Deriva0002

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Published on March 10, 2014

Author: YagoVerling

Source: slideshare.net

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Material destinado as aulas de Geologia do Professor Raul Reis.

2. Formação e estrutura atual da Terra - eras geológicas A ORIGEM E A EVOLUÇÃO DA TERRA SEMPRE CONSTITUÍRAM UM ENIGMA PARA A CIÊNCIA. COM BASE NOS CONHECIMENTOS ADVINDOS DAS LEIS DE NEWTON, HIPÓTESES CADA VEZ MAIS PROVÁVEIS VÊM SENDO PROPOSTAS. QUANTO À ESTRUTURA INTERNA DO PLANETA, DADOS GEOFÍSICOS E GEOQUÍMICOS TÊM PERMITIDO AVANÇOS NOTÁVEIS. Uma biografia de 4,5 bilhões de anos A Terra não é um objeto inerte como se supunha no passado. Ela sofre contínuas modificações internas e externas, tal como um ser vivo. E, como qualquer ser vivo, ela tem também a sua biografia. Seu nascimento deu-se, aproximadamente, há 4,5 bilhões de anos. A teoria mais recente sobre sua formação é a chamada Teoria deAcre- ção. I Esta tem sido cada vez mais apoiada por inúmeros dados que estão sendo obtidos da exploração da Lua, assim como dos demais planetas e satélites visitados pelas sondas norte-americanas, russas e européias. I Acreção: crescimento, acréscimo por justaposição. 23

POLÊMICA Segundo essa hipótese, a formação de todos os corpos naturais que gi- ram em torno do Sol deu-se por um processo de aglomeração de partí- culas, numa espécie de nuvem de poeira e gás que circundava o Sol pri- mitivo, à maneira de um grande disco, como os que circundam Saturno e outros planetas ainda hoje. Na verdade, o próprio Sol teria sido formado "um pouco" antes, isto é, cerca de 100 milhões de anos antes (portanto há 4,6 bilhões de anos), a partir dessa mesma nuvem. Tratava-se de uma nuvem de gás semelhante a muitas que existem no espaço cósmico, algumas das quais podem ser ob- servadas mesmo a olho nu, na chamada Via-Láctea, que circunda nosso sis- tema solar. Essa denominação - Via-Láctea, ou "caminho leitoso" - foi dada pelos antigos justamente pela sua aparência de poeira branca e bri- lhante. De acordo com a mitologia greco-romana, esse era o caminho que levava júpiter e os demais deuses aos seus domínios no Olimpo. Por uma razão qualquer - como a onda de choque provocada por uma das inúmeras explosões que continuamente ocorrem no universo, na formação de novas estrelas - teria ocorrido uma compressão nessa "pequena" nuvem original, provocando um adensamento no seu inte- rior, que veio a constituir o Sol. Este, possuindo uma grande massa e, portanto, dotado de uma força de atração gravitacional, passou a consti- tuir o centro em torno do qual girava o enorme disco de gás e poeira. A partir daí, isto é, da presença de um centro de atração, inúmeros cho- ques começaram a ocorrer entre as partículas de poeira, motivados por forças muito pequenas, uma vez que suas partículas não apresentavam grande massa. Ao se chocar, duas ou mais partículas aderiam umas às outras, formando corpúsculos maiores, como se fosse um processo de coagulação. À medida que esses coágulos, formados pelo processo de acreção de um número cada vez maior de partículas, foram crescendo, começa- ram a transformar-se em núcleos de atração, provocando choques cada vez maiores. Assim, rapidamente (os especialistas estimam em 10 mil anos após o início da formação desses primeiros coágulos) se encontra- vam flutuando, no interior do enorme disco de poeira, blocos ou con- 24

