Aula 1 - Métodos e tectônica global

Objetivos da disciplina

Fornecer aos alunos os conhecimentos essenciais sobre a origem evoluo e inverso de bacias sedimentares.

Apresentar e discutir os principais modelos geodinmicos relacionados tectnica global e evoluo de bacias sedimentares.

Importncia das bacias sedimentares:

- Registro do passado geolgico do planeta

- Aspecto econmico geologia do petrleo

GSA0477 - Tectnica de Bacias Sedimentares

Mtodos Geofsicos de Investigao Litosfrica

- Sismologia

- Ssmica de reflexo e refrao profundas

- Fluxo trmico

- Gravimetria

- Magneto-Telrico


Tomografia Ssmica

Feng et al., 2007


Vs a 100 km profundidadeda Litosfera

Feng et al., 2007

Profundidade da Crosta


Kumar et al., 2006

Funo do Receptor ondas P e S.

Zona de convergnciaHimalaias

LAB = Lithosphere Asthenospheric Boundary


Ssmica de Refrao Profunda

Soares et al., (2006)


Ssmica de Reflexo Profunda

Meisner & Kern, 2008


Sismicidade e Esforos


Gradiente geotrmico = dT/dz (oC/km) Fluxo trmico (vrios componentes)

Q = Qm + Qr , Qm = k dT/dz, onde k=cond. trmica, Qr = calor radiognico (unidade mW/m2)

Fluxo Trmico e Gradientes de Temperatura

Artemieva, 2008


Anomalias do Geide

Ernesto et al., 2002


Resistividade eltrica & densidade - Magneto-TelricoPerfil PIUSeo mostra que a litosfera cratnica do sul do craton SoFrancisco sofreu rejuvenesci-mento com entrada de carbonatitos e Fe. Carbonatitos explicam a diminuio resistividade eltrica (Gaillard et al., 2008) Idade do incio do metasso-matismo estimada em 600-500 Ma. Underplating crustal e intruso diques do Cretceo Inferior mais jovem, associados abertura do Atlntico Sul, contem percentual (3%) de carbonatitos em sua composio.Pinto et al., submetido


Concluses e Perspectivas

1. Grande avano em estudos geofsicos, tanto em resoluocomo em cobertura global.

2. Integrao de diferentes tipos de dados, fornece uma visomenos ambgua das propriedades fsicas, petrolgicas e reol-gicas da litosfera e interior mais profundo. Pode-se inferir aParticipao do ncleo externo lquido na dinmica do interiorda Terra.

3. Experimentos de laboratrios, relao entre propriedade fsica sob diversas condies de P e T, avanos no conheci-mento de fsica mineral para interpretar dados ssmicos.


Estrutura e Dinmica interna da Terra

Para entendermos os processos relacionados dinmica interna da Terra, vamos rever sua estrutura interna. H duas formas principais de se descrever a estrutura interna do planeta: com base na variao, em profundidade, da composio ou do comportamento mecnico.


Definies de Litosfera: Depende do Mtodo Utilizado

Eaton et al., 2008

Elastic

T~500oC


Dinmica Global

A dinmica interna da Terra resultado dos processos de perda do calor interno, gerado principalmente por decaimento radioativo de elementos instveis (principalmente U, Th e K).

A litosfera comporta-se como isolante trmico, e correntes de convexo na astenosfera aplicam foras e provocam gradientes trmicos na litosfera, induzindo movimento.


Tectnica Global

Teoria geossinclinal

-1857 - James Hall (1811-1898) - Cadeias de montanhas coincidem com antigas bacias profundas. Subsidncia por sobrecarga e soerguimento por presso lateral do embasamento.

- 1873 - James Dwight Dana (1813-1895) Introduo do termo geossinclinal. Contrao da Terra por resfriamento explica o soerguimento e deformao.

- 1889 - Clarence Edward Dutton (1841-1912) Anomalias gravimtricas do fundo ocenico. Isostasia e compresso lateral da crosta ocenica densa para explicar o soerguimento e deformao.

- 1940 Hans Stille Eugeossinclnio e Miogeossinclnio.

Importncia da teoria nfase na descrio e relao direta com a estratigrafia e anlise de bacias orgenos so bacias deformadas.


A deriva dos continentes de Wegner

- 1912 - Alfred Wegner Deriva dos continentes para explicar coincidncia de forma das costas atlnticas. Evidncias paleontolgicas e distribuio de depsitos glaciais. Supercontinente Pangea.


