Parte 2 Os primórdios Modelos de evolução da Terra
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- Antônio Estrela Ferretti
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1 Objetivos Modelos S.Terra Histórico Int.Terra Placas Parte 2 Os primórdios Modelos de evolução da Terra Bordas Testes Motor Hotspots Futuro CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 1 / 128
2 Objetivos Modelos S.Terra A supernova Histórico Int.Terra Placas Bordas Testes Da supernova ao disco solar Fonte: NGS Ballard 1988 Motor Hotspots Futuro CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 2 / 128
3 Um modelo evolutivo do Hadeano 4,6 a 4,0 Ga - Oceano fundido Afundamento de metais Mais fusão e separação 4,0-3,6 - Fusão e separação Diferenciação do núcleo
4 Evolução da Vida na Terra Arqueano ao Proterozóico 3,5 Ga a 570 Ma Paleozóico 570 a 350 Ma
5 Escala do Tempo Geológico CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 5 / 128
6 Etapas de Estudo da Dinâmica Terrestre Geotectônica Períodos históricos Continente-centrista Reúne 3 fases Pré-1850: : : Etapa de Individualização Escolas americana e européia Debate entre Fixistas X mobilistas Período oceânico - pós-revolução dos anos dias atuais Teoria da Tectônica de Placas Modernamente: Tectônica Global CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 6 / 128
7 Origem de Cadeias de Montanhas National Geographic Magazine, out 2000 CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 7 / 128
8 Geotectônica: Fases precursoras 1 pré-1850: Etapa de Individualização contribuições dispersas Steno (1669): bases da Estratigrafia Von Buch (1824): análise em escala continental : Escolas americana e européia Teoria da Contração (1852) Contestada por Suess (1875 a 1916) Teoria Geossinclinal (Dana e Hall) Prenúncios do debate Entre fixistas X mobilistas CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 8 / 128
9 O nascimento de uma hipótese... Antonio Spider Pelegrini, 1856 Alfred Wegener CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 9 / 128
10 Distribuição de Fósseis
11 Breve histórico - século XX : Fixistas X mobilistas Teoria Geossinclinal na Europa (Hueg) Hipótese da Deriva Continental Taylor (1910) e Wegener (1912) Convecção no manto (Holmes) dias atuais: Revolução dos anos 60 Expansão do assoalho oceânico Teoria da Tectônica de Placas ( ) Teoria da Tectônica Global Harry Hammond Hess CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 11 / 128
12 Deriva dos pólos magnéticos da Terra CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 12 / 128
13 Tectônica de Placas Teoria que emergiu no início dos anos 1960 Hipótese da Deriva Continental, formulada por Alfred Wegener Evidências Notável encaixe entre continentes distantes Similaridades na distribuição de fósseis As placas são uma camada externa da Terra, a Litosfera Reúne a Crosta Terrestre e a parte superior do Manto Litosfera é suficientemente fria para se comportar como se fôsse rígida Ocasionalmente a Astenosfera da Terra encontra um lugar na Litosfera para ascender como uma pluma ou hotspot CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 13 / 128
14 A Terra é... um planeta azul Figuras parcialmente baseadas em: KIOUS, Jacquelyne & TILLING, Robert I This Dynamic Planet: a history of plate tectonics. Washington DC: U.S. Geological Survey (USGS) and the Smithsonian Institution. 77p. CDRC, Dezembro 2003 URL: Tectônica Placas 14 / 128
15 Objetivos Modelos S.Terra Histórico Int.Terra Placas Bordas Testes Motor Hotspots Parte 3 Interior da Terra Modelos dinâmicos do interior da Terra Princípio da Isostasia Variação de espessura Densidades de rochas Fontes de Informação Direta Sondagens profundas Até m, na Península de Kola, Rússia Crosta continental Indireta Métodos geofísicos Futuro CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 15 / 128
16 Princípio da Isostasia Andes e Himalaia Atração gravitacional menor que a esperada para o volume de rocha dessas montanhas Montanhas teriam menor massa que as áreas ao redor? Duas expedições científicas Peru, P. Bouguer ( ) Índia, G. Everest (séc. XIX) CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 16 / 128
17 Densidade de alguns tipos de rocha Densidade média da crosta continental 2,67 g/cm 3 Densidade média da crosta oceânica 2,8 g/cm 3 Figuras TEIXEIRA et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, p. CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 17 / 128
