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Maria da Glória Motta Garcia Perfil geral do fundo oceânico Da esquerda para a direita: plataforma, talude, planície abissal, cadeia meso-‐oceânica, seamounts, fossa, talude, plataforma Margem con+nental passiva (não é margem de placa) Margem con+nental a+va (margem de placa) Cadeia meso-‐oceânica Sonar – Equipamento que rebate as ondas de som em objetos submersos e grava os ecos dessas ondas sonoras. O tempo necessário para que o eco retorne indica a distância ao objeto. Harry Hess (1906-‐1969) • Geólogo americano, professor na Universidade de Princeton • Serviu na marinha americana durante a II Guerra Mundial • Publicou em 1962 o livro “História das Bacias Oceânicas” • Com base em suas observações durante o serviço na marinha, sugeriu que o fundo oceânico se movia como esteiras rolantes, carregando os conVnentes por cima dele • É a Teoria da Expansão do Fundo Oceânico É uma cadeia de montanhas submarina, que possui normalmente um vale central conhecido como ri9e, ao longo do seu eixo maior, formado por movimentos divergentes de placas Ø Circunda o globo de maneira semelhante a costuras em uma bola de futebol; Ø Corta predominantemente o meio das bacias oceânicas; Ø Topograficamente elevada; Ø Totalmente vulcânica em origem; Ø Associada com movimentos divergentes. • Formada essencialmente por rochas basáticas jovens – Mais de 80.000 Km de extensão, 1.500 a 2.500 km de largura e 2 a 3 km de altitude acima do fundo oceânico – Um vale de rifte de 1-2 km de profundidade acompanha a cadeia – Comum focos de terremotos rasos – Fluxo térmico extremamente alto – Dividida ao longo de zonas de fraturas Dorsal Meso-‐AtlânVca • 1855 -‐ Fontaine Maury idenVficou a menos profundidade dos terrenos no centro dos oceanos • 1950 -‐ Heezen & Ewing propuseram uma cordilheira condnua. Pacífico Leste • A maior cadeia oceânica. • 1870 -‐ Expedição Challenger • 1950-‐60 -‐ descrita por Heezen e Ewing. A. Domeamento por pluma mantélica associada com vulcanismo; B. Rifteamento (junção) tem início; C. Desenvolvimento posterior resulta em dois dos riftes evoluindo para um oceano – o terceiro é um braço abortado (aulacógeno); D. Situação menos provável – os três braços evoluem para oceanos; E. Situação comum – o braço abortado evolui para um sistema fluvial alimentando a margem continental; F. Expansão dos oceanos em um planeta finito é impossível – há subducção em algum lugar, em algum tempo; G. Fechamento de oceanos resulta em arcos de ilhas acima da zona de subducção; H. Continuação do fechamento resulta em colisão e formação de cadeias de montanhas – frequentemente preservando o aulacógeno. • Os movimentos extensionais não são rápidos o suficiente para gerar uma fratura única; • Falhas normais ocorrem em ambos os lados da placa e o centro é rebaixado • Bacias oceânicas podem ser geradas se as fraturas são aprofundadas, gerando córregos e rios e um pequeno mar; • Exemplo clássico: Rifte do Leste Africano; • Características dos limites divergentes entre placas continentais: vale de rifte com lagos ou mar raso, falhas normais com geração de vale central de rifte, atividade sísmica ao longo das falhas normais, atividade vulcânica. • Células de convecção levantam a litosfera produzindo uma dorsal meso- oceânica; • Forças extensionais estendem a litosfera e produzem fissuras profundas que, quando abertas, reduzem a pressão no material do manto superaquecido abaixo, que sofre fusão.. O novo magma flui para dentro da fratura e solidifica-se. • Exemplo clássico: CadeiaMeso-Atlântica • Características dos limites divergentes entre placas oceânicas: Cadeia submarina, atividade vulcânica sob a forma de erupções ao longo de fraturas, atividade sísmica rasa, criação de novo assoalho oceânico, bacia oceânica Existem dois +pos de cadeias meso-‐oceânicas: de rápido espalhamento e de lento espalhamento Ø Ø Oceano