ESTRUTURA E DINÂMICA DA GEOSFERA

MÉTODOS PARA O ESTUDO DO INTERIOR DA TERRA

Métodos indirectos Métodos directos

•Planetologia

•Astrogeologia •Geotermismo •Gravimetria •Geomagnetismo •Sismologia •Densidade

•Exploração de jazidas minerais em minas e escavações; •Magmas e xenólitos •Sondagens •Observação e estudo de afloramentos

A exploração de jazidas minerais em minas permite-nos recolher informações sobre o interior da Terra. Estas informações limitam-se apenas a alguns metros de profundidade.

As minas de Aljustrel situam-se na denominada Faixa Piritosa Ibérica, uma das maiores concentrações mundiais de jazigos de sulfuretos maciços, que se localiza entre Grândola (Portugal) e Sevilha (Espanha). Em Aljustrel encontram-se diversos filões sendo os mais antigos os de S. João do Deserto e de Algares e os mais recentes os do Moinho e de Feitais.

Os filões de S. João e de Algares foram reconhecidamente explorados desde a antiguidade, e a exploração moderna da mina inicia-se em meados do séc. XIX, sendo a primeira concessão da mina de S. João atribuída a Sebastião de Gargamala em 1845, tendo sido então aberto o primeiro poço de extracção e estabelecido o primeiro bairro mineiro.

A observação da superfície terrestre terrestre permite nos concluir acerca da existência de falhas e de dobras, qual o tipo de rocha e respectiva idade, com o inconveniente de esta observação se limitar a poucos metros de profundidade.

Perfurações efectuadas em locais, que chegam a atingir vários quilómetros de profundidade, permitem obter dados de zonas mais profundas da crusta terrestre. A utilização de tarolos de sondagem permite-nos atingir maiores profundidades. Conseguimos determinar qual a rocha existente a várias dezenas de metros de profundidade, a idade dessas rochas (logo, a história da Terra) e a presença ou ausência de falhas e dobras.

Os furos de sondagem, geralmente para exploração petrolífera, que ultrapassam os 1700 metros de profundidade, designam-se furos ultraprofundos.

A temperatura e a pressão aumentam com a profundidade, pelo que os materiais utilizados teriam de conseguir resistir a essas elevadas pressões e temperaturas.

Fornece-nos importantes informações sobre o interior da Terra (até cerca de 150 km de profundidade). Sempre que um vulcão entra em actividade,lança para o exterior materiais que se encontram no interior da Terra. A análise desses materiais (lavas, cinzas, gases) permite-nos conhecer a composição da parte superior da crosta terrestre. Um vulcão não nos fornece apenas a sua lava como fonte de estudo, mas fornece-nos, também, fragmentos da chaminé e da câmara magmática - os xenólitos.

Também contribuem para o conhecimento das rochas às quais não podemos chegar.

Nos limites convergentes de placas, as forças de compressão, actuando durante dezenas de milhões de anos, são capazes de criar deformações da litosfera tão intensas, que vestígios de um fundo oceânico podem surgir no alto de uma montanha, a milhares de metros de altitude.

Em Portugal, nos distritos de Beja e de Bragança, esses encontram-se no interior de uma cadeia montanhosa, actualmente desaparecida; no chamado maciço de Morais, em Trás-os-Montes, conservam-se testemunhos da parte superior do manto e da base da crosta oceânica sobrepostos a rochas continentais.

Gnaisse de Lagoa - Esta rocha metamórfica, tipicamente continental, está coberta por uma sequência representativa de uma antiga litosfera oceânica Maciço de Morais, Macedo de Cavaleiros.

A geofísica é uma ciência que estuda a Terra por métodos físicos quantitativos, através da propagação das ondas sísmicas, determinações gravimétricas, electromagnéticas, geomagnética e geotérmicas.

A gravimetria é a determinação da força de gravidade, que varia à superfície terrestre porque nem todos os corpos estão à mesma distância do centro da Terra (devido às elevações e depressões e ao achatamento polar). A gravimetria mede as variações do campo gravitacional terrestre provocadas por corpos rochosos dentro da crosta. Para tal, utiliza aparelhos especiais, denominados gravímetros

Para compararmos a força de

gravidade em diferentes pontos da

terra é necessário introduzir

correcções relativas a diferentes

parâmetros(latitude,altitude, presença

de acidentes topográficos). Seria de

esperar que após estas correcções a

gravidade fosse igual em todos os pontos.

