TERRA UM PLANETA EM TRANSFORMAÇÃO (A

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1 TERRA UM PLANETA EM TRANSFORMAÇÃO (A Visão Geológica da Natureza) Ivan A. do Amaral Resumo Teórico 1. AS TRANSFORMAÇÕES TERRESTRES A Terra é um planeta em permanente transformação, em todas as partes, em diferentes velocidades, escalas de espaço e de tempo. A percepção de uma transformação é relativamente simples, desde que possamos presenciar o fenômeno em todo seu desenvolvimento. Considerando a natureza sob o ponto de vista geológico, a dificuldade aumenta na medida em que, quase sempre não temos acesso à observação direta do fenômeno. Nestes casos, o reconhecimento e a descrição de transformações envolvem, em geral, evidências indiretas e interpretações baseadas em extrapolações no espaço e no tempo. Quando lidamos com transformações geológicas, é comum a dificuldade na reconstrução do raciocínio que nos permitiu identificá-las e a descrição do fenômeno. Separar o fato da interpretação. Encontramos, dificuldades no estabelecimento das razões que nos levaram a observação e interpretação daqueles fatos em particular. Um exemplo disso são as camadas de rochas encurvadas que encontramos na natureza, e que costumamos denominar de dobramento. Tal definição já inclui interpretação. Se considerarmos tais rochas como dobradas, implicitamente admitimos que houve momento em que não estavam dobradas, depois sofreram transformação dobrando-se. Tudo, sem que houvesse testemunha para o evento e apesar de sabermos que enormes forças deveriam ter atuado para realizar tal dobramento. Não seria mais fácil supor que as rochas já houvessem se formado assim, encurvadas? O que nos leva a supor a ocorrência da referida transformação? Por que admitimos a permanente transformação da natureza terrestre?

2 2. ENERGIA E TRANSFORMAÇÃO Por que as coisas se modificam? Por que não permanecem como estão? Em que consiste a transformação de um material? Em todos os casos de transformação, é possível constatar algum tipo de movimento, em que alguma parte de matéria se deslocou em relação a outra. Toda transformação consiste em movimento, que pode alterar a natureza da matéria envolvida, de tal sorte que alguma característica ou propriedade da mesma resulta modificada. Por outro lado, sabemos que só é possível colocar um corpo em movimento ou modificar seu estado inicial de movimento, se lhe for adicionada alguma força. Essa capacidade de produzir esforços, por sua vez, resulta de uma entidade denominada energia. Quanto maior for sua quantidade disponível, maior será a força que pode ser aplicada a um corpo, maior a massa que pode ser movimentada e maior o deslocamento que pode ser produzido. Associado ao movimento da matéria ocorre fluxo de energia, que também se modifica ao fluir. Para que haja esse fluxo, que gera forças que movimentam e modificam a matéria, é necessário a existência de diferença potencial de energia entre dois pontos, fazendo com que a energia flua da posição de maior para menor potencial. As transformações são portanto uma resposta ao desequilíbrio energético, toda vez que ele ocorre. A Terra possui algumas fontes permanentes de energia, tais como a energia solar e a energia gravitacional, que provocam ininterruptamente situações de desequilíbrio energético nos materiais terrestres. Os materiais se transformam em busca de uma nova situação de equilíbrio, enquanto a energia flui através deles, também se transformando em outros tipos de energia. Isto acarreta a condição de constante transformação de nosso planeta, em todas as suas escalas de espaço e tempo. 4. FONTES DE ENERGIA PARA OS PROCESSOS TERRESTRES Energia solar Evidências a) manchas solares b) gases incandescentes c) vento solar

3 Atuação como um campo A Terra está situada dentro do campo energético que se estende ao redor do sol, no espaço. A distância Terra-Sol é um dos fatores determinantes da quantidade dessa energia recebida pelo nosso planeta. A energia recebida é responsável, por uma série de eventos nas porções superficiais da terra, tais como: existência de vida, variação de temperatura média, estações climáticas, correntes marítimas, regime de ventos ocorrência de determinadas transformações, etc. Hipóteses para a produção da energia solar Sol perde para o espaço enorme quantidades de energia, há pelo menos 3,0 B.A. Há várias hipóteses para explicar uma produção de energia dessa ordem : a) reações de combustão, que eliminam energia; b) contração do Sol, que implicaria em perda de energia; c) reações nucleares (do tipo fusão nuclear), transformações de H em He. Na superfície do sol, estes elementos são encontrados em grande proporção, e tais reações podem ocorrer no interior do astro, onde há calor e pressão suficientes, e produzir elevada quantidade de energia, pois a união de dois núcleos formando um núcleo, mais estável diminui o estado energético do sistema, levando à eliminação de energia. Energia interna da Terra Evidências: Vulcões eliminação de material incandescente do interior da terra Grau geotérmico aumento gradativo da temperatura dos materiais em direção ao centro da terra. Geisers liberação de água e vapor d água, em temperaturas elevadas na superfície da Terra; Terremotos liberação de energia através de ondas sísmicas. Hipóteses para a produção de energia interna da terra O calor proveniente do Sol não atinge profundidades maiores que alguns metros na crosta. Assim, é preciso teorizar para explicar a produção de energia existente no interior da terra. a) calor original a terra teria se formado bastante quente e até hoje estaria perdendo calor.

4 b) pressão a pressão das camadas superiores sobre as interiores, poderia provocar aquecimento destas. c) reações nucleares no interior da Terra, deve haver reações do tipo, fissão nuclear, em que núcleos de átomos muito grandes se partem, formando núcleos menores, mais estáveis liberando energia calorífica. Energia Gravitacional Atração gravitacional entre dois corpos, regida pela equação: F M1. M 2 G 2 d Onde: F = força de atração gravitacional G = constante de atração gravitacional M 1, M 2 = massas dos dois corpos que se atraem d = distância entre os dois corpos Atuação como um campo de força A terra possui um campo gravitacional, e todos os corpos de seu redor estão sujeitos a esta atração. Consequentemente, todo corpo possui uma determinada energia potencial dada pela gravidade, já que a tendência é dirigir-se sempre para o centro da terra, onde aumenta a atração gravitacional. Qualquer deslocamento de um corpo para níveis mais próximos do centro significa transformação de energia potencial em cinética. Energia Magnética O campo magnético terrestre. A Terra funciona como um gigantesco ímã cujos polos são os polos magnéticos terrestres, que são independentes dos polos geográficos, embora atualmente se encontrem próximos. Atuação como um campo de força Da mesma forma que o campo gravitacional, o campo magnético submete todos os corpos ao redor do planeta à sua atuação. Embora seus efeitos sejam restritos à partículas carregadas elétrica ou magneticamente, podem ser notadas por exemplo, pelo cinturão de partículas ionizadas que envolve a Terra (Cinturão de Van Allen) e que protege os seres vivos do bombardeio contínuo dos raios ultra-violeta vindos do sol.

