Aula 8_Tectônica Placas e Mudanças Climáticas

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
TECTÔNICA (GMG-0301)
1º Semestre/2011
Tectônica de Placas e Mudanças Climáticas
A Teoria da Tectônica de Placas
• Teoria revolucionária que uniu dois conceitos importantes: a Deriva 
Continental e a Expansão do Fundo Oceânico
• 1915 – o Metereologista alemão Alfred Wegener (1880-1930), em 
uma publicação chamada “A Origem dos Continentes e Oceanos” 
lançou a hipótese de que os continentes se moviam - Deriva 
Continental – e que já haviam estado unidos em um único 
supercontinente chamado Pangaea, que significa “toda terra”
http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/dynamic.html
• 1962 – o Professor de 
Geologia Harry Hess 
apresentou sua hipótese da 
Expansão do Fundo Oceânico 
em uma publicação “História 
das Bacias Oceânicas”, em que 
lança as bases do processo de 
criação de nova crosta ao longo 
das cadeias meso-oceânicas.
O Quebra-cabeça dos continentes
http://lastdaysoftheincas.com/wordpress/?p=324
2007 Thomson Higher Education
O Quebra-cabeça dos continentes
O Quebra-cabeça dos continentes
http://www.suu.edu/faculty/colberg/Hazards/PlateTectonics/PlateTectonics.html
O Quebra-cabeça dos continentes
http://blue.utb.edu/paullgj/physci1417/Lectures/Plate_Tectonics.html
http://www.geo.arizona.edu/Antevs/ecol438/lect06.htmlhttp://openlearn.open.ac.uk/mod/oucontent/view.php?id=398856&section=4.5
O Quebra-cabeça dos continentes
O Quebra-cabeça dos continentes
http://labspace.open.ac.uk/mod/resource/view.php?id=357253
O Quebra-cabeça dos continentes
memoirs.gsapubs.org
O que move as placas?
http://geology.csupomona.edu/drjessey/class/Gsc101/Plate.html
Mapa tectônico da Terra
http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/evolving_earth/tectonic_map.jpg 
http://www.ruf.rice.edu/~leeman/Man&Nature.html
http://hays.outcrop.org/GSCI320/lecture13.html
O que é clima?
http://pos-darwinista.blogspot.com/2010/10/royal-society-se-distanciando-do.html
O que é clima?
O clima pode ser definido como o conjunto de condições 
meteorológicas (temperatura, umidade, chuvas, pressão e 
ventos) que mantém características comuns em uma 
determinada região do planeta
Museu da Vida (Fiocruz)
O que é clima?
http://www.windows2universe.org/earth/climate/cli_define.html
Quais os fatores que afetam o clima?
• Energia solar – Variações no ciclo solar;
• Distância do mar – Áreas costeiras mais frias e mais úmidas que 
as continentais;
• Correntes oceânicas – Podem aumentar ou diminuir as 
temperaturas;
• Direção dos ventos – Ventos vindos do mar trazem umidade para 
as zonas costeiras e seca às áreas interiores;
• Relevo – O clima pode ser afetado pela presença de montanhas;
• Proximidade do Equador – A região do Equador recebe mais 
calor do que qualquer outra na Terra;
• O fenômeno “El Nino” – Aquecimento irregular da superfície do 
oceano na região do Pacífico, afeta os padrões de vento e chuva;
• Atividade humana
• Paleogeografia –
Investiga as posições dos 
continentes no passado e a 
distribuição das montanhas, 
planícies, mares e oceanos 
através do tempo;
• Distribuição de antigos 
depósitos de carvão, 
desertos, solos tropicais, 
depósitos de sal, 
distribuição de plantas e 
animais sensíveis ao clima 
– jacarés, palmeiras, 
pântanos.
Como determinar o clima passado da Terra?
http://www.scotese.com/climate.htm
• Conchas de organismos microscópicos que 
vivem próximo à superfície dos oceanos são 
depositadas nos sedimentos de fundo 
oceânico após sua morte;
• Muitos destes organismos sobrevivem sob 
um intervalo estreito de temperatura –
portanto podem fornecer informações sobre 
as temperaturas da superfície marinha no 
passado;
• Morainas, estrias glaciais, depósitos glaciais
Evidências de mudanças climáticas
• Crosta terrestre formada por placas que se movem à medida em 
que as células de convecção circulam no interior da Terra;
• Movimento das placas gera: cadeias de montanhas, vulcões, 
abertura e fechamento de oceanos, variação no nível do mar, 
terremotos, modificação na posição dos continentes, etc.;
• Processos levam a alterações nas taxas de intemperismo e 
degaseificação e podem, ao longo de milhões de anos, modificar o 
clima de uma massa continental.
Como a Tectônica de Placas influencia o Clima?
Como a Tectônica de Placas influencia o Clima?
