(1) biologia e geologia 10º ano - geologia - a geologia, os geologos e os seus métodos

Biologia e Geologia1ª Parte – Geologia

10º Ano

2009/2010

Geologia

• Ramo das Ciências Naturais responsável pelo estudo daTerra.

• Por seu lado a Geologia subdivide-se em diversas áreas:▫ Paleontologia;▫ Sismologia;▫ Mineralogia;▫ Petrologia;▫ Hidrogeologia;▫ Estratigrafia;▫ Vulcanologia;▫ Tectónica;▫ Geomorfologia.

Geologia

• A Geologia não se limita aoestudo dos temas do nossoplaneta.

• Pode também estudaroutros corpos do SistemaSolar.

Situação Problema

• Por que razão se extinguiram os Dinossauros da face da Terra?

▫ A História da Terra tem sido pontuada por Extinções em Massa.

▫ Talvez a Extinção em Massa mais conhecida é a do final do Mesozóico.

Situação Problema

Causas prováveis

CosmológicasGeológicas

Situação Problema

• As causas geológicasprocuram encontraracontecimentos ocorridosno planeta Terra:

▫ Transgressões e Regressões

▫ Actividade Vulcânica Mega Vulcão na Sibéria

▫ Deriva Continental

Situação Problema

• Por seu lado as causascosmológicas procuramencontrar fenómenosexternos ao planeta quecausem a extinção deenumeras espécies.

▫ Explosão de umasupernova;

▫ Impacto de um asteróidecom a Terra.

Situação Problema

• Descoberta de uma camada deargila vermelha entre as camadasdo mesozóico e o cenozóico.▫ A datação absoluta dessa camada

indica que se formou há 65 M.a..

• Essa argila vermelha é rica emirídio.▫ O irídio é raro no planeta mas rico

no espaço.▫ Assim pensa-se que essa maior

concentração de irídio se deva a umimpacto de um corpo externo àTerra.

Situação Problema

• Os cientistas especulam que oimpacto tenha sido tão violento quecomo resultado se formou umaespessa nuvem que rodeou todo oplaneta.

• Como consequência a superfície daTerra permaneceu na obscuridadedurante alguns anos.

• A fotossíntese tornou-se difícil e avida vegetal foi a primeira a perecer.

• Após alguns anos a poeira acabou porassentar dando origem a camada ricaem irídio agora descoberta.

Situação Problema

• Recentemente dois cientistascompilaram todos os eventosde extinção em massa dosúltimos 600 M.a..

• Chegaram à conclusão queestes eventos são cíclicos,sendo a periodicidade de 26M.a..

• A extinção dos dinossauroscoincide com o final de umdestes períodos.

Situação Problema

• Estes novos dados permitemnovas especulações que decerta forma corroboram ateoria da queda de umasteróide.

▫ A salientar a teoria daestrela satélite Némesis e asperturbações por elacausada na nuvem de Oort.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e3/Nemesis.png

1.1 Subsistemas terrestres

• Um sistema é uma região do Universo, commassa e energia, que se pretende observar eestudar.


• Sistema

▫ Área delimitada do Universo;

▫ Fronteira (Real ou Imaginária)

Parede

Limite do sistema

▫ Quando um sistema é constituído por váriaspartes disjuntas, dizemos que estamos perante umsistema composto, sendo cada parte dessesistema um subsistema.


• Quanto ao comportamento da massa e energiaos sistemas podem ser classificados de trêsformas diferentes:

▫ Isolado

▫ Fechado

▫ Isolado


Sistema Isolado

Massa

Energia


Sistema Fechado

Massa

Energia


Sistema Aberto

Massa

Energia


• Sistema Isolado - não há trocas de energia e massacom o meio envolvente.▫ Raros na natureza, mas podem ser simulados em

laboratório.

• Sistema Fechado – há trocas de energia com o meioenvolvente, mas não há trocas de matéria.

• Sistema Aberto – há troca de energia e massa com omeio envolvente.▫ São os mais comuns na natureza.


• A Terra que tipo de sistema é?

▫ Sistema composto.

▫ Sistema Fechado. As trocas de massa da Terra

com o meio envolvente sãoinsignificantes pelo que seconsidera um SistemaFechado.

