Baixe Fund. da Geologia e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Petróleo, somente na Docsity!
A Estrutura da Terra
01. Estrutura Interna
O interior da Terra, assim como o interior de outros planetas terrestriais , é dividido por critérios químicos em
uma camada externa denominada de crosta ou litosfera e
sendo composta de silício , um manto altamente viscoso, e
um núcleo que consiste de uma porção sólida envolvida por
uma pequena camada líquida. Esta camada líquida dá origem
a um campo magnético devido a convecção de seu
material, eletricamente condutor.
O material do interior da Terra encontra frequentemente a possibilidade de chegar à superfície, através de erupções vulcânicas e fendas oceânicas. Muito da superfície terrestre é relativamente novo, tendo menos de 100 milhões de anos; as partes mais velhas da crosta terrestre têm até 4,4 bilhões de anos.
Figura 1 - Estrutura interna da Terra: o modelo clássico de primeira ordem, em camadas concêntricas, obtida a partir das ondas sísmicas. Mantêm-se as divisões na devida escala, exceto para as crostas e a zona de baixa velocidade.
Camadas terrestres, a partir da superfície:
a) Litosfera (de 0 a 60,2km) b) Crosta (de 0 a 30/35 km) c) Manto (de 60 a 2900 km) d) Astenosfera (de 100 a 700 km) e) Núcleo externo (líquido - de 2900 a 5100 km) f) Núcleo interno (sólido - além de 5100 km)
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
Tomada por inteiro, a Terra possui aproximadamente seguinte composição em massa:
34,6% de Ferro 29,5% de Oxigênio 15,2% de Silício 12,7% de Magnésio 2,4% de Níquel 1,9% de Enxofre 0,05% de Titânio
O interior da Terra atinge temperaturas de 5.270 K. O calor interno do planeta foi gerado inicialmente durante sua formação, e calor adicional é constantemente gerado pelo decaimento de elementos radioativos como urânio , tório e potássio. O fluxo de calor do interior para a superfície é pequeno se comparado à energia recebida pelo Sol (a razão é de 1/20k).
As características do interior da Terra foram obtidas através de ondas sísmicas geradas por grandes terremotos. Os dois modos principais de propagação das vibrações sísmicas são as ondas P (longitudinal) e S (transversal). Junto à superfície da Terra, propagam-se também as ondas superficiais: onda Rayleigh (C) , que é uma combinação de ondas P e S onde cada partícula oscila num movimento elíptico, e ondas Love , com oscilação horizontal transversal.
A velocidade de propagação das ondas P é maior que a da S. Vale salientar também que as ondas S não se propagam em meios líquidos e gasosos, apenas nos sólidos.
Figura 2 - Acima os diversos tipos de ondas sísmicas
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
maior volume de material astenosférico deve ser deslocado para que o equilíbrio se mantenha. Uma imagem sugestiva deste processo é o iceberg: quanto maior altura tiver acima da água, mais profunda estará a sua base.
Na realidade, as grandes extensões (placas com milhares de quilômetros de comprimento) e a elevada viscosidade dos materiais envolvidos tornam estes processos extremamente lentos (o reequilíbrio pode levar milhões de anos) e sujeitos a um complexo jogo de efeitos, em muitos casos contrários, resultantes dos processos de erosão e sedimentação, da própria geodinâmica e da tectônica de placas, que empurram as placas em direcções diversas, provocando a sua subida ou afundamento (tal como uma embarcação se inclina e altera o calado quando empurrada pelo vento).
Quando uma região da litosfera atinge o equilíbrio entre o peso relativo da placa litosférica e a sua espessura inserida na astenosfera, diz-se que está em equilíbrio isostático. Contudo, largas áreas continentais, como a região dos Himalaia , não estão em equilíbrio, nem parecem tender para ele, o que demonstra a existência das outras forças geodinâmicas em jogo que permitem a manutenção de uma topografia que não corresponde à que seria determinada pela isostasia.
