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GEOLOGIA 10º ANO - o unea tomones Geologia e métodos 1. A Geologia, os geólogos e os seus métodos A Geologia é a ciência que tem como objeto de estudo a Terra no que toca à sua origem, composição litológica, estrutura, propriedades físicas, transformações e história. 1.1. A Terra e os seus subsistemas em interação A Terra é um sistema fechado que troca energia com o meio envolvente, mas cuja troca de matéria com o exterior pode ser considerada pouco significativa, atendendo à sua massa. A Terra é constituída por quatro subsistemas abertos (realizam trocas consideráveis de matéria e energia) que interagem entre si de forma dinâmica: a biosfera, a geosfera, a hidrosfera e a atmosfera. BIOSFERA A biosfera compreende todas as formas de vida aquáticas e terrestres, existentes na Terra, bem como os seus habitats. A geostera engloba a parte superficial, sólida, da Terra — continentes e fundos oceânicos — e a parte interna que se encontra organizada em camadas concêntricas (crusta, manto e núcleo). As alterações e os movimentos que ocorrem na geosfera fazem da Terra um planeta geologicamente ativo. A hidrosfera corresponde à totalidade da água terrestre, quer esta se encontre no estado líquido em rios, oceanos, lagos e lençóis freáticos ou sólido, sob a forma de neve ou de glaciares. A água é o recurso natural mais importante da Terra, pois é essencial à existência de todas as formas de vida, tal como hoje se conhecem. ATMOSFERA LEFESCER) A atmosfera é uma massa gasosa que envolve os restantes subsistemas e separa-os, de forma difusa, do espaço HIDROSFERA exterior. Figura 1 - Subsistemas terrestres em interação. Os diferentes subsistemas terrestres estabelecem entre si diversas interações, de que resultam alterações com impacte no equilíbrio global do sistema Terra. 12 Ss Geologia e métodos 2. As rochas, arquivos que relatam a História da Terra O estudo das rochas que se encontram à superfície terrestre contam uma história que contribui para o conhecimento do planeta. As mudanças originadas, pelo seu dinamismo interno e externo, são responsáveis por fenómenos súbitos, como os sismos ou os vulcões, e por processos lentos e graduais quando percecionados à escala da vida humana, como a formação de cadeias montanhosas ou a erosão do vale por onde corre um rio. A Terra é constituída por uma grande variedade de rochas, materiais que ocorrem natural- mente, constituídos por um ou mais minerais!. Conforme a sua origem e propriedades, estas podem agrupar-se em sedimentares, magmáticas e metamórficas. 2.1. Rochas sedimentares As rochas sedimentares formam-se à superfície da Terra - geodinâmica externa - por acumulação de fragmentos provenientes da meteorização e erosão de outras rochas, da alteração de restos de seres vivos ou, ainda, devido à precipitação química. A sedimentogénese e a diagénese são os processos responsáveis pela formação de rochas sedimentares, como a argila e o arenito, e integram o ciclo sedimentar (Quadro 1). Quadro 1 - Esquema ilustrativo das etapas do ciclo sedimentar. CICLO SEDIMENTAR sr O Pr Diagénese/Litificação Conjunto de Consiste na Corresponde ao Quando o Processo que Consolidação dos Modificação da processos físicos e/ remoção dos movimento dos transporte cessa, conduz à sedimentos devido, estrutura dos fou químicos que produtos materiais os sedimentos diminuição de frequentemente, à minerais, devido às conduzem à resultantes da resultantes da acumulam-se, volume e à precipitação de alterações das formação de meteorização. erosão. geralmente, desidratação substâncias condições de sedimentos/detritos. dispostos provocadas pelo dissolvidas na água pressão e horizontalmente sob peso dos materiais que agregam os temperatura e à aforma de estratos suprajacentes. sedimentos. circulação de — estratificação. fluidos. Frequentemente, são encontrados fósseis nos afloramentos das rochas sedimentares. O seu estudo permite a reconstituição de ambientes antigos — paleoambientes -, o que contribui para a compreensão da evolução da vida na Terra e para o conhecimento da história do planeta. As rochas sedimentares podem ser classificadas de acordo com o Quadro 2. Quadro 2 - Tipos de rochas sedimentares. Rochas detríticas Rochas quimiogénicas : | A Rochas biogénicas E Formadas por fragmentos de Resultantes da precipitação de Compostas por restos de seres vivos e/ou outras rochas, de que são substâncias dissolvidas na por materiais que se formaram a partir ou exemplo, a argila, a areia, 0 água, como, por exemplo, o com a intervenção de organismos vivos, arenito e o conglomerado. calcário, o gesso e o sal-gema. como, por exemplo, o carvão, o petróleo e 9 calcário conquifero. 