Universidade Federal do Vale do São Francisco Campus Serra da Capivara Colegiado de Ciências da Natureza. Tectônica de Placas

Transcrição

1 Universidade Federal do Vale do São Francisco Campus Serra da Capivara Colegiado de Ciências da Natureza Tectônica de Placas

2 Sumário Histórico; Evolução do conhecimento; Placas tectônicas; Os ambientes tectônicos; Placas tectônicas: terremotos e vulcanismo;

3 Histórico Século XV - Confecção dos primeiros mapas da costa africana e da América (expansão ultramarina européia); A linha da costa do continente americano passa a ser conhecida e desperta curiosidade pelo fato de apresentar um encaixe com o continente africano; Primeiro Atlas do Mundo, por Abraham Ortelius em 1570.

4 Planisfério de Cantino, 1502 Um dos primeiros mapas da América do Sul. Observar riqueza de detalhe da África. Representando as descobertas portuguesas. Fonte: MAGALHÃES (2009).

5 Abraham Ortelius ( ) geógrafo e cartógrafo belga, foi um dos primeiros a propor a deriva continental; Compilou o primeiro atlas mundial Theatrum Orbis Terrarum (Teatro do Mundo), surgido em 1570; Ortelius sugere a possibilidade de deriva continental a partir da forma dos continentes; Abraham Ortelius ( ) Francis Bacon (1620), filósofo inglês percebeu encaixe perfeito entre América do Sul e África = Continentes unidos no passado. Deixa registrado na história a sugestão do movimento das massas continentais; * Movimentos dos grandes blocos continentais. Francis Bacon ( )

6 Além de Bacon, Benjamim Franklin e Antonio Snider-Pellegrini sugeriram possibilidade de deriva continental; Ilustração de Snider-Pellegrini, em 1858, antes da separação e depois da separação.

7 Abordagens sobre a deriva continental são esquecidas por serem apenas especulações; Volta à tona em outros momentos; Mas, cai novamente no esquecimento por falta de suporte científico;

8 Eduard Suess, geólogo austríaco, realizou vários trabalhos, sendo um dos mais importantes para a Geologia moderna o quarto volume de - Das Antlitz der Erde ou A Face da Terra em Foi o primeiro a introduzir o conceito de movimento eustático em 1888 (sincronismo nos depósitos marinhos globais;) Eduard, partindo de várias implicações geológicas e principalmente de fósseis de plantas do Permiano (~251 Ma), propôs o termo Terra de Gondwana. Eduard Suess ( ) Os continentes da América do Sul, África, Atártica, Austrália e Índia formavam o supercontinente Gondwana. Wagreich, M. & Neubauer, F The geological thinking of Eduard Suess ( ) between basic research and application: an introduction. Austrian Journal of Earth Sciences, 107(1): 4-5.

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10 Séculos seguintes, retomada da idéia com suporte científico; Alfred Wegener ( ), meteorologista alemão - publica 4 trabalhos sobre A origem dos continentes e oceanos ( ); Só alcança a comunidade científica a partir de 1922 quando passa a ser traduzido para o inglês; Propõe que todos os continentes estavam juntos formando um mega continente, o qual denominou de Pangea, do grego todas as terras ;

11 Segundo Wegener, essa grande massa continental fragmentou-se originando os continentes atuais;

12 Wegener fundamentou sua teoria da deriva continental através de evidências como o encaixe entre os continentes:

13 Distribuição de fósseis; Os fósseis encontrados desses seres vivos indicam que os continentes estavam juntos enquanto viveram. Após a fragmentação dos continentes, as espécies tomaram caminhos evolutivos distintos devido às mudanças ambientais provocadas pela separação dos continentes.

14 Mesossaurus encontrado na Bacia Sedimentar do Paraná (Brasil) Mesossaurus tenuidens (África do Sul)

15 Fóssil de folhas de glossopteris encontrados na Austrália Fóssil de folhas de glossopteris encontrados na Antárctica Exemplo de fóssil de glossopteris encontrado no Brasil (Santa Catarina).

16 Estrias glaciais ~300 Ma África do Sul Feições paleoclimáticas deixadas por antigos depósitos de geleiras de mesma idade. Essas marcas foram deixadas na América do Sul, Austrália, África e Índia. A partir das orientações das estrias das geleiras é possível verificar seu movimento e que esses continentes estavam unidos sob influência desta.

17 Fonte: Brejo do Piauí PI (Brasil) - Povoado de Calembe

18 Depósitos de geleiras de idade permiana encontrados na Austrália Pavimento glacial Dropstone clastos de rochas depositados pelo degelo em arenito quando ainda era lama.

