UNIDADE II COMPOSIÇÃO DA CROSTA TERRESTRE Estrutura e dinâmica da Terra J. Miguel Reichert, PhD Evolução geológica (Prof. D.R. Kaiser) A ORIGEM DO PLANETA BIG BANG Estrutura da Terra 1
COMPOSIÇÃO DA TERRA Coluna geológica Escala geológica Os antigos períodos Terciário e Quaternário da era Cenozóica foram abolidos, e suas épocas redistribuídas entre os novos períodos Paleogeno e Neogeno. SC ANGOLA ARGENTINA MAR URUGUAI RS a 280 milhões de anos NAMÍBIA 2
1- A Teoria da Deriva dos Continentes (1912 -meteorologista alemão Alfred Wegener) Para fundamentar a Teoria da Deriva dos Continentes, Wegener baseou-se em diversos argumentos: Morfológicos - a semelhança de encaixe entre as costas de diversos continentes, em particular entre a América do Sul e a África; Pérmico 225 milhões de anos Triássico 200 milhões de anos Jurássico 135 milhões de anos Paleontológicos - a ocorrência de fósseis idênticos em zonas continentais hoje separadas por oceanos; Litológicos - a ocorrência de rochas idênticas em continentes hoje distantes. Wegener provou que as rochas das costas atlânticas da América do Sul e da africana tinham a mesma origem; Cretácico 65 milhões de anos Atualidade As distribuições contínuas por vários continentes de quatro tipos de fósseis constituíram os argumentos paleontológicos que Wegener apresentou na sua teoria. A Teoria da Tectônica de Placas As Placas Tectônicas ou Litosféricas Estas novas descobertas, aliadas à Teoria da Deriva dos Continentes de Wegener, levaram ao aparecimento, na década de 60 do século XX, Para a formulação desta teoria foi também essencial o conhecimento da distribuição dos sismos e erupções vulcânicas no planeta, já que a distribuição destes são reflexo da posição e movimentação das placas tectónicas. A Teoria da Tectónica de Placas parte do pressuposto de que a camada mais superficial da Terra - a litosfera - está fragmentada em várias placas de diversas dimensões que se movem relativamente umas às outras, sobre um material viscoso, mais quente. Aquelas placas denominam-se placas litosféricas ou tectónicas e as zonas de contacto entre elas são geralmente regiões geologicamente activas, designadas por fronteiras ou limites de placa. 3
29/8/2011 Placas Tectônicas A Teoria da Tectónica de Placas estabelece que, ao contrário do que pensava Wegener, não são os continentes que se movem mas sim as placas litosféricas. O motor do movimento relativo das placas é o calor interno da Terra que é transferido até à superfície através de células de convecção que se situam na astenosfera. Distribuição dos vulcões com atividade recente (à escala geológica) (adaptado de Ammon, C., 2001). As Placas Tectônicas Distribuição dos sismos (TERREMOTOS) que ocorreram entre 1965 e 1995 (adaptado de Ammon, C., 2001 1- A superfície da Terra está fragmentada em sete placas litosféricas 2- Cada placa pode ser constituída exclusivamente por crosta oceânica, como a Placa do Pacífico, ou por crosta oceânica e continental, como a Placa Norte-americana. 3- As placas movimentam-se relativamente umas às outras com velocidades diferentes. Ex: 2,5 cm ao ano (25 km em 1 milhão de anos) 4
