placas 
litosféricas, as interações entre elas, e as 
conseqüências dessas interações. No modelo 
mais recente, quatorze placas maiores e trinta 
e oito placas menores são reconhecidas (Fig. 
4.5). As placas maiores são as do Pacífico, 
Africana (ou Núbica), Antártica, Sul-
Americana, Norte Americana, Australiana, 
Eurasiática, Índica, Arábica, Caribenha, de 
Cocos, de Juan de Fuca, de Nazca e das Filipinas. 
Uma placa tectônica pode consistir, na sua 
porção superior, apenas de crosta oceânica, 
como é o caso da placa do Pacífico, ou de 
 
 
Figura 4.3. Estrutura térmica da litosfera 
assumindo uma temperatura potencial (Tp) de 
1280ºC na astenosfera. A linha tracejada 
corresponde à diminuição de temperatura, caso a 
astenosfera suba adiabaticamente (isto é, sem 
perda de calor) para a superfície. A espessura da 
litosfera depende do gradiente geotérmico de cada 
região. 
 
 
 
 
Figura 4.4. Diagrama esquemático mostrando a 
correlação entre espessura litosférica e idade de 
regiões continentais. N.M.: nível do mar. 
 
33 
 
crosta oceânica e continental, como nos demais casos de placas maiores. 
 
 Existem três tipos de contatos de 
placas (Fig. 4.6). O contato onde duas placas 
adjacentes estão se separando é chamado de 
divergente. Nestes locais, a ascensão de 
material do manto,