5 Além disso, diversos instrumentos construídos pelo homem são sensíveis às propriedades magnéticas terrestres, e sofrem variações conforme a posição que se ocupe na superfície terrestre. IV DE QUE É CONSTITUIDA A TERRA? Ao estudarmos a terra sob o ponto de vista de suas transformações, é importante considerarmos preliminarmente os materiais terrestres que estão sofrendo tais modificações. A parte sólida e inanimada, com raio aproximado de km, constitui em termos de massa e volume, a totalidade do planeta e só é possível ser observada diretamente nos primeiros km de profundidade, através de sondagens, perfurações de minas, ação erosiva que retira o material superficial e nas erupções vulcânicas. Dessa forma, a própria crosta terrestre ( ou litosfera) que é a camada sólida mais superficial, com espessura média de 50 km, permanece quase inacessível à observação direta. Portanto, o que se pode afirmar acerca dos materiais terrestre, refere-se apenas a algumas dezenas de quilômetros acima e abaixo da superfície terrestre. Esta zona superficial constitui o meioambiente terrestre e seus materiais constituintes são classificados pelo menos, segundo dois critérios: estado físico ou caráter inanimado ou animado. Disso resultam quatro esferas materiais: litosfera (matéria sólida), hidrosfera (matéria líquida), atmosfera (matéria gasosa) e biosfera (matéria viva). Alem destas, admitese a existência, abaixo da crosta, de mais duas esferas: o manto e o núcleo. Atmosfera: constituída de diversas camadas, das quais, a mais próxima da superfície terrestre é a troposfera, onde se dão os fenômenos climáticos e onde se concentra 99% de matéria gasosa, cuja composição é a seguinte: ELEMENTOS % PESO Nitrogênio 78,1 Oxigênio 20,9 Argônio 0,9 Gás Carbônico 0,03 Outros 0,07

6 Biosfera: constituída por todos os seres vivos. Sua participação em volume na constituição da Terra é insignificante e a manutenção da vida depende de condições físico-químicas muito específicas e restritas. As substâncias orgânicas são complexas, onde predominam o oxigênio, carbono, hidrogênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. Contém ainda grande quantidade de água. Hidrosfera: compreende a camada líquida que envolve ¾ da superfície da terra, na forma de oceanos, bem como as águas dos continentes. É composta principalmente de água (H 2 O), com alguns sais dissolvidos, dos quais o mais importante é o cloreto de sódio (NaCl). Em termos de elementos, esta é a composição percentual em peso: ELEMENTOS % PESO Oxigênio 86,0 Hidrogênio 10,5 Outros 3,5 Litosfera: compreende a camada sólida da superfície da Terra, chamada também de crosta terrestre. Compreende apenas 1% do volume total da Terra. Em termos de elementos, esta é sua composição: ELEMENTO QUÍMICO % PESO % VOLUME (O) Oxigênio 46,6 93,8 (Si) Silício 27,7 0,9 (Al) Alumínio 8,1 0,5 (Fe) Ferro 5,0 0,4 (Ca) Cálcio 3,6 1,0 (Na) Sódio 2,8 1,3 (K) Potássio 2,6 1,8 (Mg) Magnésio 2,1 0,3

7 Os elementos se encontram agrupados em substâncias, sendo as mais abundantes os silicatos, formados de cadeias complexas, onde predominam o oxigênio e o silício. Estas substâncias que formam a litosfera são os minerais. Podemos definir MINERAL como todo sólido homogêneo, de composição química definida, e origem inorgânica e natural. Os minerais ocorrem formando agregados, que constituem rochas que ocupam uma porção considerável da crosta terrestre. Quando um mineral ou rocha assumem importância econômica são referidos como minério. Em termos minerais, esta é a composição da Litosfera: MINERAIS % Feldspato 59,5 Quartzo 12,0 Piroxênio/Anfibóli os 16,8 Micas 8,8 Minerais Acessórios 7,0 Os minerais geralmente ocorrem em forma cristalina. Um cristal é um corpo delimitado por faces planas naturais, evidenciando a organização interna regular das moléculas da substância que o compõe. Algumas propriedades físicas e químicas dos minerais podem ser importantes para sua identificação: forma, tenacidade, cor, cor do traço, densidade, brilho, dureza, clivagem e fratura, propriedades ópticas, reações químicas características em via seca e úmida. Os minerais apresentam composição química, forma e estrutura cristalina que refletem as condições físico-químicas predominantes no local de sua formação, por isso são considerados indicadores ambientais. Na realidade, todas as substâncias ou aglomerados de substâncias podem ser assim considerados. Comparação entre as esferas materiais superficiais. A atmosfera e a hidrosfera tem constituição relativamente homogênea, devido as facilidades de movimento que têm seus constituintes, o que não acontece na litosfera.