A DERIVA DOS CONTINENTES glomerados de rocha com um diâmetro médio da ordem de um quilô- metro. Esses blocos têm sido denominados planetésimos ou planetesimais e constituíram os tijolos para a formação dos planetas. Formação dos protoplanetas Evidentemente, os choques agora se davam com muito maior ener- gia, visto que blocos com um quilômetro de tamanho possuem acentua- da força gravitacional, aumentando muito a velocidade do impacto. Des- se modo, inúmeros deviam ser os choques entre blocos grandes que se fragmentavam pelo impacto, voltando a formar pequenos corpos ou poeira. No entanto, o mais freqüente seria o planetésimo ir crescendo progressivamente por acreção de pequenas partículas, as quais iam se aderindo com velocidade cada vez maior - como uma bola de neve que, ao rolar sobre uma superfície inclinada, vai crescendo rapidamente em volume, pela aderência de novos flocos que encontra no caminho. Cada uma das bolas assim acrescidas foi ocupando o seu espaço e "limpando" uma faixa da poeira em torno do Sol, formando a sua pró- pria órbita e transformando-se em um planeta. Calcula-se que cerca de 250 milhões de anos fora o tempo necessário à constituição de grandes corpos planetários girando em torno do Sol segundo uma configuração mais ou menos semelhante à que existe hoje. Mas esses planetas iniciais - ou protoplanetas - continuaram, por muito tempo, a receber choques de partículas e blocos de todo tamanho. Os astronautas que desceram na Lua puderam observar as inumeráveis crateras de todos os tamanhos (desde poucos centímetros até centenas de quilômetros de diâmetro) que literalmente cobrem a superfície lunar, dan- do-lhe quase o aspecto de uma esponja. Verificaram ainda que toda a sua superfície é coberta de um verdadeiro manto de poeira e pedrinhas, que constitui um velho depósito de lixo cósmico obtido por acreção ao satélite. O mesmo foi observado em outros planetas que não contêm água no estado líquido, como Mercúrio e Marte. Isso faz supor que, logicamente, a Terra também tenha passado por esse cerrado bombardeio de objetos cósmicos, 25

POLÊMICA mas que suas marcas se apagaram em decorrência das deformações posteri- ores sofridas pela sua superfície, principalmente por ação das águas. Segun- do as teorias mais recentes a respeito da formação da Lua, acredita-se que ela tenha sido formada também por acreção - a partir de partículas lançadas ao espaço, na órbita da Terra, por efeito do choque desta com um outro corpo do tamanho aproximado do planeta Marte. Origem do calor terrestre o impacto dessa multidão de objetos de todos os tamanhos de en- contro à Terra, no seu caminho ao redor do Sol, teria provocado gran- des elevações da sua temperatura, por causa da quantidade de energia liberada sempre que um corpo se choca com outro. Pode-se dizer, de maneira simplificada , que a energia gravitacional- a que atrai os corpos entre si - é transformada, no choque, em energia térmica ou calorífica. Esses choques - principalmente com os corpos de grande massa - liberavam energia suficiente para manter a Terra em um estado de fusão parcial. Toda a sua superfície, até a profundidade de 200 ou 400 quilôme- tros, era composta por um imenso mar de ma8ma, isto é, rocha fundida. À medida que a superfície esfriava, formando áreas sólidas como uma fina crosta, esta se fragmentava novamente, não só por causa de novos impac- tos, mas também pelos violentos movimentos de convecção que o magma em ebulição provocava, da mesma forma que a água aquecida em uma panela sofre movimentos internos de massa. Ao mesmo tempo, alguns elementos mais pesados dessas rochas em estado líquido tendiam a afun- dar para o centro. Por essa razão, constituiu-se, aos poucos, o núcleo de ferro no centro da Terra. Há cerca de 4,3 bilhões de anos, o panorama terrestre era o se- guinte: o manto solidificava-se rapidamente em conseqüência das gran- des perdas de calor para o espaço através da superfície; movimentos enérgicos de convecção provocavam ainda freqüentes rupturas, explo- sões, formação de inúmeros vulcões, derrames de magma sobre gran- des áreas da superfície, por cima de rochas já solidificadas. Esses movi- 26

