Apostila Geologia - Bertolino

Apostila Geologia - Bertolino

(Parte 1 de 9)

Universidade do EEssttaado do Rio de Janeiro Geologia

ProfLuiz Carlos Bertolino
CAPÍTULO I. ESTUDO DA TERRA4
I.1 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA TERRA6
I.2 CONSTITUIÇÃO INTERNA DA TERRA7
I.3. METEORITO9
I.4. DISTRIBUIÇÃO DOS ELEMENTOS NA CROSTA TERRESTRE1
I.5 CLASSIFICAÇÃO GEOQUÍMICA DOS ELEMENTOS12
CAPÍTULO I. DINÂMICA INTERNA13
I.1. VULCANISMO13
I.2. TERREMOTOS15
I.4. TSUNAMIS19
I.3. VULCANISMO E TERREMOTO NO BRASIL19
CAPÍTULO I. TEORIA DA TECTÔNICA DE PLACAS2
I.1. ORIGEM DAS PLACAS E DOS SEUS MOVIMENTOS23
I.2 FALHAS E DOBRAS27
I.3. ORIGEM DAS MONTANHAS29
CAPÍTULO V. MINERALOGIA31
V.1 CICLO GEOQUÍMICO32
V.2 TÉCNICAS DE ANÁLISE MINERALÓGICA E PETROGRÁFICA3
V.3 PROPRIEDADES DOS MINERAIS36
V.4. CRISTALOGRAFIA ESTRUTURAL E MORFOLOGIA DOS CRISTAIS37
V.4.1 Sistemas Cristalinos38
V.5. CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA DOS MINERAIS39
V.6. PROPRIEDADES FÍSICAS41
V.7. PROPRIEDADES ÓPTICAS4
V.8. PROPRIEDADES QUÍMICAS4
V.9. ESQUEMA DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA4
CAPÍTULO VI. PETROGRAFIA47
VI.1 ROCHAS SEDIMENTARES47
VI.2 ROCHAS ÍGNEAS49
VI.3 ROCHAS METAMÓRFICAS51
CAPÍTULO VIIDINÂMICA EXTERNA .............................................................................................. 53
VII.1 PROCESSOS54
VII.2 INTEMPERISMO54
VII.3 EROSÃO57
VII.4 TRANSPORTE58
VII.5 DEPOSIÇÃO59
VII.6 AMBIENTES DE SEDIMENTAÇÃO59
CAPÍTULO VIIIPEDOLOGIA ............................................................................................................ 63
VIII.1. PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO SOLO64
VIII.2. CONSTITUIÇÃO DO SOLO64
VIII.3. FATORES DE FORMAÇÃO DOS SOLOS65
VIII.3.1 Material Parental65
VIII.3.2. Estrutura dos Minerais6
VIII.3.3. Composição Química e Mineralógica dos Materiais Parentais6
VIII.3.4. Clima67
VIII.3.6. Relevo (Topografia)70
VIII.3.7. Tempo71
VIII.4. HORIZONTES DO SOLO71
VIII.5. POLUIÇÃO DO SOLO72
CAPÍTULO IV. TEMPO GEOLÓGICO7
IV.1. MAGNITUDE DO TEMPO GEOLÓGICO80
IV.2. DATAÇÃO RADIOMÉTRICA (ABSOLUTA)81
IV.3. MÉTODO RADIOCARBÔNICO83

Capítulo I. ESTUDO DA TERRA

A curiosidade natural do homem em desvendar os mistérios da natureza levou-o ao estudo da Terra. Perguntas tais como: de onde vem as lavas dos vulcões; o que causa os terremotos; como se formam as montanhas; de que modo se formaram os planetas e as estrelas, e muitas outras, sempre foram enigmas que o homem vem tentando decifrar. O principal fator que impulsiona o homem a melhor conhecer a Terra é o fato de ter que usar materiais extraídos do subsolo para atender as suas necessidades básicas.

Na idade Média, acreditava-se que a Terra era o centro do Universo e que todos os outros astros, como o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas giravam em torno dela. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, o homem pôde comprovar que a Terra pertence ao um conjunto de planetas e outros astros, que giram em torno do Sol, formando o sistema solar. Descobriu-se também que a própria Terra se modifica através dos tempos. Por exemplo, áreas que hoje estão cobertas pelo mar, há 15 mil anos eram planícies costeiras, semelhante à baixada de Jacarepaguá; regiões que estavam submersas há milhões de anos, formam agora montanhas elevadas como os Alpes e os Andes. Lugares onde existiam exuberantes florestas estão hoje recobertas pelo gelo da Antártica ou transformaram-se em desertos, como o Saara. O material que atualmente constitui montanhas, como o Pão de Açúcar e o Corcovado, formou-se a centenas ou milhares de metros abaixo da superfície terrestre, há muito milhões de anos (SBG, 1987).