1 Um mineral é um sólido cristalino, inorgânico, de ocorrência natural, com uma composição química fixa ou que varia entro limites bem definidos. 13 easeu orores E : . Geologia e métodos — 2.3. Ciclo das rochas A Terra é um planeta dinâmico. Enquanto a geodinâmica interna é promovida pelo seu calor interno, o motor da geodinâmica externa é a energia solar, responsável por processos como a meteorização, a erosão, o transporte e a sedimentação. Integrados conjuntamente e funcionando de forma cíclica, os processos endógenos e exógenos redistribuem os minerais e as rochas quer pelo interior quer pela superfície da Terra, constituindo o ciclo das rochas ou litológico ou petrogenético (Figura 2). Meteorização e erosão Deposição em Afloramento oceanos e continentes Sedimentos Rochas magmáticas extrusivas Afloramento Afloramento Superfície terrestre Aumento de pressão e temperatura Rochas magmáticas intrusivas Aumento de pressão e temperatura Arrefecimento ) k Aumento e consolidação ; Ê de pressão Ra” e temperatura Aumento da pressão e da temperatura sedimentares ” metamórticas Figura 2 — Esquema ilustrativo do ciclo das rochas. O ciclo das rochas é um processo contínuo, em que os sedimentos por diagénesey/litifi- cação transformam-se em rochas sedimentares consolidadas que quando sujeitas a um aumento da pressão e/ou temperatura, transformam-se em rochas metamórficas. Estas, por sua vez, podem dar origem a sedimentos, se sofrerem sedimentogénese, ou dar origem a magma se sofrerem fusão. O magma, ascendendo e arrefecendo, consolida, originando rochas magmáticas. Se sujeitas a um aumento de pressão e/ou de temperatura, as rochas magmáticas podem originar novas rochas metamórficas. Pelo contrário, se sujeitas a sedi- mentogénesse, originarão novos sedimentos. 15 | GEOLOGIA 10º ANO 3. A medida do tempo e a idade da Terra e ra A Terra formou-se há cerca de 4600 milhões de anos (Ma). Desde a sua formação até à * atualidade ocorreu um conjunto muito significativo de alterações no planeta e nas formas de vida que nele se encontram, o que tem ficado registado nas rochas. 3.1. Idade relativa e idade radiométrica ou absoluta O estudo da distribuição de determinadas formações rochosas, das suas interações, bem como do tipo de fósseis que contêm, contribui para a datação relativa dos acontecimentos que ocorreram na Terra. Designam-se fósseis de idade ou estratigráficos os fósseis que permitem datar as rochas e os eventos geológicos. Estes apresentam reduzida distribuição estratigráfica e ampla distribuição geográfica (por exemplo, as trilobites). A datação relativa não permite atribuir um valor numérico exato a uma rocha ou a um acontecimento geológico, limitando-se a estabelecer relações, tendo em vista a sua ordena- ção cronológica. Para tal recorre, essencialmente, ao estudo da posição relativa dos estratos (rochas sedimentares) e a certos pressupostos designados princípios fundamentais da estratigrafia. Entre esses princípios destacam-se (Figura 3): * o princípio da horizontalidade inicial que afirma que a deposição de sedimentos, caso não ocorram perturbações, processa-se de forma a originar estratos horizontais e parale- los entre si; * o princípio da sobreposição de estratos que estabelece que, se não ocorreu deforma- ção, uma camada sedimentar mais recente sobrepõe-se a uma mais antiga; *o princípio da identidade paleontológica que refere que estratos que registam a mesma associação de fósseis possuem a mesma idade, desde que estes correspon- dam a bons fósseis de idade. Princípio da identidade paleontológica Local 1 Local 2 Local 3 O estrato F é o mais antigo e o estrato A é o mais recente. Os estratos B e G e os estratos D, H e L possuem a mesma idade, respetivamente. Figura 3 - Esquema ilustrativo dos princípios da horizontalidade inicial, da sobreposição e da identidade paleontológica. 