Introdução a Geociencias - Apostilas - Geologia - UFRGS, Notas de estudo de Geologia. Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
Osvaldo_86
Osvaldo_864 de Março de 2013

Introdução a Geociencias - Apostilas - Geologia - UFRGS, Notas de estudo de Geologia. Universidade Federal da Paraíba (UFPB)

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Apostilas de geologia sobre o estudo das geociências, a Geologia e suas subáreas de conhecimento, importância e correlação da Geologia com a Biologia.
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1 - INTRODUÇÃO À GEOCIÊNCIAS

1.1- A Geologia e suas subáreas de conhecimento.

1.2- Importância e correlação da Geologia com a Biologia.

CIÊNCIAS DA TERRA - Estudo do nosso ambiente, especificamente o MEIO FÍSICO.

GEOLOGIA (do termo grego: geo=terra; logos= pensamento, ciência, palavra)

Como ciência, procura decifrar a história geral da Terra, desde o momento em que se formaram as rochas até o presente.

Há dois aspectos básicos desta ciência: Geologia Geral ou Dinâmica (a) e Geologia Histórica (b).

(a) estudo da composição, estrutura, fenômenos genéticos formadores da crosta e conjunto de fenômenos que agem no interior do planeta ( duas diferentes fontes de energia sobre a crosta (dinâmica interna e dinâmica externa). (b) estudo da história da evolução geológica da Terra.

IMPORTÂNCIA DAS GEOCIÊNCIAS PARA A BIOLOGIA:

Uma visão geral dos processos naturais da Terra constitui conhecimento essencial para qualquer pessoa que pretenda seguir carreira no estudo de qualquer aspecto do meio ambiente. A consciência dos limites dos recursos do planeta Terra tem modificado muito a mentalidade das pessoas, mas esta mudança de concepção só ocorrerá de fato através do

CONHECIMENTO CIENTÍFICO DA DINÂMICA DA TERRA.

Para a Biologia: a compreensão dos processos responsáveis pela dinâmica interna e externa da Terra, dos produtos desta dinâmica e das escalas de tempo que envolvem estes processos é

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fundamental para a apreensão da evolução dos seres vivos, suas distribuição no Planeta Terra e suas interações.

* compreensão dos ECOSSISTEMAS

* compreensão dos padrões de distribuição dos organismos vivos no tempo e no espaço = BIOGEOGRAFIA

* uma mudança biológica é reflexo do mosaico ambiental ( daí a necessidade do auxílio de outros campos científicos (Geologia, Geomorfologia, Climatologia, Pedologia, etc. (CIÊNCIAS DA TERRA)

2 - O PLANETA TERRA

2.1. ORIGEM do sistema solar e do planeta Terra

Teoria que tem sido freqüentemente aceita para a explicação da origem do ESPAÇO, do TEMPO e da MATÉRIA do Universo em que vivemos é a teoria do BIG-BANG.

BIG-BANG = explosão de uma bola de fogo super-densa, em algum momento entre 11 e 15 bilhões de anos atrás. A partir desta explosão o Universo passou a se expandir e a se esfriar (a matéria foi se dispersando e foram ocorrendo concentrações de imensas nuvens de hidrogênio) estas nuvens foram, cada qual, se separando e formando as galáxias e estrelas.

GALÁXIAS = unidades básicas do Universo; formadas cada uma por bilhões de estrelas, que percorrem suas órbitas ao redor do centro galáctico; paralelamente vão se gastando cada vez mais umas das outras, em um movimento contínuo de expansão do Universo.

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SOL = umas das estrelas da nossa galáxia, a VIA LÁCTEA (as estrelas têm uma "vida": nascem, vivem e morrem; não têm duração ilimitada). Surgiu a partir de uma “queima nuclear” que iniciou-se há 4.568 Ga (bilhões de anos).

SISTEMA SOLAR = formado por PLANETAS (a partir de uma nebulosa planetária, composta basicamente por hidrogênio, e hélio; esta nuvem foi se dissociando, dando origem aos planetas.

POSIÇÃO NO SISTEMA SOLAR E CARACTERÍSTICAS GERAIS

PLANETAS = eles se diferenciam, basicamente por sua distância em relação ao Sol:

(1) os mais próximos tiveram que suportar o calor máximo, por isso os elementos mais leves de sua composição foram disseminados pelo espaço, levando a concentração de elementos mais densos, chamados elementos refratários (Fe, Si, Mg, Al, etc). Isto explica a razão pela qual MERCÚRIO, VÊNUS, TERRA E MARTE são planetas com uma pequena massa rochosa e compacta.

(2) os mais afastados, puderam conservar gases leves (tais como metano e amônia), elementos voláteis (H, S,etc). Explicando, assim, porque JÚPITER, SATURNO, URANO E NETUNO apresentam atmosferas extremamente espessas.