Evidncias da Tectnica de Placas

- O renacimento da deriva continental paleomagnetismo de rochas

- O espalhamento do fundo ocenico

- Cintures de vulcanismo e sismicidade


O campo magntico da Terra dipolo centrado coincidente com o eixo de rotao.

Minerais magnticos formados ou aquecidos a temperaturas acima da de Currie registram antigas direes a inclinaes das linhas de fora.


A variao das direes e inclinaes do campo magntico local em rochas de diferentes idades mostrou uma curva de variao aparente do plo para a Europa e uma curva diferente para a Amrica do Norte.

Importante evidncia para a movimentao relativa dos continentes. A teoria de Wegner volta a ser discutida.


Reverses de polaridade em sucesses vulcnicas e a escala magntica do tempo


Estudos militares do fundo ocenico: Trincheiras e cadeias meso-ocanicas.Pares de faixas de anomalia magntica paralelos s meso-ocenicas.

Juntando as evidncias: a teoria de Vine, Matthews, and Morely.


Se os oceanos se espalham, com criao de nova litosfera, tem de haver consumo de litosfera em algum lugar zonas de Benioff e trincheiras ocenicas.

Combinando as evidncias de formao nas meso-ocenicas, deriva dos continentes e consumo de litosfera nas zonas de subduco, surge a teoria da Tectnica de Placas.


Limites entre placas:

- Divergentes

- Convergentes

- Transformes

Formao de bacias um processo importante nos trs tipos de limites, alm dos contextos intraplaca, gerando bacias com caractersticas particulares que sero discutidas ao longo do curso.


Interao Divergente de Placas

- Rifts depresses sobre zonas de afinamento litosfrico.

- Oceanos litosfera jovem, formada por magmas de fuso astenosfrica em regies de afastamento de placas.


Limite divergente com meso-ocenica e relao entre idade e profundidade do fundo ocenico


Dorsal Meso-Atlntica Exposio da dorsal acima do nvel do mar


Produtos Geolgicos da interao divergente de placas:

- Bacias distensionais

- Vulcanismo bsico e cido

- Nova crosta ocenica


Interao Convergente de Placas - Orognese

- Orognese formao de cadeias de montanhas (no todas): interao convergente de placas.

- Orgenos: produtos da interao convergente de placas Subduco Coliso.

- Tipos de interao:

1. Subduco de litosfera ocenica sob ocenica

2. Subduco de litosfera ocenica sob continental

3. Coliso continental


Limite convergente oceano-oceano: Arco de Ilhas

Limite convergente oceano-continente: Arco Magmtico

Limite convergente continente-continente: Orgeno Colisional

Cinturo circunpacfico formado por arcosde ilha e magmticos.

Produtos Geolgicos da interao convergente de placas 1Orgenos de Subduco:

- Complexos de subduco (prismas acrescionrios)

- Magmatismo intenso (plutnicas e vulcnicas)

- Bacias sedimentares de ante e back arco.


Orgenos Colisionais

Movimento da placa da ndia em direo sia (apenas poro continental representada)

Evoluo do orgeno colisionalHimalaiano.


Produtos Geolgicos da interao convergente de placas 2Orgenos de Colisionais:

- Deformao compressiva

- Metamorfismo regional

- Plutonismo

- Bacias sedimentares de antepas


Interao Tranforme de Placas

- Falhas transformes ocenicas

- Falhas transformes continentais


Limite transforme entre meso-ocenicas

Limite transforme em crosta continental


Produtos Geolgicos da interao transforme de placas

- Deformao transcorrente

- Bacias sedimentares


Mecanismo causador da Tectnica de Placas: correntes de convexo na astenosfera e na litosfera (ridge push e slab pull).


Fontes de Foras Tectnicas

Renovveis

No-Renovveis: Eroso, Flexura, Variao lateral densidade


Fontes de Foras Tectnicas

No-Renovveis: Eroso, Flexura, Variao lateral densidade

- A hiptese atual para a origem do movimento das placas diferente da hiptese original de arrasto por convexo mantlica.

- Essa diferena tem implicao na nossa compreenso dos processos tectnicos. Ex: O esforo no cessa com a coliso continental.