22 s GEOLOGIA 10º ANO As divisões da Escala do Tempo Geológico são tanto maiores e imprecisas quanto mais é Se recua no tempo e menores e mais rigorosas, em termos de informação, quanto mais recentes são essas divisões. Tal deve-se ao facto de o registo fóssil encontrado ser, mais rico e completo, à medida que se caminha do passado para a atualidade. 4. A Terra, um planeta em mudança A história da Terra é longa e evidencia, a par de uma evolução pautada por processos lentos, graduais e cíclicos, a ocorrência de acontecimentos repentinos e dramáticos, resul- tantes do seu dinamismo. 4.1. Princípios básicos do raciocínio geológico A interpretação dos fenómenos geológicos que têm moldado a superfície terreste e deter- minado a evolução da vida tem vindo a modificar-se ao longo do tempo, fruto dos contextos socioculturais, tecnológicos e científicos. Duas linhas de pensamento emergiram no tempo: uma perspetiva catastrofista e outra uniformitarista (Quadro 5), que não se excluem mutuamente. Quadro 5 - Princípios do raciocínio geológico. aê E e As modificações da Terra ocorrem de forma súbita, violenta e * Quedas de meteoritos & é imprevisível. Os fenómenos geológicos que moldam o relevo e Catastrofismo condicionam a evolução das formas de vida resultam de acontecimentos bruscos e imprevistos, com um impacte inesperado e determinante nos diferentes subsistemas terrestres. “Os processos geológicos ocorrem de forma lenta, gradual * Formação de cadeias (gradualismo) e, frequentemente, cíclica, seguindo as leis físicas e montanhosas pa "químicas da Natureza, constantes no tempo e no espaço. Inclui o ADE E Unitormitarismo Princípio do Atualismo, que defende que as causas explicativas de ra(ioogianoo determinados acontecimentos atuais são as que se verificaram no passado para originarem o mesmo tipo de acontecimento — “a presente é a chave do passado”. 4.2. O mobilismo geológico. As placas tectónicas e os seus movimentos Retomando a Teoria da Deriva dos Continentes enunciada por Alfred Wegener, em 1915, num livro cujo título em português se traduz por “A Origem dos Continentes e dos Oceanos”, a Teoria da Tectónica de Placas sustenta que a superfície terrestre se encontra fragmentada em placas litosféricas — porções de litosfera constituídas pela crusta e pela parte rígida do manto superior — dotadas de mobilidade. O enunciado desta teoria de carácter mobilista 24 ameaL Comores - Geologia e métodos contrapôs-se a perspetivas fixistas, que defendiam que a Terra teria mantido desde sempre o mesmo aspeto, e apoia-se em evidências que têm vindo a ser estudadas desde a primeira metade do século XX (Quadro 6). Quadro 6 — Evidências que apoiam a Teoria da Tectónica de Placas. Os fundos oceânicos apresentam diferentes formas de relevo, nomeadamente: riftes — depressões Relevo submarinas localizadas no centro das dorsais (1); dorsais oceânicas — cadeias montanhosas dos fundos submarinas (2); planícies abissais — extensas áreas planas e submersas, com elevada oceânicas profundidade (3); fossas oceânicas — depressões alongadas e profundas do fundo marinho (4) (Figura 5). Idade A idade dos fundos oceânicos é menor junto aos riftes, aumenta à medida que nos afastamos desta os ndos estrutura Geológica, sendo simétrica de um e outro lado da mesma. Por outro lado, verifica-se que a Eocoênicos quantidade de sedimentos sobre os fundos oceânicos é maior à medida que nos afastamos dos | riftes e a sua idade é sempre inferior à idade dos continentes. (Figura 6). Expansão As evidências acima referidas levaram a comunidade científica a postular que os fundos oceânicos dos fundos se formavam a partir do rifte, gerando-se aí crusta oceânica, que se expande para um e outro lado oceânicos do mesmo. Algumas rochas possuem minerais que contêm elementos metálicos, com capacidade de registar o Polaridade campo magnético terrestre na altura em que se formaram. O estudo desse registo mostrou que as do campo rochas que constituem os fundos oceânicos apresentam modificações na sua orientação, ao longo magnético do tempo geológico. Os cientistas constataram a existência de um padrão simétrico da polaridade terrestre do campo magnético terrestre em relação ao rifte. Este padrão só poderia ter sido formado se houvesse expansão dos fundos oceânicos para um e para 0 outro lado do rifte (Figura 7). Crista médio-oceânica ER 1 A Figura 5 - Formas de relevo dos fundos oceânicos. Polaridade normal EB Polaridade inversa Placa Africana Placa Norte-americana Magma Figura 6 - Idade dos fundos oceânicos (em Ma). Figura 7 - Padrão simétrico da polaridade do campo magnético terrestre, ao longo do tempo (de A para C). 