GEOCIÊNCIAS E GEOLOGIA AMBIENTAL

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GEOCIENCIAS E GEOLOGIA
AMBIENTAL
CAPÍTULO 1 - O PLANETA TERRA É
DINÂMICO?
Allan Segovia Spadini
INICIAR
Introdução
Você sabia que entender o passado da Terra é importante para que possamos
entender o nosso presente e o futuro? A Geologia é uma ciência voltada para o
entendimento da Terra sólida, a superfície do planeta e seu interior, as rochas que
a compõe e os processos que provocam mudanças no decorrer do tempo.
Neste capítulo, você estudará os conceitos básicos da Geologia, a origem do
Universo e do nosso planeta e, finalmente, irá ver como conhecemos sobre a
estrutura do planeta e sua dinâmica.
Para isso, você irá compreender quais são os elementos químicos que podem ser
encontrados no nosso planeta. Você sabe onde esses elementos foram formados?
Para entender nosso planeta, você será convidado a compreender sobre a
formação e estrutura do Universo. Como os elementos químicos são sintetizados
nas estrelas. Assim, será possível entender como nosso planeta foi formado.
Você também será convidado a fazer alguns questionamentos: Como nós
conhecemos tanto sobre a Terra? Com isso, poderão ser introduzidos os conceitos
fundamentais relacionados ao tempo geológico, à estrutura interna da Terra e à
tectônica de placas. Como os eventos observados na atualidade permitem inferir
sobre o passado, presente e futuro do planeta Terra? Com esse conhecimento, o
impacto da geologia no seu dia a dia ficará mais claro.
1.1 Conceitos, histórico e divisão da
Geologia
Como a geologia é a ciência que estuda a Terra - origem, composição,
evolução e funcionamento -, o conhecimento daí advindo poderá contribuir
para desenvolver e preservar os habitats que o planeta abriga (SILVA, 2008).
Você sabe o que os geólogos fazem? Eles tentam descrever a estrutura da
Terra abaixo da superfície e os processos que mudam sua estrutura. Desse
modo, eles trabalham tentando encontrar petróleo e diversos outros tipos de
recursos minerais, prevenindo desastres naturais os ficam na academia
investigando os mais diversos problemas, como a formação e a estrutura da
Terra, a posição dos continentes no passado, a dinâmica dos vulcões, entre
outros assuntos.
Onde surgiu a Geologia? De acordo com More (1956), na Grécia antiga foram
desenvolvidos os primeiros conceitos geológicos. Eles tratavam da origem da
Terra. Já no século IV A.C., Aristóteles fez observações sobre a lenta taxa de
mudanças geológicas no meio ambiente. Ele observou a composição dos
terrenos e formulou uma teoria onde as mudanças na Terra não poderiam ser
observadas durante a vida de um ser humano. Seu sucessor, o filósofo
Teofrasto, foi capaz de descrever diversos minerais e minérios das minas
locais.
Ainda em More (1956) foi evidenciado que mais tarde, no período romano,
Plínio produziu uma longa discussão sobre diversos minerais e metais. Ele foi
capaz de definir as bases da cristalografia, a ciência experimental que
determina o arranjo dos átomos em sólidos cristalinos.
Em Bosworth e Asimov (2000) é mostrado que na idade média, Abu al-
Rayhan al-Biruni foi um dos primeiros a analisar a geologia da Índia e fez a
hipótese de que o subcontinente desse país já teria sido um oceano. Ibn Sina,
um pesquisador persa, escreveu uma enciclopédia contendo observações
sobre mineralogia, meteorologia, formações de montanhas, fontes de água,
origem dos terremotos e a diversidade dos terrenos encontrados na Terra.
Como relatado em Cuttler (2004), já no século XVII, ocorriam debates entre
religião e ciência sobre a origem da Terra. Esse tipo de discussão deu origem
a observações sistemáticas dos estratos observados na Terra. Eles podem
ser definidos como camadas horizontais de rocha que têm aproximadamente
a mesma composição. Nessa época, surgiu Nicolas Steno, considerado um
dos fundadores da estratigrafia e responsável pelas leis de Steno e as leis de
estratigrafia, as quais são utilizadas até hoje na datação relativa de rochas.
Entretanto, segundo Waterston e Macmillan Shearer (2006), o escocês James
Hutton, do século XVIII, é considerado o pai da geologia moderna. Através de
observações e argumentos, ele passou a acreditar que a Terra está sendo
formada continuamente. Também reconheceu que a história da Terra pode
ser determinada através de processos como a erosão e a sedimentação,
presentes nos dias atuais. Atualmente, a geologia continua com a sua
tradição na caracterização e determinação da origem da Terra.
No século XIX, a indústria de mineração e a revolução industrial estimularam
o rápido desenvolvimento do entendimento da coluna estratigráfica. Essas
motivações econômicas fizeram com que os governos custeassem as
pesquisas geológicas. Já no final desse século, a idade da Terra foi estimada
em milhões de anos. No início do século XX, a datação radiométrica foi
desenvolvida. Em 1921, os participantes do encontro da Associação Inglesa
de Avanços da Ciência chegaram ao consenso de que a Terra tinha alguns
bilhões de anos de idade.
Wegener (1912) propôs a teoria da Deriva Continental, a qual diz que as
formas dos continentes e o fato das formas das costas dos continentes se
encaixarem indicam que eles já foram unidos no passado, formando uma
única massa chamada de Pangea. Essa teoria forneceu uma explicação
alternativa para a formação das montanhas. A teoria de Tectônica de Placas,
a mais aceita na atualidade, surgiu com base nessa teoria.