No caso dos Himalaia, a explicação reside na impulsão causada pela placa tectônica indiana, comprimindo o bordo da placa eurasiática, que literalmente força a subida da região que ora se constitui com o mais alta do planeta, sem a correspondente deslocação astenosférica (pois tal como acontece numa abóbada, as forças que mantêm aquelas montanhas em posição são descarregadas lateralmente e não para baixo).
Em conclusão, a isostasia é a tradução geológica da impulsão hidrostática descrita pelo princípio de Arquimedes: para que exista equilíbrio, o aumento do peso das litosfera traduzido na existência de elevações topográficas (ou a presença de sedimentos ou massas de gelo ou água) deve traduzir-se num correspondente afundamento da placa, e vice-versa. Contudo, este processo decorre numa escala de tempo geológico e está sujeito à homeostasia resultante da complexidade do sistema geológico. Os fluxos laterais necessários para ajustar as variações decorrem muito lentamente: a Escandinávia continua a subir lentamente (cerca de 9 mm/ano) por ajustamento isostático em resultado do desaparecimento dos gelos da última glaciação, e assim continuará por muitas centenas de milhares de anos.
Figura 3 - O iceberg flutua porque o volume submerso é mais leve que o volume de água deslocado. De igual forma, o volume relativamente leve da crosta continental, projetada no manto, permite a flutuação da montanha.
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
03. Manto
A porção mais volumosa (80%) de todas as geosferas é o Manto. Divide-se em Manto Superior e Manto Inferior. É composto por substâncias ricas em ferro e magnésio. Também apresenta características físicas diferentes da crosta. O material de que é composto o manto pode apresentar-se no estado sólido ou como uma pasta viscosa, em virtude das pressões elevadas. Porém, ao contrário do que se possa imaginar, a tendência em áreas de alta pressão é que as rochas mantenham-se sólidas, pois assim ocupam menos espaço físico do que os líquidos. Além disso, a constituição dos materiais de cada camada do manto tem seu papel na determinação do estado físico local. (O núcleo interno da Terra é sólido porque, apesar das imensas temperaturas, está sujeito a pressões tão elevadas que os átomos ficam compactados; as forças de repulsão entre os átomos são vencidas pela pressão externa, e a substância acaba se tornando sólida.)
A Descontinuidade de Gutenberg é uma das camadas da Terra, separando o manto do núcleo.Esta camada separa o manto inferior do núcleo externo, a cerca de 2883 Km de profundidade. A partir deste limite as ondas S deixam de se propagar, pois o núcleo externo é líquido e as ondas P diminuem a sua velocidade.
04. O Núcleo
A massa específica média da Terra é de 5.515 quilogramas por metro cúbico, fazendo dela o planeta mais denso no Sistema Solar. Uma vez que a massa específica do material superficial da Terra é apenas cerca de 3000 quilogramas por metro cúbico, deve-se concluir que materiais mais densos existem nas camadas internas da Terra (devem ter uma densidade de cerca de 8. quilogramas por metro cúbico). Em seus primeiros momentos de existência, há cerca de 4, bilhões de anos, a Terra era formada por materiais líquidos ou pastosos, e devido à ação da gravidade os objetos muito densos foram sendo empurrados para o interior do planeta (o processo é conhecido como diferenciação planetária), enquanto que materiais menos densos foram trazidos para a superfície. Como resultado, o núcleo é composto em grande parte por ferro (80%) , e de alguma quantidade de níquel e silício. Outros elementos, como o chumbo e o urânio, são muitos raros para serem considerados, ou tendem a se ligar a elementos mais leves, permanecendo então na crosta.