25 marea conoREs Geologia e métodos Quadro 7 — Limites tectónicos e algumas das suas características. * Limite em que o movimento relativo das placas é de afastamento. Limite * Ocorre ao nível dos rifles e é consequência da ascensão de magma, que se expande lateralmente, divergente arrefecendo e dando origem à formação de nova litosfera, que constitui o fundo oceânico. (A) * Em resultado do movimento divergente, que ocorre entre as placas, dá-se o aumento de área de placa, razão pela qual se designam, por vezes, limites construtivos. * Este tipo de limite é marcado por vulcanismo e atividade sísmica. Exemplo: Rifte da Islândia. * Limite em que o movimento relativo das placas é de aproximação, podendo ocorrer, predominantemente, três tipos de situações: = convergência de placas continentais (continental-continental) — este limite convergente envolve duas placas de natureza semelhante, originando a formação de montanhas, de que são exemplo os Himalaias; — convergência de uma placa oceânica e de outra continental (oceânica-continental) — este limite convergente desenvolve-se entre duas placas de diferente natureza, nomeadamente, diferente Limite densidade, pelo que a placa oceânica (mais densa) mergulha sob a placa continental, menos densa convergente ocorrendo um processo designado por subducção, que é responsável pela formação de cadeias (B) montanhosas, associadas a uma grande depressão — fossa — de que são exemplo os Andes; — convergência de duas placas oceânicas (oceânica-oceânica) — este limite convergente desenvolve-se entre duas placas de natureza semelhante, que podem apresentar densidades diferentes, a mais antiga, mais densa, mergulha por baixo da placa menos densa ocorrendo também um processo de subducção com a formação de uma fossa associada, de que é exemplo a Fossa das Marianas. * Em resultado do movimento convergente das placas ocorre a diminuição da área de placa, razão pela qual se designam, por vezes, limites destrutivos. * Nestas zonas, regista-se grande atividade sísmica e, frequentemente, atividade vulcânica intensa. * Limite em que o movimento relativo entre as placas é lateral, não havendo nem aumento nem diminuição da área de placa designando-se, por vezes, limite conservativo. Limite * Este movimento é característico das falhas transformantes, que em contexto oceânico, transtormante — intersetam transversalmente os riftes, de que é exemplo a crista médio-oceânica, podendo ocorrer [C) também em contexto continental, sendo disto exemplo a Falha de Santo André. * Nestas zonas, ocorre grande atividade sísmica e no caso das falhas transformantes associadas aos riftes, vulcanismo tipicamente efusivo. 4.3. Correntes de convecção É aceite que os materiais rochosos no interior da Terra, nomeadamente no manto, se encon- tram a temperaturas muito elevadas — da ordem dos 4800 “C junto ao núcleo -, enquanto pró- ximo da superfície terrestre se encontram a temperaturas muito mais baixas - em média cerca de 150 ºC. Esta grande diferença de temperatura provoca a subida dos materiais quentes, menos densos, até ao limite superior da astenosfera. Ao atingirem essa região do interior da Terra, os materiais rochosos aquecidos divergem lateralmente e arrefecem à medida que se vão deslocando; deste modo, tornam-se mais densos do que os materiais circundantes e mer- gulham novamente, em direção à zona mais quente, onde se iniciou o movimento de ascensão, fechando um circuito. Estas correntes circulares de materiais são denominadas correntes de convecção e o circuito é designado célula de convecção. Admite-se que a lenta movimentação de matéria provocada por diferenças de tempera- tura e de densidade, seja responsável pela deslocação das placas litosféricas sobre a aste- nosfera, considerando-se ainda que as dorsais oceânicas correspondem aos ramos ascendentes das correntes convectivas que, aí, se aproximam da superfície e, pelo contrário, as fossas oceânicas correspondem aos ramos descendentes das mesmas correntes. 