A DERIVA DOS CONTINENTES mentos de convecção, como será visto nos próximos capítulos, ainda subsistem hoje, só que com velocidades centenas de vezes menores: na- quela época, as velocidades de revolvimento desse magma semilíquido, altamente viscoso, eram da ordem de alguns metros por ano. O núcleo central, então, já estava constituído em 75%. Há cerca de 3,8 bilhões de anos, começavam a formar-se as primeiras placas continentais, consti- tuídas de rochas mais leves flutuando como uma espuma sobre as rochas pesadas do magma. Daí em diante, a Terra comporta-se como uma gi- gantesca "máquina térmica", liberando continuamente grandes quanti- dades de calor para o espaço externo. Essa liberação é, em geral, lenta e uniforme, erguendo montanhas ou empurrando continentes e, às vezes, explosiva, provocando alterações catastróficas na superfície. Aparecimento de água É por essa época que entra em cena o elemento que veio a ser o principal deformador do relevo original bem como o principal plasma- dor da atual superfície: a água em estado líquido. Apesar das temperatu- ras de 500°C a 600°C que predominavam na superfície da Terra, as pressões atmosféricas eram cerca de trezentas vezes maiores que as de hoje, o que permitia a passagem do vapor para o estado líquido. For- mou-se assim o oceano. As chuvas intensas e copiosas, além da ação física sobre as rochas, possuíam alta atividade química, mercê das grandes concentrações de gás carbônico e de gases de enxofre ou de cloro, de procedência vulcâ- nica, os quais davam origem a ácidos carbônico, sulfúrico e clorídrico. Assim, a superfície da Terra assemelhava-se, nessa época, a um grande caldeirão onde se processavam inúmeras reações químicas, aceleradas pelo calor reinante. As rochas recém-solidificadas eram dissolvidas e desgastadas pelas águas e transportadas para as depressões, à medida que os esforços internos das correntes conveccionais do magma formavam - e formam ainda - novas elevações e novos derrames vulcânicos. Antes que o planeta começasse a eliminar quantidades significativas de sua 27

energia - principalmente na forma de calor -, o ambiente terrestre era caracterizado por contínuas tempestades e cataclismos. A presença da água ocupando uma imensa superfície e contendo um sem-número de elementos químicos em solução e em suspensão, auxiliada por uma temperatura ainda muito mais elevada que a de hoje, permitiu a realização de uma infinidade de tipos de reação química, ori- ginando cadeias moleculares cada vez mais complexas. A presença abun- dante do carbono permitiu, naquelas condições de alta disponibilidade de energia, a formação de certos compostos que se caracterizavam pelo tamanho "gigantesco" das moléculas. Algumas delas passaram, mesmo, a desenvolver uma atividade própria: incorporar novos elementos do meio e, assim, crescer e fragmentar-se, dando origem a novas moléculas de composição semelhante. Iniciava-se o processo de autoproliferação de moléculas, que constituía a vida primordial. As pegadas, rastros, resíduos e outros vestígios dos primeiros seres vivos começaram, nessa época, a imprimir-se nas rochas formadas pela sedimentação de areia, argila e lodo transportados e depositados por ação das águas. Formaram-se, assim, os primeiros fósseis, testemunhas valiosas não só das estruturas vivas primitivas, que então povoavam o Estromotólito: estruturo colcória formoda pelos primeiros comunidades de orga' rusrnos que deixaram registros fósseis, os cianobactérios. 28

A DERIVA DOS CONTINENTES fundo dos mares, há 3,3 bilhões ou 3,5 bilhões de anos (e mais tarde a superfície dos continentes), mas também dos processos geológicos que então ocorriam e que viriam plasmar a configuração terrestre que hoje conhecemos e exploramos. Existem hoje testemunhos de quase todas essas etapas de formação do globo terrestre. Os dados que faltavam, relativos aos períodos de acreção e crescimento do planeta, vêm sendo obtidos, em abundância, por meio da análise das rochas da Lua e das informações a respeito dos satélites de vários planetas do sistema solar. O estudo dos asteróides por sondas espaciais trará, certamente, complementações importantes. Quanto ao conhecimento da estrutura interna da Terra, ele vem cres- cendo muito nos últimos anos, com o desenvolvimento de novas técni- cas, que serão descritas sumariamente, à medida que for necessário, ao longo deste livro. As eras e os períodos da história daTerra Comecemos pela crosta terrestre, isto é, a região mais superficial, onde nos situamos e com a qual mantemos contato permanente e direto. Sua história, por meio dos estudos geológicos e paleontológicos (isto é, estu- do dos fósseis de animais e vegetais antigos - o prefixo paleo significa "an- tigo" e será muito usado neste livro formando palavras como: paleomaqne- tismo, paleometeoroloqia etc.), divide-se em duas fases distintas. A primeira é constituída de um longo período em que são encontra- dos poucos vestígios de vida, seja por ela não existir ainda, seja porque os fósseis, muito frágeis e raros, teriam sido destruídos em conseqüência dos fenômenos vulcânicos e químicos muito intensos. Nos últimos anos, po- rém, têm sido encontrados nos diferentes continentes - principalmente na Oceania e na África - fósseis de microrganismos semelhantes às atuais bactérias fotossintetizantes, ou cianobactérias, denominados Estromatoli- tos, com idade presumível de 3,3 bilhões a 3,5 bilhões de anos, dentro, portanto, do período que era conhecido como Azóico, por causa da escas- sez de fósseis que o caracterizava, o qual compreende cerca de quatro 29