Pacífico norte e sul Ø Topografia mais suave ao longo da crista – semelhante a domos Ø Relevo de apenas poucas centenas de metros de ambos os lados Ø Os vales de rifte são pequenos (menos de 100 km de largura e 10-20 metros de profundidade) Ø Cadeias rápidas são mais quentes, o que significa a presença de grande quantidade de magma abaixo do eixo da crista e mais erupções vulcânicas ocorrem. Ø Cadeia meso-Atlântica Ø Vales de rifte extensos e largos, por vezes até 20 km Ø Relevo bastante acentuado – até 1000 metros Ø A Cadeia Meso-Atlântica se move a uma taxa média de 2,5 cm por ano. Table 13-1. Spreading Rates of Some Mid-Ocean Ridge Segments Category Ridge Latitude Rate (cm/a)* Fast East Pacific Rise 21-23oN 3 13oN 5.3 11oN 5.6 8-9oN 6 2oN 6.3 20-21oS 8 33oS 5.5 54oS 4 56oS 4.6 Slow Indian Ocean SW 1 SE 3-3.7 Central 0.9 Mid-Atlantic Ridge 85oN 0.6 45oN 1-3 36oN 2.2 23oN 1.3 48oS 1.8 From Wilson (1989). Data from Hekinian (1982), Sclater et al . (1976), Jackson and Reid (1983). *half spreading • Perfis de espalhamento de cadeias meso- oceânicas rápidas e lentas • Em A: cadeia com taxa de separação de 6 cm/ ano. Após 70 Ma, possui um terço do seu volume original; • Em B: cadeia com taxa de separação de 2 cm/ ano. Após 70 Ma tem seu volume aumentado. • Para um volume total de água constante desde a formação da Terra: - Taxas de espalhamento rápidas produzem grandes volumes de cristas oceânicas e aumento do nível do mar, ou seja, o mar invade os continentes – transgressão – bacias oceânicas relativamente rasas; - Taxas de espalhamento lentas produzem pequenos volumes de cristas oceânicas e redução do nível do mar, ou seja, as linhas de costa são deslocadas – regressão – bacias oceânicas mais profundas. 24 RÁPIDO Van der Pluijm and Marshak, 1997 Rápido: < 5 cm/ano; vale de rifte axial (depressão) http://www.soc.soton.ac.uk/CHD/classroom@sea/carlsberg LENTO Lento: > 5 cm/ano; sem vale de rifte axial Kearey and Vine, 1996 LENTA INTERMEDIÁRIA RÁPIDA Rápida: Magma colocado em uma ampla câmara magmática situada abaixo da fratura principal Lenta: Magma solidificado entre os pulsos de espalhamento ao longo do vale de rifte from: http://www.geo.lsa.umich.edu/~crlb/COURSES/270 Seção da Cadeia Meso-Atlântica Eventos alternados de construção e extensão http://www.geo.lsa.umich.edu/~crlb/COURSES/270 Kearey and Vine, 1996 Cadeias de Espalhamento Lento Cadeias de Espalhamento Rápido Dados de sísmica de refração Modelo a partir dos dados sísmicos http://gore.ocean.washington.edu/classpages/ocean410/ • Em 1977, o submersível Alvin encontrou rochas estranhas em forma de almofadas ou em forma de pasta dental espremida de um tubo; • Tais rochas se formam quando o material fundido resfria rapidamente ao entrar em contato com a água do mar fria. • As lavas em almofadas são comumente intercaladas com sedimentos de mar profundo, tais comoargila. Estudos magnéticos: medem a força e a orientação do campo magnético no assoalho oceânico As rochas que compõem o fundo oceânico estão dispostas segundo faixas que registram os períodos de padrão magnéVco normal e reverso co campo magnéVco da Terra. As anomalias magnéticas alongam-se paralelamente às cristas e são simétricas de um e outro lado destas. Exemplo: uma porção de fundo oceânico representando a inversão que ocorreu há 4,5 Ma é encontrada a 45 km do eixo do vale de rifte. Taxa: 10 km/Ma ou 1 cm/ano. Rochas mais jovens foram encontradas no centro da cadeia; rochas mais anVgas foram encontradas mais distantes das cristas Ø As cadeias meso-‐oceânicas marcam as posições dos limites divergentes de placas; Ø A idade da crosta oceânica varia de 0 a 180/190 Ma; Ø A crosta oceânica mais nova está nas cristas; Ø A crosta oceânica mais anVga está nas margens conVnentais; Ø Crosta de180-‐190 Ma está no Pacífico oeste – o ponto mais distante da cadeia meso-‐oceânica; Ø A espessura dos sedimentos aumenta sobre a crosta