Teixeira et al. (2003) diz que atualmente, a geologia busca integrar
conhecimento, considerando a Terra num contexto mais abrangente, levando
em consideração também a atmosfera, a biosfera e a hidrosfera. Satélites
localizados no espaço tiram uma grande quantidade de fotos do Planeta,
sendo capazes de medir outros parâmetros, como a topografia, a gravidade e
o magnetismo da Terra. Algumas das aplicações incluem a habilidade de
produzir mapas geologicamente detalhados, localizar recursos de energia
natural e prever desastres naturais.
Hoje, a Geologia pode ser dividida em diferentes ramos, de acordo com CK-
12 (2012):
Geoquímica: estudo dos processos químicos que formam e mudam a
Terra. Dessa forma, podemos incluir o estudo dos ciclos de matéria e
energia que transportam os componentes químicos e a interação
desses ciclos com a hidrosfera e a atmosfera.
Geofísica: estuda a Terra através dos fenômenos físicos. Incluindo o
eletromagnetismo, a gravidade, o magnetismo, a radioatividade e as
ondas sísmicas.
Oceanografia: estuda a composição e o movimento da coluna de água e
os processos responsáveis por esse movimento.
Paleontologia: essa área foca no estudo de fósseis, o que eles revelam
sobre a história do nosso Planeta e na forma como os antigos
organismos viveram.
Sedimentologia: estudo dos grãos de sedimento nos mais diversos
tipos de depósitos, com foco especial nas propriedades físicas e
processos que formam um depósito.
Todo o conhecimento adquirido até a atualidade tornou possível que os
geocientistas entendessem melhor nosso Planeta. É com o tópico de
formação do Planeta Terra que iniciaremos nossos estudos para entender
como a Terra surgiu e chegou ao seu estágio atual.
1.1.1 Formação do Planeta Terra
Diante do apresentado precisamos entender como a Terra se formou.
Atualmente acredita-se que o planeta Terra surgiu há aproximadamente 4,5
bilhões de anos. 
Em um artigo do Instituto de Geociências da USP são descritas as formas
pelas quais conseguimos determinar a idade das diferentes rochas da
superfície terrestre e, consequentemente, determinar a idade da Terra. Para
ler, acesse: <http://www.igc.usp.br/index.php?id=304
(http://www.igc.usp.br/index.php?id=304)>.
Grotzinger (2013) diz que o material mais antigo do Sistema Solar é datado
em aproximadamente 4,56 bilhões de anos e acredita-se que a Terra
primordial tenha se formado há 4,54 bilhões de anos. A formação e a
evolução dos corpos do Sistema Solar ocorreram em conjunto com a
formação do Sol. Algumas teorias dizem que uma Nebula solar - uma nuvem
de poeira com diversos materiais, como gás, grãos de gelo e poeira (incluindo
nuclídeos primordiais) -  entrouem colapsou devido à gravidade. Com isso,
começou a girar e se achatar em um disco estelar. De acordo com a teoria
nebular, os planetesimais foram formados por acresção com a Terra
primordial, tendo levado cerca de 10 a 20 milhões de anos para se formar.
VOCÊ QUER LER?
http://www.igc.usp.br/index.php?id=304
De acordo com Teixeira et al. (2003) A Terra surgiu como um planeta quente
formada a partir de uma massa de poeira girando ao redor do Proto-Sol, que
culminou na colisão de diferentes corpos no Sistema Solar. Mesmo com o seu
resfriamento, continuou como um planeta vivo com um núcleo quente, campo
magnético ativo e movimento de placas tectônicas. Para entender a formação
da Terra, podemos olhar para a formação de outros sistemas solares
distantes e para o ciclo de vida das estrelas.
Segundo Guinan e Ribas (2002) a atmosfera da Terra e os oceanos foram
formados por atividade vulcânica e desagregação, o que inclui vapor de água.
A origem dos oceanos se deu pela condensação aumentada pela água e gelo
trazidos por asteroides, protoplanetas e cometas. Nesse modelo, gases de
efeito estufa mantiveram os oceanos quentes, evitando que eles
congelassem quando o Sol tinha apenas 70% da sua luminosidade atual. Há
cerca de 3,5 bilhões de anos, o campo magnético da Terra foi estabelecido, o
que ajudou a proteger a atmosfera dos ventos solares.
Teixeira et al. (2003) diz que a crosta da Terra foi formada quando a camada
mais externa se resfriou, formando um sólido. Existem dois modelos
principais que explicam as massas de Terra. No primeiro, é assumido um
crescimento contínuo e, no segundo, um crescimento rápido, ambos seguidos
por uma área continental de longa duração. Os continentes se formaram pela
tectônica de placas, processo constituído pela perda contínua de calor do
interior da Terra. Isso fez com que surgissem supercontinentes que
posteriormente se quebraram. Aproximadamente 750 milhões de anos atrás,
um dos mais antigos supercontinentes conhecidos, o Rodínia, começou a se
dividir. Os continentes posteriormente se combinaram para formar a
Pannotia, há 600-540 milhões de anos. Finalmente, o continente Pangea se
dividiu há 180 milhões de anos.
Outro ponto importante é o padrão de idades dos gelos que ocorreu na Terra.
Esse padrão começou há cerca de 40 milhões de anos, intensificando há
cerca de 3 milhões de anos. Regiões de altas latitudes passaram por
repetidos ciclos de glaciação e descongelamento. Esses períodos se repetem
em torno de 40 a 100 mil anos. A última glaciação ocorreu há 10 mil anos. 
1.2 A origem, evolução e organização
do Universo
Atualmente acredita-se na teoria do Big Bang. Segundo Teixeira et al.,
(2003), essa pode ter sido a situação existente há cerca de 15 bilhões de
anos. O ponto de partida para tudo o que nos diz respeito foi dado a partir de
um ponto que reunia toda a matéria e energia do Universo. Sendo que esse
ponto explodiu em um evento único e original. A partir do Big Bang, uma
nuvem de poeira se espalhou em todas as direções. Posteriormente, partes
dessa nuvem foram se reunindo, formando aglomerados. Esses aglomerados
evoluíram formando estrelas. 