• Durante milhões de anos, o movimento dos continentes vem 
atuando na configuração e reconfiguração das áreas terrestres e 
oceânicas, gerando diversas formas topográficas;
• Isto afeta padrões climáticos globais e locais de clima e circulação 
atmosfera-oceano;
• A posição dos continentes determina a geometria dos oceanos e 
influencia padrões de circulação oceânica – importantes no controle 
da transferência de calor e umidade no globo e na determinação do 
clima global.
180 m.y.a. Present
Influência do arranjo geográfico dos 
continentes
O Ciclo dos Supercontinentes
O Ciclo dos Supercontinentes
http://stratus.astr.ucl.ac.be/textbook/chapter2_node6.html
Annual mean net incoming solar radiation at the top of the 
atmosphere that is absorbed by the Earth (in W m-2).
Efeitos do Ciclo dos Supercontinentes no nível da 
água do mar
http://www.absoluteastronomy.com/topics/Supercontinent_cycle
Efeitos do Ciclo dos Supercontinentes no nível da 
água do mar
• Nível do mar diminui quando os continentes estão unidos 
(formação do Pangea - Permiano, Panótia - Neoproterozóico, etc.) 
e aumenta quando estes se separam (Ordoviciano e Cretáceo –
continentes dispersos);
• Idade da litosfera oceânica controla a profundidade das bacias 
oceânicas – e do nível global do mar;
• Litosfera oceânica é formada em cadeias meso-oceânicas e se 
move para fora, resfriando e afundando – aumento da espessura e 
da densidade da litosfera oceânica;
• O resultado é o abaixamento do fundo oceânico para fora da 
cadeia, gerando aumento no volume da bacia oceânica e redução 
no nível do mar – litosferas oceânicas mais jovens geram oceanos 
mais rasos e níveis do mar mais altos
Temos, então, as seguintes relações:
• Supercontinentes
- grande volume de litosfera 
oceânica antiga – baixo nível do mar
- predominância de clima 
continental – provável glaciação 
continental – nível do mar mais 
baixo
• Continentes dispersos
- grande volume de litosfera 
oceânica jovem – alto nível do mar
- predominância de clima marítmo –
improvável glaciação continental –
nível do mar mais alto
Efeitos do Ciclo dos Supercontinentes no nível da 
água do mar
• Exemplo recente – formação do Istmo do Panamá (5 milhões de 
anos) – fechou a ligação direta entre os oceanos Atlântico e 
Pacífico, o que afetou a dinâmica do que hoje é a Corrente do 
Golfo e pode ter levado à glaciação no Hemisfério Norte;
• Durante o Carbonífero (300-360 Ma), a Tectônica de Placas 
pode ter desencadeado um volume de carbono muito grande e 
aumentou a glaciação;
• Grande circulação de ventos durante a existência do Pangea;
• Tamanho dos supercontinentes – Devido ao efeito amenizador 
dos oceanos na temperatura, variações anuais de temperatura são 
mais baixas em áreas costeiras do que no interior dos continentes;
• Um supercontinente maior possuirá mais áreas com climas 
sazonais do que vários pequenos continentes ou ilhas.
Efeitos do Ciclo dos Supercontinentes no clima
Dois tipos de climas globais
•Icehouse – glaciações continentais frequentes e 
ambientes desérticos
•Continentes unidos (supercontinentes)
•Nível do mar baixo - ausência de geração de 
crosta oceânica
•Clima frio e árido
•Greenhouse (Efeito Estufa) – climas quentes
•Continentes dispersos
•Nível do mar alto – geração de grande volume 
de crosta oceânica
•Grande produção de CO2 nos riftes oceânicos
•Clima quente e úmido
Efeitos do Ciclo dos Supercontinentes no clima
Ambos refletem o ciclo dos supercontinentes!
Influência da atividade vulcânica
• Gases vulcânicos responsáveis por 
resfriamentoglobal durante 
pequenos períodos de tempo;
• A magnitude e extensão deste 
resfriamento depende da força da 
erupção, do volume de determinados 
gases e localização da erupção;
• Quando os gases vulcânicos e 
poeira alcançam a atmosfera, 
produzem um efeito de resfriamento;
• Este resfriamento é da ordem de 1-
2° C e dura poucos anos.
http://www.geology.wisc.edu/courses/g112/volcano.html
Efeitos do vulcanismo nas mudanças climáticas
http://www.itulip.com/forums/showthread.php/17731-A-good-exposition-on-supposedly-good-climate-models?p=182522#post182522
Níveis de CO2 x Atividade Vulcânica
http://www.skepticalscience.com/volcanoes-and-global-warming-intermediate.htm
• Intemperismo químico – a água da chuva se combina com o gás 
CO2 na atmosfera e forma ácido carbônico, que afeta as rochas 
silícicas e gera íons carbono que são carregados aos oceanos pelos 
rios;
• Carbono é concentrado em conchas de organismos marinhos que, ao 
morrerem, deixam o carbono nos sedimentos;
• A remoção do carbono da atmosfera gera resfriamento;
• Processo de tectônica de placas gera expansão do fundo oceânico, 
fazendo com que os sedimentos contendo carbono seja levado a 
grandes profundidades por subducção, onde sofre fusão;
• Quando o magma ascende por vulcanismo, o carbono retorna à 
atmosfera;
• Atividades vulcânicas intensas geram altos níveis de CO2 na 
atmosfera e aquecimento.