8 Nas três esferas, ressalta a importância do oxigênio, que predomina na Litosfera e Hidrosfera, e têm muita importância na Atmosfera. A grande importância do oxigênio também pode ser observada na Biosfera. Manto e Núcleo O conhecimento sobre o Manto e o Núcleo é obtido através de evidências indiretas: comportamento das ondas sísmicas (velocidade e refração), grau geotérmico (aumento progressivo da temperatura com a profundidade), composição de meteoritos, densidade da terra (obtida através de estudos Astronômicos e da Lei da Atração Universal de Newton etc). No tocante ao estado físico, admite-se que as regiões mais profundas da Crosta e o Manto ( 50 a km de profundidade ) sejam basicamente sólidos e que o Núcleo seja sólido em sua porção mais interna (5.100 a km de profundidade) e esteja em estado líquido ou similar na sua porção mais externa (2.900 a km de profundidade). Quanto a composição química, admite-se que o Manto seja basicamente constituído de silicatos de Ferro e Magnésio e o núcleo seja formado por Ferro e Níquel. V. O DESGASTE DOS CONTINENTES A matéria sólida do nosso, planeta, além de inacessível à observação direta na sua maior parte, também se apresenta aos sentidos humanos, com forte características de imutabilidade. Considerando o caso da litosfera, verificamos que a ela está intimamente associada uma sensação de permanência e segurança (exceto, é óbvio, para os que vivem em áreas assoladas por abalos sísmicos e vulcanismo). Não estamos acostumados a vê la modificar se de um dia para outro. Entretanto, observações mais cuidadosas nos levarão à percepção de que a litosfera, da mesma forma que as demais esferas superficiais, está toda e sempre se transformando. Um grande número de evidências diretas e indiretas está permanente à disposição do observador que quiser estudar as transformações na litosfera. Basta uma observação mais atenta. Estamos habituados a observar o manto pouco consistente de material que cobre grande parte da superfície continental (o solo) Não perguntamos sobre sua origem e se permanecerá sempre daquela forma. Na praia, convivemos naturalmente com areia e raramente refletimos sobre sua natureza e formação.

9 Temos notícias de avalanches rochosas que destroem trechos de estradas e cidades. As águas dos rios carregam permanentemente fragmentos e partículas rochosas, sem que perguntemos de onde vem e para onde vão. Parece que a superfície da litosfera não é tão eterna assim. O estudo sistemático de certos tipos de transformações a que as rochas estão submetidas principalmente na superfície continental leva-nos à constatação de um conjunto de processos que denominamos genericamente de intemperismo. Tais processos ocorrem desde que a maior parte das atuais rochas superficiais formou se, em condições físico químicas diferentes daquelas reinantes na superfície terrestre. Por isso elas estão desequilíbrio energético, o que gera transformação ou o seu intemperismo. A ação intempérica é provocada principalmente pela água, calor solar, organismos vivos e gás carbônico. Os principais produtos do intemperismo são os sedimentos e o solo. Num corte de estrada, muitas vezes podemos observar o chamado perfil do solo, formado por uma série de camadas superposta, constituídas por materiais de aparência diferente, tendo na base a rocha inalterada. Abaixo do solo superficial (camada com matéria orgânica), há uma camada rica em material coloidal, denominada subsolo. Quando esta camada é bem desenvolvida, consideramos o perfil do solo como maduro. Entretanto, as características do solo maduro diferem, principalmente em função do clima em que se formaram. Uma parte do material intemperizado não permanece no próprio local, sendo removido principalmente pela água, além de outros agentes como vento, geleira, ação direta da gravidade, num conjunto de processos denominados erosão. As transformações erosivas são também resultados de desequilíbrios energéticos associados direta ou indiretamente à gravidade e à energia solar. Um dos principais resultados da erosão é a tendência ao nivelamento da superfície terrestre, através do processo de remoção dos sedimentos das porções mais altas e deposição nas depressões, principalmente nas bacias costeiras. Se tomarmos a superfície terrestre como um todo, e não alguns locais específicos, a água (continental ou marinha, líquida ou sólida) é o principal agente intempérico e erosivo, de onde provavelmente advém o dito popular, água mole em pedra dura tanto bate até que fura.

10 6. POR QUE AINDA EXISTEM MONTANNHAS? Os produtos do intemperismo nem sempre permanecem no local de origem, constituindo solos, mas frequentemente são removidos pelos agentes erosivos, que realizam a chamada denudação continental. A velocidade com que estes processos vêm desgastando o relevo pode ser avaliada através do principal agente erosivo: as correntes fluviais. Conhecendo se a quantidade média de sedimentos contidos em um litro de água de rio e também a velocidade e o volume de suas águas podemos determinar a quantidade de sedimentos que ele transporta num dado tempo. O Rio Amazonas transporta anualmente cerca de 600 milhões de toneladas de sedimentos. Nos EUA, cálculos feitos para toda a rede hidrográfica demonstraram que 400 milhões de toneladas de sedimentos estão sendo removidos anualmente para os oceanos. Confrontando-se este valor com o total de relevo emerso, conclui-se que em 45 milhões de anos todo o relevo do continente norte-americano seria arrasado e reduzido a uma imensa planície ao nível do mar. Se confrontamos esse intervalo de tempo com a idade provável da terra (4,5 bilhões), verificaremos que a denudação continental se processa há uma velocidade suficiente para que há muito, o relevo já estivesse destruído. Se as premissas adotadas, os cálculos feitos e os métodos utilizados estão corretos, como explicar a presença de montanhas na paisagem terrestre atual?. A explicação para o problema está no carater de ciclicidade dos processos formadores de montanhas ou seja, a reativação dos processos formadores de montanhas (processos orogenéticos) ao longo do tempo geológico. Reforçando esta hipótese, há evidencia da presença de fósseis marinhos em grandes altitudes e distantes do litoral, nas montanhas continentais atuais indicando, uma antiga fase marinha em sua formação. Esta fase ficaria explicada se os sedimentos tivessem sido levados pelos agentes erosivos e, após longa acumulação em bacias costeiras tendo sido soerguidos, até tornarem-se cadeias montanhosas. A hipótese descrita depende da possibilidade de amplas movimentações de porções consideráveis da crosta. De fato, há muitas evidências acerca desta movimentações: deslocamento horizontais e verticais relativos, de parte da crosta (falhamento), encurvamento de pacotes de camadas rochosas de origem sedimentar, com disposição horizontal primária (dobramentos), presença de fósseis marinhos e rochas de ambiente marinho em cadeia montanhas atuais, ação de terremotos, etc. Cada um deste fatores não vai além de simples evidência da movimentação da crosta em grande escala, mas em conjunto (associados a outros não mencionados) chegam a constituir prova do referido deslocamento.