VOCÊ SABIA?
Você já reparou que o som de uma ambulância fica mais
agudo quando ela se aproxima? Isso acontece por causa do
Efeito Doppler. As ondas sonoras ficam mais próximas dando
a impressão de que a frequência da onda que chega aos
nossos ouvidos é mais alta levando a percepção de um som
agudo. Como a luz também é uma onda, o mesmo efeito pode
ser percebido quando observamos as galáxias. Galáxias que
estão se afastando possuem um desvio para o vermelho e
galáxias que estão se aproximando um desvio para o azul.
Com base nessas informações é possível observar que todas
as galáxias partiram de um ponto inicial no Universo.
Além disso, segundo Oliveira (2007) os elementos químicos existentes no
Universo são sintetizados nas estrelas. Essa informação é obtida através da
composição média de muitas estrelas estimadas através da espectrografia.
Esse estudo utiliza dispositivos que dividem a luz nos diferentes
comprimentos de ondas. Os átomos de determinados elementos emitem
radiação adicional quando excitados, o que possibilita saber quais elementos
constituem as estrelas. Os dados mostram que o Universo e a Terra são
constituídos pelos mesmos elementos.
Uma matéria da revista Ciência Hoje descreve o ciclo vital das estrelas. Dessa
forma, você será capaz de entender melhor como as estrelas sintetizam os
elementos que podem ser encontrados na Terra. Diferentes tipos e estágios
na vida das estrelas criam diferentes elementos. Acesse:
<http://www.cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/2817/n/a_morte_e_a_vida_nos_
ceus/Post_page/5
(http://www.cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/2817/n/a_morte_e_a_vida_nos_
ceus/Post_page/5)>.
Todos esses fatores são importantes para o entendimento do planeta Terra,
sua origem e estrutura interna. Ao estudar os conteúdos a seguir, você
saberá que os elementos mais densos se acumularam no centro do planeta
formando o núcleo e entenderá um pouco sobre onde encontramos
determinados tipos de recursos naturais.
1.2.1 O planeta Terra
Em Grotzinger (2013) é mostrado que o planeta Terra faz parte do Sistema
Solar, tendo se formado ao mesmo tempo que os demais planetas, satélites,
asteroides, cometas, poeira, gás e o próprio Sol. O Sistema Solar possui
quatro planetas rochosos de pequeno tamanho chamados de internos, que
são Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Os planetas internos são separados dos
externos por um cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter. Os planetas
externos, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, são gigantes gasosos.  
VOCÊ QUER LER?
http://www.cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/2817/n/a_morte_e_a_vida_nos_ceus/Post_page/5
A Terra possui uma massa de aproximadamente 6x10 g com uma
densidade de aproximadamente 5,2g/cm³, raio equatorial de 6.378,2 km e
volume 1,083x10 km³, sendo aproximadamente um elipsoide de revolução
com achatamento nos polos. Segundo Muggler et al. (2005), o relevo da
superfície terrestre mostra um desnível máximo da ordem de 20 km (maior
altitude: Monte Everest, com 8850 m, e maior depressão: fossa das Filipinas,
com 11510 m). O raio da Terra é enorme quando comparado as altitudes e
profundidades observadas na superfície. A maior profundidade atingida pelo
homem foi através do poço super profundo de Kola, uma região da Rússia. A
profundidade atingida foi de apenas 12 mil metros. A topografia local da
Terra difere de um elipsoide de revolução perfeito. Entretanto, esses desvios
são pequenos em uma escala global quando comparados ao raio da Terra. O
desvio máximo é de apenas 0.17% na fossa das Marianas enquanto que o
desvio observado no Monte Evereste é de apenas 0,14 %. De acordo com
Gemael (1999) a Geodésia é o campo de estudo responsável por determinar
as formas e mudanças nos formatos da Terra.
Com respeito a composição química em Brown e Musset (1993) é mostrado
que a Terra é composta na sua maior parte por ferro (32,1%), oxigênio
(30,1%), silício (15,1%), magnésio (13,9%), enxofre (2,9%), níquel (1,8%),
cálcio (1,5%) e alumínio (1,4%). Os 1,2% restantes consistem em traços dos
Figura 1 - A Terra é o terceiro planeta do Sistema Solar e entra na
categoria de planetas rochosos. Fonte: Derplan13, shutterstock, 2018.
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outros elementos. Devido a divisão de massas, o núcleo é primordialmente
composto por ferro (88,8%), com uma quantidade menor de níquel (5,8%),
enxofre (4,5%) e menos de 1% de elementos traços.
Os constituintes mais comuns das rochas da crosta são os óxidos
conhecidos. O cloro, o enxofre e o flúor são importantes exceções a isso e
sua quantidade total em qualquer rocha geralmente é muito inferior a 1%.
Mais de 99% da crosta é composta principalmente de sílica, alumina, óxidos
de ferro, calcário, magnésia, potássio etc.
1.2.2 Origem e estrutura interna e externa
Já foi mencionado que a Terra é fruto da colisão de diferentes corpos no início
do Sistema Solar. Em Teixeira et al. (2003) é mencionadoque após a sua
formação, devido as suas altas temperaturas a Terra, foi capaz de se
diferenciar, ficando com um núcleo metálico denso e um manto de material
menos denso formado principalmente por silício. Como surgiu o sistema
Terra-Lua?  Esse sistema ainda é alvo de pesquisas, sendo que a teoria mais
aceita diz que um corpo de dimensões pouco maiores que Marte colidiu com
a Terra. Após o impacto, esse corpo e parte do manto terrestre ficaram em
pedaços, ocorrendo também a evaporação de diversos compostos voláteis. A
maior parte do manto do objeto foi ejetado para uma situação orbital o que
resultou na formação da Lua. Parte do núcleo metálico desse corpo foi
incorporado à Terra. 