Estas transformações são causadas por gigantescos movimentos que ocorrem continuamente no interior e na superfície da Terra. Por serem transformações muito lentas, o homem não pode acompanhá-las diretamente, pois ele só apareceu há cerca de dois milhões de anos. Isso quer dizer que, se toda a evolução da terra fosse feita em um ano, o homem só teria aparecido quando faltassem dois minutos para a meia-noite do último dia do ano.

Além disso, o homem só tem acesso à camada mais superficial do nosso planeta. A distância da superfície até o centro da Terra mede 6.378 km - dois mil quilômetros a mais que a distância entre o Oiapoque e o Chuí, pontos localizados nos extremos norte e sul do

Brasil - e a maior perfuração já feita só alcançou 10 km de profundidade.

Então, como se pode saber o que existe dentro da

Terra em tão grandes profundidades e como descobrir a idade de cada período da história da Terra? Isto é possível através do estudo das rochas, dos terremotos, dos vulcões, dos restos dos organismos preservados nas rochas e das propriedades físicas terrestres, tais como o magnetismo e a gravidade.

As rochas são formadas por minerais, que por sua vez são constituídos por substâncias químicas que se cristalizam em condições especiais. O estudo dos minerais contidos em uma determinada rocha pode indicar onde e como ela se formou.

Para medir o tempo geológico, utiliza-se elementos radioativos contidos em certos minerais (datação absoluta). Esses elementos são os relógios da Terra. Eles sofrem um tipo especial de transformação que se processa em ritmo uniforme, século após século, sem nunca se acelerar ou retardar. Por este processo chamado RADIOATIVIDADE, algumas substâncias se desintegram, transformando-se em outras. Medindo-se a quantidade dessas substâncias em uma rocha, pode-se saber a sua idade (Capítulo IV).

A Terra atrai os corpos pelas forças magnética e gravitacional. Estas forças variam de local para local, devido as diferenças superficiais e profundas dos materiais que constituem a Terra. A análise dessas diferenças é outra forma de interpretar o que existe no subsolo terrestre (Tabela I.1).

Todos esses estudos fazem parte da GEOLOGIA, a ciência que busca o conhecimento da origem, composição e evolução da Terra. Outras ciências da Terra como a GEOGRAFIA, a OCEANOGRAFIA e a METEOROLOGIA, ocupam-se de outros aspectos do nosso planeta (SBG, 1987).

Tabela I.1. Dados numéricos da Terra.

Raio equatorial 6.378 km Raio polar 6.356 km Diferença (RE - RP) 2 km Perímetro no Equador 40.075 km Área superficial da terra 510 milhões de km2

Volume 1,083 x 109 km3 Massa 5,976 x 1027 g

Densidade média 5,517 g/cm3

Densidade média na superfície 2,7 - 3,0 g/cm3

Densidade no núcleo 13 g/cm3

Gravidade no Equador 978,032 cm/s2

Elevação média dos continentes 623 m

Profundidade média dos oceanos 3,8 km

I.1 Origem e Evolução da Terra

Estima-se que a formação do Sistema Solar teve início há seis bilhões de anos, quando uma enorme nuvem de gás que vagava pelo Universo começou a contrair. A poeira e os gases dessa nuvem se aglutinaram pela força da gravidade e, há 4,5 bilhões de anos, formaram várias esferas que giravam em torno de uma esfera maior, de gás incandescente, que deu origem ao Sol. As esferas menores formaram os planetas, dentre os quais a Terra. Devido à força da gravidade, os elementos químicos mais pesados como o ferro e o níquel, concentraram-se no seu centro enquanto os mais leves, como o silício, o alumínio e os gases, permaneceram na superfície. Estes gases foram, em seguida, varridos da superfície do planeta por ventos solares.

Assim, foram separando-se camadas com propriedades químicas e físicas distintas no interior do Globo Terrestre. Há cerca de 4,4 a 4,0 bilhões de anos, formou-se o NÚCLEO - constituído principalmente por ferro e níquel no estado sólido, com raio de 3.700 km. Em torno do núcleo, formou-se uma camada - o MANTO - que possui 2.900 km de espessura, constituída de material em estado pastoso, com composição predominante de silício e magnésio (Figura I.1).

Em torno de 4 bilhões de anos atrás, gases do manto separam-se, formando uma camada de ar ao redor da Terra - a ATMOSFERA. Finalmente, há aproximadamente 3,7 bilhões de anos, solidificou-se uma fina camada de rochas - a CROSTA. A crosta não é igual em todos os lugares. Debaixo dos oceanos, ela tem mais ou menos 7 km de espessura e é constituída por rochas de composição semelhante à do manto. Nos continentes, a espessura da crosta aumenta para 30-50 km, sendo composto por rochas formadas principalmente por silício e alumínio e, por isso, mais leves que as do fundo dos oceanos (SBG, 1987).