Tipos de fronteiras ente placas litosféricas Limites convergentes ou destrutivos, Limites convergentes ou destrutivos, onde uma placa é empurrada contra outra e mergulha para o interior da Terra. No caso da colisão ocorrer entre placas continentais forma-se uma cordilheira de montanhas, como é o caso dos Himalaias. Se a colisão ocorrer entre duas placas oceânicas, surge um arco insular, mas se ocorrer entre uma placa oceânica e uma placa continental, forma-se um arco vulcânico. Limites conservativos ou transformantes Limites divergentes ou construtivos Limites conservativos ou transformantes, em que as placas deslizam horizontalmente uma pela outra e não há criação nem consumo de crosta oceânica. As falhas que constituem este limite chamam-se transformantes Limites divergentes ou construtivos, onde as placas se afastam uma da outra e está a ser criada nova crosta oceânica. Limites Divergentes Tipos de fronteiras ente placas litosféricas 5
Orogêne se Japão A estrutura dos continentes Andes Himalaia 6
29/8/2011 Escudos Continentais Shields Shield Província geológica: Escudo, Plataforma, Orógeno, Bacia, Província ígnea de grandes dimensões, Crosta Orogênese Alpina - Orogênese Cordilheira dos Andes no Equador Escudos Subsiding zone Subsiding or Aggradational zones Surface Dobramento numa Cadeia Montanhosa Vulcões e Cinzas Vulcânicas Relevo muito movimentado não permite o desenvolvimento de solos profundos em função da erosão atuante. O vulcanismo frequentemente rejuvenesce os solos e aumenta sua fertilidade. As propriedades dos solos jovens estão muito relacionadas com os atributos das rochas subjacentes. Se há chuva e temperatura adequadas, haverá atração de pessoas com a presença de comunidades altamente produtivas. Os vulcões nestas áreas montanhosas frequentemente rejuvenescem os solos. Alpine Alpine Orogenesis Orogenesis 7
A maioria das superfícies está entre o Mioceno e o Jurássico (mais de 150 milhões de anos de idade!). São normalmente cobertas por materiais residuais profundos e extremamente intemperizados. A topografia suave oferce excelentes possibilidades para a mecanização (Mato Grosso!). As principais deficiências dos solos são químicas. Escudo brasileiro Zonas de Subsidência A : Cadeias Montanhosas S : Zonas de Subsidência G : Escudos Continentais Mapa Geológico do Brasil A B B A 8
Mineral Elementos ou compostos químicos; Minerais e Rochas Composição definida; Cristalinos; Inorgânicos; Formados por processos naturais. Mineral Quando formado em condições ideais, com a manifestação de seu hábito, pode ser chamado de cristal. Hábito cristalino: é a forma geométrica externa do mineral. Formação de Minerais Cada espécie mineral se forma em condições específicas. Minerais podem se formar a partir de uma solução, fusão ou vapor. Clivagem é a quebra sistemática do mineral em planos paralelos entre si. Classificação de Minerais Podem ser usados vários critérios. O mais interessante é agrupar pelo tipo de ânion: Possuem propriedades físicas semelhantes; Se formam por processos geológicos semelhantes. Classificação de Minerais Elementos nativos Sulfatos Sulfetos Fosfatos Sulfossais Tungstatos e molibdatos Óxidos Nitratos Halóides Carbonatos Boratos 9
Elementos Nativos Sulfetos (S - ) Ouro Pirita Óxidos (O -2 ) Halóides (Cl -, F - ) Goethita Hematita Halita Carbonatos (CO 3-2 ) Tungstatos e Molibdatos Calcita Wulfenita 10
Fosfatos (PO 4-2 ) Sulfatos (SO 4-2 ) Apatita Barita Boratos Rodizita Silicatos (SiO 4-4 ) Classificação de Minerais Silicatos Estrutura dos minerais Nesossilicatos Sorossilicatos Ciclossilicatos Inossilicatos Simples Duplos Filossilicatos Tectossilicatos Si Tetraedro 1 2 4 3 3 Octaedro 2 1 6 5 4 Al O ou OH 11
