Modelação analógica nos processos estratigráficos, incluindo a preservação de pegadas de dinossáurio

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1 Modelação analógica nos processos estratigráficos, incluindo a preservação de pegadas de dinossáurio Pereira, G. [1], Deus, H. A. [1]; & Fonseca, P. E. [1] [1] LabGEesp Laboratório de Geologia Experimental do CeGUL - Centro de Geologia da Universidade de Lisboa Numa análise expedita, o reconhecimento de fósseis, em contexto espeleológico, pode ser complexo devido à enorme variedade de estruturas de difícil interpretação. É, por isso, conveniente que a formação em Espeleologia inclua algumas referências simples aos processos e ambientes de fossilização. Entretanto, a compreensão destes fenómenos pode ser complementada pela realização de actividades de modelação analógica que simulem, por exemplo, as condições necessárias para a preservação de pegadas de dinossáurios. A actividade apresentada neste trabalho permite, não só compreender os fenómenos acima enunciados, como também desenvolver a capacidade de observar e registar o mesmo fenómeno nas várias dimensões do espaço, capacidade esta que facilitará a detecção/identificação de estruturas fósseis integradas na matriz da rocha de uma cavidade em estudo. Recognizing fossils inside a cave can be a real challenge due to the huge variety of formations one can find in that context. Therefore, it is important to include in Speleology Training a brief analysis about fossils, how they are formed and in what kinds of environments fossils can occur. Meanwhile, the comprehension of these phenomena can be complemented through the use of an analogic modelling activity that simulates the preserving of, for example, dinosaur s footprints. The activity here presented aims, not only to explain the conditions to preserve that type of fossil record, but also to helps students to develop their skills to observe and take notes of the same phenomenon in the three dimensions of space. That way, students can be more equipped to find/identify fossil record trapped in the rock, inside a cave. 1. INTRODUÇÃO Nas ciências Geológicas, a realização de actividades experimentais (didacticamente correctas e materializando processos físicos bem conhecidos e estudados) permitem, numa grande maioria das vezes, explicar melhor através de processos de visualização a ocorrência de fenómenos complexos e de explanação intrincada. Estas explicações/demonstrações, com modelos de pequena escala, de alguns processos naturais, podem e devem passar pela elaboração de modelos analógicos, implicando, assim, a redução da

2 dimensão real, acompanhada sempre por uma concomitante redução da escala temporal (Prost, 1999). Paralelamente às actividades experimentais, em Ciências da Terra, é essencial a valorização do trabalho de campo, pois este permite o desenvolvimento de atitudes e valores subjacentes ao progresso científico (Silva, Leite, Marques e Praia 1997). Deste modo, a experiência aqui proposta deve ser complementada com saídas de campo a localizações onde se possam observar pegadas (Cabo Espichel, Cabo Mondego, Fátima, Praia Grande do Rodízio). As pegadas são poderosos instrumentos para a compreensão da locomoção e comportamento de um animal. Elas podem permitir estimativas precisas da velocidade bem como dar indicações quanto à postura, níveis de actividade e metabolismo, e mesmo quanto ao seu comportamento social (Prothero, 1998). Em Portugal, destacam-se as pistas de dinossáurios da Pedreira do Galinha, perto de Fátima, onde se podem observar a maior e mais importante jazida mundial com pegadas de saurópode do Jurássico médio, com trilhos de 142 e 172 metros (Santos, Lockley, Meyer, Carvalho, Carvalho e Moratalia, 1994). Em 1996 esta jazida foi classificada como Monumento Natural das Pegadas de Dinossáurios de Ourém/Torres Novas (DR n.º 12/96, de 22 de Outubro). Destacam-se ainda, na Baía dos Lagosteiros - Cabo Espichel (Sesimbra), testemunhos icnológicos de uma manada de, pelo menos, sete saurópodes de pequenas dimensões, do Jurássico Superior (Lockley, Meyer e Santos 1994; Figueiredo, 2004). Em 1997 esta jazida foi classificada como Monumento Natural da Pedra da Mua (DR n.º 20/97, de 7 de Maio). Também, na Praia Grande do Rodízio, podem observar-se onze pistas de dinossáurios dos géneros Megalosaurus e Iguanodon que ficaram preservadas numa camada calcária do Cretácico inferior (Madeira e Dias, 1983). A localização destas e de outras jazidas de pegadas de dinossáurios em Portugal podem ser consultadas na página do Museu Nacional de História Natural. A saída de campo a uma jazida de pegadas pode ser realizada antes ou depois da realização da experiência laboratorial. Se for realizada previamente, a saída de campo pode ser utilizada para despoletar o problema a ser investigado por via experimental. Esta perspectiva já foi usada com sucesso pelos autores em várias estratégias pedagógicas (Pereira, Deus e Capelo, 2004). Nos sítios descritos, as camadas onde ficaram preservadas as pegadas não se encontram na horizontal. Consequentemente, a resolução deste tipo de problemas por estes levantados podem ser de tal modo complexa que exija o recurso a várias disciplinas da Geologia para além da Paleontologia, como por exemplo a estratigrafia e a geologia estrutural. O trabalho dos cientistas, em geral, e dos geólogos, em particular, tem assim uma natureza multidisciplinar e interdisciplinar (Orion, Ault, 2007). É esta perspectiva da Geologia que tem sido valorizada pelo grupo LabGExp (Laboratório de Geologia Experimental do Centro de Geologia da

