Calor interno da Terra - Geotermismo

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1 Calor interno da Terra - Geotermismo Gradiente geotérmico - taxa de variação da temperatura com a profundidade, ou seja o aumento da temperatura por quilómetro de profundidade. Para as profundidades em que tem sido possível fazer determinações directas (minas e perfurações petrolíferas) verifica-se que em regra, a temperatura aumenta cerca de 30ºC por Km, ou seja por cada 33 a 34 metros de profundidade a temperatura aumenta 1ºC. Grau geotérmico - temperatura aumente 1ºC. número de metros que é necessário aprofundar para que a O gráfico da figura refere-se à variação da temperatura com a profundidade 1- Qual a temperatura existente a uma profundidade de 300Km? 2- Tendo por base os intervalos considerados no gráfico para a profundidade, qual o intervalo em que se verifica maior gradiente geotérmico? 3- Calcule o gradiente geotérmico para esse intervalo. 4- Qual a principal fonte de calor interno da Terra? 1 - Cerca de 1650 C. 2 - De zero a 100 km. 3 - Em 100 km a temperatura subiu cerca de 1100 C. 100 Km ºC 1100 G.G. = = 11º/Km 1 Km x Desintegração de substâncias radioactivas e ainda o calor remanescente da origem da própria terra

2 Fluxo térmico O calor interno da Terra vai-se libertando continuamente através da sua superfície. A dissipação do calor é constante e denomina-se fluxo térmico que é avaliado pela quantidade de calor libertado por unidade de superfície e por unidade de tempo. Por vezes esse fluxo é perceptível e até espectacular, como acontece nas zonas vulcânicas e fontes termais. Na generalidade não nos apercebemos dessa libertação de calor interno devido à baixa condutividade térmica da crosta terrestre. - Compare o fluxo térmico ao nível de uma fossa com o fluxo ao nível do rifte. - Relacione o fluxo térmico ao nível da fossa com a distribuição da temperatura nessa zona. - Como explica os valores do fluxo térmico ao nível dos riftes? - A densidade da Litosfera aumenta à medida que ela se afasta do rifte. Como explica esse facto? - Dê uma explicação para a descida da litosfera ao nível das fossas. Nas zonas geológicamente mais activas, correspondentes às fronteiras divergentes das placas litosféricas (zonas de rifte), o fluxo térmico é mais acentuado. Aí ascendem e derramam-se enormes quantidades de magma que solidificando geram crosta terrestre, que é quanto mais antiga quanto mais afastada da crista. A crosta oceânica, ao afastar-se do rifte arrefece e torna-se mais densa. Ao nível das fossas a crosta densa mergulha sob o material menos denso, (zonas de convergência) refundindo novamente.

3 Sismologia A Terra é um planeta geologicamente activo. Os sismos e os vulcões são testemunhos evidentes dessa actividade, sendo uns e outros resultantes de tensões internas e do geotermismo terrestre. Que sabemos sobre a estrutura da Terra? Como se chegou a esse conhecimento? Um sismo é um movimento vibratório brusco da superfície terrestre, a maior parte das vezes devido a uma súbita libertação de energia em zonas instáveis do interior da Terra. Causas dos sismos Baseando-se nos dados, enuncie algumas das possíveis causas dos sismos. Nos sismos tectónicos as deslocações podem ser causadas, por exemplo por forças compressivas ou por forças distensivas. Que esquemas apoiam esta afirmação? Actuando as forças continuamente, como explica que o sismo ocorra de um modo brusco? Os sismos naturais têm designações relacionadas com as causas que os provocam. Sismos de colapso são devidos a abatimentos em grutas e cavernas ou ao desprendimento de massas rochosas nas encostas das montanhas. Sismos vulcânicos são provocados por movimentos de massas magmáticas relacionados com fenómenos de vulcanismo. Sismos tectónicos são devidos a movimentos tectónicos. São a maioria. A crosta terrestre está continuamente a ser distorcida por forças que se geram no interior do globo. Essas forças podem ser: Compressivas (A) os materiais são comprimidos uns contra os outros. Distensivas (B) levam ao alongamento do material. Cisalhamento (C) os materiais são submetidos a pressões que provocam movimentos horizontais, experimentando alongamento na direcção do movimento e estreitamento na direcção perpendicular ao alongamento.