O núcleo é dividido em duas partes: o núcleo sólido, interno e com raio de cerca de 1.250 km, e o núcleo líquido, que envolve o primeiro. O núcleo sólido é composto, segundo se acredita, primariamente por ferro e um pouco de níquel. Alguns argumentam que o núcleo interno pode estar na forma de um único cristal de ferro. Já o núcleo líquido deve ser composto de ferro líquido e níquel líquido (a combinação é chamada NiFe), com traços de outros elementos. Estima-se que realmente seja líquido, pois não tem capacidade de transmitir as ondas sísmicas. A convecção desse núcleo líquido, associada a agitação causada pelo movimento de rotação da Terra, seria responsável por fazer aparecer o campo magnético terrestre , através de um processo conhecido como teoria do dínamo. O núcleo sólido tem temperaturas muito elevadas para manter um campo magnético, mas provavelmente estabiliza o campo magnético gerado pelo núcleo líquido.
Evidências recentes sugerem que o núcleo interno da Terra pode girar mais rápido do que o restante do planeta, a cerca de 2 graus por ano.
Magma e Lava
Magma é rocha fundida, localizado normalmente dentro de uma câmara de magma, debaixo da superfície da Terra. Essa complexa solução de silicatos a alta temperatura, entre 650 e 1200 graus Celsius, é ancestral de todas as rochas ígneas , sejam elas intrusivas ou extrusivas. O magma permanece sob alta pressão e, algumas vezes, emerge através das fendas vulcânicas, na forma de lava fluente e fluxos piroclásticos. Os produtos de uma erupção vulcânica geralmente contêm gases dissolvidos que podem nunca ter alcançado a superfície do planeta. O magma se
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
Placas Tectônicas
01. Introdução
Uma placa tectônica é uma porção de litosfera limitada por zonas de convergência e/ou
zonas de subducção. Atualmente, a Terra tem sete placas tectônicas principais e muitas mais
sub-placas de menores dimensões. Segundo a teoria da tectônica de placas , as placas
tectônicas são criadas nas zonas de divergência , ou "zonas de rifte” , e são consumidas em
zonas de subducção. É nas zonas de fronteira entre placas que se registam a grande maioria dos
terremotos e erupções vulcânicas.
Placas Principais
a) Placa Africana b) Placa da Antártida c) Placa Australiana d) Placa Eurasiática e) Placa do Pacífico (rodeada pelo Círculo de Fogo do Pacífico) f) Placa Norte-americana g) Placa Sul-americana
Figura 1 - As placas tectônicas da Terra foram cartografadas na segunda metade do século XX
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
02. Tectônicas de Placas
Tectônica de Placas é uma teoria da geologia, desenvolvida para explicar o fenômeno da deriva continental, sendo a teoria atualmente com maior aceitação entre os cientistas que trabalham nesta área. Na teoria da tectônica de placas a parte mais exterior da Terra está composta de duas camadas: a litosfera, que inclui a crosta e a zona solidificada na parte mais externa do manto, e a astenosfera que inclui a parte mais interior e viscosa do manto. Numa escala temporal de milhões de anos, o manto parece comportar-se como um líquido super-aquecido e extremamente viscoso, mas em resposta a forças repentinas, como os terremotos, comporta-se como um sólido rígido.
A teoria da tectônica de placas surgiu a partir da observação de dois fenômenos geológicos distintos: a deriva continental, identificada no início do século XX e a expansão dos fundos oceânicos, detectada pela primeira vez na década de 1960. A teoria propriamente dita foi desenvolvida no final dos anos 60 e desde então tem sido universalmente aceite pelos cientistas, tendo revolucionado as Ciências da Terra (comparável no seu alcance com o desenvolvimento da tabela periódica na Química, a descoberta do código genético na Biologia ou à mecânica quântica na Física).
Atenção: A divisão do interior da Terra em litosfera e astenosfera baseia-se nas suas diferenças mecânicas. A litosfera é mais fria e rígida, enquanto que a astenosfera* é mais quente e mecanicamente mais fraca. Esta divisão não deve ser confundida com a subdivisão química da Terra, do interior para a superfície, em: núcleo , manto e crosta.
astenosfera* - porção superior do manto, fluida e quente, sobre a qual as placas se movimentam.
03. Teoria das Tectônicas das Placas
O princípio chave da tectônica de placas é a existência de uma litosfera constituída por placas tectônicas separadas e distintas, que flutuam sobre a astenosfera. A relativa fluidez da astenosfera permite que as placas tectônicas se movimentem em diferentes direcções.