3 Universidade de Lisboa - CeGUL) em vários trabalhos anteriores (Moita de Deus, Araújo, Bolacha, Costa, Pereira, Caranova, Vicente e Fonseca, 2007). A aprendizagem das Ciências da Terra implica a compreensão de sistemas complexos, em várias escalas espácio-temporais, as interacções mútuas entre esses sistemas e ainda as interacções desses sistemas connosco (Orion, Ault, 2007). Na modelação analógica que aqui propomos, para a simulação de preservação de pegadas, temos que ter em conta os vários constrangimentos a ele subjacentes. Neste trabalho foram utilizados vários materiais simples e baratos (caixa de sapatos, pó de pedra, óxido de ferro, entre outros). A utilização de materiais de baixo custo e acessíveis a todos tem sido apanágio do nosso grupo de forma a permitir a máxima divulgação destas actividades para a aprendizagem da Geologia. 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Os procedimentos que a seguir se apresentam pretendem simular o processo de preservação de pegadas, desenvolvendo as metodologias propostas por vários autores (Inácio, Oliveira, Cachão, Pires e Cordeiro, 2003; Pereira, Deus e Capelo, 2004). Para a realização desta experiência são necessários quatro caixas de sapatos (ou outra embalagem com tamanho equivalente), quatro tabuleiros, quatro garrafões de cinco litros de forma paralelepipédica (cheios de água), pó de pedra, areia fina, óxido de ferro, bacia, espátula, colher de sopa, x-acto, régua, marcadores, duas patas de galinha (uma direita e uma esquerda, previamente lavadas e desinfectadas). Antes de ser apresentada a experiência é necessário que seja feita uma preparação prévia, nomeadamente todos os procedimentos devem ser devidamente experimentados. Na descrição que se segue não serão dadas indicações precisas das quantidades pois elas podem variar consoante os materiais utilizados. Por exemplo, a quantidade de água utilizada para humedecer o pó de pedra que se pretende que simule a vasa e os tempos de secagem podem variar. Em relação ao pó de pedra é preciso ter atenção à sua constituição que deve ser calcária (note-se que, por vezes, o gesso também é vendido como pó de pedra). A actividade aqui apresentada engloba quatro ensaios experimentais para simular o processo de simulação das pegadas, o que permite o estudo de várias variáveis que podem estar envolvidas no processo. As variáveis a serem estudadas serão o tipo de sedimento, a existência ou não de paragem de sedimentação. A quantidade a utilizar de sedimento para cada camada pode corresponder a cerca de um terço da altura da caixa de sapatos, sendo que a espessura de cada camada não deve ser inferior a 2 cm. Em cada caixa serão aplicadas duas camadas de sedimento, sendo que a segunda deve ser corada com óxido de ferro (cerca de 2 colheres de sopa). A quantidade de água a adicionar aos sedimentos deverá permitir a humidificação dos

