Introdução à Geologia e Estudo da Terra

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Aula 01-Introdução à Geologia e Estudo da Terra 
 
Geologia 
Ciência que estuda a composição, as propriedades físicas, as forças, a estrutura geral e a história 
da Terra. 
 
A palavra geologia é formada pelos radicais gregos: geo (Terra) + logia (estudo ou ciência). 
 
Importância da Geologia 
Por meio da Geologia é possível identificar a origem e a idade do planeta, bem como as 
transformações que sofreu ao longo do tempo e, ainda, sua formação geológica. 
Além disso, através das ferramentas e tecnologias modernas, ela pode prever os possíveis abalos 
sísmicos que acontecerão no globo e, também, as mudanças do clima. 
Os conhecimentos desenvolvidos pela geologia são empregados: na construção civil (construção 
de represas, túneis e estradas); na abertura de minas (explotação e aproveitamento dos minérios; 
na produção de energia geotérmica (energia produzida pelo calor do interior da Terra). 
Em relação às construções, a geologia torna-se indispensável, uma vez que analisa o solo, as 
rochas e ainda, prevê o impacto ambiental. Para isto, é realizado um levantamento geológico e 
geotécnico das áreas destinadas à construção. 
Importante destacar que os estudos da geologia são aplicados para o conhecimento do nosso 
planeta, melhorando a qualidade de vida e a nossa relação com a natureza. 
 
Áreas de Estudo da Geologia 
A geologia é uma área muito ampla, sendo que as principais áreas de estudo são: 
 Geologia Estrutural: estudo da estrutura da Terra. 
 Geologia Histórica: estudo das eras, períodos e idades geológicas. 
 Geologia Econômica: estudo das riquezas minerais. 
 Geologia Ambiental: estudo dos impactos ambientais e dos riscos ecológicos. 
 Geofísica: estudo da composição e propriedades físicas dos elementos. 
 Geoquímica: estudo da composição e propriedades químicas da Terra. 
 Geomorfologia: estudo das formas da superfície terrestre (relevo). 
 Geologia do Petróleo: estudo da composição e propriedades do petróleo. 
 Hidrogeologia: estudo dos cursos de águas subterrâneas. 
 Cristalografia: estudo dos cristais e das estruturas sólidas formadas pelos átomos. 
 Espeleologia: estudo da formação geológica das cavernas e das cavidades naturais. 
 Estratigrafia: estudo da composição e estrutura das rochas estratificadas (rochas que se 
apresentam em camadas). 
 Sedimentologia: estudos dos sedimentos acumulados na Terra derivados da erosão. 
 Topografia: estuda os acidentes geográficos presentes no planeta. 
 Sismologia: estudo dos sismos e dos movimentos das placas tectônicas no planeta. 
 Vulcanologia: estudo dos vulcões e das erupções vulcânicas. 
 Pedologia: estudo da formação e estrutura dos solos. 
 Petrografia: estudo da análise das rochas. 
 Mineralogia: estudo da composição e propriedades dos minerais. 
 
Temas Analisados pela Geologia 
Os principais estudos desenvolvidos pela geologia estão relacionados com os seguintes temas: 
 Formação do planeta Terra 
 Estrutura e camadas da Terra 
 Relevo e formações geológicas 
 Movimentos das placas tectônicas 
 Os vulcões, os terremotos e os tsunamis 
 Reino mineral e estudo dos fósseis 
 Petróleo, carvão mineral e gás natural 
 Formação do solo e das rochas 
 Depósitos subterrâneos de água (lençóis freáticos e aquíferos) 
 Processos de erosão, desertificação e intemperismo 
 Estudo das eras, períodos e idades geológicas 
 
Geologia e Engenharia 
Praticamente todas as atividades de um engenheiros envolvem elementos de nosso planeta e, 
sendo assim, é útil conhecê-lo. 
São citados, a seguir, alguns usos relevantes do estudo da geologia para a engenharia: 
 A escolha de materiais mais apropriados, isto é, mais baratos, depende do conhecimento de 
sua disponibilidade na composição da Terra, bem como sua facilidade de extração. Em especial, 
a escolha de materiais com características específicas depende de sua existência na quantidade 
desejada e com acesso disponível. 
 A definição de processos de extração de materiais, como ferro, cobre e outros depende do 
conhecimento de como esses minerais ocorrem na natureza. 
 O uso de rochas como material de construção civil depende do conhecimento de suas 
propriedades físicas, que dependem diretamente de seu processo de formação. 
 O projeto de estrutura de qualquer obra civil depende das características do solo e das rochas 
que o compõem, sendo necessário seu conhecimento para que soluções adequadas sejam 
adotadas para cada tipo de solo. Se a região sofre abalos sísmicos, estes precisam ser 
conhecidos e compreendidos para que possam ser considerados. 
 O projeto e construção de túneis, em especial, depende do conhecimento da estrutura do solo, 
incluindo sua composição e a existência de fraturas. 
 A identificação de novos poços de petróleo é feita, em grande parte, a partir do perfil 
geológico do terreno, isto é, do conjunto de rochas que compõem uma determinada região, visto 
que os depósitos de petróleo usualmente estão em regiões com o mesmo tipo de formação 
(formaram-se em épocas similares ou por processos similares). 
 A definição de características externas de construções tem o objetivo de fornecer proteções 
contra a ação do intemperismo e, sendo assim, estes agentes devem ser estudados. 
 