4 As citadas forças, actuando continuamente sobre as rochas, acumulam tensões que, em dado momento, ultrapassam o limite de resistência do material rochoso provocando a sua ruptura com enorme libertação de energia. Um acidente tectónico em que a ruptura das rochas é acompanhada de deslocações dos blocos chama-se falha. Uma vez formada, a falha pode permanecer activa, ou seja as tensões continuam a actuar, provocando periódicamente novos movimentos ao longo da falha e por isso novos sismos. Ondas sísmicas Foco sísmico ou hipocentro zona do interior do globo onde se origina a ruptura ou a deslocação das rochas. A libertação súbita de energia, lentamente acumulada no foco, traduz-se pela vibração das partículas rochosas que se transmite segundo superfícies concêntricas denominadas ondas sísmicas. Frente de onda separa uma região que experimenta uma perturbação sísmica de uma região que ainda a não experimentou. Raio sísmico qualquer trajectória perpendicular à frente de onda. Epicentro zona na superfície do globo que se encontra na vertical do foco. Os sismos podem ser classificados de acordo com a profundidade do foco. Ondas profundas ou de volume propagam-se no interior do Globo. Ondas superficiais atingem a superfície. As ondas sísmicas classificam-se de acordo com o modo como as partículas oscilam em relação à direcção de propagação (acetato 6).

5 1. Baseando-se nas informações dos esquemas, caracterize o movimento das partículas relativamente à direcção de propagação das ondas P e S. 2. Porque se denominam as ondas P por ondas de compressão? 3. Quais as ondas que lhe parece poderem provocar directamente maior destruição dos edifícios e de outras obras humanas? 4. Com base nas informações fornecidas complete o mapa de conceitos, fazendo corresponder a cada letra o nome da respectiva onda. Ondas P (primárias), de compressão ou longitudinais A vibração das partículas é paralela à direcção de propagação. A propagação produz-se por uma série de impulsos alternados de distensão e compressão através das rochas, havendo variações de volume do material. Propagam-se em meios sólidos, líquidos e gasosos. Ondas S (secundárias), transversais As partículas vibram num plano perpendicular à direcção de propagação. Provocam mudança da forma do material mas não do volume. Propagam-se apenas nos meios sólidos. Simulação de propagação das ondas P Simulação de propagação das ondas S Ondas superficiais Propagam-se ao longo da superfície do Globo e resultam de interferências de ondas do tipo P e S. São as responsáveis pela maioria das destruições. Ondas Love (L) as partículas vibram horizontalmente em ângulo recto com a direcção de propagação. Ondas Rayleigh (R) induzem um movimento elíptico das partículas, num plano perpendicular à direcção de propagação, provocando no solo ondulações semelhantes às ondas marinhas.

6 Intensidade sísmica e magnitude Abalos premonitórios - pequenos abalos que precedem o sismo Réplicas abalos de menor intensidade que se seguem ao abalo principal. Tsunami, rás de maré ou maremoto enormes vagas que se abatem sobre a costa; formam-se quando o epicentro do sismo se localiza no oceano. Intensidade sísmica parâmetro que avalia a qualidade dos estragos em pessoas, objectos e estruturas. É avaliada através de uma escala de intensidades: Escala Internacional ou escala de Mercalli (1902) modificada (1956)- É uma avaliação qualitativa ( qualidade dos estragos). Isossistas linhas curvas que unem pontos onde o sismo se fez sentir com a mesma intensidade. Após a determinação da intensidade do sismo nos vários locais da região onde foi sentido e localizado o epicentro, pode-se obter uma carta de isossistas. 1. Qual a intensidade do sismo na zona epicentral? 2. Indique duas localidades pertencentes a ilhas diferentes em que o sismo atingiu a mesma intensidade. 3. Em qual das ilhas representadas o sismo não foi sentido? Justifique a sua resposta. 4. Como varia a intensidade sísmica com a distância ao epicentro? Dê uma explicação para essa variação. 5. Que explicação sugere para o facto de, na maior parte dos casos, as isossistas não serem circunferências? As cartas de isossistas mostram a variação da intensidade sísmica ao longo de uma região. Se as rochas atravessadas pelas ondas sísmicas fossem idênticas em todas as direcções, as isossistas teriam a forma de circunferências concêntricas, mas como o material atravessado tem diferentes propriedades, a propagação das ondas é influenciada e por isso as isossistas têm formas irregulares.

7 Magnitude parâmetro utilizado na avaliação dos sismos relacionada com a quantidade de energia libertada no foco (só cerca de 20 a 30% da energia é propagada sob a forma de ondas, a restante é dissipada sob a forma de calor). O valor desta grandeza é deduzido a partir da medição da amplitude máxima das ondas registada no sismograma, utilizando um processo aperfeiçoado por Richter. A escala de magnitudes de Richter ( escala quantitativa) é uma escala logarítmica. A subida de uma unidade na escala representa um aumento de energia libertada cerca de 30x superior. Para cada sismo há apenas um valor de magnitude, que origina diferentes intensidades de acordo com a distância ao epicentro. Determinação da magnitude de um sismo a partir do método gráfico: 1. Analise os dados fornecidos pelo sismograma e indique: 1.1. o intervalo de tempo que decorreu entre a chegada das ondas P e S. Assinale esse valor na escala A; 1.2. o valor da amplitude máxima registada no sismograma. Assinale esse valor na escala C Determine a magnitude apresentada por este sismo, traçando uma linha que una os dois pontos assinalados nas escalas A e C, de modo a interceptar a escala B.

