III Estrutura e dinâmica da Geosfera

Transcrição

1 Biologia e Geologia 10º ano Natércia Charruadas III Estrutura e dinâmica da Geosfera 1. Métodos para o estudo do interior da Geosfera 2. Vulcanologia 3. Sismologia 4. Estrutura interna da Geosfera (Descon?nuidades)

2 4. Descontinuidades COMPORTAMENTO DAS ONDAS SISMICAS As ondas sísmicas sofrem reflexão e refracção ao passarem de um meio para outro de caracterísacas Bsicas diferentes.

3 4. Descontinuidades COMPORTAMENTO DAS ONDAS SISMICAS As trajectórias das ondas P e S são curvilíneas. Como a Terra é heterogénea, admite- se que as ondas sísmicas atravessem meios com propriedades Bsicas diferentes. Em sismologia, à superbcie de separação entre dois meios com propriedades Bsicas diferentes chama- se desconanuidade. Logo que um raio sísmico toca uma superbcie, separando dois meios de propagação diferentes (superbcies de desconanuidade), reflecte- se e/ou refracta- se de modo que as suas trajectórias permitem, aos sismólogos, conhecer as caracterísacas dos meios atravessados.

4 4. Descontinuidades COMPORTAMENTO DAS ONDAS SISMICAS Nas estações A e B apenas foram registadas ondas directas, mas nas estação C foram registadas em primeiro lugar as ondas refractadas e só depois as ondas directas. Como explicas isto?? Exercício pág. 164

5 4. Descontinuidades Por que razão, nas estações mais afastadas do epicentro, as ondas refractadas (ou indirectas) chegam primeiro que as directas? Estações A, B e C, encontram- se a diferentes distâncias do epicentro de um mesmo sismo. É de esperar que as ondas cheguem primeiro à estação A (mais próxima do epicentro) e em úl?mo à depois à estação C (mais afastada). Em regra é assim que sucede. No entanto, nalguns casos, as ondas chegam primeiro à estação C. Tal só pode ser jus?ficado admi?ndo que, ao aangirem determinada profundidade (na passagem do meio I para o meio II), a velocidade das ondas aumenta abruptamente, a ponto de percorrer em menos tempo um espaço maior.

6 4. Descontinuidades Em 1909, em Zagreb (Croácia) André Mohorovicic, notável geobsico, depois de complicados cálculos matemáacos chegou à conclusão que uma desconanuidade separa a crosta terrestre do que se encontra por baixo. Este limite, denominado em sua honra desconanuidade de Mohorovicic ou desconanuidade de Moho, situa- se a uma profundidade média de 40 quilómetros.

7 4. Descontinuidades Analisa atentamente o seguinte gráfico. Que conclusões rearas em relação às ondas S? - A sua velocidade não é constante. - A velocidade aumenta com a profundidade, excepto entre os 100 e 200km onde diminui a sua velocidade. Isto significa que a rigidez do material diminuiu - Entre os 300 e os 2900 km a velocidade aumenta muito lentamente. - A velocidade das ondas S aos 2900 km de profundidade anula- se. Isto significa que a rigidez do material é nula (passou para o estado líquido) Variação da velocidade das ondas P e S no interior do Globo terrestre

8 4. Descontinuidades Analisa atentamente o seguinte gráﬁco. Que conclusões rearas em relação às ondas P? - A velocidade das ondas P segue o mesmo padrão de comportamento das ondas S até aos 2900 km de profundidade. - Aos 2900 km as ondas P sofrem um grande decréscimo na velocidade. Conﬁrma a hipótese de um núcleo externo líquido. - Aos 5150 km a velocidade das ondas P sofre um acréscimo. O material consatuinte do núcleo interno encontra- se no estado sólido, facto que fez aumentar a rigidez dos materiais (logo, a velocidade das ondas) Variação da velocidade das ondas P e S no interior do Globo terrestre

9 4. Descontinuidades Velocidade das ondas sísmicas aumenta com a profundidade, mas Amplificando a zona dos 100 aos 350 km de profundidade. entre os 100 e os 200 km de profundidade a velocidade das ondas S e P diminui. P Como as ondas S não se anulam e as ondas P diminuem a sua velocidade S A rigidez dos materiais diminui Supõe-se que existe um aumento da temperatura capaz de fundir alguns dos materiais existentes nesta zona, o que provoca a diminuição da rigidez Zona de baixas velocidades - ASTENOSFERA

