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Prof. Clarisse Rosa
Métodos para o estudo do interior da Terra
Prof. Clarisse Rosa
Como estudar o interio
r da geosfera ?
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Métodos de Estudo
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Métodos de Estudo
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Métodos directos
sondagens ultraprofundas
estes dados são escassos e as camadas perfuradas pouco ultrapassaram a dezena de quilómetros, o que é
irrisório quando comparado com as dimensões do raio terrestre
(cerca de 6400 km).
Obstáculos de natureza tecnológica e financeira têm impedido que as
sondagens atinjam valores de profundidade mais elevados.
A partir das sondagens os geólogos podem estudar a natureza dos materiais, o seu estado de deformação, de fissuração, etc., e inferir das condições do interior do globo.
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Observação e estudo directo da superfície visível
Calçada do Gigante
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Exploração de Jazigos Minerais em minas e escavações
Minas de S. Domingos
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Sondagem
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Magmas e Xenólitos
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E mais …
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estudo dos materiais expelidos pelos vulcões
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estudo dos fragmentos de crosta oceânica
por razões de índole tectónica estes fragmentos podem aflorar à superfície terrestre
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Métodos de Estudo
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Métodos indirectosprovêm essencialmente das Ciências
. Geofísica . Astrogeologia
Contributos da GeofísicaAbrangem dados de natureza diversa:
. geotérmicos . de geomagnetismo
. gravimétricos . de densidade
. sismológicos
Permitem elaborar modelos teóricos da estrutura interna da Terra
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Geotermiaa temperatura aumenta progressivamente para o interior da Terra, conforme tem sido mostrado aquando da abertura de túneis, poços, minas ou execução de sondagens.
Esse aumento é variável entre diferentes regiões
A taxa de aumento da temperatura no interior da Terra é o gradientegeotérmico
O gradiente geotérmico relaciona o aumento da temperatura com a profundidade e é expresso em oC/m.
Gradiente Geotérmico: taxa de variação da temperatura com a profundidade, ou seja, aumento da temperatura por km de profundidade.
Prof. Clarisse Rosa
O grau geotérmico, que é expresso em m / oC, é o número de metros que é necessário aprofundar para que haja um aumento de temperatura de 1oC.
Para profundidades para as quais tem sido possivel fazer determinações directas o valor médio do grau geotérmico é de cerca de 30 oC/ Km, ou, em média, furar cerca de 33 metros para que a temperatura se eleve de 1oC
O fluxo térmico ou o fluxo de calor é a quantidade de calor que flui à superfície ou, quantidade de calor libertada por unidade de superfície e por unidade de tempo ( transferência de calor do interior para o exterior da Terra). É, em média, da ordem de 50 cal. por centímetro quadrado, por ano.
O fluxo térmico é um pouco mais elevado no eixo das dorsais oceânicas e mais baixo nos escudos.
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1Qual o gradiente geotérmico para a litosfera continental, até à profundidade de 25 km, 50 km e 100 km ?
Gradiente Geotérmico
Variação da temperatura e da pressão até à profundidadede 400 km
- Exercício
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1 - 500 °C/25 km = 20 °C/km 850°C/50 km = 17 °C/km 1150°C/100 km = 11,5 °C/km
2 - Ocorre aumento da temperatura com a profundidade, mas esse aumento tende a ser menor com o aumento da profundidade, isto é, próximo da superfície a temperatura aumenta mais rapidamente do que nas camadas mais internas da Terra. A análise do declive das linhas também permite chegar a esta conclusão.
3 - A afirmação está correcta, pois a temperatura na litosfera oceânica aumenta de
uma forma mais intensa do que na litosfera continental. Para uma mesma profundidade, a temperatura é superior na litosfera oceânica, implicando um gradiente geotérmico maior.
4 - Entre os 200 e os 400 km de profundidade a temperatura passa dos 1350 para os 1500ºC. Assim,200 000 m/150ºC = 1333 m/°C.