11 Poderíamos então construir uma síntese para o processo de reciclagem do relevo, desgastado pelo intemperismo e a erosão e para o consequente soerguimento após sua acumulação: os materiais que intemperismo e a erosão removem das próprias montanhas continentais são depositadas em extensas bacias litorâneas, constituindo inicialmente espessos pacotes sedimentares. Numa fase posterior, forças atuam sobre esse amplo pacote sedimentar, comprimindo-o dobrando-o falhando-o, triturando suas rochas e modificando a própria natureza destas rochas; como resultado disso tudo, lentamente emerge do mar uma nova cadeia montanhosa. A idéia exposta explica, sem dúvida, porque ainda existem montanhas, ao reunir coerente e logicamente as diferentes evidências descritas. Contudo está longe de resolver um outro e fundamental problema acerca da origem das montanhas, que a própria hipótese cria: que processos originariam as forças fantásticas, capazes de comprimir bilhões de toneladas de rochas, elevando-as a alguns milhares de metros acima do nível do mar? Além disso, como se explica que as faixas orogenéticas encontrem-se geograficamente associadas a outros fenômenos geológicos, como vulcanismo, terremotos, arcos insulares, fossas tectônicas costeiras? Como se formariam as profundas bacias, capazes de abrigar pacotes de sedimentos com mais de uma dezena de quilômetros de espessura? Por que as cadeias de montanha estão limitadas a algumas regiões costeiras? A origem das forças orogenéticas e a articulação dos mencionados fenômenos geológicos no tempo e no espaço, constituem um dos maiores enigmas enfrentados pela moderna geologia. Há diferentes posições a respeito, gerando diferentes teorias orogenéticas, duas delas sendo expostas a seguir, de forma sucinta. 7. TEORIAS DE FORMAÇÃO DE CADEIAS E MONTANHA Ambas as teorias orogenéticas a seguir expostas admitem basicamente a idéia de que paralelas a certas regiões costeiras existem extensas e relativamente estreitas bacias de deposição de sedimentos continentais, inicialmente rasas, que vão se aprofundando à medida em ocorre a sedimentação. Tais bacias são denominadas geossinclinais..

12 O Modelo das Correntes de Convecção no Manto Propõe que, devido ao aumento gradativo da temperatura com a profundidade, formar-se-iam no manto terrestre correntes de convecção de matéria, similares as que ocorrem na matéria fluida (hidrosfera e atmosfera), embora em velocidade incomparavelmente mais lenta. Estas correntes de convecção teriam fases predominantemente descendente gerando forças que puxariam a crosta para baixo, propiciando o rebaixamento das bacias oceânicas, à medica em são preenchidas por sedimentos. Seguir-se-iam movimentos convectivos horizontais que, nas interfaces entre duas células convectivas e convergentes, gerariam forças compressão, ocorreria ruptura e fusão parcial das rochas, gerando falhamentos, dobramentos, abalos sísmicos, vulcanismo, etc., justificando a coincidência geográfica desses fenômenos geológicos. O mesmo raciocínio consegue também explicar a ocorrência, localização e composição das cadeias oceânicas submarinas (cadeias meso-oceânicas), que se formariam sobre as faixas de interface entre duas células convectivas divergentes. A teoria das correntes de convecção no manto deixa em aberto todavia, questões importantes: a sua própria localização no manto exatamente sob as faixas costeiras de deposição o padrão de distribuição dos focos dos terremotos em profundidade, a ocorrência deste tipo de orogênese em determinadas áreas costeiras, como na costa oeste da América do Sul, e sua ausência na margem leste do mesmo continente, etc. Teoria da Tectônica de Placas Esta teoria tem sua origem na antiga teoria da deriva dos continentes, elaborada a partir da constatação das afinidades dos contornos e das semelhanças geológicas e fossilíferas observadas entre continentes diferentes. Segundo a teoria da deriva, originalmente haveria um único continente que há algumas centenas de milhões de anos teria se rompido em várias partes e iniciado a migração, geradora d a configuração atual dos continentes terrestres. A teoria da tectônica de placas, trabalhando com novos conhecimentos principalmente relativos à Geologia Marinha, retomou a idéia da deriva, dando-lhe maior substância e coerência. Segundo ela, toda a crosta terrestre, incluindo pequena porção superior do manto, seria constituída de placas rígidas, formando uma espécie de mosaico. Há cerca de 200 milhões de anos, as placas teriam iniciado um movimento, cujo produto final seriam todas as principais feições tectônicas da crosta terrestre atual.

13 Quando duas placas estão se afastando uma da outra, surgiriam cadeias vulcânicas meso-oceânicas entre elas. Quando duas placas se aproximam a se chocam, uma delas submergiria sob a outra em direção ao manto, originando na área de choque os geossinclinais e posteriormente cadeias montanhosas. A tectônica de placas considerada em toda a sua complexidade, consegue explicar a quase totalidade dos fenômenos tectônicos conhecidos, porém deixa em aberto questões muito relevantes, como, a explicação para a formação de cadeias montanhosas de idade maior que 200 milhões de anos, a explicação para as forças gigantescas, capazes de movimentar as placas. Há geólogos que propõem uma junção desta teoria com a das correntes de convecção. As correntes de convecção no manto, seriam as responsáveis simplesmente pelas forças deslocadoras das placas e não diretamente pelo conjunto de fenômenos que a sua versão original procurava explicar. Entretanto, levantam-se sérias objeções, deixando em aberto um dos mais apaixonantes debates sobre o funcionamento da dinâmica interna da crosta. 8. AS TRANFORMAÇÕES NAS ROCHAS E SEU AMBIENTE DE FORMAÇÃO A denudação continental e a orogênese, considerados sob um determinado ponto de vista, representam profundas e permanentes modificações no relevo. Porém, simultaneamente envolvem também modificações nas rochas constituintes da litosfera, pois, na realidade, são elas os materiais que são desgastados pelo intemperismo ou soerguidos nas montanhas. As transformações especificamente das rochas constituem, portanto, um novo ângulo sob o qual pode ser encarada a dinâmica da litosfera. Ao transferirmos o foco de interesse da geomorfologia para os materiais, constatamos a existência de grandes diferenças nas características das rochas constituintes da litosfera. Apesar de serem todas constituídas de minerais, pode variar, de uma para outra, o número de espécies constituintes, a proporção entre as espécies minerais, o tamanho dos minerais, o grau de coesão, etc. O estudo das características e das diferenças, pode constituir uma pista para a compreensão das transformações que ela sofre. Onde se formam as rochas? Por que as rochas se modificam? Essas transformações apresentam algum caráter cíclico? Ao tratarmos destes assuntos, voltaremos a nos defrontar com a dificuldade de observação direta, pois os dados acessíveis são fragmentários, necessitando de uma alta dose de correlações e extrapolações, para adquirirem contornos de uma resposta aceitável aos problemas propostos.