Andrija Mohorovicic foi um sismólogo que, em 1910, conseguiu descobrir
uma descontinuidade nas propriedades mecânicas e químicas dos materiais
geológicos. A velocidade das ondas sísmicas aumenta com a passagem da
crosta para o manto. Essa é a descontinuidade de Moho, que divide a crosta e
o manto da Terra.
VOCÊ O CONHECE?
Atualmente sabemos que a Terra possui uma distribuição heterogênea de
elementos. Teixeira et al. (2003) diz que a densidade é o principal fator de
diferenciação. Elementos mais densos tenderam a se concentrar no núcleo
terrestre. Duas ferramentas importantes para o entendimento da estrutura
interna da Terra são a sismologia e a meteorítica. A meteorítica assume que
os meteoritos são pedaços de planetas que começaram a sua formação, mas
não foram capazes de terminar. Por isso, entender a sua composição ajuda a
entender a composição da Terra. Já a sismologia funciona como um
ultrassom da Terra. Existem duas divisões possíveis para a estrutura interna
da Terra conforme a figura a seguir.
No primeiro tipo apresentado em Grotzinger (2013), divide-se a Terra nas
camadas crosta, manto e núcleo:
crosta: é a camada externa da Terra com espessura média de 35 km e
densidade média de 2,76g/cm³. Podemos dividir a crosta em crosta
continental e crosta oceânica. A crosta continental é constituída
primordialmente por rochas cristalinas (rochas ígneas e metamórficas)
com um quantidade menor de rochas sedimentares;
manto: essa é uma camada sólida e quente diretamente abaixo da
crosta. Ambas são separadas pela descontinuidade de Moho. Possui
densidade média de 4,5 g/cm³ sendo constituído por silicatos
magnesianos ou sulfetos e óxidos;
núcleo: ele pode ser dividido em núcleo externo e interno. O externo
possui material metálico fundido e está em constante convecção. O
interno é sólido devido às altas pressões. A densidade estimada para o
núcleo é de 10,7g/cm³.
Grotzinger (2013) mostra outra divisão possível a partir das propriedades
físicas da Terra. Assim podemos dividir a estrutura interna da Terra em
Litosfera, Astenosfera, Mesosfera e Núcleo, sendo o núcleo o mesmo do
outro tipo de divisão.
Litosfera: é sólida e constituída pela crosta mais a parte superior do
manto. Com espessura que varia de 50 a 150 km.
Astenosfera: possui comportamento plástico no decorrer do tempo
geológico sofrendo convecção. Começa logo abaixo da litosfera e está
situada entre 50 e 250 km de profundidade.
Mesosfera: Fica entre a astenosfera e o núcleo e é uma camada rígida
devido ao aumento de pressão.
Figura 2 - A Terra é dividida em diferentes camadas, sendo que a única
que apresenta material fundido é o núcleo externo. Fonte: Diego Barucco,
shutterstock, 2018.
VOCÊ QUER VER?
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No filme de ficção O Núcleo, o movimento de convecção do núcleo externo
deixa de funcionar e, consequentemente, o campo magnético da Terra (nosso
protetor contra as partículas emitidas pelo Sol) também deixa de existir.
Nessa aventura, os heróis têm de viajar até o centro da Terra para resolver
esse problema.
Com base nas informações expostas em Brown e Musset (1993), fica claro
que os minerais mais densos se acumularam no centro do planeta.
Entretanto, é possível encontrar algumas reservas de minerais na crosta
terrestre. Como exemplos, temos alumínio, cálcio, ferro, magnésio, oxigênio,
potássio, silício e sódio. Devido às interações que ocorrem na camada mais
externa da Terra também podemos encontrar riquezas minerais como carvão,
petróleo e gás.
Para conhecer o Sistema Terra, as partes do planeta e suas interações,
precisamos saber dividir também os componentes externos desse sistema da
estrutura da Terra. Conforme divididos em Silva (2008) estes são a
atmosfera, hidrosfera e biosfera. 
Atmosfera: Essa é a camada de ar que envolve a Terra.
Hidrosfera: A camada de água da Terra. Incluindo rios, lagos, oceanos,
mares e a água presente na atmosfera.
Biosfera: É também chamada de ecosfera. É constituída pela biota e o meio
com o qual a biota interage. 
1.3 O Tempo Geológico e a Evolução
Geológica do Planeta
Quanto tempo os continentes que fizeram parte do Pangea levaram para se
afastar até a posição atual? Segundo Rogers e Santosh (2004) este
continente existiu há aproximadamente 335 milhões de anos. Esse fato
mostra a dificuldade do ser humano de entender eventos tão distantes do
nosso tempo aqui na Terra. O tempo geológico é um fator crucial para o
entendimento dos conceitos de geologia. Os geólogos obtiveram a escala de
tempo geológico a partir das relações observadas nas rochas. Atualmente
também existe a ferramenta da datação radiométrica que permite obter com
precisão a idade das rochas da crosta. Na verdade, existem dois tipos de
solução para esse problema. O primeiro é determinar a idade relativa das
rochas através de técnicas de aproximação, comparação entre os diferentes
tipos de formação geológica e seu conteúdo fossilífero. Ou utilizar a já
mencionada datação radiométrica que é uma técnica absoluta. Sendo que um
fóssil é qualquer vestígio, impressão ou rastro de qualquer coisa viva de uma
era geológica passada.