As trocas resumem-se aosimpactos de meteoritos eoutros corpos celestes e à fugade gases ao nível da altaatmosfera.


• Consequências da Terra ser um sistema fechado

▫ A quantidade de materiais na Terra são finitoslimitados, isto é, os recursos naturais sãolimitados.

▫ Os materiais poluentes acumulam-se no interiordo sistema, podendo ter consequênciaspotencialmente danosas.

▫ Quando ocorrem alterações num dos subsistemasda Terra, as consequências dessas alteraçõespoderão afectar os outros subsistemas, pois estessão abertos, dinâmicos e interdependentes unscom os outros.


• No sistema Terra consideram-se duas fontes de energia quedesencadeiam todos osprocessos biológicos,geológicos, químicos e físicos.

▫ Energia solar – que desencadeiaprocessos bioquímicos ehidrológicos.

▫ Energia geotérmica –desencadeia os movimentostectónicos e o ciclo das rochas.


• O Sistema Terrestre é constituído por quatro subsistemas.


• Geosfera

▫ Parte rochosa do planeta.

Parte sólida e superficial

Massas continentais

Fundos oceânicos

Parte líquida e interna

Diferentes camadas do interiorda Terra


• Hidrosfera▫ Conjunto de todas as águas Marinhas Continentais

▫ A água é essencial a vida.

▫ Existem em todos os subsistemas.

▫ Grande parte da energia solar éabsorvida pelos oceanos, sendoesta distribuída pelas correntesoceânicas.

▫ Actividade página 21.

1.1 Subsistemas

terrestres• Atmosfera

▫ Mistura gasosa que envolve a Terra comcerca de 100Km de espessura e que semantém sobre acção da gravidade.

▫ Principal regulador do clima na Terra.

▫ Filtra grande parte dos raios nocivosprovenientes do Sol e protege contra aentrada de corpos celestes.

▫ Actividade página 22.


Biosfera – parte constituída por todos os seresvivos da Terra.

1.2 Interacção dos subsistemas

•O Homem faz parteintegrante da Biosfera ede certa forma é o quemais relaçõesestabelece com osoutros subsistemas daTerra

•Sendo aquele que maisinterage, vai tambémser aquele que maisdanos poderá causar.

1.2 Interacção dos subsistemas

• O Homem tem causado muitasvezes o desequilíbrio nos diversossubsistemas.

• Por isso os subsistemas tendem aencontrar um novo equilíbrio,tendo como consequência amodificação das condições queantes se encontravam.

• Isso pode levar a grandemodificações que acabam por terconsequências na biosfera onde opróprio Homem se encontra.

• Exemplos página 25 e 26.

Rochas

• O Planeta Terra é um planetarochoso.

• É constituído por rochas dediferentes tipos.

• Ao contrário do que se possapensar, a Terra é um planeta“vivo”.

• Geologicamente vivo, pois estáem constante modificaçãointernas e externas.

2. As rochas – arquivos que relatam a

história da Terra• Existem muitos tipos de rochas diferentes, mas

basicamente podem agrupar-se em:

▫ Rochas Magmáticas

▫ Rochas Sedimentares

▫ Rochas Metamórficas

2.1 Rochas Sedimentares

• Representam 75% dasuperfície.

• Formam-se à superfície.

• Registam muitos dosfenómenos que ocorreram àsuperfície da geosfera.

• Como a sua formação ocorre àsuperfície são também as degénese mais fácil de explicar.


• O processo de formação das rochas sedimentares éconsequência de um processo geológico que se podedividir em diversas fases…▫ Meteorização;▫ Erosão;▫ Transporte;▫ Deposição;▫ Diagénese.

• e onde ocorrem diversos fenómenos.▫ Onde se destaca o Ciclo da Água.

• Meteorização – processo de alteração das rochas.

▫ Meteorização física – processo que origina partículassucessivamente mais pequenas.

▫ Meteorização química – processo que altera os minerais dasrochas transformando-os em outros diferentes.

• Erosão – os agentes erosivos actuam nas rochas alteradasremovendo as partículas formadas – sedimentos.▫ Água;▫ Vento;▫ Gelo;▫ Seres vivos;▫ Temperatura.