19 Paraná - Brasil

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21 Distribuição de cadeias de montanhas;

22 Distribuição de rochas de mesma idade e composição; (Crátons) (Cinturões móveis pré-cambrianos) (Cinturões móveis fanerozoicos)

23 Todos os continentes estavam juntos há ~200Ma constituindo o Mega continente que denominou Pangea (Pan = toda e Geae = terra);

24 Alexander Du Toit ( ) Refina a teoria de Wegener propondo separação do Pangea em dois grandes continentes Laurasia (H. Norte) e Gondwana (H. Sul); com a publicação dos livros: Comparação Geológica da América do Sul e da África (1927) e os Nossos continentes errantes: Uma hipótese de deriva continental (1937). Alexander Du Toit. Fonte: ros/cg_24/20.htm

25 Suporte Científico para Teoria da Deriva Continental

26 Teoria Rejeitada pela maioria da comunidade científica! Questões remanescentes: Quais forças moveriam os blocos continentais? Como deslizar duas crostas rígidas, uma sobre a outra, sem quebrá-las? Teoria cai no esquecimento! Desconhecimento da astenosfera até aquele momento (propriedades plásticas do manto).

27 Evolução dos Conhecimentos Wegener pensava que os continentes flutuavam como os barcos sobre a crosta oceânica sólida; Forças das marés, Sol e Lua atrairiam os fragmentos de continentes causando seus movimentos; Tal pensamento era falho, pois essas forças não são suficientes para mover os continentes;

28 Anos 1950: Ressurgimento da Teoria da Deriva Continental; Desenvolvimento de Sonares Expedições militares para mapeamento do assoalho oceânico; O mapeamento de uma cadeia de montanha submarina no centro do Oceano Atlântico levou à descoberta de um rifte* formado no centro da elevação; Sonar moderno (ecobatímetro) *Vale formado por fratura da crosta e posterior afundamento (subsidência);

29 Em 1947, pesquisadores das Universidades de Columbia e Princeton (EUA) mapeiam o assoalho oceânico e coletam rochas; Acreditava-se que o fundo oceânico era composto por granitos antigos, mas a coleta de basaltos novos provou o contrário; Maurice Ewing da Universidade de Columbia foi o responsável por coletar os basaltos, mapear parte do assoalho oceânico e descobrir a Dorsal Mesoatlântica; Maurice Ewing (esquerda) e FranK Press (direita) coautor do livro Understanding Earth (Para Entender a Terra).

30 Marie Tharp e Bruce Heezen, trabalharam com Maurice Ewring e anos mais tarde, dedicaram-se a mapear o assoalho oceânico; Tharp e Heezen descobriram que os riftes ao longo das dorsais eram tectonicamente ativos; Terremotos gerados por falhamentos tectônicos indicavam estes locais; Mais tarde, dorsais foram mapeadas nos Oceanos Índico e Pacífico; a) b) a) Marie Tharp na Universidade Columbia trabalhando no mapeamento do fundo oceânico; b) Marie Tharp e Bruce Heezen com o primeiro mapa do Oceano Atlântico.

31 Os cientistas observam dinâmica ativa do assoalho, ao contrário do que se esperava (cadeias de montanhas, fendas, fossas, atividade sísmica e vulcânica);

32 Dá-se o nome de dorsal atlântica ou meso-oceânica a cadeia de montanha submarina que emerge do fundo oceânico ao longo do eixo do oceano atlântico; Constatou-se que emerge do interior quente da Terra um fluxo de material vulcânico, sendo intensa atividade sísmica; ambientes de Esta cadeia se estende por km ao longo do eixo central do oceano atlântico,e em seu centro ocorrem depressões que variam de 1 a 3km;

33 Anos 1960 aperfeiçoamento de datação de rochas (determinação da idade verdadeira das rochas do assoalho); Do contrário que se pensava a crosta oceânica tem uma idade de formação jovem ~200 Ma;

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35 Isócronas paralelas à dorsal meso-oceânica. À medida em que se afasta da dorsal as rochas são mais antigas.

