Modelação analógica como recurso didático no CCVEstremoz; da prensa de Hubbert à Serra d Ossa, passando pelo anticlinal de Estremoz

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1 Modelação analógica como recurso didático no CCVEstremoz; da prensa de Hubbert à Serra d Ossa, passando pelo anticlinal de Estremoz Analogue modeling as a didactic resource in CCVEstremoz; from the Hubbert press to Serra d'ossa, through the Estremoz anticline V. Silva 1 *, N. Moreira 1,2, A. Soares 1, P. Almeida 2,3, I. Pereira 1, F. Amaral 1, J. C. Correia 1, F. Sousa 1, C. Pacheco 1 & R. Dias 1,2,4 1 Centro Ciência Viva de Estremoz e Laboratório de Investigação de Rochas Industriais e Ornamentais da Escola de Ciências e Tecnologia da Universidade de Évora (LIRIO), Estremoz, Portugal. 2 Centro de Geofísica de Évora, Évora, Portugal. 3 CEVALOR - Centro Tecnológico para o Aproveitamento e Valorização das Rochas Ornamentais e Industriais, Portugal 4 Departamento de Geociências, Universidade de Évora, Escola de Ciências e Tecnologia, Portugal; * vjcsilva@gmail.com Resumo: O CCVEstremoz apresenta vasta experiência na divulgação científica, principalmente junto ao público escolar. O facto das escolas apresentarem lacunas de materiais, associado ao facto da dificuldade sentida pelos alunos na compreensão da tectónica de placas, leva a que o ensino informal aqui levado a cabo, seja um apoio à leccionação em ambiente de sala de aula. A prensa de Hubbert é um dos diversos recursos didáticos utilizados, tendo-se revelado como uma importante ferramenta para o ensino das Ciências da Terra. A formação de falhas inversas associadas a ambientes compressivos e falhas normais associadas a ambientes distensivos permite-nos posteriormente a compreensão não só da tectónica de placas, mas também da geologia regional, com especial ênfase para a Serra d Ossa e para o Anticlinal de Estremoz. A modelação analógica possibilita ainda a concepção de conceitos abstratos como é o conceito de tempo geológico, essencial para a compreensão dos fenómenos geológicos. Palavras-chave: Modelação Análogica, Recursos Didáticos, Prensa de Hubbert, Tectónica de Placas. Abstract: The CCVEstremoz has great experience on scientific disclosure, mainly near the school public. Due to the lack of materials on schools, associated with difficulties of students on the comprehension of plate tectonics, the informal education prevailing in this centre turns to be a support for the classroom education. The Hubbert press is one of many didactic resources used, revealing to be an important tool for the Earth s Sciences education. The inverse fault formation associated to compressive environments and normal faults to extensive environments allow further comprehension not only of plate tectonics, but also on regional geology, with special focus on the Serra d Ossa and on the Estremoz anticline. Analogue modeling allows further more the conception of abstract concepts, as the geological time concept, essential for the understanding of geological fenomena. Key-words: Analogue Modeling, Didactic Resources, Hubbert Press, Plate Tectonics. 54

2 INTRODUÇÃO II Congresso Jovens Investigadores em Geociências, LEG 2012 A Tectónica de Placas tem como base uma Terra esférica e, por isso, a movimentação das placas implica, inevitavelmente, uma diversidade de movimentos (fig. 1). Em cada momento é possível encontrar placas que se distanciam umas das outras (induzindo ambientes tectónicos divergentes), placas que se aproximam (induzindo ambientes convergentes) e placas que se movimentam essencialmente de forma lateral, umas em relação às outras (gerando os ambientes transcorrentes), os quais são conhecidos como transformantes, junto aos rifts. Contudo, a incapacidade inerente ao próprio Ser Humano, de observar a evolução geodinâmica resultante dos processos contínuos relacionados com a tectónica de placas, que ocorrem em períodos de tempo na ordem dos milhões de anos, levou a que os geólogos entrassem em laboratórios para tentar modelar as estruturas observadas na natureza, para assim compreender melhor a sua génese. Esta abordagem tem como pressuposto que os materiais utilizados nas experiencias permitam obter estruturas geométrica e cinematicamente semelhantes às observadas em meio natural. Como tal, e após alguns estudos de cariz experimental, concluiu-se que para modelar os regimes crustais mais superficiais o melhor material seriam as areias de quartzo, de baixa coesão (e.g. Hubbert, 1951). Figura 1. Esquema teórico representativo dos três tipos de limites de placas: divergentes, convergentes e transformantes. OS TRABALHOS DE HUBBERT Parece inevitável que os modelos experimentais em conjugação com uma análise teórica da dinâmica dos processos tectónicos contribuirá para uma teoria da geologia estrutural e da tectónica credível e coerente. Utilizando modelos à escala dos acontecimentos tectónicos, poderemos ter a esperança de conseguirmos separar os modelos fisicamente possíveis, das hipóteses impossíveis; os 55