Por convenção considera-se que o valor normal da força gravítica, ao

nível médio das águas do mar, é (zero). As anomalias acima ou abaixo

são respectivamente positivas ou negativas

A diferença entre os valores da gravidade medidos com os gravímetros

e os valores da gravidade teoricamente calculados para o mesmo

ponto da Terra – anomalia gravimétrica - chamou a atenção para um

facto fundamental: o interior da Terra não é homogéneo.

Os materiais variam quer lateralmente quer em profundidade, definindo

uma geografia no interior da Terra.

As rochas salinas, como têm baixa densidade e são mais deformáveis do que as

rochas encaixantes, quando sujeitas a forças tectónicas, ascendem, formando

estruturas geológicas denominadas domas salinos. A presença no subsolo de um

doma salino, que tem densidade inferior à das rochas encaixantes, afecta

localmente a força gravítica, que começa a diminuir nas proximidades dessa região,

registando, portanto, uma anomalia negativa. Dado que os domas salinos estão

muitas vezes associados a jazigos de petróleo, este método é frequentemente

utilizado na prospecção daquele combustível fóssil. O mesmo sucede com as

grutas (cave) que originam anomalias negativas. Pelo contrário, a presença de um

jazigo mineral mais denso (dense metallic ore) do que as rochas encaixantes

determina à superfície uma anomalia gravimétrica positiva.

Gravidade real

Ao nível das cadeias montanhosas

(esquema A), como não se verificam

anomalias gravimétricas positivas,

admite-se que, por debaixo da montanha

visível, existam profundas raízes dessas

montanhas, formadas por rochas pouco

densas. Essas raízes são muito maiores

do que a zona saliente visível e

mergulham no manto mais denso.

http://ansatte.uit.no/webgeology/webgeolo

gy_files/brazil/mountains_bra.swf

Um dos casos que pode ser referido como exemplo de anomalia isostática negativa é o levantamento do bloco escandinavo. Através de registos históricos, pôde constatar-se que durante o século XIX o golfo de Botnia se elevou aproximadamente cerca de 9 mm/ano. Tais observações são confirmadas através de marcas que foram sendo colocadas nas bermas das praias e que agora se encontram elevadas a grandes altitudes. Os geólogos constatam ainda que antigas praias, com cerca de 12 000 anos, estão agora situadas 400 m acima do nível actual do mar. Desta forma, pode ser registada uma correlação entre uma anomalia negativa e um levantamento da crusta terrestre.

Segundo Niskanen, a situação particular da Escandinávia resulta do

facto de no último milhão de anos esta zona estar coberta por uma

"calote" glaciaria, o que obrigaria a um equilíbrio isostático de acordo

com essas condições.

Há cerca de 12 000 anos, no período pós-glaciário, com a fusão dessas

massas de gelo que cobriam a Escandinávia, as raízes do bloco

escandinavo tornaram-se demasiado profundas para um baixo-relevo

superficial.

Ao

Lado esquerdo - Durante os

processos erosivos e de

sedimentação, ocorrem ajustamentos

isostáticos. As rochas mantélicas

(litosfera) são "obrigadas" a subir,

obrigando também a modificações a

nível da astenosfera. Podem ocorrer

fenómenos de magmatismo

associado a este processo. A subida

e o afundamento da litosfera só pode

ocorrer a com a movimentação da

astenosfera.

Lado Direito - Início de uma fase de

glaciação : aumenta a espessura de

gelo numa região continental. A crusta

continental, sob a acção do peso

exercído pela espessa camada de

gelo, começa a afundar-se no manto.

No período pós-glaciário, com o

desaparecimento da calote, verifica-

se uma diminuição da carga,

começando esta zona a elevar-se.

Com a elevação, o bloco continental

readquireo equílibrio compatível com

a diferença de densidades dos

materiais existentes antes da

glaciação.