27 Estrutura e dinâmica da geosfera Estrutura e dinâmica da geosfera 1. Métodos para o estudo do interior da geosfera Para o conhecimento da Terra, o geólogo recorre a métodos diretos e a métodos indire- tos. Os métodos diretos baseiam-se na observação, no estudo de rochas que figuram em afloramentos, de rochas obtidas a partir de sondagens, de produtos vulcânicos e de mate- riais resultantes da exploração mineira. Os métodos indiretos, por sua vez, baseiam-se em cálculos teóricos (estudos geofísicos), assim como na análise de dados oriundos da geotermia e da planetologia e astrogeologia (Quadro 1). Quadro 1 - Métodos indiretos para o conhecimento do interior da Terra. Ocupa-se do estudo da variação do valor da força da gravidade. As anomalias gravimétricas (valores acima — positivas — ou abaixo — negativas — do valor médio estimado para a gravidade da Terra) fornecem indicações sobre os materiais que a compõem, por exemplo, os jazigos minerais, geralmente, de densidade superior às rochas encaixantes, geram anomalias gravimétricas positivas; já o magma em ascensão, de menor densidade em relação às rochas encaixantes, gera uma anomalia gravimétrica negativa. Gravimetria Efe Dari Ocupa-se do estudo do campo magnético terrestre atual e em épocas mais remotas, através de cálculos e medições. O registo do campo magnético ao longo da história da Terra, paleomagnetismo, permitiu constatar a existência de anomalias magnéticas - variações na intensidade e na orientação do campo. magnético terrestre acima (positivas, coincidentes com polaridade normal) ou abaixo (negativas, coincidentes com polaridade inversa) da medida padrão. Tem sido determinante para a compreensão, por exemplo, da expansão dos fundos oceânicos e, por essa via, da Teoria da Tectónica de Placas. A origem do magnetismo terrestre encontra-se associada ao movimento de materiais ao nível do núcleo externo. físicos. WEI DST Magnetismo * Geor SEEC Ocupa-se do estudo da variação da velocidade, direção e amplitude das ondas sísmicas. O conhecimento do comportamento das ondas sísmicas durante a sua propagação no interior da Terra contribui para a proposta de modelos da estrutura interna da Terra. Resulta de cálculos complexos e estima que a densidade média relativa da Terra é de 5,5 g/em'. O conhecimento de que a densidade relativa dos materiais à superfície é de 2,8 permite inferir que a densidade do planeta aumenta desde a superfície até ao seu interior. Densidade Sismologia Ocupa-se do estudo da génese e da distribuição do calor interno da Terra, bem como da sua dissipação permanente através da superfície — fluxo térmico. Designa-se por gradiente geotérmico o aumento de temperatura por quilómetro de profundidade. Designa-se por grau geotérmico o número de metros que é necessário descer, em profundidade, para que a temperatura suba um grau. Zonas tectonicamente - instáveis, comparativamente com zonas tectonicamente estáveis, evidenciam elevados fluxo térmico e gradiente geotérmico e um reduzido grau geotérmico. Ocupa-se do estudo dos planetas e de outros corpos celestes, podendo fornecer dados relativos à composição da Terra, uma vez que se admite uma génese simultânea a partir da nébula solar primitiva. O estudo dos meteoritos, em particular, tem permitido relacionar a composição desses corpos com a composição das diferentes zonas que se admite constituírem o interior da Terra, contribuindo para a construção de modelos da estrutura interna do planeta. oii: Planet 41 came comones l Estrutura e dinâmica da geostera O turismo, a exploração agrícola, industrial e mineira, a energia geotérmica, a exploração científica e a saúde são áreas que beneficiam da existência de zonas no globo onde ocorre atividade vulcânica. 2.2. Vulcões e tectónica de placas Na natureza encontram-se diferentes tipos de vulcanismo, que se revestem de diversas características (Quadro 2). Quadro 2 - Tipos de vulcanismo. Básico e fluido Ocorre, tipicamente, ao Os cones vulcânicos são baixos e de base larga. (teor em sílica longo dos riftes, em inferior a 52%). resultado da ascensão Temperatura de magma vindo do elevada. manto — vulcanismo Elusivo interplaca —, ou em Pobre em gases. “pontos quentes" — vulcanismo intraplaca. Verifica-se a formação de lavas abundantes — correntes/rios de lava, que originam ao solidificar, em ambiente subaéreo”, lavas encordoadas ou pahoehoe - de superfície enrugada e aspeto de cordas ou lavas escoriáceas ou aa — de superfície irregular e mais rugosa; em ambiente subaquático/ imerso geram-se lavas em almofada ou pillow lavas — pois ao solidificarem em contacto com a água, apresentam a forma arredondada de