3 primeiros podem ser estudados em detalhe tendo em vista ilustrar os processos tectónicos de uma forma que não seria possível de outra forma. (Ramberg, 1967). A modelação analógica é um recurso que permite a visualização em meio laboratorial e à escala temporal humana dos processos geológicos que ocorrem ao longo de milhões de anos. Este tipo de abordagem teve o seu começo no início do séc. XIX, embora só no século XX com o trabalho de Hubbert (1937), os conhecimentos que vinham sendo utilizados na construção civil, com a elaboração de modelos em engenharias como a aeronáutica, a hidráulica ou a engenharia civil, são aplicados à geologia; nestas ciências havia a necessidade imperiosa de construir modelos reduzidos que tivessem o mesmo comportamento dos corpos que pretendiam simular. Em 1951, Hubbert publica um trabalho que é ainda hoje um marco na simulação de processos geológicos em laboratório. Neste trabalho, Hubbert desenvolve uma prensa que permite simular simultaneamente forças compressivas e distensivas, utilizando para tal areias de quartzo com baixa coesão. Esta prensa de parede móvel (fig. 2) permite assim, simular a formação de falhas normais e inversas em simultâneo, as quais apresentam geometrias distintas, associadas a os diferentes ambientes geotectónicos. A prensa é também ela inovadora, pois permite simular lado a lado ambientes compressivos e distensivos, algo que devido à esfericidade do planeta é inevitável. Desta forma, a noção de que para a abertura de um oceano é obrigatório o fecho de outro, mantendo-se assim o volume do planeta, é essencial para a compreensão por parte dos alunos da Tectónica de Placas. Figura 2. Prensa de Hubbert: A trabalho de Hubbert (1951); B utilizada no CCVEstremoz (2010). GEOMORFOLOGIA E GEOLOGIA REGIONAL A geomorfologia da região é muito influenciada pelos relevos de resistência associados às metadolomias (no qual se localiza o Castelo de Estremoz) e consequentemente ao Anticlinal de Estremoz (estrutura de idade varisca; e.g. Lopes, 2003 e referências inclusas), assim como pela presença de falha ativa que origina a Serra d Ossa. Para compreender a geomorfologia da região e a disposição espacial dos elementos acima referidos, é necessário compreender fenómenos de 56

4 geodinâmica interna e externa. No caso da geodinâmica interna os fenómenos encontram-se associados à evolução varisca e à tectónica recente, enquanto que no caso da geodinâmica externa é necessário compreender os fenómenos erosivos que afetaram a cadeia varisca e que se mantêm até ao presente. ATIVIDADE EXPERIMENTAL A dificuldade na compreensão da tectónica de placas por parte dos alunos centra-se essencialmente na incapacidade da compreensão das escalas (temporais e espaciais) a que os fenómenos ocorrem. A esta dificuldade acrescenta-se o facto da lacuna de materiais didáticos e equipamentos por parte das escolas. Tal facto, leva a que os professores se dirijam ao CCVEstremoz solicitando actividades laboratoriais, que permitam aos alunos a compreensão dos fenómenos geológicos, facilitando a aprendizagem dos fenómenos associados à Geodinâmica interna e externa. Por conseguinte, o CCVEstremoz fez uma reprodução da prensa de Hubbert (Fig.2B), utilizando-a para fazer uma introdução à Tectónica de Placas e à geologia regional. No que se refere à formulação da prensa, esta é preenchida com areias de quartzo de baixa coesão, coloridas, em níveis subparalelos, servindo os mesmos como marcadores da deformação induzida em ambos os compartimentos da prensa. Aquando da movimentação da parede móvel forma-se, associado ao compartimento em compressão, uma série de falhas inversas com ângulo em torno dos 30º e no compartimento em extensão, falhas normais com ângulos próximos dos 60º (fig. 2B), apresentando assim uma extraordinária semelhança com o comportamento exibido pelas rochas em ambientes superficiais, tal como exposto por Hubbert (1951). Os resultados acima referidos podem posteriormente ser correlacionados com a edificação da Cadeia Orogénica Varisca (e consequente formação do Anticlinal de Estremoz), a abertura do Oceano Rheic durante o Ciclo Varisco ou a formação da Serra d Ossa, associada à tectónica recente. CONCLUSÃO O recurso a esta atividade permite discutir com os alunos ambientes tectónicos dominados por convergência ou divergência, bem como as estruturas associadas, que têm um papel preponderante na formação de relevos. A modelação analógica em geral e a prensa de Hubbert em particular, temse revelado um importante instrumento na divulgação científica e no ensino das Ciências da Terra, revelando-se importante tanto para alunos como para professores. No primeiro caso, tem tido uma importância fulcral no esclarecimento de dúvidas simples, como por exemplo a diferença entre tipos de falhas ou mesmo na compreensão da Tectónica de Placas. No segundo caso, para os professores, é também um recurso muito útil e que pode ser facilmente utilizado, transportável e de fácil 57

5 montagem, sendo assim uma mais-valia para a compreensão dos processos geológicos em contexto de sala de aula. É possível, com esta atividade, chamar a atenção para o papel da modelação analógica como ferramenta importante na investigação científica nas Ciências da Terra, com a obtenção de resultados válidos e assentes no rigor científico que caracteriza qualquer processo de investigação. Ao mesmo tempo que tais condições são mantidas, é também utilizada como ferramenta didática, estando assim, as duas componentes associadas, o que permite um momento de aprendizagem duplamente vantajoso. Bibliografia - HUBBERT, M. K. (1937) - Theory of scale models as applied to the study of geological structures. Geol. Soc. Am. Bull., 48: HUBBERT, M.K. (1951) - Mechanical basis for certain familiar geologic structures. Geol. Soc. Am. Bull., 62: LOPES, J. L. G. (2003) Contribuição para o conhecimento Tectono Estratigráfico do Nordeste Alentejano, transversal Terena Elvas. Implicações económicas no aproveitamento de rochas ornamentais existentes na região (Mármores e Granitos). Tese de Doutoramento, Universidade de Évora, 568p. (não publicada). - RAMBERG, H. (1967) Gravity, deformation and the Earth s Crust, Academic Press, 214p. 58