10 4. Descontinuidades A reflexão e refracção das ondas sísmicas evidenciam a existência de 5 descontinuidades Descontinuidade de Conrad Descontinuidade de Mohorovic Descontinuidade de Repetti Descontinuidade de Gutenberg Descontinuidade de Wiechert/Lehmann

11 3. Sismologia SUPERFÍCIES DE DESCONTINUIDADE TERRESTRES Descontinuidade de Conrad: Separação entre a crosta continental e a crosta oceânica, a cerca de 17 km de profundidade. Só existe nas áreas continentais. Descontinuidade de Mohorovic : Separação entre a crosta oceânica e manto superior, a cerca de 5 km de profundidade debaixo dos oceanos e a cerca de 30 a 70 km debaixo dos continentes. Esta diferença de profundidades deve-se à presença de raízes montanhosas. A velocidade das ondas sísmicas aumenta de 6km/s para 8 km/s.

12 3. Sismologia SUPERFÍCIES DE DESCONTINUIDADE TERRESTRES Descontinuidade de Repetti: Localiza-se aos 700 km de profundidade e separa o manto superior do manto inferior. Descontinuidade de Gutenberg: Localiza-se aos 2900 km de profundidade e separa o manto inferior do núcleo externo, que se encontra no estado líquido. As ondas S anulam-se a esta profundidade e as ondas P diminuem bruscamente a sua velocidade (de 14 km/s para 8km/s), o que revela a existência de um núcleo no estado líquido com rigidez nula. Esta descontinuidade explica a existência de uma zona de sombra terrestre.

13 3. Sismologia SUPERFÍCIES DE DESCONTINUIDADE TERRESTRES Descontinuidade de Wiechert/Lehmann: Localiza-se aos 5150 km de profundidade e separa o núcleo externo (líquido) do núcleo interno (sólido). A velocidade das ondas P aumenta, o que revela um aumento de rigidez deste núcleo. Os materiais do núcleo interno, embora a maior temperatura do que a do núcleo externo, estão sujeitos a uma maior pressão, o que provocou alterações do ponto de fusão, tornando os materiais sólidos.

14 4. Descontinuidades Que dados levam a admiar a existência de um núcleo terrestre? AcAvidade do Manual página 166 e 167

15 3. Sismologia COMPORTAMENTO DAS ONDAS SISMICAS A PARTIR DOS 2900 KM

16 3. Sismologia COMPORTAMENTO DAS ONDAS SISMICAS A PARTIR DOS 2900 KM DESCONTINUIDADE DE GUTENBERG SuperBcie que separa a base do manto inferior do núcleo externo. Está situada a km de profundidade Corresponde a uma mudança na composição química: Manto consatuído por materiais sólidos e com densidades compreendidas entre 4,5 e 6. Tanto as ondas P e S atravessam esta região. Núcleo Externo consatuído por ferro e níquel no estado liquido. Densidades compreendidas entre 9,8 e 12. Somente as ondas P o atravessam.

17 3. Sismologia COMPORTAMENTO DAS ONDAS SISMICAS A PARTIR DOS 2900 KM Zona de Sombra Parte da superbcie do globo terrestre que não recebe ondas P e S directas provenientes do foco do sismo. Qualquer que seja a sua origem, a zona sombra das ondas P situa- se entre 103º e 143º, ou seja, a uma distância compreendida entre km e km, passando pela superbcie terrestre. A zona de sombra está directamente relacionada com as propriedades elásacas dos materiais que estas atravessam densidade, incompressibilidade e rigidez.

18 3. Sismologia

19 3. Sismologia PROPAGAÇÃO DAS ONDAS SISMICAS A PARTIR DOS KM Como varia a velocidade das ondas P e S a parar dos km de profundidade? Qual o significado dessa variação?

20 3. Sismologia PROPAGAÇÃO DAS ONDAS SISMICAS A PARTIR DOS KM DESCONTINUIDADE DE WICHERT - LEHMANN SuperBcie que separa a base do núcleo externo do núcleo interno. Está situada a km de profundidade Corresponde a uma mudança na composição química: O núcleo externo apresenta uma composição química semelhante ao núcleo interno. No entanto, o núcleo interno encontra- se no estado sólido. As ondas P voltam a aumentar de velocidade.