A formação do sistema solar foi um evento catastrófico que não durou mais do que 10 milhões de anos.

EXISTÊNCIA DE VIDA NA TERRA:

Único planeta no Sistema Solar a suportar a VIDA, até as descobertas do momento. É interessante notar que a existência de vida em nosso planeta também se deve à distância da Terra em relação ao Sol.

TERRA: temperaturas mais amenas; superfície parcialmente coberta pelas águas dos oceanos. A temperatura favoreceu a permanência da água principalmente em estado líquido; a temperatura das águas dos jovens oceanos favoreceu a dissolução do dióxido de carbono contido no ar, gerando rochas calcárias e resultando na formação de uma atmosfera mais tênue;

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as nuvens formadas pelo vapor d'água remanescente refletiam parte do calor solar, atenuando o aquecimento do planeta.

Em 3,9 G.a ( bilhões de anos). a Terra já possuía continentes, oceanos, uma atmosfera de CO2 e uma temperatura amena = CENÁRIO PROPÍCIO AO SURGIMENTO DA VIDA

Outros candidatos a desenvolverem as formas de vida conhecidas:

(1) MARTE: planeta seco, gelado, atmosfera rarefeita; mais afastado do Sol em relação a Terra. As temperaturas baixas congelaram as águas, escoaram por um período, considerando as feições observadas em sua superfície. Existem meteoritos vindos de Marte com indícios de traços fósseis. Estas evidências fortalecem a teoria da Panspérmia Planetária, que postula que a vida surgiu em outro planeta e, posteriormente foi transportada para a Terra.

(2) VÊNUS: possui atmosfera bastante densa, que recobre uma superfície tórrida. O efeito estufa produzido pelo vapor d'água expulso com os gases dos vulcões que se concentra na atmosfera (fixado pelo dióxido de carbono) resulta na retenção de calor, tornando a atmosfera mais espessa e acentuando o efeito estufa.

2.2- A evolução da Terra: composição, estrutura interna, forma e fontes de calor.

INTRODUÇÃO

O interior da terra é estudado indiretamente pela geofísica – estudo das ondas sísmicas, gravidade, magnetismo e calor da Terra. As ondas sísmicas refratadas e refletidas podem mostrar limites entre camadas concêntricas da Terra. As fumarolas vulcânicas e as lavas também nos fornecem pistas sobre as camadas mais internas do planeta. O estudo do núcleo da Terra é aperfeiçoado com o estudo dos meteoritos, que se chocaram com a superfície do planeta, pois eles mostram a composição primordial do Sistema Solar nas camadas mais quentes.

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Classificação das camadas internas quanto à sua composição química:

NÚCLEO: massa esférica composta por Fe metálico com misturas de Ni, sulfetos, Si e outros elementos. A presença destas misturas é deduzida, pois se fosse composto somente de Fe metálico a densidade do planeta seria muito maior. A composição dos meteoritos também sugere isto. Raio de 3450 km.

DESCONTINUIDADE DE WIECHERT-GUTEMBERG (2900 km) limite manto/núcleo.

Limite com manto inferido por refração das ondas P. Tem mais de 200 km de espessura e é ondulado, ambas camadas estão em convecção. É uma fronteira em estudo na geologia.

MANTO: camada espessa de material rochoso e denso que envolve o núcleo, menos denso que ele, mas ainda muito densa com Mg e Fe combinados com silicatos. Composição homogênea, mas a sísmica mostra tb camadas concêntricas, mudanças de condições de pressão mineral. Espessura de 2900 Km. Composto por rochas ultramáficas como peridotitos.

Descontinuidade de Mohovicic: MOHO: limite entre manto superior (rico em rochas ultramáficas) e crosta (rica em rochas félsicas e máficas).

CROSTA: camada mais externa composta por material rochoso menos denso do que as rochas do manto. Sua espessura não é uniforme como as do manto e núcleo.

As ondas sísmicas P (primárias) viajam com velocidades diferentes na crosta: mais rápido na oceânica ( 7km/Seg) e mais lenta na continental (6 km/Seg), mostrando que elas têm composições diferentes.

crosta oceânica (CO): espessura média de 8 km, mais densa ( 3.0 a 3.1 g/cm3), atualmente não existe CO mais velha do que 200 Ma. Topo basalto (amostras) e base gabro. Chamada camada SiMa( silício e magnésio).

crosta continental: espessura de 20 até 70 km, menos densa (2.7 g/cm3). Composta por SiAl ( silício e alumínio). Composta por gnaisses e granitos além de rochas sedimentares.

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Classificação das camadas internas quanto às suas propriedades físicas:

As mudanças das propriedades físicas (pressão e temperatura) não coincidem com as mudanças de composição.