4 mesmos mas não deve ficar água livre. É preferível ir adicionando a água pouco a pouco até que os sedimentos constituam uma massa espessa. Na caixa A deve ser depositada uma camada de areia não corada, na qual se imprimem várias pegadas de galinha (usar as patas de galinha humedecidas sempre que se fazem impressões), deixar repousar durante uma semana, aplicar uma segunda camada de areia corada. Na caixa B deve ser depositada uma camada de pó de pedra não corada, na qual se imprimem várias pegadas de galinha, aplicando, logo a seguir, uma segunda camada de pó de pedra corado. Na caixa C deve ser depositada uma camada de pó de pedra não corado, na qual se imprimem várias pegadas de galinha, e sobre a qual se deve espalhar uma camada fina de vaselina líquida (aquando da aplicação pode-se colocar também folhas de plantas sobre a primeira camada) e aplicar, logo em seguida, uma segunda camada de pó de pedra corado. Na caixa D deve ser depositada uma camada de pó de pedra não corada, na qual se imprimem várias pegadas de galinha, deixar repousar durante uma semana (esta paragem de uma semana pode ser substituída pela aplicação de uma camada fina de pó de pedra seco após a realização das impressões), aplicar uma segunda camada de pó de pedra corado. a) Medição da quantidade de sedimento c)recorte do cartão b) Humidificação do sedimento d) Pegadas impressas Figura 1 Montagem da experiência e) Montagem final

5 Depois de ser aplicada a segunda camada de areia (caixa A) ou de pó de pedra (caixas B, C e D), deve-se recortar cada caixa de modo a eliminar o cartão que está acima das camadas, com o auxílio de um x-acto. As sobras de cartão podem ser colocadas sobre o sedimento como forma de protecção. De seguida colocar, sobre o conteúdo de cada uma das caixas um garrafão de 5l de água, deitado de forma exercer peso sobre a sequência das camadas. Ao fim de uma semana observar os resultados. 3. RESULTADOS A Caixa A permite demonstrar que um sedimento grosseiro do tipo arenoso não será o ideal para a preservação das pegadas. Note-se os contornos pouco definidos e a fraca coesão das partículas que são bons indicadores da difícil preservação de pegadas em sedimentos desta natureza. A existência de um hiato de sedimentação, com secagem do sedimento, vem provar que, mesmo nestas condições, dificilmente as pegadas ficarão preservadas neste sedimento. Quadro I Quadro síntese das condições da experiência e dos resultados

6 Na caixa B, pretende demonstrar-se que o tipo de sedimento utilizado, simulando a vasa carbonatada original onde se encontram as pegadas, é o ideal para mimetizar o ambiente natural propício para a ocorrência deste tipo de impressões. Este facto decorre da baixa granularidade do sedimento e ao seu comportamento plástico. No entanto, uma vez que neste caso a deposição será contínua, as pegadas muito embora bem preservadas, ficam no interior das camadas que são indissociáveis. Nesta fase pode-se realizar um corte transversal e outro longitudinal para que seja possível constatar que a pegada está presente, não sendo porém possível separar as duas camadas pela superfície de contacto. Na caixa C, o tipo de sedimento é também o pó de pedra, mas existe uma camada de gordura (vaselina) que poderá simular resíduos da decomposição de materiais orgânicos, que podem constituir uma superfície de descontinuidade entre as duas camadas, permitindo assim a sua separação e consequentemente a preservação das pegadas. Na caixa D, o tipo de sedimento é também o pó de pedra. Mas o aspecto determinante é que neste caso existe um hiato, que corresponde a um lapso temporal ou de sedimentação, que permitiu o sedimento consolidar mantendo a forma da pegada, ao que sucedeu um segundo episódio de sedimentação. Logo, a deposição seguinte irá adquirir a forma da camada subjacente. Desta forma a pegada fica preservada. a) Caixa B Figura 2 Resultados da experiência b) Caixa D 4. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS Quando um animal terrestre se desloca sobre um sedimento não consolidado, fino e com comportamento plástico, pode originar pegadas. De facto, quanto maior o grau de plasticidade do sedimento, mais fiéis à realidade serão as impressões nele produzidas. A própria granularidade do sedimento vai condicionar o grau de pormenor com que uma determinada pegada foi preservada. Deste modo, em sedimentos finos, por exemplo vasas