Marie Sklodowska Curie nasceu na Polônia e, posteriormente, foi
naturalizada como francesa. Ela foi uma física e química que conduziu
pesquisas pioneiras sobre radioatividade. Foi a primeira mulher a ganhar o
prêmio Nobel. Dentre as suas conquistas, temos o desenvolvimento da teoria
da radioatividade, técnicas para o isolamento de isótopos e a descoberta de
dois elementos: o polônio e o rádio.
Nós contamos o tempo geológico a partir do momento em que a Terra
obteve a sua massa atual. Para que a longa escala do tempo geológico
pudesse ser entendida, essa foi dividida em unidades geocronológicas. Nesse
caso, as maiores divisões são baseadas em grandes modificações na história
da Terra. O tempo geológico foi dividido em Eons, que são subdivididos em
Eras, que, por sua vez, são divididas em Períodos, os quais são divididos em
Idades (veja figura a seguir).
VOCÊ O CONHECE?
Temos também a croestratigrafia que é um tipo de classificação, como
explicado a seguir: 
O objetivo geral da classificação cronoestratigráfica é a organização
sistemática da sucessão de estratos da litosfera em unidades
cronoestratigráficas que correspondem a intervalos de tempo geológico
(unidades geocronológicas) como base para a cronocorrelação e como sistema
de referência para o registro dos eventos da história geológica. (IBGE, 2018, p.
35).
Quadro 1 - A Escala de Tempo Geológico traz a linha do tempo desde a
formação da Terra até os tempos atuais. Fonte: Elaborada pelo autor,
baseado em WINGE et al., 2010.
VOCÊ QUER LER?
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No artigo da BBC “A ‘blasfêmia’ que contrariou a Bíblia sobre a verdadeira
idade da Terra”, é contada a história do já citado escocês James Hutton, que
foi um geólogo, químico e naturalista pioneiro no entendimento dos
processos geológicos. Acesse: <http://www.bbc.com/portuguese/geral-
40697833 (http://www.bbc.com/portuguese/geral-40697833)>.
O entendimento da escala dos processos geológicos e de que cada evento
acontece em um processo que leva milhões ou bilhões de anos favorecem a
observação de movimentos lentos dos continentes, manto etc. Neste tópico,
serão abordados conceitos como a composição da litosfera e sobre a
formação de minerais e rochas. Os processosde formação e destruição da
litosfera assim como a formação das rochas podem levar milhões de anos.
1.3.1 A composição da litosfera
De acordo com Teixeira et al. (2003) as placas tectônicas ou placas
litosféricas podem ser compostas apenas pela Crosta oceânica ou podem ser
uma combinação de partes de crosta continental e oceânica. O termo
litosfera vem do grego lithos, que significa rocha. Isso porque a litosfera
possui propriedades mecânicas de um sólido, tanto no tempo de observação
da humanidade quanto no tempo geológico. O que contrasta com a
astenosfera, que possui propriedades de um sólido no tempo de observação
da humanidade, mas se comporta como um plástico no decorrer do tempo
geológico.
Observando apenas a parte mais superior da litosfera, a crosta, sabemos que
esta pode ser dividida em crosta continental e oceânica, as quais possuem
propriedades muito diferentes. Segundo Teixeira et al. (2003), essas
propriedades dizem respeito à composição litológica e química, morfologia,
estruturas, idades, espessuras e dinâmica.
Ainda em Teixeira et al. (2003) podemos ver que a crosta continental tem
espessura média de 30 a 40 km e possui composição félsica, rica em quartzo
e feldspatos. A crosta oceânica possui rochas com composição máfica, ricas
em ferro e magnésio. Ela é fina quando comparada à crosta continental,
http://www.bbc.com/portuguese/geral-40697833
geralmente menos de 10 km de espessura. A crosta continental possui uma
estrutura complexa, fruto de diversos eventos geológicos no decorrer da
história da Terra. Essa crosta está sendo formada há pelo menos 3.96 bilhões
de anos.
1.3.2 Minerais e rochas 
Minerais são compostos químicos que ocorrem naturalmente. Em Grotzinger
(2013) é evidenciado que normalmente eles possuem forma cristalina e são
átomos, moléculas ou íons que possuem uma estrutura microscópica
altamente ordenada. Eles também têm origem inorgânica, ou seja, não foram
produzidos a partir de matéria proveniente de seres vivos. 
VOCÊ SABIA?
A Mineralogia estuda os minerais e se relaciona com a Física e
a Química. Segundo Del Lama (2003), os minerais são sólidos
inorgânicos que têm composição química em proporções
características e cujos átomos são arranjados num padrão
interno sistemático.
Ainda Grotzinger (2013) vemos que as rochas são substâncias naturais que
agregam um ou mais minerais ou mineraloides, esses últimos são
substâncias parecidas com minerais, mas que não são cristalinas. Granito é
um exemplo de rocha comum e que pode ser encontrado no dia a dia. Esse é
uma combinação de minerais como quartzo, feldspato e biotita (veja figura a
seguir).
Segundo Grotzinger (2013) é possível encontrar rochas de três tipos
diferentes:
rochas ígneas: formadas através do resfriamento do magma no interior
da crosta terrestre, ou da lava vulcânica, quando o material resfria na
superfície ;
rochas sedimentares: formadas na superfície da Terra A partir da
deposição de sedimentos e posterior cimentação ou compactação
desde material, oriundo do intemperismo de rochas preexistentes;
rochas metamórficas: rochas formadas a partir de rochas sedimentares,
ígneas ou metamórficas mais antigas que foram submetidas a
condições de pressão e temperatura diferentes daquelas nas quais
foram criadas. Nessas rochas, é comum poder observar tendências de
direção dos minerais, já que a rocha pode ter sido submetida à pressão
mecânica em uma direção específica.
Figura 3 - O granito é uma rocha ígnea formada através do resfriamento
lento do magma. Fonte: Francisco Turnes, shutterstock, 2018.