Núcleo:

núcleo interno : altas pressões – sólido (termina a 5140 Km)

núcleo externo: temperatura e pressão mais equilibradas – líquido (termina em 2883 km).

Manto:

de 2900 Km até ~350 km, o manto é chamado de Mesosfera. É uma camada sólida com alguns limites marcados por diferenças estruturais dos cristais de mesma composição química. Estas zonas mineralógicas distintas refletem o rearranjo dos átomos às diferenças de pressão.

De 100 a 350 km abaixo da superfície ocorre a Astenosfera (“asthenos”= fraca). As rochas mantélicas atingem temperaturas tão altas que perdem a resistência e ficam plásticas, sendo facilmente deformadas. Zona de baixa velocidade das ondas sísmicas.

De 100 Km para cima ocorre a camada mais externa em que as rochas são duras e mais rígidas chamada Litosfera (Lithos: rocha). É composta por crosta e pelo manto superior. Espessura de 70 a 100 km. Forma as placas litosféricas ou placas tectônicas.

O limite astenosfera e litosfera é brusco fisicamente, mas não marca diferença de composição química. É apenas um limite de aumento de temperatura que muda o comportamento físico das rochas.

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Com o aumento da profundidade, os estado plástico das rochas da astenosfera vai endurecendo e gradativamente passa para a mesosfera, camada que vai de 350 Km até o limite com o núcleo externo.

Produção e Transporte de Calor

Introdução – A Terra é quente no seu interior (evidências: vulcões, fontes quentes, elevadas temperaturas em minas,etc).

FORMAS DE TRANSPORTE DE CALOR:

1 – Condução: transmissão de calor por contato de um corpo com o outro. Ex. metais são bons condutores, porque têm ligações metálicas, elétrons livres com vibração contínua de nuvens eletrônicas; já as rochas são péssimas condutoras de calor, principalmente os silicatos. Não deixam a Terra perder o seu calor rapidamente.

2 – Convecção: transferência de calor por movimento do corpo quente, cíclico. O corpo quente se expande e sobre porque fica menos denso, quando esfria desce. Este processo ocorre com gases e líquidos, mas também com sólidos em estado fluído (Sólidos viscosos). No manto, a transferência de calor ocorre por convecção (especialmente na astenosfera), enquanto na crosta por condução.

3 – Irradiação: Emissão de energia por radiação eletromagnética, sem contato. Na Terra é quase desprezível.

FONTES DE CALOR

EXTERNAS:

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1 – Energia Solar: responsável por 99% da dinâmica externa terrestre. 60% do calor penetra a atmosfera e não é irradiado mas é consumido pelas rochas que não conduzem. É utilizado nos processos de superfície e armazenado nas rochas.

2 – Influência Gravitacional do Sol e da Lua: ocasiona o fenômeno das marés, sem muita influência quanto ao calor.

INTERNAS:

1 – Rotação + Campo gravitacional: influenciam pouco.

2 – Aquecimento Interno: produz no máximo 4 x 103 Watts de calor. A cada “x” metros que penetramos em profundidade ocorre o aumento gradual da temperatura. É energia interna do planeta, que provém de dois fatores:

a – Calor Primitivo: calor armazenado há 4.5 Ga, descendente da energia térmica primitiva dos tempos da formação do planeta, resultante dos seguintes processos:

aa . Energia de Acresção: derivada do bombardeamento de partícuas que vinham do espaço, sendo que sua energia cinética (potencial) era transformada em energia térmica).

bb. Compressão Adiabática: compressão gravitacional que diminui o volume terrestre e não permite que haja uma troca de calor.

cc. Formação do Núcleo: quando a temperatura do ferro tangencia seu ponto de fusão ele se funde e forma o núcleo. A queda de gotas de ferro no núcleo gerou uma energia de 2x 10 37 ergs, equivalente a 10 15 megatons de explosões nucleares.

dd. Desintegração radiativa de isótopos de meia vida curta: pressupõe-se que tenham elementos como Al (26), Cl(36) e Fe (60) que eram muito abundantes mas com meia-vida curta (Al- 0.73 Ma e Fe, Cl – 0.3 Ma).

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b – Calor Radiogênico: proveniente do decaimento de isótopos radiativos de meia-vida longa. É bem maior do que a quantidade de calor primitivo. Ex: U (235) 0.71 x 10 9 anos.

Gradiente geotérmico: aumento da temperatura com a profundidade, média 25o C por km na litosfera. Mas no manto este gradiente deve diminuir para 1o C/km senão não teríamos camadas sólidas.

Novas medidas e estimativas das temperaturas internas do planeta.

4800o C – manto-núcleo.

6600o C - núcleo interno-externo

6900o C – centro da Terra ( 1000o C mais quente que a superfície do sol).

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comentários (1)
hubble_carinea
Universidade não é definido
há 2 meses
Bom!
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