• Transporte – por acção da água, ou outroelemento, os sedimentos são carregados muitasvezes quilómetros em relação ao local de origem.

• Deposição (sedimentação) – quando o elemento de transporte nãotem força para carregar o sedimento ocorre a deposição deste, poracção da gravidade.

• Durante este processo, restos de seres vivos podem depositar-seconjuntamente com os sedimentos, ficando assim aprisionados entreos sedimentos.▫ Este processo poderá preservar os restos dos seres vivos num processo

denominado de fossilização.

• Diagénese – trata-se de um processo complexoem que os sedimentos se agregam uns aos outrosdando origem a rochas sedimentares.


• Ao longo do tempo, numdeterminado local, vão-sedepositando estratos dediferentes tipos;

• Assim formam-se camadas dediferentes propriedades, àsquais se dá o nome deestratos.▫ Tecto – estrato superior▫ Muro – estrato inferior


• Importância das rochas sedimentares:

▫ Geológico;

▫ Económico;

▫ Energético.

2.2 Rochas Magmáticas e Metamórficas

• Ambos os tipos de rocha se formam emprofundidade.

• Representam em termo volumétricos 90% dasrochas do planeta.

2.2 Rochas magmáticas

• Formam-se por arrefecimento domagma.

▫ Rochas magmáticas extrusivas ouvulcânicas Basalto

▫ Rochas magmáticas intrusivas ouplutónicas Granito

• Estas rochas dão-nos informação daconstituição do interior da Terra, e dopassado geológico de determinado local.

2.2 Rochas metamórficas

• Resultam da acção de factores demetamorfismo.

• As rochas pré-existentes são sujeitasa condições extremas de:▫ Calor Metamorfismo de Contacto

▫ Pressão Metamorfismo Regional Metamorfismo cataclástico

• Zona Centro-Ibérica•Essencialmente Granitos

•Proterozóico superio-Câmbrico•Xistos•Quartzitos

2.3 Ciclo das Rochas

• Representa os princípios básicos datermodinâmica.

▫ Lei de Lavoisier

“Na Natureza, nada se perde, nada se cria, tudo setransforma…”


• Durante o processo deafundamento, no processo dasrochas sedimentares, as rochasestão sujeitas a elevadas pressões.▫ Tal processo leva a formação de

Rochas Metamórficas.

• No entanto esses factores podematingir valor muito elevados que osmateriais entram em processo defusão, dando origem a magma.▫ Determinados que o Ciclo das

Rochas tem inicio neste ponto.


3.1 Idade relativa e radiométrica

• Os fósseis são de extremaimportância para o conhecimentodo nosso passado.

• Os fósseis encontram-semaioritariamente em rochassedimentares.▫ Organismos recentemente mortos

ou partes destes encontram-se emzonas de sedimentação.

▫ Se as condições forem propiciaspode formar-se um fóssil.


• Fóssil

▫ Resto de um organismo,ou vestígios da suaactividade, preservadosem rochas sedimentares.

Partes duras

Partes moles (raro)

Pegadas

Ovos

Ninhos


• Do estudo dos fósseis é possível retirar informaçãovaliosa…▫ Estrutura biológica Locomoção Alimentação Reprodução

▫ Ambiente Aquático Terrestre Aéreo

▫ Momento geológico Idade da rocha

▫ Identificação Taxonomia

1. O facto das medusas teremsido cobertas por areia assimque deram à costa, permitindoa sua preservação.

2. A ausência de um esqueleto.

3. A existência de partes duras,tais como esqueleto ou rochacalcária.

4. Arenito. Rocha sedimentar.

5. O ambiente onde fossilizam,uma vez que permitiu a suapreservação teria que ser umambiente com uma taxa desedimentação elevada, demodo a cobrir rapidamente asmedusas.


• Como podemos datar a idade de um fóssil?

▫ Analisando uma sequência de estratos, nãodeformados, o estrato que se encontrar no numaposição inferior é mais antigo dos que seencontram em posição superior.