Exemplo de Lâmina de tetraedro-si Estruturas dos Silicatos Visão a partir da base da lâmina Isolado Ligação dos Tetraedros de Si Nesossilicatos Olivina Si Cadeia Simples Anfibólios Inossilicatos Cadeia Dupla Piroxênios Estruturas dos Silicatos(continuação) Filossilicatos.. Ligação dos Tetraedros de Si Rede 3-D Tectossilicatos Feldspatos Muscovita Quartzo Biotita Número de ligações Si-O-Si entre os tetaedros-si Silicatos Ligações Si-O Estrutura Nenhuma Nesossilicato 2 Inossilicato, cadeia simples 2 e 3 Inossilicato, cadeia dupla 3 Filosilicato, lâmina 4 (todos) Tectossilicato, rede 3-D 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 neso Relação Si:O nos Silicatos soro ciclo ino simples ino duplo filo tecto 12
Diagrama de estabilidade de minerais Seqüência de Bowen Tipos de Rochas Ígneas Ultramáficas Básicas Basalto/Gabro Andesítico (Andesito e diorito) Ácidas Granito/ riolito Silicatos: Nesossilicatos Silicatos: Nesossilicatos Tetraedros isolados Si Olivina Silicatos: Sorossilicatos Silicatos: Sorossilicatos Tetraedros em duplas Al Si H Fe Epidoto 13
Silicatos: Ciclossilicatos Silicatos: Ciclossilicatos Tetraedros em anéis hexagonais Turmalina Silicatos: Inossilicatos Simples Silicatos: Inossilicatos Simples Tetraedros em cadeias simples Piroxênio Silicatos: Inossilicatos Duplos Silicatos: Inossilicatos Duplos Tetraedros em cadeias duplas Si Mg ou Fe Anfibólio 14
Silicatos: Filossilicatos Silicatos: Filossilicatos Tetraedros em lâminas Biotita Silicatos: Filossilicatos Silicatos: Filossilicatos Biotita Lepidolita Muscovita Silicatos: Tectossilicatos Silicatos: Tectossilicatos Todos os tetraedros compartilhados Quartzo 15
Silicatos: Tectossilicatos Quais os grupos importantes para agricultura? Carbonatos (fonte de Ca e Mg, neutralizadores da acidez do solo Calagem) Fosfatos (fonte de fósforo para as plantas) Óxidos de ferro (fixadores de P, fonte potencial de micronutrientes, influencia na agregação e morfologia do solo, cores do solo); Feldspato Quartzo Filossilicatos: principais minerais da fração argila do solo: alta reatividade química. Atenção! Os óxidos de ferro, de alumínio e os filossilicatos de alumínio serão MUITO comentados nesta disciplina e nas outras que se seguem. Voltaremos em breve a ver estes grupos de minerais com bastante detalhe. Minerais e a Crosta Constituição mineralógica da crosta continental Classe Grupo % (volume) Silicatos Feldspatos 58 Piroxênio e anfibólio 13 Quartzo 11 Micas, clorita, argilominerais Olivina 3 Epidoto, cianta, andaluzita, silimanita, granadas... Carbonatos 3 Óxidos Sulfetos Halóides 10 2 Identificação macroscópica de minerais Clivagem Hábito Transparência Brilho Cor Traço Fratura Densidade Relativa Geminação Propriedades elétricas e magnéticas Clivagem 16
Clivagem Clivagem Fratura Quartzo Rochas Fratura conchoidal Rochas: Rochas Ígneas Associação de minerais intimamente unidos 17
Petrogênese Extravasamento e resfriamento/solidificação do magma. Importante na Petrogênese Composição do magma: ácido intermediário básico Modo de jazimento: intrusiva extrusiva Composição do Magma Acidez do magma SE REFERE À QUANTIDADE DE SILÍCIO NO MAGMA. A composição do magma é importante porque os elementos químicos, que existem no magma/rocha, serão liberados para o solo (nutrientes, elementos tóxicos, minerais que se formarão no solo). Modo de Jazimento É a posição em que o magma se resfria em relação à superfície da crosta: Rochas ígneas extrusivas: o magma se resfria na superfície da crosta. Rochas ígneas intrusivas: o magma se resfria a uma certa distância da crosta. Modo de Jazimento Modo de jazimento se relaciona com a taxa de resfriamento e, portanto, com o crescimento e tamanho final dos grãos minerais da rocha. O modo de jazimento é importante porque vai influenciar a taxa de intemperismo (rapidez com que a rocha vai se decompor e se transformar em solo), a textura do solo (ex.: São Jerônimo/rocha granito). 18