1.4 A dinâmica interna da Terra e os
fenômenos geológicos
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Quais processos tornam a Terra dinâmica? Em Teixeira et al. (2003) A
litosfera da Terra é dividida em placas tectônicas. Estas estão em movimento
devido à composição segmentada da Terra em subsuperfície. Os movimentos
de convecção do manto, o vulcanismo e as ferramentas que os cientistas
utilizam para entender esses fenômenos é o que será tratado neste tópico. O
entendimento da teoria da Tectônica de placas é importante para entender a
dinâmica do planeta e como isso nos afeta. Atualmente o movimento das
placas é monitorado através de GPS e sabemos a posição que elas tiveram
no passado através da informação guardada nas rochas pelo magnetismo e
datação radiométrica.
1.4.1 Tectonismo 
Como pode ser visto em Grotzinger (2013) a teoria da Tectônica Global
surgiu no final dos anos 1950, quando foram observadas anomalias
magnéticas no assoalho do oceano Pacífico. Tais anomalias indicavam um
padrão simétrico bandado em relação à média central, tais anomalias se
alternavam entre positivas e negativas. Em 1963, dois pesquisadores
relacionaram tais anomalias com as bandas magnetizadas de lavas
vulcânicas que assumiram o campo magnético presente em seu processo e
resfriamento. Com isso, os pesquisadores interpretaram que o assoalho
oceânico estava se expandindo.
De acordo com Teixeira et al., (2003) com base nos dados geológicos e
geofísicos, foi feita a proposição de que as estruturas do fundo oceânico
estariam relacionadas com as correntes de convecção do interior da Terra. De
acordo com o modelo de Hess, na dorsal meso-oceânica conforme ocorre a
ascensão de material, este se movimenta lateralmente em sentido contrário
ao dorsal meso-oceânica provocando, assim, uma expansão do assoalho
oceânico.
Com a expansão do assoalho oceânico, logo os continentes estariam se
movimentando, uma vez que estão fixos em placas litosféricas. Devido ao
acréscimo de material na dorsal meso-oceânica em outro local, ocorre uma
zona de consumo ou destruição da camada, o que faz com que o planeta
Terra não altere seu tamanho. Essas zonas de consumo ou destruição da
camada estão localizadas no encontro das placas litosféricas, as
denominadas Zonas de Subducção, ou seja, locais onde a crosta oceânica
(mais densa) mergulha para o interior da Terra sob a crosta continental
(menos densa), nessa situação a crosta oceânica atinge altas profundidades
até se incorporar novamente ao manto.
Figura 4 - A litosfera é dividida em doze placas rígidas que apresentam
diferentes tipos de bordas. Fonte: Peter Hermes Furian, Shutterstock,
2018.
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Teixeira et al. (2003) descreve os seguintes limites de placas tectônicas:
limites divergentes: onde as placas se afastam uma em relação à outra,
como ocorre na Dorsal Meso-oceânica, onde ocorre o surgimento de
crosta oceânica. Conforme a placa oceânica se separa, se forma uma
cordilheira no centro da expansão. A área da placa aumenta criando
vários pequenos vulcões e terremotos rasos. Em zonas de
afastamentos dentro dos continentes, as placas divergentes podem
criar novas bacias oceânicas;
limites convergentes: onde a crosta mais densa mergulha sob a crosta
menos densa, dando origem às Zonas de Subducção, Nesse tipo de
limites de placas, são muito comuns as formações vulcânicas. Os
terremotos traçam o caminho de descida da placa em subducção, ou
seja, conforme a placa desce para a astenosfera, uma trincheira se
forma e a placa é aquecida liberando voláteis, principalmente água, no
manto ao redor. A adição de água baixa a temperatura de fusão do
material do manto acima da placa causando a formação de bolsões de
magma e, consequentemente, de vulcões na superfície;
limites conservativos ou transcorrentes: onde as placas deslizam
lateralmente uma em relação à outra. Não havendo geração nem
destruição de placas litosféricas. A falha de San Andreas na Califórnia é
um exemplo de falha transcorrente.
Para que ocorra a movimentação das placas litosféricas, acredita-se que uma
das causas seja o fluxo térmico interno da Terra, onde as correntes de
convecção da astenosfera geram energia cinética na litosfera.
A velocidade do deslocamento das placas tectônicas fica em torno de 2 a
3cm ao ano. Esses valores podem variar dependendo da placa em questão,
sendo também um dos possíveis responsáveis por essas variações a
geometria do movimento da placa em superfície esférica como a do planeta
Terra.Parte das forças que geram a movimentação das placas também está ligada
à gravidade, embora seja considerada um fenômeno secundário. A gravidade
afeta a placa porque a litosfera mais afastada da borda divergente é mais
antiga e, consequentemente, mais densa e espessa. Além disso, com a
Subducção, a placa fica numa posição inclinada. Essa força é comumente
referida como empurrão da placa. Porém, é mais preciso se referir a esse
mecanismo como um deslizamento gravitacional. Outros mecanismos que
geram essa força gravitacional secundária incluem o abaulamento flexural da
litosfera antes dela mergulhar por baixo da outra placa.
Teixeira et al. (2003) relata que atualmente é consenso na comunidade
científica de que as forças na astenosfera não são suficientes para causar
movimento por fricção na base da litosfera. Portanto, a tração da placa é
mais amplamente pensada como a maior força que atua nas placas. Nesse
entendimento atual, o movimento da placa é principalmente impulsionado
Figura 5 - Na dorsal oceânica nova placa é produzida. Esta mesma placa
sobre subducção no encontro com outra placa mais leve. Fonte: Designua,
Shutterstock, 2018
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pelo peso de placas frias e densas, as quais se afundam no manto. Modelos
recentes indicam que a subducção de trincheira também desempenha um
papel importante. As trincheiras são os locais onde ocorre o processo de
subducção e estes correspondem às maiores profundidades dos oceanos. No
entanto, o fato de que a Placa norte-americana está sendo subduzida,
embora esteja em movimento, apresenta um problema. O mesmo vale para
as placas africana, euro-asiática e antártica. 