Princípio da Sobreposição

“… numa sucessão de estratos não deformados, um estrato é mais antigo do que aquele que o cobre e mais recente do que aquele que lhe serve de base…”

Nicolaus Steno,1689



• Em estratos em que seaplique o Princípio daSobreposição, é possívelfazer uma datação relativados fósseis.

1 .1.1. 8-7-6-1-5-2-3-4

1.2. 1ºSérie: 1, 2, 5, 6, 7, 8;2º Série: 3,4.

1.3. 1º Série

2.2.1 B – São depósitos de sedimentos

em resultado da actividade dorio.

2.2. C – Trata-se do fenómeno deerosão cársica no qual sãodepositados no interior dagruta sedimentos ouresultantes da meteorização darocha encaixante.

2.3. Uma vez que sedimentos maisrecentes se encontram emposição geométrica inferior àdos sedimentos mais antigos.

2.4 B) a-b-c;C) a-b-c.


• Outro princípio que se aplica ao estudo dasrochas sedimentares fazendo uso dos fósseis é o

Princípio da Identidade Paleontológica

“Estratos que contenham o mesmo conjunto de fósseis têm a mesma idade.”


• Pelos princípios atrásenunciados podemos obter aIdade Relativa de uma rocha.

▫ É limitado pois não conseguesatisfazer todas asnecessidades da geologia;

▫ É impossível de utilizar emtodas as rochas.


• Só com a descoberta daradioactividade em 1896, porHenri Becquerel, é que sedesenvolveu novas técnicaspara datar as rochas.


• Todos os átomos são constituídospor:▫ Protões▫ Neutrões▫ Electrões

• Cada átomo tem▫ Número de protões▫ Número de massa – número de

protões e neutrões.

• Quando, num elemento, onúmero de neutrões é diferentedo número de protões, entãoestamos perante um isótopo.


• Assim na natureza, um determinadoelemento, é possível de encontrarsobre três formas diferentes:▫ Com igual número de neutrões e

protões, sendo a forma maisabundante desse elemento (95-99%);

▫ Com número diferente de protões eneutrões: isótopo estável;

▫ Com número diferente de protões eneutrões: isótopo instável, como talencontra-se em permanentetransformação.


• Carbono-12 – Forma estável;

• Carbono-13 – Isótopo estável;

• Carbono-14 – Isótopo instável.


• Os isótopos instáveis são também conhecidos comoisótopos radioactivos.

• Úteis pois através deles é possível determinar a idadeabsoluta, isto é, realizar uma datação radiométrica.▫ Ciência responsável pela datação absoluta:

Geocronologia.

• Elementos como o Potássio (K), Rubídio (Rb), Urânio(U) e Chumbo (Pb) apresentam uma característicabastante útil no processo de datação: decaimentoradioactivo.


• Decaimento radioactivo

▫ Consiste na transformaçãode um átomo em outro porlibertação de energia e perdade constituintes do núcleo.

▫ Cada elemento tem a suaconstante de decaimento.

▫ Este processo é irreversível.

3.1 Idade relativa e radiométrica• Quando uma rocha se forma

contem na sua constituiçãouma determinada quantidadede isótopos radioactivos –átomos-pai.

• Ao longo do tempo, e a umritmo constante, esses átomosvão decaindo (desintegrando)dando origem aos átomos-filho.

• Ao período de temponecessário para metade detodos os átomos-pai decaíremem átomos-filho dá-se o nomede tempo de semi-vida.


• Para determinar a idade de uma rocha devemos:

▫ Escolher o elemento mais adequado;

▫ Determinar as percentagens de átomo-pai e átomo-filho;

▫ Conhecer a taxa de decaimento.


• Este processo de datação é maisútil em rochas magmáticas, poisquando estas rochas se formama quantidade de átomos-filho ézero.

• No entanto apresenta grandeslimitações nos restantes tipos derochas:▫ Nas metamórficas, o

metamorfismo pode perturbar arelação átomos-pai/átomos-filho.

▫ Nas rochas sedimentares como ossedimentos podem terproveniências diferentes, poderesultar em datações erróneas.

3.2 Memória dos tempos geológicos

• Nos seus 4600 M.a. Muitos foram osacontecimentos que ocorreram na Terra.