POLÊMICA quintos da história da Terra. As rochas que restam desse período são prin- cipalmente cristalinas, isto é, formadas diretamente por resfriamento e solidificação do magma e por sedimentos consolidados, que foram sub- metidos a altas pressões e temperaturas, adquirindo consistência seme- lhante à das rochas cristalinas primitivas. Esse período, a que os geólogos costumam dar o nome também de Pré-Cambriano ; estende-se da formação da Terra até cerca de 570 milhões de anos. A segunda fase, que vem até hoje, caracteriza-se pela presença de vida em abundância e muito diversificada. Nela torna-se muito mais fá- cil reconhecer as diferentes eras, subdivididas em diferentes períodos, graças aos inúmeros tipos de sedimento que se originaram nas várias partes do mundo, devido ao trabalho das águas, dos ventos, das geleiras e dos próprios seres vivos sobre as rochas formadas no Pré-Cambriano, desgastando-as, transportando-as e redepositando-as em diferentes con- dições e locais do planeta. Os fósseis encontrados em cada um desses sedimentos não só permitem caracterizar sua formação como também estabelecer sua idade aproximada. O quadro a seguir apresenta uma re- lação dessas eras e períodos, com a duração aproximada de cada um, expressa em milhões de anos. 4 3 2 t t, & <~"~'')-5 I 6 24 As eros geológicas. 30

A DERIVA DOS CONTINENTES Número Idade Evento (milhões de anos) 1 0,03 Homem moderno (Cro-Magnon) 2 0,5 Homo sapiens 3 0,69 Última inversão magnética 4 1,5 Cenozóico (Quaternário) 5 5 Primeiros hominídeos 6 10,2 Abertura do Mar Vermelho 7 50 Colisão India-Eurásia 8 65 Cenozóico (Terciário) 9 100 Abertura do Oceano Atlântico 10 135 Mesozóico (Cretáceo) 11 154 Abertura do Oceano Atlântico Sul 12 205 Mesozóico (Jurássico) 13 250 Mesozóico (Triássico) 14 290 Paleozóico Superior (Permiano) 15 310 Primeiros insetos alados 16 355 Primeiros vertebrados terrestres, Paleozóico Superior (Carbonífero) 17 410 Paleozóico Superior (Devoniano) 18 438 Paleozóico Inferior (Siluriano) 19 510 Paleozóico Inferior (Ordoviciano) 20 570 Paleozóico Inferior (Cambriano) 21 2.500 Proterozóico 22 3.200 Primeiros microrganismos 23 3.700 Rocha mais antiga 24 4.500 Nascimento do planeta Terra -- .- - - 31

POLEMICA o interior da Terra Quanto ao interior da Terra, há muito maior dificuldade de estudo. Os métodos têm de ser indiretos. Até hoje, o mais profundo poço per- furado foi o de Kola, na Rússia, que atinge apenas 12 quilômetros. Sa- bendo-se que o raio terrestre mede aproximadamente 6.370 quilôme- tros, pode-se concluir que tudo o que o homem conseguiu em matéria de escavações não passa de pequenos arranhões na superfície da epider- me terrestre. A ciência, porém, não se intimida com essas dificuldades: não sendo possível conhecer diretamente o interior do globo, ela passa a utilizar métodos indiretos, de percussão, semelhantes ao que o clínico emprega ao bater com os dedos sobre o nosso tórax e abdome ao mes- mo tempo que encosta o ouvido - ou o bocal do estetoscópio - para identificar os ruídos produzidos. De fato, as vibrações sonoras - e também de outros tipos - sofrem variações em sua velocidade, dependendo da densidade do meio que percorrem. No caso do médico, o som será diferente se, por exemplo, houver líquidos em vez de ar nos espaços pulmonares ou entre os ór- gãos do abdome. Aliás, todos nós sabemos distinguir se um objeto sóli- do é oco ou maciço simplesmente percutindo-o com o nó dos dedos e ouvindo O som emitido. Com boa dose de sofisticação, isto é, utilizando um aparelho que medisse os tipos e freqüências das vibrações refletidas, poderíamos obter informações mais precisas sobre a natureza da subs- tância que preenche os vários espaços de um corpo. Uma dessas sofisti- cações é a ultra-sonoqro[ia, de largo emprego para fins de diagnóstico nos dias de hoje, e que utiliza ultra-sons, de muito maior freqüência que os sons audíveis, em lugar das freqüências sonoras. As vibrações aí refleti- das são então captadas por chapas sensíveis, transformando-se em ima- gens visíveis, em vez de serem recebidas pelo ouvido. Pois é algo seme- lhante que se faz com a Terra a fim de conhecer a natureza das matérias que preenchem suas várias camadas interiores. Claro que não podemos simplesmente bater com os dedos na su- perfície terrestre. Mesmo explosões de dinamite seguidas da análise das 32

