UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO ENGENHARIA CIVIL GEOTÉCNICA /2. Definição de solo e rocha A Terra, sua idade e movimentações da crosta

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO ENGENHARIA CIVIL GEOTÉCNICA /2 Definição de solo e rocha A Terra, sua idade e movimentações da crosta Marita Raquel Paris Cavassani Curbani maritarpc@gmail.com Referências: Notas de aula (slides) do Prof. Paulo Dias Ferreira Júnior. Curso de Geografia UFES Notas de aula (apostila) de Geotécnica, Prof. Reno Reine Castello (1998)

2 SOLO: Definição: Solo e Rocha Misturas naturais de um ou diversos minerais (às vezes com matéria orgânica). Material não consolidado (não cimentado) composto de partículas sólidas discretas (isoladas) contendo gases e/ou líquidos nos seus vazios Numa conceituação mais simplista: material que pode ser escavado sem o emprego de técnicas especiais, como, por exemplo, explosivos. ROCHA: Material consolidado (cimentado) que requer explosivos ou métodos similares de força bruta para escavação. Eng. Civil está mais interessado no sistema de descontinuidades (falhas, fissuras, etc.)

3 Era Geológica: A história do planeta divide-se em eras geológicas, períodos, épocas e idades:

4 Escala Geológica do Tempo Eras Períodos Tempo decorrido (1.000 anos) Características Gerais Quaternário Holoceno Pleistoceno Caracterização das formas de relevo atuais. Aparecimento do homem e das atuais formas de vida. Configuração dos atuais oceanos e continentes. Cenozóica Terciário Plioceno Mioceno Oligoceno Eoceno Extinção dos répteis gigantescos e desenvolvimento excepcional dos mamíferos. Desenvolvimento de plantas semelhantes às que atualmente conhecemos. Formação das cadeias montanhosas da atualidade (Alpes, Andes, Rochosas, Himalaia, Atlas e da África Oriental). Mesozóica Secundário Cretáceo Jurássico Triássico Intenso trabalho de erosão e sedimentação. Erupções vulcânicas em muitos pontos da Terra. Desenvolvimento excepcional dos moluscos e répteis gigantescos. Primeiros mamíferos e aves. Paleozóica Primário Superior Permiano Carbonífero Primário Médio Devoniano Siluriano Desenvolvimento notável da vida, principalmente no mar. Na terra aparecem invertebrados e gigantescas florestas. Primário Inferior Ordoviciano Cambriano Pré-Cambriano Superior (Proterozóica) Algonquiano Médio Mais de 2 bilhões de anos Restos raros de bactérias, fungos, algas, esponjas, crustáceos e celenterados. Movimentos orogênicos e vulcanismo intenso. Surgimento das primeiras formas de vida. Bactérias e fungos. Inferior (Arqueozóica) Arqueano ± 4,5 bilhões de anos Formação da Terra

5 ERA: Pré-Cambriano inferior (Aqueozóica) (± 4,5 bilhões de anos atrás) Formação da Terra A Teoria da Nebulosa explica a formação dos planetas a partir da acresção de materiais oriundos de uma nuvem de poeira e gás inicial. Definição: acreção [Sin. acrescimento] Hipótese referente ao nascimento e crescimento de planetas por agregação de poeira estelar e corpos menores (asteróides, planetesimais,..) atraídos gravitacionalmente e incorporados à massa do planeta em desenvolvimento.

6 Colapso da nebulosa solar Nebulosa contrai aumenta rotação (conservação momento angular) Material dos pólos cai rapidamente no centro formação de um disco No centro corpo maciço e quente materiais sólidos volatilizados Restante da nebulosa esfria planetesimais No centro processos nucleares estrela No exterior processos de acresção planetas

7 Explorando o interior da Terra 1889 Ondas elásticas geradas por terremotos (ondas sísmicas), podem ser usadas para explorar o interior da Terra. Sismo, também chamado de terremoto, é um fenômeno de vibração brusca e passageira da superfície da Terra, resultante de movimentos subterrâneos de placas rochosas, de atividade vulcânica, ou por deslocamentos (migração) de gases no interior da Terra, principalmente metano. O movimento é causado pela liberação rápida de grandes quantidades de energia sob a forma de ondas sísmicas. Onda sísmica é uma onda que se propaga através da Terra, geralmente como conseqüência de um sismo, ou devido a uma explosão. Estas ondas são estudadas pelos sismólogos, e medidas por sismógrafos, sismómetros ou geofones.