21 FIM

22 RESUMO

23 Estrutura da Terra Aplicações da sismologia. Dados mais importantes: Mohorovicic descobriu uma variação brusca da velocidade das ondas P: de 6,3 para 8,2 Km/s Descon?nuidade de MOHO Sob os con?nentes localiza- se entre os 30 e os 60 Km de profundidade Sob os oceanos localiza- se entre os 3 e os 15 km de profundidade

24 Estrutura da Terra A descon?nuidade de MOHO separa a CROSTA do MANTO. IDENTIFICA (ainda) CROSTA CONTINENTAL rochas graní?cas mais espessa menos densa CROSTA OCEÂNICA rochas basál?cas; menos espessa mais densa

25 Estrutura da Terra GUTENBERG descobriu a fronteira entre o MANTO e o NÚCLEO EXTERNO, a 2900 km de profundidade Descon?nuidade de GUTENBERG Como foi descoberta?

26 Um sismo que ocorra em qualquer local da Terra gera sempre uma ZONA de SOMBRA Qualquer estação sismográfica localizada entre os 103 e os 143º, contados a par?r do epicentro de um sismo, não recebe ondas P nem ondas S. ZONA DE SOMBRA

27 Como é explicada a existência de uma ZONA de SOMBRA? Não há recepção de ondas P. Sofrem uma grande mudança de direcção devido ao maior ângulo de reflexão. Não há recepção de ondas S. Deixam de se propagar grande diminuição de velocidade (passa de 15Km/s para cerca de 7km/s) NÚCLEO EXTERNO: METÁLICO (muito diferente do manto) FUNDIDO (as ondas S não se propagam nos meios líquidos)

28 Estrutura da Terra Inge LEHMAN descobriu a fronteira entre o NÚCLEO EXTERNO e o NÚCLEO INTERNO, a 5150 km de profundidade Descon?nuidade de LEHMAN Como foi descoberta?

29 Estrutura da Terra Qualquer estação sismográfica localizada a par?r dos 143º, contados a par?r do epicentro de um sismo, passa a receber ondas P e con?nua a não receber ondas S. NÚCLEO INTERNO METÁLICO e SÓLIDO

30 Estrutura da Terra Em resumo : - a parar dos 103º, contados a parar do epicentro, não são recebidas ondas S - apenas entre os 103 e os 143º, contados a parar do epicentro, não são recebidas ondas P.

31 Estrutura da Terra OUTRAS ZONAS IMPORTANTES: LITOSFERA inclui a crosta e o manto superior. a?nge a profundidade de 30 Km sob os oceanos (litosfera oceânica) e os 70 a 100 Km sob os con?nentes (litosfera con?nental) a velocidade das ondas P e S aumentam com a profundidade. é rígida ASTENOSFERA localiza- se sob a litosfera. (manto superior); mais quente do que a litosfera; comporta- se como semi- fundida (muito plás?ca); zona de redução do aumento da velocidade das ondas P e S. ocorre movimentação dos seus materiais cons?tuindo as correntes de convecção.

32

33 Modelo Físico

34 Modelo Químico

35 Comparação entre os dois modelos

36 4. Descontinuidades Resumindo, o estudo da propagação das ondas sísmicas revelou as seguintes conclusões: As ondas sísmicas são registadas em estações sismográﬁcas distantes do epicentro num espaço de tempo menor do que o esperado, se a Terra fosse homogénea. Quanto maior é a distância epicentral, maior é a diferença entre o tempo de chegada das ondas sísmicas e o tempo esperado para a sua chegada. A velocidade das ondas sísmicas aumenta com a profundidade. As ondas sísmicas propagam- se mais lentamente nas rochas mais quentes e menos rígidas. As ondas S não se propagam em meios líquidos, enquanto que as ondas P diminuem a sua velocidade.

37 4. Descontinuidades Resumindo, o estudo da propagação das ondas sísmicas revelou as seguintes conclusões: A velocidade das ondas sísmicas diminui com o aumento da densidade. A velocidade das ondas sísmicas aumenta com a profundidade, pelo que a rigidez (com a profundidade) aumenta mais do que a densidade. As ondas sísmicas podem sofrer desvios, durante o seu percurso, ou serem absorvidas, o que revela a existência de meios de composição diferentes (a Terra é heterogénea). Existem superbcies de desconanuidade reveladas pela modiﬁcação do comportamento das ondas sísmicas.