Resolução
Prof. Clarisse Rosa
Analisando o gráfico anterior pode verificar-se que a variaçãoda temperatura com a profundidade não é linear isto é não é umarecta . Pode ver-se que com o aumento da profundidade a variaçãoda temperatura é cada vez menor passando a partir dos 400 km a variar muito pouco.Se analisarmos a variação de temperatura entre os 200km deProfundidade e os 400 km podemos dizer que esta variou entre1350 ºC e os 1500 ºC (150 ºC).Assim podemos calcular o grau geotérmico em função do gráfico anterior pela seguinte regra de três simples:
400 km -200 km --------------------- 1500ºC – 1350ºC X --------------------- 1ºC
X=(200km x 1ºC)/150ºC=1,333 km/ºC=1333 m/ºC
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Gravimetria
Através do estudo de anomalias gravimétricas é possível detectar a localização, no Interior da Terra, de materiais de diferentes densidades.
anomalia gravimétrica – é a diferença entre os valores da gravidade medidos com aparelhos específicos ( gravímetros) e os valores da gravidade
teoricamente calculados para um mesmo ponto da Terra
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Anomalias gravimétricas - desvios em relação aos valores médios calculados
.. Podem ser:
. positivas - se o valor for superior ao calculado
. negativas - se o valor for inferior ao calculado
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Exercício
1 - Relacione a variação da intensidade da força gravítica com a distância à área situada acima do doma de sal- - gema.
A intensidade da força gravítica diminui com a proximidade à região ondese encontra o doma de sal-gema
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2 - Como interpreta a variação referida anteriormente?
A densidade do doma salino é menor que a densidade das rochas encaixantesdaí que a força gravítica exercida sobre um corpo à superfície da Terra sejamenor
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3 - Faça corresponder as expressões anomalia gravimétrica positiva e anomalia gravimétrica negativa às situações consideradas
Proximidade de um doma de sal-gema – anomalia gravimétrica negativaProximidade de uma intrusão magmática - anomalia gravimétrica positiva
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• Proximidade de um doma de sal-gema
• Força gravítica diminui Anomalia gravimétrica negativa.
• Rochas com baixa densidade têm baixa força gravítica.
• Método utilizado para saber onde há petróleo porque os domas salinos estão normalmente associados a jazigos de petróleo.
• Proximidade de uma intrusão magmática
• Força gravítica aumenta Anomalia gravimétrica positiva.
• Materiais com elevada densidade têm elevada força gravítica.
• Método utilizado para localizar jazigos de minerais densos como o ferro.
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Conclusão:
Nem todos os locais se encontram à mesma distância do centro da Terra
O interior da Terra não é homogéneo
Os materiais variam quer lateralmente quer em profundidade, na Terra
Prof. Clarisse Rosa
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Nas cadeias montanhosas…
• As anomalias negativas são explicadas porque debaixo dessas montanhas existem raízes formadas por rochas pouco densas. Essas raízes são muito maiores do que a zona saliente e mergulham profundamente no manto mais denso.
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• Através do estudo de anomalias gravimétricas é possível detectar a localização de materiais de diferentes densidades, ainda que esses materiais se encontrem a certa profundidade.
• A gravimetria é o método utilizado na prospecção mineira e de petróleo.
• Ao nível das grandes cadeias montanhosas existem anomalias gravimétricas negativas, mesmo que se entre em consideração com factores de correcção correspondente à altitude.
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Importância do geomagnetismo
• O geomagnetismo é importante porque:
– A existência do campo magnético terrestre apoia o modelo sobre a composição e as características físicas do núcleo terrestre;
– O paleomagnetismo fornece informações sobre o passado da Terra pois:• Regista inversões da polaridade do campo magnético
terrestre;• Apoia a hipótese da formação dos fundos oceânicos a partir
do rifte;
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Densidade
► a densidade global da Terra é de cerca de 5,5 g/cm3
► as rochas da superfície terrestre são muito menos densas → densidade média de 2,8 g/cm3
existirão materiais de densidade superior no interior do planeta
Outros dados têm confirmado esta suposiçãopermitindo:
• calcular a densidade para diferentes zonas do interior da Terra
• prever aumentos bruscos de densidade nas fronteiras de determinadas zonas
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Como se justifica que a densidade da geosfera seja superior á das rochas da crosta?