36 Essas observações levaram Harry Hess (Universidade de Princeton) em 1960 a propor que a crosta se separa ao longo de riftes nas dorsais mesoceânicas; O novo fundo oceânico forma-se pela ascensão de uma nova crosta quente nessas fraturas; O novo assoalho se expande lateralmente a partir do rifte e é substituído por nova crosta quente num ciclo repetitivo;

37 Harry Hess (1962) em Princeton - reúne as evidências dos mapeamentos e da idade de rochas e propõe a expansão do assoalho oceânico; Propõe o modelo baseado no conceito básico de convecção do calor no manto terrestre com padrões circulares;

38 Esquema de circulação mantélica e expansão do assoalho oceânico proposto por Harry Hess. Calor gerado no centro da Terra promove transporte de massa por aquecimento, que se torna menos denso e sobe; Em seguida, parte do material se resfria movimentando-se lateralmente sendo reincorporado para zonas mais profundas dando início a um novo ciclo célula de convecção;

39 Explicação de Harry Hess permitiu, enfim, identificar os mecanismos de deriva continental e expansão do assoalho por correntes de convecção a fenda não aumenta, material novo é adicionado; Também explica a formação dos oceanos; Termo deriva continental torna-se incorreto. Surge então o conceito de placas tectônicas; CTG - Dept. de Geologia

40 CTG - Dept. de Geologia Modelos de convecção atuais

41 Simulação Computacional de Célula de Convecção

42 Anomalias Magnéticas do Fundo Oceânico Após o desenvolvimento de magnetômetros durante a Segunda Guerra Mundial, os geólogos adaptaram esses aparelhos para pesquisas em navios; O intuito era medir o campo magnético local criado por rochas magnetizadas no fundo do mar; Ao cruzar várias vezes os oceanos, descobriu-se padrões regulares de intensidade do campo magnético local;

43 Padrão do campo magnético local do assoalho oceânico (padrão zebrado).

44 A explicação para essa observação só veio em 1963 por meio da hipótese de pesquisadores ingleses (Vine & Mathews) e canadenses (Morley & Larochelle), independentemente; Propuseram que as bandas magnéticas seriam episódios de reversões magnéticas da Terra que ficaram registrados nos basaltos do fundo marinho; Essa hipótese provou mais uma vez que o fundo marinho se expande, e que na medida em que se distancia, preserva o C. M. da Terra na época em que o magma se cristaliza;

45 As lavas ricas em ferro resfriam-se no centro da dorsal e tornam-se levemente magnetizadas no sentido do campo magnético da Terra Magnetização Termorremanente ou Remanescente; Mesmo que haja uma inversão magnética na Terra, os basaltos irão manter o sentido do campo da época em que se formaram; O processo é semelhante ao utilizar limalhas de ferro próximo a um campo magnético;

46 Quando o navio cruzava o oceano, o padrão mostrava repetições de intensidade espaçadas e simétricas à dorsal oceânica; Estes padrões levaram a descoberta de que o campo magnético da Terra não é constante ao longo do tempo; De tempos em tempos (~ anos) os polos norte e sul magnéticos se invertem com relação ao nosso polo norte e sul geográficos processo chamado de reversão magnética; Campo magnético atual da Terra

47 As anomalias positivas (+) indicam que o campo magnético da Terra é normal (coincide com o atual), sendo mais forte quando o navio passa sobre; Anomalias negativas (-) indicam que o campo magnético era invertido ao atual com um campo localmente mais fraco;

48 Bandas magnéticas são o registro do campo magnético terrestre à época da extrusão das lavas geradas sucessivamente (Magnetização remanescente);

49 Placas tectônicas Camadas concêntricas com composição e propriedades físico-químicas inerentes; CTG - Dept. de Geologia

50 O Ciclo de Wilson Com a explicação de Harry Hess sobre a expansão do assoalho oceânico, outra questão surge: Se o processo de formação e expansão de placas são contínuos, a área da superfície terrestre deveria aumentar com o tempo? Do contrário, para onde iria a litosfera que estava sendo empurrada?

51 Uma outra parte dos geólogos acreditavam que os continentes eram destruídos e reciclados retornando para o interior da Terra; Em 1965, John Tuzo Wilson, geólogo canadense, caracterizou os limites básicos entre placas tectônicas em torno do globo; J. Tuzo Wilson ( ) Wilson caracterizou que as placas rígidas moviam-se sobre a superfície terrestre e que elas se aproximam, deslizam ou separam-se em relação à outra;

52 Segundo Wilson, as placas eram recicladas para o interior da Terra nas regiões de maior intensidade vulcânica e sísmica, como ocorre ao longo das margens do Oceano Pacífico; A hipótese de hot spot (ponto quente) foi também proposta por Wilson em 1963, baseandose na formação das ilhas do Havaí. As ilhas seriam resultado do movimento das placas sobre um ponto quente estacionário no manto, explicando porque vulcões também ocorrem nessas regiões longe das bordas das placas;