• Alguns desses acontecimentos ficaramregistados nas rochas.

▫ Alguns desses registos foram totalmenteapagados;

▫ Outros são ainda passíveis de serem vistos.


• Períodos de intensa econtinua actividadevulcânica.▫ Decão – escoadas de lava

basáltica, estes fenómenosrepresentam momentos emque houve libertação degrandes quantidade degases para a atmosfera quelevaram a desequilíbriosnas condiçõesatmosféricas.


• Períodos de aquecimento ouarrefecimento global.▫ As variações de temperatura

ao longo dos tempos tem vindoa ser responsáveis por grandesvariações nos seres vivos.

▫ Plantas tropicais podemocupar zonas que são gélidas evice-versa.

▫ Os glaciares são importantesagentes erosivos e quandoocorrem glaciações, estessurgem em latitudes maisbaixas.


• Períodos mais ou menos prolongados de subida ou descida do nível do mar

▫ Momentos de regressões e transgressões.


• Impactos da Terra com corpos vindos do espaço


• Ao analisar a longa história da Terra,4600 M.a, surgiu a necessidade de atrabalhar em fragmentos de tempomais pequeno.

• Surgiram então as seguintes unidades:▫ Éones▫ Eras▫ Períodos▫ Épocas

• Todos estes momentos da Terraconstituem a Escala de TempoGeológico.▫ Divisão da História da Terra em

fracções de tempo de acordo com osprincipais acontecimentos queocorreram na Terra.


• As divisões que se observamna Escala de TempoGeológico, relacionam-senormalmente com alteraçõesao nível da Vida na Terra.

• As principiais divisões naescala, posteriores ao Pré-Câmbrico, correspondem amomentos em que a Vida naTerra foi pelodesaparecimento de umgrande número de espécies.▫ Extinções em Massa.

As cinco Grandes Extinções• Extinção do Final de Ordovícico (488 m.a.)

• Extinção do Final do Devónico (359 m.a.)▫ Eliminadas 70% das Espécies

• Extinção do Final do Pérmico (251 m.a.)▫ Eliminadas 90% das Espécies

• Extinção do Final do Triásico (200 m.a.)

• Extinção do Final do Cretácico (65 m.a.)▫ Extinção dos Dinossauros

http://prehistoricsillustrated.com/paleogallery_karencarr.html


• A duração das divisões temporais é tanto menorquanto mais recente é essa divisão, assim comosão mais precisos os conhecimentos quepossuímos desses períodos, pois a quantidade deinformações e de registos fósseis que temos émaior.

4.1 Princípios básicos do raciocínio

geológico• Ao longo dos tempos os cientistas

têm vindo a tentar compreender osdiferentes fenómenos que ocorremno Planeta.

• A Geologia, ciência encarregue peloestudo da Terra, desde a suaformação até aos dias de hoje, temvindo a evoluir através de diversasteorias.

• Durante o século XVIII a Geologia,ciência ainda não autónoma,desenvolveu todo um conjunto deideias que contribuíram para ummelhor conhecimento da Terra, epara a independência científica daGeologia.


geológico• Até ao século XVIII os

fenómenos geológicos quecativavam a atenção daspessoas eram os que asafectavam directamente.▫ Vulcões▫ Sismos

• No entanto como eramfenómenos muito violentos egrandiosos as suas causaseram atribuídas aintervenção divina.


geológico• Para essas mesmas pessoas

as rochas tinham sidoformadas durante osgrandes dilúvios.

• Os fósseis por seu lado,eram interpretados comodirectamente relacionadoscom inundaçõescatastróficas e de origemsobrenatural que causavama mortalidade dosorganismos.

Catastrofismo


geológico• O presente é a chave do passado

▫ Actualismo geológico.

▫ É este pensamento que nos fazcompreender os fenómenosgeológicos do passado.

▫ James Hunton, recuperando asideias do naturalismo, consideravaque as rochas se formam porprocessos naturais e não devido aqualquer intervenção sobrenatural.


geológico▫ Assim considerava que as

rochas e outros fenómenosgeológicos, se formaram porprocessos físicos e químicossemelhantes aos que existemactualmente na Natureza.