Assim, ainda que esta lista não esteja completa, é importante que o engenheiro - em especial os 
Civis, Ambientais e de Petróleo e Gás – possuam um conhecimento básico de Geologia. Além disto, 
o estudo da Geologia traz, também, as respostas para muitas curiosidades comuns aos 
engenheiros, como: os mecanismos de ocorrência de vulcões, a origem dos abalos sísmicos, as 
técnicas usadas para o estudo das camadas mais profundas de solo, o conhecimento do fundo dos 
oceanos, a ocorrência de tsunamis. 
 
Composição da Terra 
 As informações sobre as camadas da Terra são obtidas pela análise da propagação das ondas 
sísmicas originadas pelos terremotos; 
 As camadas estendem-se da superfície da Terra até seu centro, a uma profundidade de 6 300 
km e são as seguintes: crosta (0 a 30 km), manto superior (30 a 1000 km), manto inferior (1000 
a 2900 km), núcleo exterior (2900 a 4900 km) e núcleo interior (5100 a 6370 km). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Camadas da Terra 
 
 
 
Estrutura da Terra 
O planeta Terra é formado por quatro partes: camada sólida, atmosfera, biosfera e hidrosfera. A 
camada mais sólida do planeta é dividida em crosta, manto, núcleo externo e núcleo interno. Sobre 
a crosta, estão as camadas de solo e as camadas líquidas (hidrosfera). Acima da crosta, estão as 
camadas gasosas (atmosfera). As camadas de solo, a hidrosfera e a atmosfera dão as condições 
para o desenvolvimento da vida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Camada sólida da Terra 
 
 
 
 
 
A Terra é um planeta terroso e rochoso. A superfície dessa massa sólida recebe o nome de crosta 
ou litosfera, composta por rígidos blocos denominados placas tectônicas. A litosfera é formada por 
rochas e minerais. É a camada geológica mais fria da Terra e também a mais fina, com espessura 
estimada, pelo menos, em 90 quilômetros, na área continental, e em 8 quilômetros, na área dos 
oceanos. 
As rochas que constituem a litosfera são denominadas magmáticas, sedimentares e 
metamórficas. 
As rochas magmáticas ou ígneas, são formadas pelo magma expelido pelos vulcões. 
As rochas sedimentares são formadas pelas atividades erosivas. 
As rochas metamórficas são formadas a partir das rochas magmáticas ou das sedimentares. 
 
 
Placas Tectônicas 
As placas tectônicas são grandes placas que integram a litosfera e são dividias em placas 
oceânicas e placas continentais. Essas placas permanecemem movimento constante sobre o 
magma. Essa movimentação das placas é responsável pelos abalos sísmicos (terremotos) e pelo 
surgimento de vulcões. 
 
Placas tectônicas 
 
 
Hidrosfera 
70% da superfície da Terra é composta por água, formando a hidrosfera. Essa camada líquida 
engloba toda a água do Planeta, que está distribuída em lençóis freáticos, lagos, rios, mares, 
oceanos e geleiras, localizadas nos polos. 
Os oceanos concentram 97% da água da Terra. Os menos de 3% restantes correspondem à água 
doce fornecida em rios, mananciais e lençóis freáticos. Do montante, contudo, 68% integra os gelos 
que estão nos polos. 
 