18 Airy Variação de espessura Modelos Pratt-Airy Pratt Variação de Densidades Explanação Deficiência de massa abaixo das cordilheiras Igual à massa existente Pratt & Airy (1855) Isostasia (1889) Compensação isostática Equilíbrio isostático da crosta sobre o manto
19 Compensação isostática Crosta mais espessa sob grandes cadeias de montanhas Atuação simultânea das variações de espessura e densidade CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 19 / 128
20 Fontes de informação Interior da Terra Sismológicas Velocidades e padrão de propagação Ondas P: longitudinais, atravessam sólidos e fluidos Ondas L e S: vibração normal à direção Focos sísmicos: profundos ou rasos Zonas de zombra: ondas S não voltam à superfície entre 105 o e 141 o da origem Gravimétricas Dados de meteoritos Condritos e acondritos CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 20 / 128
21 Vulcanismo Terra CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 21 / 128 Io
22 Ondas sísmicas CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 22 / 128
23 Tipos de ondas sísmicas CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 23 / 128
24 Zonas de Sombra Foco sísmico Zona de Sombra Ondas S e P não voltam à superfície entre 103 o e 142 o da origem CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 24 / 128
25 Origem das zonas de sombra 103 o Zona de sombra Manto 142 o Foco Núcleo interno Núcleo externo
26 V km/s Crosta Velocidade de ondas sísmicas 15 Sup. ZTr. Manto Inferior Núcleo externo Núcleo Núcleo interno V p 10 V s 5 V s profundidade (km)
27 Tomografia Sísmica da Terra CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 27 / 128
28 Dimensões, em escala e fora de escala CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 28 / 128
29 densidade T o C Densidade e calor (temperatura) Incertezas nos modelos distribuição inicial de temperatura quantidade de calor gerado, em função de profundidade e tempo processo de formação do núcleo T 1 T profundidade (km)
30 Constituição do Interior da Terra Crosta Região acima do Moho, espessura 3-80 km Manto: rochas ultramáficas (>70%) e máficas Manto superior: abaixo do Moho, até 400 km Inclui a zona de baixa velocidade sísmica (ZBV) Mesosfera inclui a parte inferior da zona de transição e manto inferior Zona de transição: entre 400 a 1000 km Manto inferior: de 1000 até a descontinuidade de 2898 km Núcleo: mistura dos elementos Fe e Ni, com V e Co Núcleo externo: estado físico similar a líquido Entre 2898 (+ 4 km) e 5200 km Núcleo interno: um sólido no limite de fusão? CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 30 / 128
31 Meteoritos: Fontes de dados sobre o Interior da Terra Condritos Terra inteira Meteoritos Ferrosos Similares ao Núcleo CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 31 / 128
32 1000 km América do Sul África CROSTA Descontinuidade de Mohorovicic LITOSFERA ASTENOSFERA MANTO Descontinuidade de Gutenberg NÚCLEO EXTERNO Profundidade (km) NÚCLEO INTERNO Corte até o núcleo
33 Modelo do campo magnético CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 33 / 128
34 Campo magnético CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 34 / 128
35 Corte esquemático América do Sul Cadeia médio-atlântica Oceano Pacífico Andes África 0 MANTO Profundidade (km) CROSTA LITOSFERA Manto Superior Descontinuidade de Moho MANTO ASTENOSFERA Escala horizontal (km) (grande exagero vertical) Z.Transição MESOSFERA
36 Principais limites internos Descontinuidade Moho (Mohorovicic) Aumento abrupto de velocidade das ondas-p (+ 6,6 km/s para + 8,0 km/s) e mudanças de fase Moho Continentes Oceanos Profundidade 30 a 50 km (até 80) 10 a 12 km Precisão do limite 0,5 a 1 km 0,1 km Temperaturas 500 a 700 o C 150 a 200 o C Descontinuidades no manto e núcleo 670 km: mudança composicional ou de fase? 2900 km (Gutemberg): desaparecem ondas-s Núcleo interno: de 5200 km até o centro da Terra
37 Hipóteses sobre convecção no Manto: uma ou duas camadas? CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 37 / 128
38 Motor eficaz, movido a calor interno No início: Diferenciação associada ao magmatismo Litosfera Fria, uma pálpebra situada na parte superior Convecção no Manto Estado sólido na maior parte Fusão rasa por descompressão adiabática CDRC, Dezembro 2003 Tectônica de Placas 38 / 128
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