De acordo com as teorias mais antigas, um dos mecanismos de condução
das placas é a existência de domes de astenosfera de grande escala que
causam o deslizamento gravitacional de placas de litosfera longe deles. Esse
deslizamento gravitacional representa um fenômeno secundário desse
mecanismo basicamente orientado verticalmente. Isso pode atuar em várias
escalas, desde a pequena escala de um arco de ilha até a maior de uma bacia
oceânica inteira.
1.4.2 Vulcanismo
A colisão entre placas litosféricas (limites de bordas convergentes) estão
ligadas diretamente à presença de vulcanismo. Segundo Teixeira et al. (2003)
na subducção, a placa mais antiga mergulha sob uma placa jovem, mais leve.
Nesse processo, as rochas da camada mergulhante se fundem, produzindo
intensa atividade vulcânica, como os conhecidos Arcos de Ilhas de 100 a 400
km atrás da zona de subducção, um exemplo são as ilhas do Japão. No
choque entre uma placa oceânica e uma placa continental, é a placa oceânica
que sofre subducção, já que sempre possui material mais denso. Nesse caso,
é formado um arco magmático dando origem a cordilheiras de montanhas,
como os Andes na América do Sul.
Outro tipo de vulcanismo existente são os chamados  Hot Spots ou Pontos
Quentes, onde são registradas atividades magnéticas ligadas a porções
ascendentes de material quente do manto originadas em profundidades
(TEIXEIRA et al., 2003). Uma vez que os pontos são fixos, com a
movimentação das placas tectônicas, os Hot Spots ou Pontos Quentes
deixam marcas na placas litosféricas em formas de ilhas vulcânicas como as
do Havaí, platôs meso-oceânicos e cordilheiras submarinas. Com a datação
radiométrica é possível determinar a idade das ilhas vulcânicas surgidas
sequencialmente devido à movimentação das placas e em conjunto com as
informações das distâncias das ilhas vulcânicas é possível calcular a
velocidade absoluta de movimentação das placas e não somente a
velocidade relativa. 
Quando o magma se resfria, ele solidifica e forma rochas. O tipo de rocha
depende da composição química do magma e da rapidez que ele se resfria. O
magma que alcança a superfície rapidamente e se resfria resulta em rochas
com pequenos cristais como o basalto. Parte desse magma pode se resfriar
ainda mais rapidamente formando vidro vulcânico (rochas sem cristais),
assim como a obsidiana. Magma preso abaixo da superfície em intrusões se
resfria lentamente, produzindo rochas com cristais de tamanho médio. Já o
magma que permanece preso em grandes quantidades resulta em rochas
com grandes cristais assim como o granito e o gabro.
Quando rochas existentes entram em contato com o magma, podem ser
derretidas e assimiladas a esse magma. Outras rochas adjacentes ao magma
podem ser alteradas pelo contato, se metamorfizando enquanto são afetadas
pelo calor ou fluidos hidrotermais que circulam externamente.
Os fatores determinantes para a composição do magma são a constituição
da rocha geradora, a forma como se deu a fusão e a taxa dessa rocha e a
história evolutiva do magma. Os magmas possuem composição silicática com
sua variação sendo descrita através de seu teor de sílica (SiO2). Os principais
tipos de magma encontrados na superfície (basáltico, andesítico e granítico)
são definidos pelo seu teor de sílica, sendo que ele é um dos principais
fatores que determina a viscosidade do magma, a qual aumenta com o
aumento do teor de sílica, redução da temperatura e menor número de
voláteis. 
No filme O Inferno de Dante, um vulcanologista chega em uma cidade pacata
e descobre que o vulcão dormente da região está prestes a entrar em
erupção. Nesse filme, é possível observar diversos efeitos reais presentes em
erupções vulcânicas. Como exemplo, temos a morte de peixes e plantas pela
emissão de dióxido de carbono.
VOCÊ QUER VER?
Segundo Teixeira et al. (2003), os vulcões estão ligados à presença das
bordas de placas ou plumas no manto, bem como à atividade sísmica, cujo
aumento pode indicar uma erupção prestes a acontecer.
1.4.3 Sismologia
O termo sismologia vem da palavra do grego antigo (seismós) que significa
terremoto. A sismologia consiste no estudo dos terremotos e da estrutura da
Terra, através de ondas sísmicas geradas naturalmente ou artificialmente. De
acordo com Teixeira et al. (2003) as ondas sísmicas são ondas elásticas que
se propagam em todas as direções, quando geradas de forma natural são
originárias de terremotos, onde ocorre a ruptura da litosfera, gerando
vibrações sísmicas, enquanto que no caso artificial temos por exemplo a
detonação de explosivos.
Uma reportagem da BBC explica um estudo que relaciona a desaceleração
da Terra com o aumento de terremotos e a previsão de tremores
devastadores em 2018. Hoje a sismologia não é capaz de prever terremotos,
por isso a confirmação desse tipo de relação pode ser um enorme avanço
para essa área de estudo. Acesse:
<http://www.bbc.com/portuguese/internacional-42132441
(http://www.bbc.com/portuguese/internacional-42132441)>.
O campo da sismologia estuda também efeitos ambientais, como tsunamis,
bem como diversos tipos de fontes sísmicas, como vulcânicas, oceânicas,
atmosféricas, e os já citados processos artificiais, como as explosões. Um
campo relacionado que usa a geologia para inferir sobre informações de
terremotos passados é a paleosismologia. O movimento da Terra gravado
como função do tempo é chamado de sismograma (veja figura a seguir). O
sismólogo é o geocientista que pesquisa a área da sismologia.