7 carbonatadas ou argilosas, ficam impressos os contornos das garras, as próprias rugosidades da pele, as almofadas da superfície plantar, entre outros detalhes. Por outro lado, se estivermos na presença de sedimentos mais grosseiros como as areias (testadas nesta actividade), os pormenores, como as estruturas mais finas, não ficam registadas, preservando-se apenas um contorno grosseiro da pegada. A coesão do sedimento, após a formação da pegada, é um factor determinante para a sua fossilização. Este factor é muito importante pois o sedimento tem de ser suficientemente consistente e coeso para permitir que a pegada resista sem se desvanecer, quer enquanto está exposta à erosão, até ser coberta por novos sedimentos que constituirão a camada suprajacente, quer durante o processo de litificação do sedimento (fossilização propriamente dita). Nessa altura passa a constituir o que se designa por icnofóssil (marca de actividade biológica preservada por processos geológicos). Como podemos constatar todos estes factores condicionam a qualidade e quantidade de detalhes que ficam registados numa pegada fossilizada. Será interessante salientar que, quando um animal produz uma pegada no substrato plástico, ele vai produzir não apenas uma impressão, mas sim várias, uma em cada camada infrajacente, as denominadas subimpressões. As subimpressões são, geralmente, menos detalhadas do que a pegada produzida à superfície do sedimento, mas em contrapartida têm maior probabilidade de fossilizar, pois não estão sujeitas à erosão. Geralmente, as pegadas fossilizadas correspondem, não à pegada real, mas sim a subimpressões. A sequência de eventos que conduz à preservação de trilhos de dinossáurios é explicada na figura 3. Em primeiro lugar, um dinossáurio teria atravessado uma área de sedimento macio, deixando as suas pegadas (diagramas a e b). Este pode, por exemplo, ter passado por vasas de um antigo raso de maré de uma laguna confinada ou estuário, deixando as suas pegadas no sedimento molhado exposto pela maré baixa. Entre a camada onde são impressas as pegadas e a camada que a cobre tem que existir uma superfície de descontinuidade que pode ter como origem a descrita nas Caixas C e D. A maré alta seguinte (ou um período mais prolongado de imersão) poderia ter depositado mais areia ou lama sobre as pegadas recémformadas (diagrama c), e quando estas ficaram enterradas neste meio, estas estariam bastante protegidas dos efeitos destrutivos do Sol, vento e água. A acumulação continuada de sedimentos resultaria numa acomodação das pegadas a profundidades mais elevadas, e as consequentes mudanças de pressão, temperatura e características químicas da água resultariam num processo complexo de litificação, ou a transformação de um sedimento molhado e macio em rocha mais seca e rígida. As camadas de sedimento serão comprimidas e reduzidas em espessura; a água será expulsa de entre os grãos de areia e lama, que seriam empacotadas com mais força e, por vezes, cimentadas por depósitos minerais. Por último, os sedimentos litificados

8 seriam agora trazidos à superfície por movimentos tectónicos e/ou acção dos agentes erosivos. As camadas de rocha contendo as pegadas poderiam agora estar expostas em vertentes, colinas, penhascos, rios, ou, mesmo hipoteticamente, em estratificações presentes em cavernas. Finalmente, essas camadas teriam a possibilidade de serem separadas através dos agentes meteóricos ou por um paleontólogo, e revelar as antigas pegadas (diagrama d). Repare-se que cada pegada será representada por dois fósseis a impressão, ou molde, na superfície do substrato (diagrama e), e o seu contramolde (diagrama f). Figura 3 Modelo simplificado que explica a formação e preservação de trilhos de dinossáurios: (a) uma pegada de dinossáurio impressa no substrato; (b) o pé é retirado deixando a sua impressão; (c) a pegada é preenchida e enterrada pela acumulação de sedimento; (d) após litificação as duas unidades separam-se para revelar a impressão e o seu preenchimento; (e) a impressão originalou molde natural; (f) o preenchimento da impressão, ou contra-molde, representado na posição invertida. (Extraído de Thulborne, T., 1990) 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com a actividade apresentada tem-se a percepção do processo que está subjacente à preservação de pegadas. Mas se quiséssemos enquadrar esta actividade como uma proposta de resolução dos problemas geológicos, levantados pelas localizações de trilhos referenciados na introdução, poderíamos realizar outras experiências para explicar a não horizontalidade dos estratos onde estão preservadas as camadas, como por exemplo a instalação de um diapiro magmático (como no caso do Maciço de Sintra) ou a deformação em regime compressivo e distensivo (Pereira, G., Deus, H.,