14 Rochas Formadas na Superfície Terrestre O intemperismo provoca a desagregação e decomposição das rochas junto à superfície terrestre. Uma parcela do material resultante passa a fazer parte do solo enquanto a outra é removida pelos agentes erosivos, impulsionado pela gravidade. O principal agente erosivo é o rio que, além de carregar enormes quantidades de materiais, colabora também no desgaste dos mesmos, à medida que provoca o choque dos fragmentos entre si e com seu leito. Este material transportado (sedimento) eventualmente chega à águas relativamente calmas, como oceanos e lagos e deposita-se em camadas horizontais. Nestes depósitos formam-se diferentes estratos em virtude de os rios carregarem uma mistura de diversos sedimentos que varia com o tempo, principalmente quando suas águas mudam de curso. O resultado possível é uma estratificação com camadas que podem diferir na cor, granulometria, forma dos grânulos, natureza dos componentes, etc. Estas camadas acabam por transformar-se em rochas sedimentares. As rochas estratificadas refletem os depósitos sedimentares originais, exceto, é claro, quanto a resistência. A pressão exercida pelas camadas sobrepostas é uma das condições necessárias para transformar o sedimento em rocha. Da mesma forma é importante a presença de um cimento natural, como por exemplo, o CaCO 3, que levado pelas águas infiltrantes, precipita-se nos espaços entre os grãos de areia. Este tipo de rocha sedimentar formada a partir da decomposição, compactação e cimentação desses materiais é denominada sedimentar clástica (detrítica/fragmentar). Exemplo: arenito. Existem ainda as rochas formadas a partir da precipitação de materiais iônicos dissolvidos na água. Estas rochas são chamadas de sedimentares químicas, como o calcário, que é composto quase totalmente por CaCO 3. Há também o caso das rochas biogênicas, como o carvão, que é formado pelo soterramento de vegetais nos leitos de bacias e posterior solidificação.. Rochas Formadas Abaixo da Superfície Terrestre Observadas com cuidado, certos tipos de rochas encontradas na superfície terrestre, não apresentam as características fundamentais das rochas sedimentares. Estas rochas são genericamente denominadas de cristalinas e a sua aparência contém evidencias das condições sob as quais se formaram.

15 Experiências com cristais em laboratórios facilitaram em muito o estudo das condições de formação desse tipo de rochas. Destacam-se as seguintes observações úteis: - os átomos num cristal estão arranjados de forma regular. -a presença de cristais atesta uma origem a partir de um estado fundido ou semi fundido. - se um material fundido for resfriado rapidamente seus átomos se arranjarão desordenadamente, não formando cristais ou resultando em cristais pequenos; se for resfriado lentamente seus átomos ganharam um arranjo ordenado; formando cristais maiores. - os cristais formados a partir da solidificação de material fundido, não assumem qualquer padrão ordenado: não se organizam nem em camadas nem em direções preferenciais. Estas observações são usadas para analisar amostras de rochas cristalizadas e dessa maneira estabelecer que o tamanho e o padrão de cristalização indicam onde e de que modo a rocha se originou: a partir da solidificação de material fundido que subiu através de fendas até a superfície terrestre (rochas vulcânicas); neste caso também podemos considerar que seu ambiente de formação é a superfície terrestre, embora seu material provenha de baixo da superfície; a partir do resfriamento, de material fundido, durante milhões de anos nas profundezas da crosta (rochas plutônicas); a partir da transformação de rochas pré-existentes submetidas, no estado sólido, a alta temperatura e pressão, abaixo da superfície terrestre (rocha metamórfica). As duas primeiras, por terem em comum a origem a partir da solidificação de material em fusão (magma), são chamadas magmáticas ou ígneas. Rochas segundo seus tipos genéticos As rochas podem ser classificadas geneticamente do seguinte modo: Rochas Sedimentares formam-se a partir de deposição, compactação e cimentação de material, previamente intemperizado e erodido. Geralmente apresentam estratificação, com camadas planas e de espessura uniforme diferindo uma das outras pelo tamanho, forma doa grânulos, coloração, etc. Entre os grânulos de minerais pode aparecer uma massa mais fina denominada matriz unindo matriz e grânulos minerais também pode aparecer o chamado cimento.

16 Rochas Magmáticas formam-se a partir da solidificação de materiais rochosos fundidos (magma). Apresentam distribuição aleatória dos minerais, com cristais não alinhados, não exibindo padrões definidos. Apresentam grande coesão entre seus minerais constituintes. Rochas Metamórficas formam-se a partir de transformações que as demais rochas sofrem, sob ação de alta pressão e temperatura quando submetidas às profundidades da crosta, sem que ocorra fusão do material. Apresentam distribuição orientada dos minerais que tendem a um alongamento e alinhamento, formando espécies de bandas. Quando apresentam camadas, trazem evidências de transformações ocorridas. O Ciclo das Rochas Existem, três ambientes básicos de formação de rochas (sedimentar, ígneo e metamórfico), cada um desses ambientes apresentando variações específicas (por exemplo, as diferentes profundidades em que se originam as rochas ígneas). Cada um desses ambientes e suas variações imprimem marcas nas rochas, tornando-as indicadoras do ambiente em que se originaram. Os diferentes tipos de rochas, formados em cada um desses ambientes, submetidos as condições reinantes em outro ambiente, desequilibram-se, adaptam-se a este novo ambiente, transformado-se em novo tipo de rochas, a ele compatível. A essas transformações recíprocas de um tipo genético de rochas em outro, conforme as condições físico-químicas reinantes denomina-se ciclo das rochas (Ciclo Petrogenético). Na caminhada dentro do ciclo, as rochas não seguem qualquer sentido preferencial. 9. PELOS CAMINHOS DA ÁGUA Na tentativa de compreensão das transformações na litosfera, ficou muito evidente o papel preponderante desempenhado pela água na maioria dos processos envolvidos. Torna-se, assim, importante compreender um pouco melhor as características da hidrosfera e das suas proprias transformações. A água encontra-se em toda parte na superfície do planeta, distribuída nos oceanos, na atmosfera, na biosfera e em diversos reservatórios continentais (superficiais e subterrâneos), encontrando-se na forma liquida, sólida ou gasosa, conforme podemos notar no quadro seguinte:

17 DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NA TERRA Superfície total na Terra km 2 Superfície total das águas salgadas km 2 Volume total de água salgadas m 3 Volume total de água doce (superficiais e subterrâneas) 37, km 3 Volume de geleiras 37, km 3 Volume de lagos e rios km 3 Volume de águas subterrâneas Volume total de água armazenada na massa biológica 0, km3 8, km3 Volume de água na atmosfera 0, km 3 A água circula permanentemente entre esses reservatórios, através dos processos de evaporação, condensação e precipitação, além do escoamento superficial ou subterrâneo, desenvolvendo o chamado ciclo hidrológico, onde os três estágios são o continental, o marinho e o atmosférico. Necessariamente não segue um sentido único e preferencial em seu movimento (por exemplo, a água continental tanto pode escoar para o mar como evaporar-se incorporando-se a atmosfera). O ciclo hidrológico pode ser melhor entendido se efetuarmos medidas da intensidade dos seus processos nos ambientes marinhos e continentais. Nos oceanos há excesso de evaporação em relação à precipitação, todavia compensado por valor igual, mas inverso, de excesso nas áreas continentais. Estas diferenças compensadas evidenciam a existência do que chamamos balanço hidrológico em termos mundiais, sustentado pelo escoamento superficial e subterrâneo da água dos continentes para os oceanos e pela circulação da atmosfera, levando umidade dos mares para os continentes. Porém, como a evaporação ocorre também nas áreas continentais e a precipitação também ocorre nas áreas oceânicas, verificamos que o ciclo hidrológico se dá também em escalas menores.

18 10. POR QUE OCORRE O CICLO DA ÁGUA? A tendência geral da água continental, sob a ação da gravidade, é escoar para os reservatórios marinhos. Em tempo relativamente curto teríamos o escoamento de quase toda a água continental caso não houvesse os fenômenos de evaporação, condensação e precipitação, bem como se o ar úmido marinho não se movimentasse sobre o continente. A mudança de estado físico da água líquida para vapor d água, que caracteriza a evaporação (e a transpiração dos vegetais) são fenômenos de desequilíbrio energético sustentados pela energia solar. Quanto mais energia calorífica disponível (portanto, quanto maior a temperatura), tanto mais intenso seria o fenômeno de evaporação. Todavia, a evaporação depende de pelo menos mais dois fatores: o primeiro, evidentemente, da disponibilidade de água líquida; o segundo, da própria quantidade de vapor d água existente na atmosfera circundante da massa liquida que exerce pressão de vapor, e que tende a contrabalançar a tendência de evaporação. As temperaturas mais altas e a circulação atmosférica horizontal ou vertical, removendo as massas de ar saturadas de vapor d água, facilitam o fenômeno de evaporação. O retorno do vapor d água, ao estado líquido, na atmosfera, através da condensação ocorre em virtude do resfriamento do ar, a partir do momento em que a massa de ar atinge o ponto de saturação de vapor. O resfriamento do ar atmosférico ocorre primordialmente através de sua movimentação vertical. Á medida que a massa de ar se eleva, atinge regiões com pressões circundantes mais baixas e, consequentemente, expande se e se resfria. O principal resultado da condensação do vapor d água com altitude na atmosfera é a formação de nuvens. O fenômeno da chuva ou precipitação atmosférica ocorre quando por razões ainda não perfeitamente caracterizadas, as gotículas da nuvem aglutinam-se até atingir um tamanho cerca de um milhão de vezes maior, que favorece sua queda por ação da gravidade. O ciclo da água resulta, pois, de um conjunto de transformações propiciadas pela energia solar e a gravidade, que atua diretamente nos reservatórios aquosos e indiretamente através da circulação atmosférica. A terra está em equilíbrio radiante, emitindo para o espaço praticamente a mesma quantidade de energia que recebe do sol. A temperatura resultante, determinada em grande parte pela distância da terra ao sol, está dentro dos limites favoráveis para a ocorrência da água nos três estados físicos e a sua consequente movimentação através do seu ciclo.

19 11. FORMA E MOVIMENTO DA TERRA - PADRÕES MUNDIAIS DE TEMPERATURA. E UMIDADE Em virtude da dependência do ciclo da água em à energia solar principalmente no que se refere à fase de evapotranspiração, os padrões de distribuição de umidade junto à superfície terrestre estão vinculados em grande parte ao padrão de distribuição da temperatura. A forma esférica da terra e o paralelismo dos raios solares incidentes faz com que as regiões mais intensamente atingidas sejam as equatoriais. No sentido dos polos, a curvatura da terra provoca uma inclinação cada vez maior dos raios solares em relação à superfície terrestre levando a uma maior dispersão da energia incidente por unidade de área superficial, o que resulta numa temperatura média progressivamente menor. Portanto, a tendência da temperatura é decrescer gradativamente do equador para os polos, gerando basicamente um padrão latitudinal de temperatura: quanto maior a latitude menor a temperatura. Entretanto, a temperatura média em cada local e cada latitude varia durante 24 horas do dia e durante o ano. O movimento de rotação modifica a cada instante o ângulo de incidência dos raios solares sobre cada ponto da superfície terrestre. O movimento de translação (com eixo de rotação inclinado cerca de 23ºC) faz com que, durante cada metade do ano, os raios solares incidam mais perpendicularmente num hemisfério e simultaneamente mais inclinado no outro aumentando e diminuindo, respectivamente, as temperaturas médias. Também como decorrência da translação, a duração dos dias em cada hemisfério tende a ser maior (em relação a duração das noites) nas metades do ano em que a incidência solar é mais perpendicular, aumentando ainda mais as temperaturas médias. Todos estas variações são gradativas no tempo e no espaço, mantendo os padrões latitudinais de distribuição da temperatura. A interrupção dos padrões latitudinais de temperatura costuma ocorrer em virtude das diferentes velocidade de aquecimento e resfriamento das superfícies continentais e marinhas, durante os dias e as noites e no decorrer das estações do ano. A quantidade média de vapor d água pressente na atmosfera acompanha a proximamente o padrão latitudinal de temperatura. As maiores quantidades ocorrem nas faixas equatoriais (0º a 10º e norte sul), decrescendo gradativamente no sentido dos polos.