mais anVga. Ø As cadeias meso-oceânicas marcam as posições dos limites divergentes de placas; Ø A idade da crosta oceânica varia de 0 a 180/190 Ma; Ø A crosta oceânica mais nova está nas cristas; Ø A crosta oceânica mais antiga está nas margens continentais; Ø Crosta de180-190 Ma está no Pacífico oeste – o ponto mais distante da cadeia meso-oceânica; Ø A espessura dos sedimentos aumenta sobre a crosta mais antiga. Crosta oceânica – registra as inversões magnéticas simétricas nas cadeias meso-oceânicas. Nova crosta é formada aqui. • Composição vulcânica • Limite de placas divergente • Vale de rime central, falhas, fissuras • Seamounts • Lavas almofadadas basálVcas • Fontes hidrotermais – Depósitos de sulfetos metálicos – Formas de vida incomuns • Zonas de fratura e falhas transformantes • A mais longa cadeia de montanhas Ø Formam-‐se quando as placas se afastam Ø Áreas abaVdas associadas com falhas e terremotos Ø Seção ao longo da litosfera oceânica perpendicular à crista meso-‐oceânica. A crista começa a uma profundidade de 2500 m próximo ao eixo e sofre abaVmento até uma profundidade de 6000 m em fundo mais anVgo. Ø A subsidência resulta do resfriamento e contração da litosfera à medida que se afasta do centro de espalhamento. Ø Lava em almofada Ø Forma-‐se quando lava quente entra em contato com a água do mar fria e resfria rapidamente; Ø Composição basálVca Derrame basático do Ordoviciano Médio (~ 450 Ma), formando lavas almofadadas. Norte da Albânia, EUA. Lavas almofadadas modernas A variação de idade das lavas almofadadas – do presente a cerca de 450 Ma atrás, mostra claramente que, em Geologia, “O Presente é a chave do Passado”. • A descoberta de fontes hidrotermais e formas de vida associadas ocorreu em 1976, durante uma expedição do Alvin próximo a Galápagos; • O Alvin aVngiu profundidades de cerca de 2.700 km e descobriu este rico ecossistema no qual a vida marinha aparece na ausência de luz. Submersível Alvin – Água do mar aquecida migra por meio de fraturas na crosta oceânica: • Fontes de água aquecida < 30oC • Fumarolas brancas >30oC <350oC • Fumarolas negras > 350oC • Por muitos anos, acreditou-‐se que a vida não poderia exisVr sem luz do sol, mas novas fontes de energia foram descobertas no oceano profundo • A energia se origina do próprio planeta: geotermal e hidrotermal. • Produzem seus próprios nutrientes a parVr da oxidação dos sulfetos provenientes das águas aquecidas. • A solução quente resfria, precipitando material rico em metais, tais como ferro, cobre, sulfetos de zinco, etc. • Nódulos de manganês: manganês,óxidos de ferro, cobre, níquel e cobalto. • Maior parte dos sedimentos pelágicos ‑ depositados por suspensão. • “Fumarolas Negras” – Fontes mais quentes. – Sulfetos de ferro. • “Fumarolas Brancas” – Fontes mais frias. – Compostos de Ba, Ca e Si. – A água quente rica em minerais vem de geysers no fundo oceânico; – Quando a água do mar descende por meio de frituras é aquecida pelo magma até cerca de 400o C. Ø Falhas transformantes Ø Ocorrem entre os segmentos da cadeia meso-‐oceânica; Ø Transformam os limites de placas; Ø Movimento em direções opostas. Ø Zonas de fratura Ø Ocorrem além dos segmentos da cadeia meso-‐ oceânica; Ø Não são limites de placas; Ø Movimento na mesma direção. 54 Geometria dos centros de espalhamento do fundo oceânico e falhas transformantes Falha Transformante – As placas se afastam do centro de expansão e a falha conecta dois segmentos. Segmentos de crosta oceânica adjacentes deslizam ao longo da falha transformante enquanto a expansão ocorre. Falha Transcorrente: Após o término da expansão do fundo oceânico (antes de A) uma falha trancorrente corta a cadeia. Entre A e B o segmento foi deslocado na direção de seta, no sentido oposto da falha transformante. Comparação do tipo de movimento em falhas transformantes e zonas de fratura. Ø Epicentros de terremotos sobre as falhas