I.2 Constituição Interna da Terra

As informações das camadas internas da Terra são obtidas a partir de informações diretas e indiretas. As observações da densidade e da gravidade do globo terrestre mostram que o interior e a crosta devem possuir uma constituição diferente. Observações sismológicas (comportamento das ondas sísmicas) e deduções baseadas em estudos de meteoritos indicam que a Terra é constituída de várias camadas.

Figura I.1. Estrutura interna da Terra (Kearey e Vine, 1990).

Medições geoquímicas elementares da massa, volume e momento de inércia da Terra indicam que a densidade de seus materiais cresce de fora para dentro, alcançando um valor da ordem de 13 g/cm3 perto do centro (Tabela I.1).

As velocidades das ondas sísmicas dão-nos uma idéia detalhada quanto à distribuição dos materiais no interior. Assim haveria uma crosta com uma espessura média de 35 km sob os continentes e 7 km sob os oceanos; um manto que se estende à metade da distância até o centro; um núcleo líquido ocupando cerca de dois terços da distância restante e um núcleo interno sólido (Figura I.1).

Tabela I.2. Tipos de ondas sísmicas e suas características.

Ondas Características

P - primária Rápidas, ondas longitudinais com pequena amplitude, semelhantes às ondas sonoras. Propagamse com maior velocidade nas camadas de maior densidade. Velocidade média 5,5 - 13,8 km/s secundária Pouco veloz, ondas transversais, semelhantes à vibração da luz. Só se propagam através de sólidos. Velocidade média 3,2 - 7,3 km/s

L - longa Menor velocidade, propagam próximo à superfície, apresentam grande comprimento de onda. Velocidade média 4 - 4,4 km/s

A natureza dos materiais de cada uma dessas regiões foram determinadas por medições de ondas sísmicas (Tabela I.2 e Figura I.2), devido as variações da densidade e das constantes elásticas. Devido às diferentes velocidades e percursos, os três tipos de ondas chegam a um sismógrafo em tempos diversos, os registros dessas ondas fornecem a localização do foco do terremoto e informações das camadas inferiores.

Figura I.2. Propagação das ondas sísmicas (Selbey, 1985).

Para restringir nossas suposições quanto a química do interior, precisamos de dados de outras fontes. Uma possível indicação provém do estudo dos meteoritos. Esses objetos que caem sobre a Terra a partir de órbitas solares são interpretados como fragmentos de um planeta desaparecido, ou possivelmente, resíduos de material que compôs originariamente a Terra. A composição média dos meteoritos deve se assemelhar à composição média de toda a Terra.

I.3. Meteorito

Os meteoritos são objetos que se movem no espaço e que atravessam a atmosfera e chegam a superfície da Terra sem serem totalmente vaporizados. Provavelmente, pertencem ao sistema solar e tem origem no cinturão de asteróides localizados entre as órbitas dos planetas Júpiter e Marte. O fenômeno causado pela queda de meteorito é popularmente conhecido como estrela cadente.

A composição dos meteoritos é variável, num extremo estão os que são compostos predominantemente de ferro metálico com alguma porcentagem de níquel. Em outro estão os que consistem principalmente de silicatos e assemelhando-se em composição às rochas ultramáficas. Inclui na composição dos meteoritos, tanto silicatos como metal nativo e algumas a fases sulfetadas (troilita FeS).

Entre os meteoritos distinguem-se 3 grupos:

Sideritos: compostos de ferro metálico com + 8% de Ni;

Assideritos ou aerólitos: compostos principalmente por silicatos e baixo teor de ferro;

Litossideritos: composição intermediária.

A Terra é constituída por uma série de camadas concêntricas de constituição química diferentes e, em estado físico distinto ao redor do núcleo, cada uma dessas camadas tem uma condutividade diferente. Como as velocidades das ondas sísmicas dependem das propriedades e das densidades dos materiais através dos quais passam as ondas, as mudanças de velocidade a diferentes profundidades são atribuídas a diferentes composições e densidades e, talvez, a diferentes estados, sobretudo no núcleo (Figura I.2).

Os geofísicos reconheceram duas descontinuidades dividindo a Terra em três partes:

Crosta: desde a superfície em direção ao centro, até a primeira descontinuidade (Mohorovicic, 30 -50 km). A crosta é dividida em crosta continental (mais espessa e menos densa) e crosta oceânica (menos espessa e mais densa);

Manto: desde a base da crosta até a segunda descontinuidade (Wiechert-Gutemberg, 2.900 km);

Núcleo: desde a descontinuidade do manto até o centro da Terra.

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