As placas contactam umas com as outras ao longo dos limites de placa , estando estes comumentes associados a eventos geológicos como terremotos e a criação de elementos topográficos como cadeias montanhosas, vulcões e fossas oceânicas. A maioria dos vulcões ativos
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
b) Limites divergentes ou construtivos - ocorrem quando duas placas se afastam uma da outra. Um exemplo de limite de placas divergente é o encontro entre a placa Sul-americana e a placa Africana no meio do Oceano Atlântico. O material adicionado forma o assoalho oceânico e provoca o afastamento das duas placas em questão. Este tipo de limite entre placas está muitas as vezes associado à dorsal meso-oceânica.
Os limites divergentes ocorrem quando uma nova crosta oceânica é criada, com movimentação horizontal das placas em sentido oposto. Desse modo, o surgimento de um oceano se inicia com a fragmentação de um continente, em regime tectônico extensional.
No primeiro estágio de "abertura de um oceano" ocorre o soerguimento e abaulamento da crosta continental e eventualmente o seu fraturamento. Uma grande depressão se desenvolve no continente e a água do mar invade as terras mais baixas, formando lagos salinos. A atividade vulcânica é intensa, pois o afinamento crosta continental faz com que a camada quente e fluída abaixo da litosfera (a astenosfera) se aproxime da superfície. Esse tipo de ambiente geotectônico é chamado de " rift valley " (termo geológico em inglês que significa "vale de fendas de grande extensão"). O exemplo atual de um continente nesta fase de fragmentação é o “ Rift Valley ” Africano, na África Oriental (Etiópia, Uganda, Quênia, República do Congo, Tanzânia, Malui e Moçambique).
Figura 3 - Mapa do Grande Vale do Rift mostrando alguns dos vulcões historicamente ativos (triângulos vermelhos) e o Triângulo de Afar (rosa escuro), o ponto de encontro – ou de afastamento - de três placas: a Placa Arábica e as duas partes da Placa Africana (a Núbia e a Somali).
No segundo estágio, a divergência das forças se acentua e a crosta continental se fragmenta formando dois continentes, agora separados por um oceano encaixado em uma grande fratura. A
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
ascenção do material magmático quente da astenosfera gera uma série de atividades vulcânicas, formando um denso assoalho de composição básica (basalto), denominada crosta oceânica. As bordas continentais soerguidas tornam-se "área fonte" (onde ocorre intemperismo e erosão das rochas) dos sedimentos depositados nas bacias oceânicas adjacentes. O exemplo atual de um oceano nesse estágio de abertura é o Mar Vermelho que separa a Península Arábica da África Oriental.
Se a divergência prossegue, chega-se ao terceiro estágio da "formação de um oceano". O calor vindo da astenosfera fica restrito à região oceânica central, onde a atividade vulcânica intensa forma a Dorsal ou Cadeia Meso-Oceânica. À medida que as placas se distanciam, mais frias ficam suas bordas continentais (pois estão longe do centro de geração de calor) e estas são recobertas pelas águas marinhas, formando a plataforma continental. O exemplo atual desse estágio é o Oceano Atlântico que separa a América da África e Europa, cuja abertura teve início há 180 milhões de anos, com a fragmentação do supercontinente Pangea, circundado por um único oceano existente na época, chamado de Pantalassa (do grego que significa "todos os mares").
Hoje em dia, uma das mais baixas taxas de separação de placas é de cerca de 2.5 cm/ano, quer dizer 25 km em 1 milhão de anos (Cadeia do Ártico). A velocidade mais rápida de separação acontece na Cadeia do Pacífico Leste, próximo à Ilha de Páscoa, com mais de 16 cm/ano.