um travesseiro. Intermédio Encontra-se associado Como, frequentemente, alternam episódios efusivos (teor em sílica a zonas de subducção, com episódios explosivos, o cone vulcânico apresenta entre 52% € em resultado da colisão camadas alternadas de lava e de piroclastos (vulcão Misto 65%). de placas oceânicas ou composto ou estratovulcão). oia Resulta na formação de cones moderadamente altos a e de base intermédia. continental — vulcanismo interplaca. Ácido e viscoso Ocorre, tipicamente, Resulta na formação de cones altos e de base estreita, (teor em sílica associado a zonas de devido à acumulação de piroclastos de queda ou tefra superior a 65%). convergência (cinzas — de dimensão mais reduzida -, lapilli ou Temperatura continentais, em bagacina — de dimensão intermédia — bombas e mais o! o da fusão de blocos — de dimensão mais elevada). . a. A solidificação do magma pode ocorrer dentro da fico om gasds, diet chaminé vulcânica, originando estruturas aguçadas — Explosivo agulhas vulcânicas — ou ao nível da cratera, cobrindo-a com uma estrutura arredondada — domo ou cúpula. A ascensão do magma é violenta e dá origem à formação de massas densas de gases e cinzas incandescentes, dotadas de movimento — nuvens ardentes (exemplo de piroclastos de fluxo). No território português encontra-se atividade vulcânica eruptiva, exclusivamente, no arquipé- lago dos Açores, sendo que aí certos vulcões entram em erupção com alguma frequência ou entraram em erupção num passado geológico muito recente. As últimas manifestações erupti- vas, nos Açores, datam de 1998 e 1999 com a entrada em erupção do vulcão da Serreta, 10 km a noroeste da ilha Terceira. Além do vulcanismo principal, existem também manifestações de vulcanismo secundário, tais como as fumarolas, as nascentes termais e os géiseres. 3 Subaéreo: “abaixo do ar”; à superfície, em contacto direto com o ar atmosférico. 43 | GEOLOGIA 19 ANO No território continental, as evidências de vulcanismo eruptivo (rochas vulcânicas — escoa- das e piroclastos - e chaminés vulcânicas), encontram-se no Algarve (vulcanismo mesozoico), no Alentejo (vulcanismo de idade paleozoica, nomeadamente, do Câmbrico e Silúrico e, poste- riormente, do Devónico e do Carbónico) e na Estremadura (vulcanismo de idade mesozoica, realçando-se o Complexo Vulcânico de Lisboa, de idade cretácica). No entanto, existem mani- festações de vulcanismo atenuado, através de nascentes termais em todo o território. Ponto quente (hotspot) Os pontos quentes estão associados à emissão de grandes volumes de magma basáltico e permitem explicar a existência de ilhas de origem vulcânica no interior das placas tectóni- cas, de que são exemplo as rochas das ilhas havaianas que evidenciam idade muito inferior à das rochas dos fundos oceânicos circundantes (Figura 2). O Pasattos Ponto quente Ponto quente Pluma térmica Mani Figura 2 — Vulcanismo intraplaca e sua relação com a formação de pontos quentes. De A para C, a pluma térmica mantém-se fixa pelo que o alinhamento das ilhas vulcânicas à superfície terrestre deve-se à movi- mentação da placa litosférica. 2.3. Minimização de riscos vulcânicos — previsão e prevenção Apesar de ainda não ser possível prever, com exatidão, a ocorrência das erupções vulcã- nicas, o recurso a alguns indicadores (por exemplo, variação da estrutura do cone vulcânico, variação da temperatura e do pH das águas de lagos próximos e dos solos do vulcão, altera- ção da composição dos gases emanados, etc.) e a utilização de diversos equipamentos (como sismógrafos, gravímetros e clinómetros) na vigilância das zonas de risco vulcânico permite evitar vítimas e danos materiais. Sensibilizar e educar as populações sobre a correta atuação numa situação perigosa é, também, uma medida preventiva importante. 