A DERIVA DOS CONTINENTES vibrações obtidas permitem o conhecimento apenas de camadas muito superficiais, às vezes o suficiente para a localização de jazidas petrolífe- ras, por exemplo. Para o conhecimento das grandes profundidades, seriam necessá- rias percussões gigantescas. Felizmente, elas ocorrem espontaneamente, em virtude de movimentos tectônicos internos, gerando o que conhece- mos como "tremores de terra". Os especialistas dispõem de aparelhos muito sensíveis, chamados sismógrcifos - os tremores são objeto de uma disciplina da geologia deno- minada sismoloqia -, capazes de registrar com grande precisão as vibra- ções decorrentes desses movimentos interiores, medindo sua intensida- de e localizando a origem. A observação de um mesmo tremor por sismógrafos localizados em diferentes pontos da Terra permite avaliações precisas sobre o tem- po despendido pelas ondas sísmicas ao atravessarem o globo de um pon- to ao outro. Aparelhos modernos muito sofisticados conseguem, assim, a partir dos tremores, traçar a tomoqrajia sísmica da Terra, da mesma for- ma que modernos aparelhos, com a utilização de ondas ultracurtas, con- seguem estudar detalhes do interior do corpo humano, realizando a to- m08rcifia computadorizada. O registro gráfico das vibrações ou ondas sís- micas constitui um sismo8rama. Que nos revelam, pois, essas "tomografias sísmicas"? O estudo detalhado de sismogramas, iniciado desde os primeiros anos do século XX, demonstra que o globo se divide, da superfície para o interior, nas seguintes unidades principais: crosta, manto e núcleo. A crosta é uma camada de rochas relativamente leves, como o gra- nito, contendo em sua composição predominantemente o silício e o alu- mínio. O manto é constituído de rochas bem mais pesadas, como os basaltos, em que predominam elementos como o magnésio e o ferro, além do silício. O núcleo, muito mais pesado, é constituído quase ex- clusivamente de ferro. Medindo-se a velocidade de propagação das ondas sísmicas através da crosta, chega-se a aproximadamente 6 quilômetros por segundo, pas- 33

POLÊMICA sando a 7 quilômetros na sua porção inferior, onde já se inicia o basalto. A cerca de 30 a 40 quilômetros de profundidade, embaixo dos conti- nentes, encontra-se uma camada de descontinuidade, também chamada camada de Mohorovicic, ou simplesmente Moho, que marca o término da crosta e o início do manto. O manto pode ser dividido em duas partes. O manto superior tem 670 quilômetros de profundidade, e a velocidade das ondas sísmicas é de 8,1 quilômetros por segundo. Ao final, há uma brusca elevação da velocidade dessas ondas, passando a 13,7 quilômetros por segundo, a qual se mantém até os 2.890 quilômetros, onde termina o chamado manto inferior e se inicia o núcleo. No núcleo, a velocidade cai, mas podem ser reconhecidas duas ca- madas sucessivas. A mais externa, que parece ser líquida, vai até os 5.100 quilômetros, formando um grande oceano de ferro líquido, muito maior em volume do que o oceano superficial de água. A outra camada, mais interna, denominada grão, é sólida e constituída de ferro puro. Crosta As camadas interiores do Terra. 34

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