Figura 4 - Limites de Placas Divergentes
Dorsal oceânica (também chamada dorsal submarina ou dorsal meso-oceânica ) é o nome dado a grandes cadeias de montanhas submersas no oceano, que se originam do afastamento das placas tectônicas. O soerguimento das placas e seu conseqüente afastamento se dá devido a correntes convectivas de magma divergentes no manto. As dorsais submarinas dos oceanos estão conectadas, formando a maior cadeia de montanhas do mundo, com cerca de 60.000 km de extensão.
c) Limites convergentes ou destrutivos - (também designados por margens ativas)
ocorrem quando duas placas se movem uma em direção à outra, formando uma zona de
subducção* (se uma das placas mergulha sob a outra) ou uma cadeia montanhosa (se as placas
simplesmente colidem e se comprimem uma contra a outra).
Zona de subducção , região de subducção ou zona de Benioff-Wadati , é uma área de convergência de placas tectônicas, onde uma das placas desliza para debaixo da outra. As zonas
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
b) Convergência Continental-Continental
Devido à diferença de densidade entre a crosta oceânica e a crosta continental, a crosta oceânica (mais densa) é geralmente empurrada por baixo da crosta continental (menos densa), mergulhando para as regiões mais profundas da Terra, ao longo da zona de subducção (veja o estágio 1 da figura-6). Se esse movimento continua, a crosta oceânica é totalmente destruída, dando origem à colisão de continentes. Nesse processo, os continentes se aglutinam uns aos outros, resultando numa grande cadeia de montanhas (veja o estágio 2 do modelo). A Cordilheira dos Himalaias, exemplo desse tipo de convergência, foi formada a partir da colisão das placas da Índia e da Ásia, no processo iniciado há cerca de 70 milhões de anos e que continua até hoje em dia.
Ao contrário dos outros fenômenos, esse produz, no continente, forte deformação (dobramentos e falhamentos) e intenso "metamorfismo" (processo pelo qual uma rocha é transformada em outro tipo de rocha com características distintas, através de reações no estado sólido), podendo chegar à fusão parcial de suas rochas, gerando atividades plutônicas ácidas ("granito").
Figura 6 - Colisão de Placas Continentais
Na colisão de placas do tipo margem continental passiva, pode haver "cavalgamento" da crosta oceânica sobre a crosta continental, através de processo tectônico muito complexo, denominado obdução. Neste caso, são formados os "ofiolitos" (rochas que representam fatias de crosta oceânica ou manto posicionado em meio a rochas continentais, geralmente associado com
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
sedimentos marinhos na zona de colisão de placas). Exemplos de ofiolitos são encontrados atualmente no Chipre (Complexo de Troodos) e na Arábia Saudita (Montanhas de Omã).
Figura 7 - Exemplo de Convergência Continental-Continental
c) Oceânica - Oceânica
Assim como ocorre uma zona de subducção na convergência oceano - continente, o mesmo fenômeno se dá quando duas placas oceânicas se encontram. Neste processo também há a formação de uma fossa oceânica. A Fossa das Marianas (paralela às Ilhas Marianas), com profundidade próxima a 11 km, é produto da convergência da Placa do Pacífico com a das Filipinas.
Neste processo também ocorrem vulcões. Depois de milhões de anos de acúmulo de lavas desses vulcões submarinos, formam-se inúmeras ilhas vulcânicas. Estas, por sua vez, dão origem aos arquipélagos, conhecidos como "arcos de ilhas", situados atrás da zona de subducção (observe a figura abaixo).
O magma que gera as rochas dos arcos de ilhas tem composição intermediária ("andesito") e é um produto da fusão da crosta oceânica subductada com o material ascendente da astenosfera. A placa descendente produz uma fonte de acumulação de energia pela interação com a outra placa, levando a freqüentes terremotos de intensidade moderada a forte.
Figura 8 - Exemplo de Convergência Oceânica-Oceânica
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
Figura 10 - Dorsal Meso-Oceânica
Figura 11 - Visão geral dos tipos de limites de placas
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
Exercícios
01) Quais das alternativas abaixo são falsas****?