transformantes no AtlânVco Central Ø Os epicentros sobrepõem-‐se ao eixo da crista (vermelho) e às falhas transformantes (verde) Ø Os terremotos nas falhas transformantes são todos transcorrentes indicando movimento por deslizamento. from: http://www.whoi.edu/page.do?pid=7545&tid=441&cid=49514&ct=61&article=29566� Sedimentos pelágicos Basaltos em “pillow” Diques Gabro acamadado Dunito/PeridoVto Composição da crosta oceânica: os Ofiolitos • Ofiolito - Associação litológica típica formada em centros de divergência. A sequência característica inclui sedimentos oceânicos, rochas ígneas máficas extrusivas e intrusivas e rochas ultramáficas Ofiolito dpico Litologia e espessura de uma sequência típica ofiolítica, baseada no Ofiolito de Oman. (Boudier and Nicolas, 1985) Earth Planet. Sci. Lett., 76, 84-92. Wehrlito: Peridotito composto predominantemente por olivina e clinopiroxênio Cadeia de espallhamento rápido Ø Segmentos com espalhamento rápido exibem maior variedade de composições e produzem proporções maiores de líquidos do que os segmentoscom espalhamento rápido. Ø Os magmas produzidos em posições fora do centro das cristas são mais evoluídos do que aqueles produzidos exatamente nos centros. Cadeia de espalhamento lento Olivina e Quartzo Toleítos • Nem todo ofiolito possui a sequência completa. Os diques, por exemplo, podem não estar presentes. Isso pode estar relacionado à velociadade de expalhamento e à geometria da câmara magmática. • Pode haver uma variedade de perfis de câmara de magma. Nas cadeias de espalhamento rápido, predominam formas mais arredondadas, associadas a grandes câmaras magmáticas. Nas cadeias de espalhamento lento formas mais alongadas ocorrem. Muitas cadeias lentas (e.g. Cadeia Indiana SW) podem conter apenas diques de alimentação das lavas. Variação da 3He/4He (R / RA) ao longo do sistema de cadeias meso-oceânicas. Valores > 10 RA são característicos de regiões afetadas por hotspots e material proveniente do manto, como a Islândia (norte da cadeia meso-atlântica), Shona e Bouvet (a sul), Afar (Mar Vermelho). Figura III.2 – Mapa de localização do Atlântico Sul. (a) Mapa geomorfológico do Oceano Atlântico, ilustrando principais feições tectônicas. (b) Reconstrução tectônica das bacias sedimentares na configuração pré-deriva continental Mohriac, W. In: Geologia, Tectônica e Recursos Minerais do Brasil 87 L. A. Bizzi, C. Schobbenhaus, R. M. Vidotti e J. H. Gonçalves (eds.) CPRM, Brasília, 2003 http://www.geoexpro.com/geoscience/twocontinents/ http://geopoliticadopetroleo.wordpress.com/geopolitica-do-atlantico-sul/bacias-sedimentares-brasileiras-fonte-celso- luchesi-1998/ General structural map of the South Atlantic Ocean draped on topographic/bathymetric map from GTOPO 30. Torsvik T H et al. Geophys. J. Int. 2009;177:1315-1333 © 2009 The Author Journal compilation © 2009 RAS • Islândia -‐ separada por um centro de expansão no AtlânVco Norte • Sobre um hot spot que causa sua elevação acima do nível do mar • Fissura – Vale de rime ao longo do qual o terreno está sendo separado na direção leste-‐oeste por condnuo espalhamento da crista meso-‐AtlânVca • Magma se forma no centro do rime. • A taxa de espalhamento ao longo da Cordilheira Meso-Atlântica varia entre 2,5 a 7,0 cm ao ano, ou 25 a 70 km em um milhão de anos. • Durante os últimos 130 milhões de anos esse movimento levou à formação do Oceano Atlântico. • Uma das poucas exposições terrestre desta estrutura é representada pela Islândia, posicionada sobre o centro de espalhamento entre as placas da América do Norte e da Eurásia Na Islândia ocorrem lavas icelanditíticas intermediários e riolitos. Pequena quantidade de basalto alcalino também ocorrem em porções mais afastadas do rifte. Vulcanismo explosivo (e.g. Hekla) é causado por magma riolítico. A Islândia está abrindo sobre a Cadeia Meso- Atlântica!
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