8 Propriedades das ondas sísmicas Princípio: quando as ondas sísmicas se propagam de um meio para outro, ocorre a mudança de velocidade e direção. A velocidade das ondas sísmicas é função do tipo de material (ou meio), ou seja, das propriedades físicas do meio, principalmente densidade e elasticidade Com a passagem das ondas sísmicas, o meio se deforma elasticamente. Ondas sísmicas: INTERNAS E SUPERFICIAIS

9 Explorando o interior da Terra A natureza das ondas símicas As ondas sísmicas dependem: das propriedades dos materiais são mais rápidas em meios mais rígidos aumentam a velocidade em profundidade (maior pressão)

10 Propriedades das ondas sísmicas Ondas Internas P (primárias, longitudinais, compressionais) As partículas vibram paralelamente à direção de propagação. Maior velocidade de propagação 6-8 km/s. Ex: Som. S (secundárias, transversais, tangenciais) As partículas vibram perpendicularmente à direção de propagação. Não se propagam em meios líquido e gasoso. Ondas Superficiais - É aquela que se propaga na crosta

11 O interior da Terra Crosta Sial: G=2,7 T=800 C Sima: G=2,95 T=1000 C Manto Superior: G=3,3 T=2000 C Inferior: G=5,5 T=3000 C Núcleo externo (líquido) Núcleo interno (sólido) Nife: G=12

12 Litosfera: Parte externa e rígida da Terra constituída pelo manto superior, crosta oceânica e crosta continental. Astenosfera: Parte do manto superior sobre a qual as placas litosféricas se movem.

13 SIAL Parte mais externa da crosta, composto principalmente por Silício e Alumina. Rochas graníticas. Esp. 25 a 90 km SIMA Parte abaixo do Sial e constitui-se basicamente de Silício e Magnésio. Rochas basálticas. Esp. 5 a 10 km Grau Geotérmico É o número de metros em profundidade da crosta terrestre em que há elevação de 1 C na temperatura (média mundial é de 30 m).

14 Isostasia Teoria segundo a qual há equilíbrio isostático na Terra, isto é, a uma dada profundidade (~ 60 km) as pressões se igualam. A crosta continental menos densa flutua sobre o manto denso Sob as montanhas o Sial penetra mais fundo no Sima. 0 (km) Crosta oceânica (3.0 ) Manto (3.3 g/cm 3 ) Crosta continental (2.7) Distâncias horizontais fora de escala Descontinuidade de Moho Descontinuidade de Mohorovic (Moho) separa a crosta do manto.

15 A descoberta da descontinuidade (crosta/manto) Moho Limite entre a crosta e o manto Descoberta em 1909 por Andrija Mohorovicic

16 Composição da Terra Abundância dos Elementos Químicos Ferro (35%), Oxigênio (30%), Silício (15%), Magnésio (10%) outros 82 elementos: 10% Distribuição heterogênea densidade aumenta com a profundidade - crosta: 2,7 a 3,0 - manto: 3,3 a 5,5 - núcleo: 12 temperatura aumenta com a profundidade - crosta: 800 a 1000 o C - manto: 2000 a 3000 o C

17 Densidade Composição química da Terra Crosta Manto Núcleo Externo Núcleo Interno Profundidade (km) As mudanças abruptas na densidade da Terra são causadas por mudanças na composição química da Terra. Profundidade (km)

18 Densidade Densidade das maiores camadas Crosta Manto MANTO Núcleo Externo Núcleo Interno Alumínio (8%) Ferro (6%) Silício (28%) CROSTA Silício (21%) Oxigênio (46%) Alumínio (2.4%) Ferro (6.3%) Oxigênio (44%) Magnésio (4%) Cálcio (2.4%) Outros (5.6%) Magnésio (22.8%) Cálcio (2.5%) Profundidade (km) NÚCLEO EXTERNO Ferro (85%) Níquel (5%) Enxofre (5%) Oxigênio (5%) NÚCLEO INTERNO Ferro (94%) Níquel (6%) Profundidade (km)

19 Deriva Continental Teoria das Placas Tectônicas A idéia básica da deriva continental, é que a litosfera é dividida em placas que se movem sobre a astenosfera. Assim, a posição atual dos continentes ou porções de continentes não corresponde à sua posição no passado e não corresponde à sua posição no futuro.