Hidrosfera e ciclo da água 
 
Lencol freático 
 
 
 
Atmosfera 
A atmosfera é a camada gasosa da Terra. É formada por diversos gases, principalmente nitrogênio 
e oxigênio. Há, ainda, a presença de enxofre e argônio. A composição dos gases da atmosfera 
contribuiu para o estímulo da fotossíntese, que influencia na emissão de elementos químicos e 
possibilita a existência de vida no Planeta. 
A atmosfera circunda a Terra a, pelo menos, 800 quilômetros de altura. Nesse raio, a atmosfera 
contém diferentes combinações de gases, que, também, contribuem para a proteção da superfície 
da Terra contra os raios ultravioleta presentes na irradiação do Sol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Atmosfera terrestre 
 
 
 
Biosfera 
É na biofera que está distribuída a vida terrestre. A biosfera é a combinação dos elementos que 
possibilitam a existência de seres vivos, através dos recursos hídricos, do aproveitamento da luz 
solar e do uso do solo para o crescimento de plantas, desenvolvimento da fotossíntese e 
possibilidade de evolução das mais variadas formas de vida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Biosfera 
 
 
 
Manto 
O manto é a segunda camada da parte sólida da Terra, com profundidades que vão de 30 
quilômetros abaixo da litosfera e atinge até 2900 quilômetros. A temperatura no manto chega a 
2000ºC e, por isso, os metais e rochas que o compõe permanecem em estado líquido, denominado 
magma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Crosta, manto, núcleo externo, núcleo interno 
 
Núcleo da Terra 
O núcleo da Terra é a região de maior concentração de calor, chegando a 6000º. Essa camada é 
composta por 80% de ferro e os demais 20% por chumbo, urânio e potássio. O núcleo é dividido 
em núcleo interno e núcleo externo. 
 
Núcleo externo 
No núcleo externo, os elementos ainda estão em estado líquido, como o ferro em consistência 
semelhante à água. 
 
Núcleo interno 
Já no núcleo interno, os materiais permanecem em estado sólido por sofrerem a influência do 
campo gravitacional. 
 
Hidrosfera 
 Camada descontínua de água que envolve a Terra; 
 A água, no estado líquido ou sólido, é um agente de modelagem da crosta terrestre de grande 
importância; 
 A maior parte dos depósitos de sedimentos provém do transporte e deposição de materiais da 
superfície pela água e pelo gelo. 
 
Atmosfera 
 Camada gasosa que envolve a Terra; 
 O vento, resultante do movimento contínuo da atmosfera, também, é um importante agente de 
modificação da crosta terrestre, que atua sobre sua superfície, retira material de determinadas 
regiões, transporta esse material e o deposita em outras regiões; 
 
Seres vivos 
 Animais e vegetais da pré-história desempenharam papel importante nos processos geológicos, 
como agentes formadores dos dois mais importantes combustíveis fósseis: o petróleo e o carvão. 
 
Relevo atual da Terra 
 Dos 510 milhões de quilômetros quadrados da superfície da Terra, apenas 149 milhões (29,22%) 
constituem terras emersas, enquanto 361 milhões são terras imersas, formadas pelos mares e 
oceanos; 
 Os continentes de hoje possuem vários indícios de que constituíram o fundo de antigos mares; 
 As grandes cadeias de montanhas são formadas de rochas sedimentares marinhas, nas quais 
se encontram conchas e restos de animais marinhos; 
 Durante 4,6 bilhões de anos, a Terra vem sendo submetida, incessantemente, à ação erosiva 
da água, do gelo e do vento e revolvida por forças internas semelhantes às que produzem os 
terremotos e os vulcões, provocando o surgimento de dobras, fraturas e metamorfismos, 
consequentemente, de grandes cadeias de montanhas e, no espaço entre essas cadeias, o 
surgimento de outros mares; 
 Atualmente, a maior elevação da Terra é o monte Everest, com 8 850 m de altura, e a maior 
depressão ou fossa da crosta terrestre é a Fossa das Marianas, no Oceano Pacífico, com a 
profundidade de 11 033 m; assim, o maior desnível da crosta terrestre é de, aproximadamente, 
20 000 m (figura abaixo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relevo do monte mais alto da Terra 
 
 
 
Crosta terrestre 
 Camada relativamente fina, com 20 a 30 km de espessura, em média, sendo mais espessa sob 
os continentes e mais fina sob os oceanos; 
 Constituída, ao meno na parte superior, por rochas semelhantes às que aparecem na superfície 
da Terra e que predominam nos continentes, como: granitos, migmatitos, basaltos, e rochas 
sedimentares; 
 Nas partes mais profundas encontram-se rochas escuras e mais pesadas e que predominam 
nas áreas oceânicas, como os diabásios e as rochas ultrabásicas; 
 Essas rochas constituem blocos ou placas de espessura variável, que flutuam sobre o substrato 
mais denso do Manto, onde ficam mais ou menos mergulhados, conforme suas espessuras e 
densidades médias; 
 As altas montanhas estão menos imersas no manto, por serem formadas por rochas mais leves 
e mais espessas; 
 Os fundos dos oceanos são constituídos de rochas mais densas, como os diabásios, que 
afundam mais no Manto; 
 Essa ocorrência chamas-se isostasia ou movimento isostático (princípio utilizado em 
Geologia para designar o estado de equilíbrio gravitacional de uma rocha e as suas alterações 
entre a litosfera e a astenosfera); 
 
A astenosfera é uma zona superior do manto terrestre, menos rígida, e que se encontra abaixo da 
litosfera, entre aproximadamente 80 e 200 km abaixo da superfície. O limite inferior é ainda mais 
difuso. A existência da astenosfera foi evidenciada através do estudo do comportamento das ondas 
sísmicas. 
 