A essa uniformidade deprocessos foi dado o nome deUniformitarismo. Processos globais;

Ocorrem de forma uniforme.


geológico

• Esta nova forma de pensar deuorigem a Geologia Moderna e rege-sepelas seguintes ideias fundamentais:▫ As Leis Naturais são constantes no

tempo e no espaço;

▫ O passado pode ser explicado combase no que se observa hoje. Princípio do Actualismo.

▫ Os processos são lentos e graduais. Princípio do Gradualismo Este princípio choca directamente com

o Catastrofismo.


geológico• O Gradualismo teve

bastantes dificuldades emimplementar-se, dado quena altura a idade da Terraera muito curta.

• Logo os processos nãopoderiam ser curtos egraduais.

1.a) Dinossauros,pterossauros, mosossauros,plesiossauros e amonites.b) Marsupiais, zooplânctone fitoplâncton.c) Cágados, crocodilos,lagartos e cobras.

2. Aparentemente osmarinhos, pois são o grupocom maior espéciesextintas.

3. Extinção corresponde aodesaparecimento deorganismos da face daTerra.

4. Depende do factor quedespoleta a extinção.


geológico• O princípio do Actualismo Geológico pode ser

exemplificados com diferentes fenómenos, taiscomo:

▫ Pântanos actuais e a formação do carvão mineral.

▫ Marcas de ondulação encontradas nas praias e noregisto geológico.

▫ Dinâmica dos rios actuais e depósitos sedimentares.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Indus_River_Delta.jpg


geológico• A implementação do

Uniformitarismo não foifácil… nem a coexistênciacom o Catastrofismo.

• Teria que ser Charles Lyell,na sua obra Princípios deGeologia, que se iria oporao Catastrofismo e explicaros acontecimentosgeológicos como sendoalgo gradual.


geológico• A Teoria da Evolução,

formulada por CharlesDarwin, viria a dar umcontributo importantepara a implementaçãodo Uniformitarismo.

▫ Esta teoria teve umaimportante apoio com oestudo do fóssil.


geológico• Esta corrente de pensamento veio a tornar-se

conhecida como Gradualismo ou GradualismoUniformitarista.

• No entanto a Ciência é feita de avanços e recuos.

▫ O que é verdade hoje pode ser mentira amanhã, eaquilo que estava errado pode vir a estar correctose devidamente justificado.


geológico• A quando das missões

Apolo os astronautasverificaram que a Luaestava coberta de craterasde impacto.

• Verificaram a existência deesfera vítreas resultantesda fusão da superfície.

• Assim, durante o séculoXX, as teoriasCatastrofistas surgiramnovamente sob a forma deNeocatastrofismo.


geológico• A explicação cosmológica da

extinção dos dinossauros éuma concepçãoneocatastrófica.

• No entanto o GradualismoUniformitarista iria receberum novo empurrão com a

Teoria da Tectónica de Placas

4.2 O mobilismo geológico. As placas

tectónicas e os seus movimentos• Alfred Wegener

▫ 1880-1930

• Wegener verificou algo que ascrianças também observamquando visualizam um mapamundi.▫ África e América do Sul encaixam

como peças de um puzzle –complementaridade.


tectónicas e os seus movimentos• Wegener admitiu que,

em tempos passados,os continentesestiveram já unidos.

• Começa assim a surgira Teoria da Tectónicade Placas.


tectónicas e os seus movimentos• Teoria da Tectónica de Placas

▫ A litosfera, camada maissuperficial e sólida da Terra,encontra-se fragmentada emplacas litosféricas.

▫ Estas placas encontram-se aflutuar sobre o manto eapresentam movimentos umaem relação às outras.

▫ Estes movimentos devem-seàs correntes de convecção queocorrem no manto.


tectónicas e os seus movimentos▫ Zonas onde as placas se

afastam umas das outras eonde se forma nova placa –Limites Construtivos;

▫ Zonas onde as placascolidem, levando adestruição de uma delas –Limites Destrutivos;

▫ Zonas onde as placas sedeslocam umas em relaçãoàs outras de forma paralela,nestes locais não há nemformação nem destruiçãode placa – LimitesConservativos.

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