As rochas do interior da Terra● estão sujeitas ao aumento progressivo da pressão litostática
pressão exercida em profundidade pela massa rochosa suprajacente, a qual altera a estrutura e a mineralogia de uma rocha
vão sendo comprimidas Rochas mais densas
Diminuição do volume
Gradiente geobárico – variação da pressão litostática com a profundidade
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Conclusão:
Apoia a hipótese de que a densidade no interior da geosfera é variável
A gravimetria
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Geomagnetismo
magnetismo terrestre - é o resultado de toda a Terra se comportar como um enorme íman.
O campo magnético existe ao redor da Terra. A sua existência manifesta-se pela orientação de uma agulha magnética.
Origem do magnetismo terrestre - correntes eléctricas geradas no núcleo metálico do planeta.
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► A criação de um campo magnético dá-se através de correntes eléctricas.
►Os geólogos consideram:
• que o núcleo externo deverá encontrar-se no estado fundido
• que as elevadas temperaturas criam correntes de convecção
• que estes movimentos de ferro líquido podem gerar correntes eléctricas e um campo magnético associado
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► Alguns minerais ( por exemplo a magnetite) quando se formam: • sofrem um processo de magnetização, de acordo com o campo magnético terrestre no momento da sua formação
►Certas rochas retêm a memória do campo magnético terrestre no momento da sua formação - paleomagnetismo
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► as posições dos pólos magnéticos não são constantes e mostram mudanças observáveis de ano para ano.
► a sua variabilidade indica que esse núcleo se encontra em movimento → o metal fundido assume o papel de espirais condutoras → criam campos magnéticos.
► A medida da intensidade do campo magnético é feita com instrumentos chamados magnetómetros: determinam a intensidade do campo e as intensidades em direcção horizontal e vertical.
► A intensidade do campo magnético da Terra varia nos diferentes pontos da superfície do planeta.
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Linhas do campo magnético terrestre – saem do pólo norte magnético para o pólo sul
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Os pólos magnéticos da Terra não coincidem com os pólos geográficos de seu eixo ( N / S )
Os pólos magnéticos da Terra passam por inversões: de vez em quando, o norte passa a ser sul, e o sul passa a ser norte
isto porque
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►é extremamente importante para o planeta porque • protege-o de radiações ionizantes • de ventos solares
Estes contêm partículas perigosas para os seres vivos e afectam o funcionamento de satélites e aparelhos de comunicação.
Conclusão: A existência de um magnetismo terrestre faz supor, para a Terra, um núcleo externo metálico de material fundido
Porque é importante para a Terra a existência de um campo magnético?
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Como pode o magnetismo das rochas evidenciarque ocorreu expansão dos fundos oceânicos ?
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Relativamente à importância do geomagnetismo
pode considerar-se que: • a existência do campo magnético terrestre apoia o modelo sobre a composição e as características físicas do núcleo terrestre
• o paleomagnetismo fornece muitas informações sobre o passado da Terra: • • regista inversões da polaridade do campo magnético terrestre • • apoia a hipótese da formação dos fundos oceânicos a partir do rifte
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Sismologia
► Se a Terra fosse homogénea ou seja se a composição e as propriedades físicas dos materiais fossem idênticas
● A velocidade das ondas sísmicas seria constante em qualquer direcção
e
● A trajectória dos raios sísmicos seria rectilínea
Tal não se verifica
Conclusão:♦ A Terra varia na sua composição interna♦ as propriedades físicas dos seus materiais são diferentes