 
 A crosta terrestre é formada de várias partes ou placas, que se encontram sobre o Manto; 
 Até uns 250 milhões de anos atrás, a maior parte dos continentes estava unida num único 
bloco. A partir daquela época, os continentes começaram a se romper lentamente, 
formando placas ou blocos independentes que, por sua vez, foram arrastados por 
correntes que movimentam o manto rígido-viscoso; 
 Nessa movimentação, existem zonas onde as placas estão se afastando uma das outras e que 
são preenchidas por novo material proveniente das profundezas do Manto; 
 Em determinadas zonas, as placas colidem, formando os movimentos tectônicos e produzindo 
deformações, que resultam na formação de fossas tectônicas, dobramentos de epessas 
camadas de sedimentos, falhamentos, formação de cordilheiras, etc; A migração dos 
continentes continua a ocorrer lentamente. Nos dias de hoje, o avanço tecnológico permite 
determinar a velocidade e a direção dos deslocamentos desses continentes, com o emprego 
do raio laser e dos satélites atificiais. 
 
 
 
Ondas sísmicas 
 A energia do terremoto irradia-se através das camadas da Terra, sob a forma de ondas, sentidas 
como tremores, mesmo à distância do ponto de origem. 
 As vibrações da crosta terrestre produzem ondas sísmicas, medidas e registradas por aparelhos 
chamados sismógrafos,que fornecem a localização do foco do terremoto e dados sobre a 
subsuperfície. 
 Os terremotos produzem 3 tipos de ondas sísmicas: ondas primárias (P), ondas secundárias (S) 
e ondas longas ou de superfície (L). 
 Os 3 tipos de ondas movem-se no interior da Terra e seguem rumos diferentes (difração) com 
velocidades diferentes, mostrando que a Terra é constituída de camadas concêntricas, formadas 
de materiais diferentes e em estados físicos diferentes. 
 As variações de velocidades das ondas sísmicas, a diferentes profundidades, no interior da 
Terra, indicam que os materiais das camadas que essas ondas atravessam possuem 
propriedades e densidades diferentes. 
 
Propagação de ondas sísmicas 
 
 
Ondas primárias (P) 
 São ondas longitudinais, de pequena amplitude, semelhantes às ondas sonoras; 
 Propagam-se nos meios sólidos e nos meios líquidos; 
 Movimentam-se com velocidades que variam de 5,5 a 13,8 km/s; 
 Sua velocidade aumenta, quando passam de uma camada de menor densidade para outra de 
maior densidade; 
 Sua velocidade diminui bruscamente e sofre refração e reflexão, quando atravessam um meio 
líquido. 
 
Ondas secundárias (S) 
 São ondas transversais, de pequena amplitude, semelhantes às ondas sonoras; 
 Propagam-se apenas nos meios sólidos; 
 Movimentam-se com velocidades que variam de 3,2 a 7,3 km/s; 
 
Propagação de ondas P (linhas contínuas verdes) e de ondas S (linhas pontilhadas azuis) 
 
 
 Quando ocorre um terremoto, os sismógrafos instalados até uma distância angular de 104º ou 
11 000 km, a partir do epicentro, conseguem registrar as ondas P e as ondas S; 
 
 Se a medida angular for maior que 104º, as ondas S não podem mais ser detectadas, pois as 
mesmas não atravessam um meio líquido. Esse fato levou Richard Dixon Oldham a sugerir, em 
1906, que a Terra possui um núcleo líquido, atualmente chamado Núcleo Externo; 
 
 A área situada entre os ângulos de 104º e 180º chama-se zona de sombra das ondas S; 
 
 As ondas P, ao passarem de um meio sólido (Manto) para um meio líquido (Núcleo Externo), a 
brusca alteração de densidade faz aquelas ondas mudarem de direção, impedindo que os 
sismógrafos as registrem entre os ângulos de 104º e 140º a contar do epicentro, ou seja, entre 
11 000 e 19 000 km de distância, desde o ponto de ruptura; 
 
 A área entre os ângulos de 104º e 140º chama-se zona de sombra das ondas P.