I - A estrutura da Terra pode ser dividida em núcleo, manto e crosta (ou litosfera). II - A crosta oceânica é mais espessa e mais densa que a continental. III - Lava é o magma trazido à superfície da crosta por erupções vulcânicas. IV - Cadeias de montanhas são formadas em zonas de colisão de placas tectônicas. V - Arcos de ilhas vulcânicas estão associadas a zonas de colisão de placas constituídas.
a) Somente a alternativa II. b) I e IV. c) I, II e V. d) Somente a alternativa V. e) Nenhuma delas.
02) Relaciona a primeira coluna com a segunda:
- Limite de Placa Divergente
- Limite de Placa Convergente
- Limite de Placa Transcorrente
- Rifte Continental
- Falhas Transformantes
( ) Lineamentos transversais das dorsais meso-oceânicas. ( ) Zonas de expansão do assoalho oceânico. ( ) Marcado pela ocorrência de fossas ou trincheiras abcissais. ( ) Limite ou Zona de criação de nova placa no interior do continente africano. ( ) Falha de San Andréas, na Califórnia (EUA).
03. Relacione a primeira coluna com a segunda:
- Subducção
- Dorsal Meso-Oceânica
- Correntes de Convexão
- Magma
- Astenosfera
( ) Ocorre em zonas de convergência (colisão) de placas, onde parte da crosta é consumida. ( ) Porção superior do manto, fluida e quente, sobre a qual as placas tectônicas se movimentam. ( ) Fusão de silicatos, sulfetos, óxidos, gases e vapor de água. ( ) Cadeias de montanhas submarinas que marcam limites de placas divergentes. ( ) Fluxo calorífico do interior da Terra que causa a circulação dos materiais constituintes do manto.
04. Relacione a primeira coluna com a segunda:
- Himalaias
- Andes
- Arquipélago do Hawaii
- Indonésia
- Islândia
( ) Colisão de placas envolvendo crosta oceânica x crosta continental. ( ) Associado a um ponto quente (hot spot). ( ) Associada à Dorsal Meso-Atlântica.
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
Dobras Geológicas
Introdução
- Definição
- Principais elementos geométricos
- Classificação das Dobras
- Resumo 1. Definição
Dobras são superfícies curvas resultantes da deformação de camadas sedimentares ou de outras superfícies originalmente planares. São umas das estruturas geológicas mais espetaculares, e por si demonstram a ocorrência de deformações dúcteis em larga escala da crosta terrestre.
São em geral produtos de tensões tectônicas (esforços no interior da terra) compressivas, embora dobras de origem atectônica (escorregamentos, fluidização, ação da gravidade), devidas a deslizamentos.
Dobras podem ter formas tridimensionais bastante complexas (figura 1). Duas aproximações geométricas podem ser visualizadas no sentido de descrever a forma das superfícies dobradas, a saber, as dobras cilíndricas e as dobras cônicas.
Figura 1 - Superfície dobrada genérica.
As dobras cilíndricas podem ser geradas geometricamente pela translação de uma linha no espaço (figura 2). A linha geratriz é chamada de eixo da dobra.
Figura 2 – Principais elementos geométricos de uma dobra cilíndrica.
Dobras cônicas podem ser desenhadas pela rotação de uma linha geratriz em torno de um eixo (figura 3).
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
Figura 3 - Geometria de uma dobra cônica circular.
As dobras reais que ocorrem natureza até certo ponto aproximam-se dessas geometrias simples. Em geral as porções medianas e centrais de uma dobra aproximam-se da geometria cilíndrica, enquanto que suas terminações têm em geral formato cônico (figura 1).
A maior parte das descrições, classificações e termos relacionados a dobras referem-se a dobras cilíndricas, e a maior ênfase nelas será dada neste texto básico.
Figura 4 - Domínios de deformação natural em função da pressão hidrostática/lotostática e temperatura. As linhas BT-AT e AP-BT representam o comportamento esperado em regimes de altos e baixos gradientes térmicos, respectivamente. AP = alta pressão, BP = baixa pressão; AT = alta temperatura; BT = baixa temperatura.
Direitos Autorais Reservados
Curso Prático & Objetivo