9 Capelo, M., 2004 e Bolacha, Moita de Deus, Caranova, Silva, Costa, Vicente, Fonseca, 2006). Os problemas geológicos podem ser complexos exigindo por vezes a associação de várias disciplinas geológicas e por vezes de outras áreas para a resolução dos mesmos. No âmbito da espeleologia, esta experiência apresenta um carácter formativo de sensibilização para preservação do património geológico e possibilita que espeleólogos, quando equipados com conhecimentos simples, mas rigorosos, de paleontologia venham a contribuir para o avanço da ciência, partilhando com a comunidade científica possíveis achados paleontológicos efectuados durante a sua actividade exploratória quer de prospecção de superfície, quer de exploração de grutas. Recorde-se que a geoconservação é fundamental dado que a geodiversidade apresenta um valor intrínseco, cultural, estético, económico, funcional, científico e educativo (Gray 2004 citado por Brilha, 2005). REFERÊNCIAS Bolacha, E.; Moita de Deus, H. A.; Caranova, R.; Silva, S.; Costa, A. M.; Vicente, J. E Fonseca, P. E. (2006). Modelação Analógica de Fenómenos Geológicos: uma Experiência na Formação de Professores, GeoNovas- Revista da Associação Portuguesa de Geólogos, nº 20, pp Brilha, J. (2005). Património Geológico e Geoconservação: A conservação da natureza na sua vertente geológica. Braga: Palimage Editores. 190 pp. Inácio, L., Oliveira, T., Cachão, M., Pires, R., Cordeiro, V. (2003). Tem a certeza que faz experimentação em Paleontologia? Lisboa: X Encontro Nacional de Educação em Ciências. FCUL. (apresentação em conferência). Lockley, M., Meyer, C., e Santos, V. (1994). Trackway evidence for a herdo f juvenile sauropods from the late Jurassic of Portugal. Gaia, 10, pp Figueiredo, S. (2004). Os dinossauros do Cabo Espichel. Actas do I Seminário de Paleontologia e Arqueologia do Estuário do Tejo. pp Madeira, J. e Dias, R. (1983). Novas Pistas de Dinossáurios no Cretácico Inferior. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal, 69(1), pp Deus, H., Araújo, A. C., Bolacha, E., Costa, A. M., Pereira, G., Caranova, R., Vicente, J., Fonseca, P. E. (2007). Modelação analógica da remobilização de achados arqueológicos em ambiente dunar: Resolução de um problema real. Actas do XII Encontro Nacional da Educação em Ciências. Universidade de Trás-os-Montes, Vila Real, pp

10 Orion, N. e Ault, C. (2007). Learning Earth Sciences. In S. Abell, N. Ledermen, Research on Science Education. New Jersey: LEA. pp Pereira, G., Deus, H., Capelo, M. (2004). Relatório do Projecto Estágio: O Cacém no Centro do Mundo Construindo a Aprendizagem das Ciências na Primeira Pessoa. Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa: Lisboa. Prost, A. (1999). La Terre: 50 expériences pour découvrir notre planète, Éditions Belin, Paris. 127 pp. Prothero, D. (1998). Bringing Fossils tollife: An introduction to paleobiology. Boston: McGraw-Hill. 457 pp. Santos, V., Lockley, M., Meyer, C., Carvalho, J., Galopim decarvalho, A. e Moratalia, J. (1994). A new Sauropod tracksite from middle Jurassic of Portugal. Gaia, 10, pp Silva, A., Leite, A., Marques, L. e Praia, J. (1997). Para uma didáctica da aula de campo em Geologia. In Leite, L., Duarte, M., Castro, R., Silva, J., Mourão, A. E Precioso, P. Didácticas/Metodologias da Educação Instituto de Educação e Psicologia, Braga, pp Thulborn, T. (1990). Dinosaur Tracks. Chapman and Hall. 410 pp.