Se a litosfera se encontra em equilíbrio isostático com a astenosfera, tal significa

que em qualquer zona da Terra a litosfera deve ter igual peso

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Densidade

Densidade global da Terra = 5,5

Densidade das rochas da

superfície terrestre =2.8

Deduz-se que no interior da terra

devem existir rochas de densidade

superior

A terra tem um campo magnético invisível

mas que faz sentir a sua acção. (orientação da

agulha magnética na bússola)

Geomagnetismo

A existência de ferro fundido e de níquel no núcleo terrestre,

está na origem do campo magnético do nosso planeta.

O geomagnetismo mede as variações do campo magnético da

Terra, que ocorrem devido à distribuição irregular das rochas com

susceptibilidade magnética em sub-superfície.

Mapeando as variações de intensidade do campo magnético na

superfície da Terra, podemos obter algumas informações

relativamente ao passado da Terra, nomeadamente sobre a

formação dos fundos oceânicos, a posição dos continentes

relativamente aos pólos magnéticos, etc.

• Alguns minerais, como por exemplo a magnetite, quando se formam, sofrem um processo de magnetização, de acordo como campo magnético terrestre no momento da sua formação.

• Acima do ponto deCurie os átomos tomam direcções aleatórias.

Abaixo do ponto deCurie

os átomos ficam paralelos

em certos domínios

• Abaixo do ponto de Curie na presença de um campo magnético externo, os domínios ficam alinhados

Cristais são ímanes fósseis

Os cristais apresentam polaridade igual à do campo magnético terrestre na altura em

que se formaram e conservam essa polaridade desde que não sejam aquecidos acima

do ponto de Curie. http://ansatte.uit.no/webgeology/webgeol

ogy_files/portuguese/earthsinterior_8_pt.

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Campo Paleomagnético – é o campo magnético que fica registado

nas rochas.

Paleomagnetismo – é a Ciência que estuda os campos

paleomagnéticos.

O estudo das propriedades magnéticas de amostras de

basalto retiradas dos fundos oceânicos mostram que o

campo magnético da terra experimentou várias inversões.

• Alguns minerais registam uma polaridade inversa à actual. Isto é, quando estes minerais se formaram, o pólo norte magnético localizava-se no actual pólo sul magnético. Nesta situação, uma bússola apontaria para o pólo sul, em vez do pólo norte.

• Fred Vine e Drummond Matthews, publicam na revista Nature um artigo que irá provocar uma verdadeira revolução científica ao nível das ciências da Terra. Estes dois cientistas tiveram a ideia genial de aliar um conjunto de contributos provenientes de vários domínios do conhecimento. Eles propuseram que se a crusta oceânica basáltica se forma regularmente ao nível das dorsais, ela deve constituir um excelente "registo" das inversões do campo magnético terrestre. As anomalias magnéticas na crosta oceânica traduziriam, portanto, as variações da polaridade do campo magnético terrestre ao longo do tempo.

•

• Percorrendo os fundos oceânicos com um magnetómetro verifica-se que a intensidade do campo magnético em determinadas zonas é superior à intensidade média actual, anomalia positiva, e noutras zona sé inferior, anomalia negativa. Estes dados permitem traçar o perfil magnético desses fundos.

Geomagnetismo

As zonas com igual polaridade distribuem-se simetricamente de um e de outro

lado do rifte. Verifica-se a formação e a expansão da crosta oceânica para um

e para outro lado do rifte

. Verifica-se a formação e a expansão da crosta oceânica para um e para outro lado do rifte.

O magma, ao chegar à superfície, arrefece e solidifica. Os cristais ferromagnéticos, ao atingirem a temperatura do ponto de Curie (585 ºC para a magnetite), magnetizam-se adquirindo uma polaridade idêntica à do campo magnético terrestre nesse momento.

Se posteriormente ocorrer uma inversão do campo magnético terrestre, a crusta oceânica formada durante esse período regista uma polaridade inversa da primeira.

Assim se vão formando bandas simétricas com polaridade alternadamente normal e inversa.

As anomalias positivas verificam-se nas zonas em que a crusta tem polaridade idêntica à do campo magnético actual, pois nessas zonas é registado o somatório de dois campos magnéticos: o da Terra nesse momento e o “fossilizado” nas rochas. As anomalias negativas verificam-se em zonas em que a polaridade é inversa.