2.4. Vulcanismo ativo e vulcanismo inativo Não existe consenso entre os vulcanólogos acerca da definição de vulcão “ativo”. Um vul- cão pode estar em atividade por um período de tempo que pode ir de alguns meses até algu- mas centenas de anos. Alguns cientistas consideram um vulcão ativo quando este se encontra em erupção ou mostra sinais de instabilidade, como sejam a ocorrência de pequenos sismos ou novas emissões gasosas significativas. Outros consideram um vulcão ativo aquele que teve erupções históricas. Na Terra encontram-se vulcões nos quais ocorreram várias erupções nos últimos milhares de anos e que atualmente não manifestam atividade, esses vulcões são con- siderados por alguns vulcanólogos como inativos, o que não significa que não possam mostrar sinais de perturbação e entrar de novo em erupção a qualquer momento. eua trones Casca Eomores Estrutura e dinâmica da geosfera Epicentro Frente de onda Foco sísmico ou hipocentro Falha Figura 3 - Bloco-diagrama relativo à origem e propagação de um sismo. Ao longo do tempo, foram apresentadas várias escalas de intensidade, sendo uma das primeiramente estabelecidas, a escala de Mercalli (1902), com 12 graus expressos em numeração romana, correspondendo, por isso, a uma escala fechada. A sua sustentação em danos causados pelo episódio sísmico, assim como nos relatos das populações, torna-a, igualmente, numa escala subjetiva. Tendo por base o uso de sismógrafos, a análise de sismogramas e a realização de cálcu- los matemáticos foi possível estabelecer uma escala de magnitudes, que permite avaliar a energia libertada no hipocentro, aquando de um sismo. Esta escala, também conhecida como escala de Richter em homenagem ao seu autor, Charles Richter, é uma escala aberta, isto é, sem um limite superior, e objetiva, pois é independente dos observadores e do local de observação. 3.2. Sismos e tectónica de placas A maior parte dos sismos que ocorrem na Terra são de origem tectónica. As placas tectónicas encontram-se animadas de movimento, afastando-se em certas regiões do globo, colidindo noutras e/ou deslizando lateralmente entre si. Esta movimentação é lenta, mas capaz de desenvolver tensões que ficam acumuladas nos materiais rochosos, deformando-os durante milhões de anos enquanto a sua elasticidade o permitir. Quando o limite de elasticidade das rochas é ultrapassado, estas fraturam libertando, instantaneamente, alguma da energia acumulada. Atendendo às propriedades elásticas da geosfera, os dois blocos rochosos resultantes da fratura deslocam-se em sentido oposto ao das forças atuantes - Teoria do Ressalto Elástico (proposta por Harry Reid, em 1911). A energia libertada propaga-se sob a forma de ondas sísmicas desde o interior da Terra até à superfície, fazendo vibrar os materiais que atravessam - ondas sísmicas (Quadro 3). ps ace 53 Ea Quadro 3 — Ondas sismicas e suas características. Ê ã ê fps da Volume Superfície E) onda P (Primária) S (Secundária) L (Love) R (Rayieigh) As partículas vibram numa As partículas vibram numa As partículas As partículas direção Paralela à direção direção perpendicular à deslocam-se sofrem | Modo de de deslocação da onda — direção de deslocação da segundo deslocações | propagação ondas longitudinais. onda — ondas transversais. movimentos elíticas. São responsáveis pelo Deformam as rochas sem, horizontais. ruído que pode acompa- no entanto, alterarem o seu | nhar o sismo. volume. | | | Propagação mais rápida Propagação mais lenta do Propagação Propagação || do que as ondas S. que as ondas P. mais rápida do mais lenta do Propagam-se na crusta Propagam-se na crusta que as ondas R queas Velocidade | continental, aproximada- continental a aproximada- e menos rápida ondas L. mente, a 6 km/s e, na mente 2,8 km/s e na crusta queasPeass. crusta oceânica, a cerca oceânica, a cerca de de 7 km/s. 3,8 km/s. | F Têm origem no Têm origem no hipocentro. Têmorigemno Têm origem no | ormação hipocentro. epicentro. epicentro. | | Meios de Sólidos, líquidos e Sólidos. Sólidos. Sólidos é | propagação 9asosos. líquidos. ] Dilatação lireção de propagação da onda direção de propagação da onda fdireção de propagação da onda Elireção de propagação da onda Figura 4 - Ondas P, Ss Ler. 54 GEOLOGIA 10º ANO - 3.3. Minimização de riscos sísmicos - previsão e prevenção Os sismos são considerados os desastres naturais que mais estragos e vítimas causam por : ano, já que, associados à sua ocorrência encontram-se a subsidência súbita, o escorregamento de terrenos, a destruição do edificado, bem como a ocorrência de tsunamis e de incêndios. O risco sísmico pode ser definido como a medida das perdas, económicas e humanas, esperadas para determinados elementos expostos ao risco numa determinada região e está associado à localização, à vulnerabilidade e à litologia da mesma. Consideram-se medidas capazes de minimizar o risco sismico - medidas de prevenção — & construção parassísmica, a edificação de barreiras anti-tsunami, o conhecimento geoló- gico da região e a sensibilização das populações. 