Tectnica de PlacasResulta de foras gravitacionais internas que

atuam na litosfera

As foras aumentam com a profundidade, portanto o equilbrio esttico no possivel variao lateral de densidade (devido variao de temperatura ou composio) variao lateral de foras gravitacionais variao lateral de esforos que impulsionam as placas

ESFOROS DEFORMAO (vetor: magnitude e

direo)

Mecnica do meio-contnuo 1a. aproximao (meio homogneo e isotrpico) ver Turcotte & Schubert, 2002


Variao da presso litosttica em profundidade - Crosta e Litosfera espessadas

A B

A>B

A

A B

A>B

Profundidade de compensao

A prpria ascenso de astenosfera causa distenso litosfrica e o processo se retro-alimenta

Variao da presso litosttica em profundidade -Litosfera Estirada Crosta Soerguida


Envelopes de deformao para litosfera Continental e Ocenica

Kohlstedt et al., 1995


Allen & Allen (2005)


Esforos e movimento de Placas

- A somatrio do envelope de resistncia d a resistncia total da litosfera.

- Esforos inferiores e esse valor so transmitidos pela Placa, no causando deformao permanente.


Estado real de tenso e movimento das placas: Fontes de Dados

- Mecanismo Focal de Terremotos

- Break-outs em furos profundos

- Dados geolgicos (falhas e dados sobre neotectnica)

Direo e natureza do esforo


Mecanismo focal de terremotos

Meissner, 1986


Mapa Mundial de Esforos

Reinecker, J., Heidbach, O., Tingay, M., Sperner, B., & Mller, B. (2005): The release 2005 of the World Stress Map (available online at www.world-stress-map.org).


Legenda da Edio 2008


Esforos na Amrica do Sul

Reinecker, J., Heidbach, O., Tingay, M., Sperner, B., & Mller, B. (2005): The release 2005 of the World Stress Map (available online at www.world-stress-map.org).


Clculo terico do campo de esforos na litosfera

O que um material elstico?

Tenso Deformao Praticamente todos as rochas comportam-se

elasticamente para baixos valores de T, P, .

Simplificao: materiais isotrpicos.


Limitaes

Para T, P, : comportamento rptil.

Para T, P, : comportamento plstico. (Se a fora aplicada removida, parte da deformao permanece).

Qual poro da crosta e do manto superior comporta-se elasticamente na escala de tempo geolgico?


Modelo 1Coblentz & Richardson

[1996]

Bordas de coliso fixas.

Apenas ridge push.

Magnitude esforos parte centralda placa ~20 MPa. Traos pretosIndicam compresso, vazados, extenso.Predomina esforo compressional.



[1996]

Bordas de coliso fixas.

ridge push + cargas topogrficas.

Magnitude esforos parte centralda placa ~20 MPa. Traos pretosIndicam compresso, vazados, extenso. Foras topogrficas contribuem para reduzir a magnitude dos esforos no Escudo Brasileiro.



[1996]

Bordas livres

ridge push + foras topogrficas Andes

e da Margem

continental NE e E do Brasil

Magnitude esforos parte centralda placa ~20 MPa. Traos pretosIndicam compresso, vazados, extenso.Influencia da margem sobre o campo de esforos regionais devido aforas de borda de placa


Resultados: Campo de Velocidades


Monitoramento GPS Geodsia Espacial

Sella et al.,2002


Sella et al.,2002


Monitoramento GPS Geodsia Espacial

- Divergncia com o mapa mundial de esforos e com predies tericas:

- Componente elstica da deformao.

- Amostragem pequena e escala temporal inadequada.


Paradoxo do esforo tectnico

Esforos reais no seriam suficientes para promover a deformao da litosfera, porm isso acontece nas bordas das placas.

- Clculo do envelope de deformao no preciso e muito sensvel ao modelo de litosfera e seu estado trmico.

De fato, no apenas nas bordas ...


Limites difusos de Placas ou deformao Intraplaca

Gordon, 1998A aproximao de placas rgidas est longe da realidade.


Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22Slide 23Slide 24Slide 25Slide 26Slide 27Slide 28Slide 29Slide 30Slide 31Slide 32Slide 33Slide 34Slide 35Slide 36Slide 37Slide 38Slide 39Slide 40Slide 41Slide 42Slide 43Slide 44Slide 45Slide 46Slide 47Slide 48Slide 49Slide 50Slide 51Slide 52Slide 53Slide 54Slide 55Slide 56Slide 57Slide 58Slide 59Slide 60Slide 61Slide 62Slide 63Slide 64

Documents

Aula 1 - Métodos e tectônica global