A hipótese da expansão dos fundos oceânicos foi

suportada por diversas linhas da evidência

• • • perto da crista da dorsal, as rochas são muito novas e tornam-se progressivamente mais velhas, à medida que se encontram mais afastadas dessa zona;

• • as rochas mais recentes, junto à crista, apresentam polaridade normal, isto é, de acordo com o campo magnético actual;

• • os blocos rochosos dispostos paralelamente e de forma simétrica em relação à crista da dorsal alternam na polaridade magnética (normal--inversa-normal...), sugerindo que o campo magnético da Terra inverte periodicamente a polaridade ao longo do tempo geológico.

• Com a explicação das anomalias magnéticas detectadas ao longo da dorsal médio-atlântica, a hipótese da expansão dos fundos oceânicos ganhou rapidamente adeptos e representou um outro avanço principal no desenvolvimento da Teoria da Tectónica de Placas.

Sismologia

estudo do comportamento das ondas sísmicas permite obter

informações sobre a constituição e as características do globo

terrestre

Geotermia

Geotermia é a designação usada para o conjunto das ciências e

técnicas que estudam e exploram o calor terrestre ou a energia

geotérmica (elementos radioactivos, calor remanescente da formação

da terra, contracção gravitacional dos materiais).

Gradiente geotérmico - Taxa de variação da temperatura com a

profundidade. (T/P) (aumento de temperatura por Km de profundidade).

Grau geotérmico - Número de metros que é necessário aprofundar

para que a temperatura aumente em 1ºC. Nas zonas acessíveis é de

cerca de 33 a 34m.

Fluxo térmico - Quantidade de calor libertada pela Terra por unidade

de superfície e por unidade de tempo.

Variação da temperatura em

profundidade

Até determinada profundidade,

a temperatura conserva-se

constante, o aumento de

temperatura não ocorre de

forma constante.

Gradiente geotérmico

A taxa de aumento da temperatura reduz-se com a profundidade. Se o

gradiente de 20-30 °C/100 km observado perto da superfície fosse constante,

implicaria que o núcleo estivesse a temperaturas extremamente elevadas (na

ordem das dezenas de milhares de graus) e totalmente fundido, ao contrário do

que se prevê pelos estudos de sismologia.

A diferença tem a ver com a forma como o calor é transmitido:

Condução

Convecção

Até cerca dos 1350ºC, o calor é

transmitido através das rochas, por

vibração atómica(condução)

A temperaturas mais altas, a convecção é o

mecanismo utilizado para a transmissão de calor e o

responsável pela dinâmica tectónica

A convecção é, por isso, o principal processo

responsável pelo arrefecimento do interior da terra

Neste caso, é a

própria matéria

aquecida que se

move para zonas

mais frias, devido a

diferenças de

densidade, o que

torna a

transferência de

calor mais eficaz.

Condução térmica

A condução pelo contrário retendo mais calor, justifica os

elevados valores do gradiente geotérmico que se verificam na

parte mais superficial da terra,

Grau geotérmico

Número de metros abaixo da temperatura constante que é necessário

aprofundar para que a temperatura aumente em 1ºC. Nas zonas

acessíveis é de cerca de 33 a 34m.

Em Portugal a zona de temperatura constante tem cerca de 20 metros de

profundidade, sendo a sua temperatura da ordem dos 18ªC; abaixo

desta zona o gradiente geotérmico é,sensivelmente 32 m, isto é, é

necessário percorrer, em profundidade,32 m para que a temperatura

aumente 1ªC,

O grau geotérmico não corresponde a uma distância fixa. Se para as

zonas mais superficiais da geosfera o valor do grau geotérmico ronda os

33 metros, à medida que a profundidade aumenta este valor tende a

aumentar.

Fluxo geotérmico

• O interior da terra está mais quente do que superfície, desta forma gera-se uma transferência de calor do interior para o exterior.

Astrogeologia

Recentemente a Astrogeologia (estudo comparado de corpos celestes),

aplicando os princípios e métodos geológicos ao plano do Sistema Solar

no seu conjunto, tem fornecido muitas informações que põem à prova os

modelos sobre a estrutura do nosso Planeta.