3.4. Ondas sísmicas e descontinuidades internas A ocorrência de grandes sismos e os ensaios nucleares permitiram o estudo do modo como as ondas sísmicas se propagam no interior da Terra e o conhecimento da sua estrutura interna. O atraso entre a chegada das ondas P e S aos sismógrafos, o não registo de ondas Pe S em determinadas zonas do globo terrestre e o atraso na chegada das ondas P registado nos sismogramas de algumas estações sísmicas levaram os cientistas a admitirem que a compo- sição do interior da Terra não é homogénea, antes apresenta uma estrutura em camadas concêntricas, separadas por superfícies de descontinuidade! (Figura 7 e Quadro 5). Quadro 5 - Superfícies de descontinuidades. Mohorovicic Situa-se a cerca de 10 km de profundidade sob os oceanos e a cerca de 40 km sob os continentes, 30 km Descontinuidade de Moho (em homenagem ana Croata podendo atingir, sob as montanhas, Mohorovicic) a profundidade máxima de 70 km. Nesta descontinuidade, verifica-se o aumento da velocidade de propagação das ondas Pe S. 2900 km Gutenberg Situa-se a cerca de 2900 km de Descontinuidade (em homenagem and ç a o ra de Gutenberg ao cientista alemão ADaixo do qual as ondas S não se Bone Gutenberg) propagam e as ondas P diminuem de velocidade, o que evidencia uma 5150 km alteração das propriedades dos Descontinuidade materiais. do Lehmann Lehmann Situa-se no interior da Terra a cerca (em homenagem de 5150 km de profundidade. Dado acorde que, a esta profundidade, se verifica dinamarquesa um aumento na velocidade de Inge Lehman) propagação das ondas P, supõe-se Figura 7 - Descontinuidades que separe uma camada fluida de do interior da Terra. outra sólida. 4 Superfícies de descontinuidade — Zonas no interior da Terra que marcam os limites onde ocorre uma variação, por vezes brusca, na velocidade de propagação das ondas Pes e que indicia uma alteração nas propriedades físicas e/ou na com- posição química. 56 assa comones Estrutura e dinâmica da geosfera A análise das alterações de velocidade e da trajetória” de propagação das ondas sísmicas mostrou que, ao atravessarem o interior da Terra, as ondas sísmicas P e S sofrem desvios que impedem o registo da sua chegada em certas áreas do globo terrestre. A região da superfície terrestre, onde, para um determinado sismo, não é possível registar ondas sísmi- cas diretas designa-se zona de sombra (Figura 8). Epicentro - -— Ondas P — Ondas S O Ondas diretas O Ondas refletidas O ondas retratadas Ondas P Ondas S Estação sismográfica regista as ondas Pe S 103º Estação sismográfica não regista as ondas Pe S Estação sismográfica Zona de sombra das ondas S regista apenas ondas P Figura 8 - Zona de sombra para as ondas P e para as ondas S. Os contributos da sismologia permitiram concluir que a zona de sombra deve-se à des- continuidade de Gutenberg, que assinala o início de uma camada do interior da Terra, o núcleo externo, onde os materiais se encontram no estado líquido. Habitualmente, referem- -se duas zonas de sombra: e Zona de sombra para as ondas sísmicas P, que resulta das ondas P, tangentes ao núcleo externo, emergirem à superfície até à distância angular de 103º e das que atraves- sam o núcleo serem refratadas, emergindo a distâncias angulares iguais ou superiores a 143º, ou seja, para o epicentro de um dado sismo, a zona de sombra desse sismo para as ondas P fica compreendida entre os 103º e os 143º (expressa-se em quilómetros, localiza- -se entre os 11 500 km e os 14 000 km de distância ao epicentro); e Zona de sombra para as ondas sísmicas S, — as ondas S, tangentes ao núcleo externo, emergem até à distância angular de 103º e as que atingem o núcleo externo deixam de se propagar, uma vez que este, presumivelmente líquido, impede a sua propagação, ou seja, para o epicentro de um dado sismo, a zona de sombra desse sismo para as ondas S estende-se para lá dos 103º ou dos 11 500 km. 5 As ondas de volume podem propagar-se de diferentes modos no interior da Terra. Assim, regista-se a propagação de ondas diretas QD, que se movimentam a partir do foco; ondas refletidas O, que se propagam no mesmo meio e em sentido contrário após terem encontrado uma superfície de descontinuidade; ondas refratadas E), que se propagam num meio diferente, após terem atravessado uma superfície de descontinuidade. 57