8 Determinação do epicentro de um sismo As ondas sísmicas propagam-se com diferentes velocidades, pelo que o seu registo em sismogramas não é simultâneo. Efectuando grandes explosões num lugar X do Globo terrestre, provocam-se sismos artificiais cujas ondas se propagam em diferentes direcções atingindo diversas estações sismográficas do Globo. Conhecendo a distância exacta entre cada estação e o ponto X, calcula-se o tempo que decorre entre o momento da explosão e o início do registo no sismógrafo. Pode assim determinar-se a velocidade das ondas sísmicas para as várias estações e construir curvas que relacionam as distâncias com os tempos gastos em as percorrer (curvas hológrafas). Baseando-se nos dados fornecidos, responda às questões que se seguem: 1. Indique o tempo, em minutos, que as ondas P e S demoram a chegar, respectivamente, às estações B e C. 2. Calcule a velocidade aproximada das ondas P, S e L relativamente à estação B. 3. Relacione a diferença de tempo de chegada das ondas P e S com a variação da distância epicentral. 4. Que tipo de ondas apresentam uma velocidade média aproximadamente constante? 5. As ondas P e S directas não são registadas numa zona do Globo, chamada zona de sombra sísmica, situada a determinada distância do epicentro. Entre que distâncias epicentrais se localiza a zona de sombra? 6. Que tipo de onda profunda é registado em regiões localizadas para além da zona de sombra?

9 Determinação da distância epicentral. Localização do epicentro Procure relacionar a distância epicentral com: 1. o intervalo de tempo que medeia o registo das ondas P e S, respectivamente; 2. a frequência apresentada pelas ondas registadas nos sismogramas. Procure identificar o tipo de onda que: 1. apresenta maior velocidade; 2. apresenta maior poder destrutivo. Quando ocorre um sismo, as ondas partem do foco ao mesmo tempo mas a velocidades diferentes; assim, o registo das ondas faz-se com intervalos de tempo, de acordo com as suas velocidades de propagação. Quanto mais distante se localizar o epicentro relativamente a uma estação sismográfica: maior é o intervalo de tempo de chegada entre as ondas P e S no sismograma. menor é o número de oscilações que ocorrem num determinado intervalo de tempo (frequência).

10 Determinação da distância epicentral. Localização do epicentro O registo das ondas sísmicas é feito por aparelhos especiais denominados sismógrafos, que permitem o traçado de gráficos denominados sismogramas. Nestes podem identificar-se certos parâmetros que permitem obter vários dados acerca de um sismo. As primeiras ondas a serem registadas num sismograma são as ondas P que são as mais rápidas; seguem-se as ondas S e finalmente as ondas L que, além de serem mais lentas, apresentam maior amplitude e portanto maior poder destrutivo. A figura representa um sismograma com o registo dos diferentes tipos de ondas (P, S e L). Amplitude (A) - distância máxima de afastamento de uma partícula em relação à sua posição de repouso. Período (T) - tempo de uma oscilação completa. Frequência ( F) - número de oscilações que ocorrem num determinado intervalo de tempo. Dos dados mais importantes que podem ser obtidos a partir dos sismogramas é a localização dos epicentros dos sismos. Métodos utilizados pelos sismologistas para determinar o epicentro de um sismo: Método gráfico: consiste na obtenção de curvas que relacionam as distâncias percorridas pelas ondas sísmicas com o tempo que elas gastam para percorrer essas distâncias. Método empírico: Depic = ( S P ) 1 x 1000Km (válido para distâncias superiores a 1000Km)

11 Localização do epicentro de um sismo Considere que em três estações sismográficas se obtiveram os registos representados na figura, resultantes de um mesmo sismo cujo epicentro é desconhecido. 1. Preencha a tabela, indicando as diferenças de tempo de chegada das ondas P e S às três estações sismográficas. Sismograma A Sismograma B Sismograma C Diferença de tempo ( S - P ) Considere as curvas da relação tempo - distância das ondas P e S representadas na figura. 2. Determine as distâncias ao epicentro das estações sismológicas. 3. Determine as distâncias a que se encontram estas estações relativamente ao epicentro do sismo em estudo. 4. Converta as distâncias obtidas para a escala do mapa e determine o epicentro.