20 Uma questão inicial: Como essas aves não voadoras atingiram áreas tão distantes?

21 A explicação para esse fato está no ancestral comum e na posição inicial dos continentes. Os continentes é que se moveram e não as aves

22 Com a movimentação dos continentes o ancestral comum destas aves foi isolado possibilitando o aparecimento de novas espécies

23 A Deriva dos Continentes foi inicialmente proposta por Alfred Wegener em 1915, porém foi aceita somente a partir da década de Certos fósseis de animais que dificilmente seriam capazes de atravessar o oceano

24 Evidência da deriva continental 0s continentes, mesmo separados, compartilham rochas de mesma idade e composição Press et al. (2006)

25 América do Sul se afasta da África, 3 cm por ano

26 Simulação da dorsal mesoceânica

27 Atividade geológica nas áreas de encontro das placas tectônicas O Círculo de Fogo do Pacífico, mostrando os vulcões ativos (círculos em vermelho) e os terremotos (círculos pretos) Press et al. (2006)

28 Epicentros e placas tectônicas W. W. Norton

29 Principais placas tectônicas

30 Teoria das Placas Tectônicas A movimentação das placas continentais através dos milênios foram causadas por correntes de convecção no interior fluído da Terra. Quanto mais junto ao núcleo mais quente, então a massa mais interna e aquecida sobe e a massa mais externa sob a crosta e menos aquecida desce. Por atrito tendem a movimentar a crosta. Neste movimento a crosta se fragmentou em várias placas que se movimentam, ora uma de encontro a outra, ora afastando-se. Ex. Choque entre a placa continental (América do Sul) e placas oceânicas no encontro com o Oceano Pacífico Cordilheira dos Andes, terremotos e vulcões.

31 A movimentação das placas tectônicas é impulsionada pelas correntes de convecção Press et al. (2006)

32 A convecção causa a ascensão da água...a água fria se move para as laterais e afunda, Matéria quente do manto ascende, causando a separação das placas. Placa Placa Onde as placas convergem, a placa fria afunda aquecimento e nova ascensão. aquece e ascende novamente. Press et al. (2006)

33 Os tipos básicos de limites entre as placas tectônicas divergente, convergente e transformante

34 1. Limite divergente (a) Separação de placas oceânicas Rifteamento, vulcões e terremotos Dorsal Mesoatlântica Rifting (rifteamento) é o processo no qual um continente se fragmenta e se separa a partir de um limite divergente.

35 1. Limite Divergente (b) Separação de placas continentais vale em rifte, vulcão e terremotos Vale em Rifte do Leste Africano

36 O processo de subducção No limite convergente duas placas tectônicas se movem para um ponto em comum e acabam por colidir. A placa oceânica, por ser mais fina e densa mergulha sob a placa continental. Este processo de afundamento da placa tectônica é chamado de subducção.

37 2. Limite Convergente (a) Convergência Oceano-Oceano fossa oceânica, arco de ilhas vulcânicas e terremotos profundos Ilhas Marianas Fossa Marianas

38 2. Limite Convergente (b) Convergência Oceano-Continente cinturão de montanhas vulcânicas montanhas dobradas e terremotos profundos Cordilheira dos Andes Fossa do Peru-Chile Placa Sul- Americana

39 2. Limite Convergente (c) Convergência Continente-Continente Montanhas Himalaia dobramento de montanhas e terremotos Planalto do Tibete subducção Placa Eurasiana

40 Limites convergentes das placas tectônicas W. W. Norton

41 Limites convergentes das placas tectônicas Cordilheiras dos Andes: Placa de Nazca a Placa Sul-americana

42 Falha transformante Falha transformante ao longo de um limite divergente das placas tectônicas: As placas deslizam uma ao lado da outra sem a formação de uma nova placa ou a destruição de parte delas.

43 3. Limite Transformante (a) Falha transformante na dorsal mesoceânica falha lateral (transformante) e terremoto

44 3. Limite Transformante (b) Falha transformante no continente falha lateral (transformante) e terremoto

45 Placas tectônicas e relevo original artwork by Gary Hincks

46 Vulcanismo

47 Velocidade de deslocamento das placas tectônicas Velocidade: 18 km/1.000 anos ou 18 mm/ano

48 Velocidade de deslocamento das placas tectônicas Exemplo de velocidades das placas: Dorsal do Pacífico Leste (placas do Pacífico e Nazca) 138 a 150 mm/ano Atlântico Sul (Dorsal Meso-Atlântica) 34 a 35 mm/ano Sul da Austrália 70 a 75 mm/ano Sul da África 14 mm/ano

49 W. W. Norton

50 Mapa da sismicidade brasileira, com sismos de magnitude = 3.0, ocorridos no Brasil, desde a época da colonização até 2004 Maiores sismos ocorridos no Brasil: Mato Grosso: 6.6 Espírito Santo (oceano Atlântico): 6.3 Defesa civil - Ceará

51 Escala Richter: É uma escala logarítmica: a magnitude de Richter corresponde ao logaritmo da medida da amplitude das ondas sísmicas de tipo P e S a 100 km do epicentro. O sismo mais intenso já registrado atingiu o valor de 9,5, e ocorreu a 22 de maio de 1960 no Chile.

52