Derrames no Planalto Diques em São João do Polêsine Rochas Ígneas intrusivas ou plutônicas Não se resfriam na superfície Resfriamento lento Cristais grandes Batólito de São Sepé Rochas ígneas extrusivas ou vulcânicas Se resfriam na superfície Resfriamento rápido Cristais pequenos ou textura vítrea Intrusivas ou plutônicas Resfriamento lento Minerais grandes Extrusivas ou vulcânicas resfriamento rápido minerais pequenos 19
Rochas sedimentares Petrogênese Produtos da decomposição de outras rochas: 1. Intemperismo; 2. Transporte/ Erosão (geológica); 3. Deposição; 4. Diagênese. Intemperismo Químico: Rochas sedimentares de origem química. CALCÁREO!!! Físico: Rochas sedimentares clásticas: Conglomerados Arenitos Siltitos Argilitos Conglomerados Arenito Siltito Solo Alto das Canas Argilito Transporte / Erosão geológica Bacias sedimentares Transporte: Eólico (sedimento eólico) Hídrico (sedimento aluvial) Marinho Fluvial Lacustre Gravidade (sedimento coluvial) 20
Colúvio Rochas Metamórficas A colisão entre placas gera: A colisão entre placas gera: Deformação das rochas existentes na área de choque; Formação de novas rochas através do plutonismo e vulcanismo (resfriamento e endurecimento do magma para a formação de rochas graníticas e basálticas). Metamorfismo: quando as rochas são submetidas a compressão lenta e variação de temperatura, alterando a sua composição mineralógica. Metamorfismo: quando as rochas são submetidas a compressão lenta e variação de temperatura, alterando a sua composição mineralógica; Os minerais das rochas ficam orientados numa mesma direção (bandas); As camadas, antes planas e horizontais, ficam inclinadas, verticalizadas e dobradas (Ex. Santana da Boa vista). 21
Processos de alta temperatura e pressão sobre rochas pré existentes: Petrogênese Petrogênese Metamorfismo pode ser de vários graus, MAS NÃO PODE HAVER FUSÃO DA ROCHA! Ígneas Sedimentares Metamórficas Pressão Pressão uniforme Pressão dirigida Pressão Uniforme Não produz orientação na estrutura da rocha Pressão Dirigida Produz alinhamento na estrutura da rocha. Produz aumento de densidade da rocha Estruturas orientadas 22
Temperatura Ação do calor Fontes de calor para o metamorfismo Rocha original Intrusão de corpos magmáticos; Grau geotérmico (média 1 0 C para cada 33 m de profundidade); Atrito entre as rochas. Não produz orientação da rocha Não deve ser suficiente para fundir a rocha Transformação de minerais Mas sem fusão da rocha Tipos de metamorfismo Metamorfismo termal A ação conjugada de calor e pressão resulta em três tipos principais de metamorfismo: Metamorfismo de termal Metamorfismo dinamotermal Metamorfismo cataclástico É aquele em que a ação da temperatura predomina sobre os outros fatores, geralmente acima de 200 ºC. O metamorfismo de contato é um subtipo do metamorfismo termal, assim como o metamorfismo hidrotermal. Metamorfismo termal Rocha original Metamorfismo Dinamotermal O metamorfismo dinamotermal é aquele em que há uma maior ação da pressão dirigida, na presença de temperatura elevada. Este tipo de metamorfismo ocorre em grande profundidade. Transformação de minerais, mas sem fusão da rocha 23
Metamorfismo Dinamotermal Metamorfismo Dinamotermal Metamorfismo Cataclástico Metamorfismo Cataclástico O metamorfismo cataclástico tem na pressão dirigida seu agente principal, ocorrendo comumente em zonas de falhamento e tendo como sua principal característica o esmigalhamento das rochas na zona de atrito. Tipos de metamorfismo Ciclo das Rochas 24
29/8/2011 Distribuição das Rochas 25