53 Hawaii sea floor

54 Hot Spots Possuem origem em profundidades diversas do manto (plumas mantélicas anomalias térmicas); Modelo de convecção do manto O fluxo de material através do manto, em ascensão por convecção, é muito lento, da ordem de centímetros por ano acredita-se que as temperaturas no núcleo externo podem chegar a cerca de c

55 A) Anomalia térmica surge entre o núcleo externo e manto inferior, com magma ascendente; B) Hot spot se instala abaixo da crosta, no manto superior, onde ocorre um derramamento basáltico; C) Com o contínuo movimento da litosfera, o hot spot manifesta-se na crosta por meio de ilhas vulcânicas;

56 Exemplo de Sistemas de hot spot entre América do Sul e África

57 Quando ocorre sob placas continentais pode gerar cadeias de vulcões ou causar fragmento da crosta (rompimento em fraturas com ~120 - junção tríplice ou ponto tríplice);

58 Resumo do Ciclo de Wilson 1) Supercontinente formado; 2) Fragmentação de continentes por incidência de hot spots, com formação de rifte e adição magmática; 3) Abertura de bacia oceânica; 4) Crosta oceânica entra colide com a continental e entra em subducção pro interior da Terra sendo reciclada; 5) Colisão de placas com fechamento de oceanos; 6) Formação de um supercontinente; Ciclo de Wilson. Processos de formação e reciclagem das placas tectônicas.

59 Tectônica de Placas Só em 1970 que a teoria passou a ser amplamente aceita entre os geocientistas; Quando proposta e posteriormente comprovada, revolucionou o conhecimento geológico e a visão que a humanidade tinha a respeito do planeta;

60 Cada placa se move de maneira distinta, sobre a astenosfera e se encaixam por diferentes limites entre si;

61 Placas tectônicas: Compostas pela litosfera que é a camada rígida mais externa, constituída da crosta (continental e oceânica) e parte superior do manto; Compartimentos litosféricos limitadas por falhas e fraturas profundas;

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63 Pangea Ultima

64 Ambientes Tectônicos Associados aos limites das placas, onde ocorre intensa atividade geológica;

65 Tipos de Limites entre Placas: John Tuzo Wilson formulou que no mundo todo, existem três tipos de encontros entre placas; As forças exercidas entre as placas concentram-se principalmente em suas bordas;

66 Limites divergentes entre placas (extensionais): Oceano Atlântico Ocorre o rifteamento e expansão da crosta ao longo da dorsal oceânica; Rifte Vale do Leste Africano Em continentes, formam-se vales em riftes, com formação de lagos alinhados com fraturas na crosta;

67 Limites (compressionais): convergentes Placas convergem, gerando zonas de subducção, fossas oceânicas e cadeias de montanhas; Quando isso ocorre, placas de maior densidade mergulha (entra em subducção) para o interior da Terra; A placa menos densa cavalga sobre a mais densa, gerando cadeias de montanhas altas;

68 Cordilheira dos Andes

69 CTG - Dept. de Geologia

70 Limite Transformante ou Conservativo Conservativos ou Transformantes: colisão oblíqua com movimento relativo entre si ao longo de falhas;

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72 Limite Transformante CTG - Dept. de Geologia

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75 Locais com diferentes fases do Ciclo de Wilson;

76 Placas tectônicas: Terremotos e Vulcanismo Terremotos ou abalos sísmicos tremores de terra oriundos da acumulação e liberação de energia gerada pela ruptura de rochas (movimentos das placas); Ambiente: limites convergentes e conservativos; Intensidade: é classificada pelos efeitos que as ondas sísmicas provocam em determinado lugar (escala Richter); Distribuição dos tremores: ocorrem nos limites das placas e intraplacas;

77 Distribuição das atividades sísmicas pela análise de redes sismológicas ao redor do mundo. Coincidem com os limites litosféricos.

78 Foco dos abalos

79 Tsunamis Grandes terremotos marinhos que ocasionalmente resultam em ondas marinhas massivas (ondas sísmicas marinhas). CTG - Dept. de Geologia

81 Tsunamis também podem se formar por deslizamentos de blocos e explosões submarinas;

82 Simulação de Tsunami no Atlântico CTG - Dept. de Geologia

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84 Vulcanismo conjunto de processos ígneos associados ao derramamento do magma na superfície terrestre; Magma = possui densidade < que rochas ao redor, ascende por rupturas na crosta podendo dar origem a erupção vulcânica (derrame de lavas); Vulcões: origem nos limites das placas (80% convergentes, 15% divergentes e 5% intraplaca hot spots);