20 Entretanto, o padrão mundial de precipitação é um pouco diferente, apresenta também seus valores mais altos nas faixas equatoriais decrescendo em seguida no sentido das maiores latitudes, mas estes valores voltam a crescer a parir das faixas tropicais até latitudes em torno de 50 0, a partir de onde decrescem até os polos. Por que o padrão latitudinal de vapor d água na atmosfera não acompanha o padrão de precipitação? Os padrões latitudinais de vapor d água e precipitação também se modificam em virtude da presença de continentes e mares, seja pela maior ou menor disponibilidade de água, seja pelas diferenças nos respectivos processos de aquecimento e resfriamento, seja por outro fatores vinculados à circulação atmosférica e ao relevo continental. 12. POR QUE O AR SE MOVIMENTA? O ciclo da água está intrinsecamente vinculado à atmosfera. De um lado, atmosfera com seu efeito de estufa evita que as temperaturas declinem abrupta e radicalmente durante a noite, de outro, as massas de ar em sua circulação movimentam junto, na horizontal e vertical, vapor d água e nuvens. A compreensão das causas e padrões da circulação atmosférica contribuiu para elucidação de peculiaridades do ciclo da água e da distribuição da umidade junto á superfície terrestre O ar se movimenta porque dois pontos desigualmente aquecidos junto à superfície terrestre geram diferenças de pressão nas massas de ar sobrejacentes. Quanto maior a temperatura de uma massa de ar, mais suas moléculas se afastam, diminuindo sua densidade. A diminuição da densidade gera uma diminuição da atração gravitacional sobre a massa de ar aquecida, que inicia assim sua subida na atmosfera. Com a subida da massa de ar, acentua- se o desequilíbrio de pressão junto à superfície terrestre, gerando também uma movimentação horizontal que vai do ponto de maior pressão (menor temperatura) para o ponto de menor pressão (maior temperatura), onde o ar aquecido sobe na atmosfera. O ar que se desloca junto a superfície abre espaço para descida de massas de ar que vem de pontos mais alto da atmosfera. O ar que sobe progressivamente se resfria e aumenta a sua pressão que se torna maior que a pressão do local onde o ar está descendo: origina-se assim um outro movimento horizontal, este em maior altitude, na horizontal e em sentido contrário ao do movimento de massas junto a superfície forma-se um ciclo convectivo, com duas correntes verticais (uma ascendente e outra descendente) e duas horizontais com sentido contrário.

21 O ar se movimenta, portanto, como resposta ao aquecimento desigual de áreas da superfície terrestre, que ocorrem em da forma e dos movimentos da terra e das diferenças na velocidade de aquecimento (e resfriamento), de diferentes materiais (tais como continentes e mares). 13. FORMA E MOVIMENTO DA CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA. Se a terra não girasse e não possuísse translação, o ar subiria nas regiões equatoriais (latitude de maior temperatura), movimentar-se-ia para os polos onde desceria e retornaria ao equador fluindo junto à superfície terrestre. Todavia, a rotação da terra tende a desviar trajetória dos ventos que, próximo a altitude de 30 0, começam a movimentar-se paralelos às linhas de latitudes. Com tempo este ar vai perdendo calor e desce próximo à latitude 30 0, criando faixa de alta pressão subtropical, de onde parte duas correntes superficiais, uma em direção ao polo, outra em direção ao equador. A massa que dirige para o equador vai se ascendendo gradativamente, voltando a subir nas regiões equatoriais, realimentando o ciclo. A massa de ar que se dirige para os polos, mais ou menos a 60 0 de latitude encontra a massa de ar fria que vem dos polos. Como a massa de origem tropical é mais quente, portanto, menos densa que a massa de ar polar, tende a deslizar sobre esta, subir na atmosfera e, em altitude, dirigir se para os polos, onde se resfria, desce e, junto à superfície, constitui as massas de ar frio que se dirigem para os trópicos. O quadro descrito está constituído de dois ciclos convectivos hemisféricos, cujas faixas de descida e subida do ar deslocam-se, no decorrer do ano, de maiores para menores latitudes, e vice-versa, acompanhando a translação da Terra e a consequente variação latitudinal das temperaturas médias. A par do padrão latitudinal, ciclos convectivos menores se estabelecem por influência de fatores locais, tais como as correntes áreas entre mar e continente. Uma das principais consequências do padrão mundial de circulação atmosférica é o padrão de precipitação. Nas faixas de ascensão de massas de ar, ficam favorecidas a condensação do vapor de d água e a formação de nuvens. Disso resulta que as duas faixas de maior precipitação se localizam nas latitudes equatoriais e temperaturas ( 50 0 N e S ), deslocando-se estas faixas durante o ano de acordo com a translação.