Ciclo tectônico do carbono
Sources: volcanism, 
metamorphism, respiration, 
fossil fuel burning, 
deforestation
Sinks: photosynthesis, rock 
weathering, carbonate 
depsoition, ocean adsorption
Ciclo tectônico do carbono
• A tectônica de placas 
influencia o clima global por 
meio do controle das 
concentrações de CO2 na 
atmosfera;
• A taxa média de expansão do 
fundo oceânico:
-Controla a liberação de para a 
atmosfera
- Controla a injeção de CO2 
da rocha
- Controla o clima por meio 
das mudanças no CO2 da 
atmosfera
Hipótese de Blag
http://earth.usc.edu/classes/geol150/stott/variability/co2.html
• Áreas soerguidas são locais de erosão acentuada;
• Altos declives – grande perda de massa;
• Terremotos frequentes;
• Foco de precipitação orográfica;
• Processos glaciais aumentam a erosão
• Aumento do intemperismo e liberação de CO2
Hipótese do aumento do intemperismo por 
soerguimento
http://earth.usc.edu/classes/geol150/stott/variability/co2.html
Influência do soerguimento de grandes 
cadeias de montanhas
•O clima pode aumentar a 
atividade tectônica em 
margens convergentes
•Isso pode causar 
soerguimento localizado de 
rochas e superfícies
•Aumento da exumação –
baixo fluxo de calor
•Os grandes platôs 
continentais podem servir 
como fontes de calor que 
influenciam a circulação 
atmosférica global
Efeitos da topografia nas mudanças climáticas
http://www.users.bgi.uni-bayreuth.de/~g_steinle/classes/intro-geophys/lecture1.html
Tectônica de Placas e Isostasia
Tectônica de Placas e Isostasia
• Soerguimento da superfície – Deslocamento da superfície da Terra 
em relação ao Geóide
• Soerguimento da rocha – Deslocamento da rocha em relação ao 
Geóide
• Exumação – Deslocamento da rocha com respeito à superfície da 
Terra
• Denudação (erosão) – Compensa a erosão
• Soerguimento da superfície = Soerguimento da rocha - Denudação
S
tr
ec
k
er
 e
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a
l.
 (
2
0
0
7
)
Indian 
Plate 
(continental)
Eurasian 
Plate 
(continental)
Exposição de grandes volumes de crosta aumenta o 
intemperismo químico e reduz o CO2 atmosférico 
http://www.geo.uu.nl/~forth/people/Guillaume/guillaume.htm
http://www.geo.uu.nl/~forth/people/Guillaume/guillaume.htm
Períodos Glaciais e Tectônica de Placas
Eras glaciais principais na história da 
Terra
• Paleoproterozóico (2,4-2,1 Ga) –
Glaciação Huroniana 
• Neoproterozóico - Criogeniano (800-
600 Ma) – a Terra Bola de Neve
• Carbonífero/Permiano (350-250 Ma)
• Plioceno/Quaternário 2,0 Ma-presente
http://higheredbcs.wiley.com/legacy/college/levin/0471697435/chap_tut/chaps/chapter09-04.html
http://www.igcp512.org/education/Q1.htm
Depósitos glaciais do Proterozóico
http://www.snowballearth.org/week1.html
http://www.snowballearth.org/week1.html
• Os movimentos tectônicos, erupções vulcânicas, terremotos e 
mudanças climáticas modificou os habitats da vida selvagem, 
varreu um grande número de espécies e criou oportunidades 
para a evolução de novas espécies;
• A atual distribuição das plantas e animais é largamente 
controlada pelo clima e pelas barreiras geográficas – que criam 
províncias bióticas;
• O movimento das placas controla a formação destas barreiras, 
durante a separação de continentes, novas províncias se 
formam e durante seu amalgamento, poucas províncias 
resultam.
Tectônica de Placas e Distribuição da Vida no 
planeta
• Barreiras físicas incluem:
– Vulcões intraplaca
– Arcos de ilhas
– Cadeias meso-oceânicas
– Cadeias de montanhas
– Zonas de subducção
Tectônica de Placas e Distribuição da Vida no 
planeta
http://ecopaleo.blogspot.com/2010/04/panama-isthmus-plants-crossed-first.html
Exemplo: Istmo do Panamá
Wicander & Monroe (2009)
http://climateprogress.org/2007/10/29/mass-extinction-global-warming/