VOCÊ QUER LER?
http://www.bbc.com/portuguese/internacional-42132441
De forma geral, é mais comum o rompimento ocorrer somente em uma parte
da fratura preexistente, ou seja, na falha geológica. Teixeira et al. (2003)
descreve os conceitos principais relacionados a sismologia. Epicentro é o
nome que damos para a localização do terremoto do ponto da falha em
superfície onde são liberadas as ondas sísmicas. As ondas sísmicas possuem
dois modos de propagação principais: ondas P, onde o movimento da
partícula é o mesmo da direção de propagação da onda; e ondas S, onde o
Figura 6 - Sismogramas mostram o movimento do solo em uma
determinada direção e são a ferramenta dos sismólogos para detectar o
aumento de atividade. Fonte: america365, Shutterstock, 2018.
Deslize sobre a imagem para Zoom
movimento da partícula é transversal. Também junto à superfície existem as
chamadas ondas superficiais:Rayleigh, uma combinação das ondas P e S,
sendo seu movimento de forma elíptico retrógrado; e Love, oscilação
horizontal transversal, com isso a medida que a profundidade aumenta a
amplitude das ondas superficiais diminuem.
A velocidade com que as onda P e S se propagam no meio dependem
essencialmente da densidade do meio de propagação, quanto maior a
densidade, maior será a velocidade de propagação, justamente é essa
propriedade das ondas sísmicas que permite obter informação sobre a
estrutura e composição da Terra em grandes profundidades.
A onda P é a onda de maior velocidade, chegando antes que a onda S. Ela
também se propaga em todos os tipos de meio, enquanto que a onda S não
se propaga em meios fluidos como o ar, água ou metal fundido.
Utilizando informações de milhares de terremotos durante muitas décadas,
foi construída uma biblioteca de curvas de tempo e distância das ondas no
interior da Terra, possibilitando deduzir sua estrutura principal: crosta, manto,
núcleo interno e externo.
Em Grotzinger (2013) pode ser observado que na crosta terrestre, a
velocidade da onda varia de 5,5 km/s na crosta superior e 7 km/s na crosta
inferior. Já no manto, as velocidades aumentam de 8,0 km/s a 13,5 km/s,
conforme aumentam as profundidades; no núcleo externo, a velocidade da
onda P diminui consideravelmente e não há presença de ondas S, o que
demonstra que o núcleo externo está em um estado líquido, enquanto que,
no núcleo interno, ocorre um aumento da velocidade da onda P relacionado à
informação das velocidades das ondas sísmicas em conjunto com
considerações deduzidas da Geofísica, assim como a massa total da Terra e
seu momento de inércia indicam que o núcleo interno é constituído de ferro. 
CASO
Segundo Grotzinger (2013) a sismóloga e geodesista
Inge Lehmann descobriu que a Terra tem um núcleo
interno sólido rodeado por um núcleo externo líquido.
Ela estava estudando como as ondas sísmicas evitam o
interior da Terra. Lehmann observou que as ondas
sísmicas refletiam de forma diferente do que deveriam
se estivessem passando por um núcleo totalmente
sólido. Essa afirmação foi rapidamente aceita pelos
sismólogos da época, pois não existia nenhuma outra
hipótese para o motivo das ondas P diminuírem de
velocidade quando alcançavam o núcleo. As ondas
sísmicas se propagam no interior da Terra seguindo a
Lei de Snell, a mesma utilizada para a refração e
transmissão de luz. Assim, o que Lehmann observou
foram zonas de sombra. Seguindo Lei de Snell, as
ondas não chegam em determinadas partes do globo.
Entretanto, apenas essa Lei não explica a zona
observada para as ondas S, indicando que essas ondas
não são capazes de atravessar o núcleo externo. 
Além disso, a sismologia se ocupa com o entendimento dos efeitos que os
terremotos têm na vida dos seres humanos. É de conhecimento geral que a
maior parte dos terremotos acontece em regiões próximas às bordas de
placa. Nessas regiões, todas as construções são previamente pensadas para
lidar com movimentos tectônicos, além de ter sistemas de emergência, que
hoje em dia notificam a população com alguns segundos ou minutos de
antecedência que um terremoto irá ocorrer. Entretanto, mesmo em regiões
intraplacas, caso do Brasil, ocorrem tremores de Terra.
VOCÊ SABIA?
Mesmo no Brasil ocorrem tremores de Terra, sobretudo na
região nordeste. Por esse motivo, os sismólogos brasileiros
produzem mapas de risco sísmico do território brasileiro.
Veloso (2016) explica inclusive que grandes terremotos de
magnitude 7 podem ocorrer a cada cinco séculos no Brasil. Já
em Assumpção et al. (2016), são mostrados como acontecem
os terremotos no Brasil e como devemos nos preparar para
eventos raros.
É possível observar que a sismologia é uma grande ferramenta para
identificar a Terra como um planeta ativo, sendo um dos métodos mais
importantes utilizados para estudar a Terra, além de também ser uma forma
de reconhecer os perigos e desastres naturais que estão por vir.
Síntese
Você concluiu os estudos iniciais sobre geologia. Com essa discussão
esperamos que você saiba definir que a Terra é um planeta ativo e em
constantes mudanças. Deve ser capaz de entender a forma como a Terra é
dividida e quais processos modificam a sua forma.
Neste capítulo, você teve a oportunidade de:
entender o que é Geologia, como essa disciplina começou e como é dividida;
compreender o conceito de tempo geológico;
identificar os processos dinâmicos relacionados à formação da superfície
terrestre.
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