22 14. CLIMAS TERRESTRES E AS TRANSFORMAÇÕES NA MATÉRIA FLUIDA O clima pode ser considerado como uma síntese da história do tempo meteorológico. Enquanto o tempo meteorológico é algo concreto, o clima é algo apenas estatístico: uma espécie de generalização dos registros do tempo no decorrer de um longo período. Energia e umidade são as principais elementos do clima e do ciclo da água. O padrão geral dos climas é basicamente latitudinal, porque o ângulo de incidência dos raios solares e a duração do dia são os dois fatores mais importantes para quantidade de energia solar recebida nos diversos pontos da superfície terrestre. A energia determina a movimentação do ar e ambos regulam a quantidade de umidade no ar e para onde ela vai. Consequentemente, o padrão de umidade é basicamente latitudinal e está associado com as zonas de ar ascendente e descendente. No cinturão equatorial (zona ascendente de ar) temos fortes precipitações; entre aproximadamente 25 e 30 graus (zona descendente de ar) temos baixa precipitação e déficit de umidade (onde se localizam a maioria das áreas áridas e semi-áridas); entre 40 e 50 graus (zona ascendente de ar), ocorre também bastante precipitação; e nas zonas polares (ar descendente e muito frio) a precipitação é mínima. O padrão climático latitudinal é modificado principalmente pôr influência dos continentes e oceanos. As diferentes velocidades de absorção de energia pela terra e pela água fazem com que os climas continentais possuam uma variação anual de temperatura maior do que os climas marinhos. Os continentes também tendem a desviar o fluxo de ar e interromper os padrões latitudinais de umidade. As zonas de baixa precipitação entre 25 e 30 de latitude e a de alta precipitação, entre 40 e 50 estão restritas ao lado oeste dos continentes. O padrão climático resultante é bastante coerente de um continente para outro. Este padrão é modificado pela presença de barreiras montanhosas. As condições atmosféricas estão constantemente mudando no tempo e no espaço. Entretanto, os processos que operam nestas mudanças atmosféricas atuam mais ou menos uniformemente no decorrer dos anos. Pôr esta razão, os lugares secos e os úmidos da Terra permanecem essencialmente na mesma posição, ano após ano. Assim, é possível estabelecer as áreas centrais dos climas desérticos, climas tropicais e outros tipos de clima. Fora das áreas centrais, temos as zonas de transição uma zona climática se funde com outra vizinha. As zonas de transição geralmente são amplas, a menos que uma barreira montanhosa separe abruptamente uma área climática de outra.

23 15. UMA NATUREZA DINÂMICA E INTEGRADA A rocha se intemperiza, seus materiais podem ser removidos, depositados em outros locais, compactados, cimentados, formando um determinado tipo de rocha, que pode sofrer ações de pressão e temperatura mais intensa e metamorfiza-se originando outro tipo de rocha, que por sua vez sob condições bem mais críticas pode fundir-se, posteriormente solidificar-se originando rochas diferentes das anteriores. Estas últimas podem sofrer qualquer dos processos mencionados, transformando-se, e assim sucessivamente, constituindo-se num conjunto de transformações cíclicas (o ciclo petrogênico). O relevo é desgastado pelos agentes intempéricos. A erosão remove os materiais das elevações para as depressões num processo que tende a plainar a superfície terrestre. Entretanto, apesar da velocidade atual da erosão ser suficiente para já ter aplainado à superfície continental diversas vezes, ainda continuam a existir montanhas na paisagem. Isto seria evidência de que as cadeias de montanhas teriam se formado diversas ocasiões na histórica geológica da terra, constituindo-se também num processo cíclico (ciclo orogenético), em que os próprios materiais desgastados, removidos e depositados nos geossinclíneos, viriam futuramente a constituir as novas montanhas. A água evapora, condensa, precipita desenvolvendo o seu ciclo hidrológico, que se confunde com os ciclos convectivos de movimentação da atmosfera. Água e ar circulam segundo padrões intensidade e distribuição influenciados pela forma e movimentos da terra, pelo tamanho de distribuição dos continentes, e acionados por forças desencadeadas pela energia solar e a gravidade terrestre. Deixando de lado influências recíprocas importantes, mas de menor porte, poderíamos sintetizar que o ar circulando propicia o ciclo hidrológico que, por sua vez, desencadeia o ciclo orogenético, o qual leva em seu bojo o ciclo petrogenético. Apesar das diferentes escalas de tempo e espaço em que estes ciclos de transformação da matéria inanimada se processam e dos aspectos específicos e independentes de cada um, ressalta o alto grau de interpenetração dos mesmos, constituindo no seu conjunto uma natureza dinâmica e integrada.

24 16. O TEMPO GEOLÓGICO Enquanto a circulação atmosférica e o ciclo da água são processos que se desenvolvem e completam com duração compatível ao período humano de vida, facilitando sua caracterização, os ciclos de transformações na litosfera envolvem processos muitos lentos, absolutamente inacessíveis em sua amplitude a qualquer observador. Estes ciclos só são perceptíveis naquilo que chamamos de tempo geológico. Não que seja um tempo conceitualmente diferente, mas implica numa nova maneira de encará-lo, pois abrange escalas totalmente estranhas à nossa experiência cotidiana, escapando aos padrões de usuais limitados aos sentidos humanos e seus instrumentos de ampliação. Na escala geológica do tempo, admite-se a ocorrência de fenômenos que ocorrem nos intervalos que nos são familiares, consegue-se captar eventos aparentemente inexistentes na nossa escala de observação. Somente no tempo geológico è que se percebe a total e permanente transformação da natureza. A visão geológica da natureza implica num novo universo temporal, com todas as suas complexas decorrências. Afinal, no que consiste efetivamente o tempo geológico? como medi-lo? se ele abrange intervalos tão amplos, como é possível estudá-lo? De um modo geral, o conceito de tempo é extremamente intuitivo. A familiaridade que com ele temos faz com que só em raras ocasiões reflitamos sobre sua existência e significado. O que realmente é o tempo? Ele existe em si mesmo? O que é muito ou pouco tempo? O que é necessário para medi lo, ou seja, o que caracteriza um relógio? Quais são os relógios geológicos e no que diferem dos relógios usuais? Estas questões nos levam a algumas idéias básicas para qualquer estudo que envolva o conceito de tempo: - a indissociabilidade entre tempo e evento: não há tempo sem transformação; - os marcadores de tempo (relógios) também são eventos, porém com propriedade tais como: repetição, velocidade constante e compatível com dos eventos que se quer medir, etc. Como medir o tempo geológico O tempo é medido por eventos. Ele pode ser considerado num sentido relativo: velho, o mais velho de todos ou pode ser considerado como uma medida de duração (quanto tempo) ou idade (há quanto tempo atrás). Os geocientistas consideram o tempo em todos estes aspectos. Muito tempo antes da descoberta da radioatividade em 1896, geocientistas criaram uma escala para registrar os intervalos de tempo geológico, utilizável em escala mundial.