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FAEN – FACULDADE ENGENHARIA ENGENHARIA CIVIL – BACHARELADO Dourados 2018 Ministério da Educação Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica Universidade Federal da Grande Dourados Dourados- MS ESTRUTURA INTERNA DA TERRA Docente: Prof. Daniele Araújo Altran Discente: Edgar Vinícius Cristaldo Vilhalba e Leticia Caroline Bezerra. EDGAR VINÍCIUS CRISTALDO VILHALBA LETICIA CAROLINE BEZERRA ESTRUTURA INTERNA DA TERRA Trabalho sobre a estrutura interna da terra referente à matéria de geologia para engenharia – Universidade Federal da Grande Dourados. Prof. Daniele Araújo Altran. Dourados-MS 2018 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS FAEN - FACULDADE DE ENGENHARIA ENGENHARIA CIVIL - BACHARELADO Sumário 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 4 1.1 CROSTA TERRESTRE .................................................................................. 4 1.2 MANTO .......................................................................................................... 5 1.3 NÚCLEO ........................................................................................................ 7 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 7 2.1 FORMAÇÃO DA TERRA ............................................................................... 7 2.2 ESTUDOS NO INTERIOR DA TERRA .......................................................... 8 2.3 SISMOLOGIA ............................................................................................... 11 2.4 GRAVIDADE E GEOMAGNETISMO ........................................................... 11 3 CONCLUSÃO ..................................................................................................... 12 4 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ...................................................................... 12 4 1 INTRODUÇÃO É de conhecimento geral que a terra não possui esférico perfeito, na verdade ele se aproxima mais da forma de uma esfera achatada, não homogênea. A perfuração mais profunda que já foi feita na superfície da terra, foi aproximadamente de 12 Km, um valor muito insignificante perto do raio total da terra, de 6000 Km. Contudo, foram conseguidos dados a partir de medições indiretas, com os estudos das ondas sísmicas medidas na superfície terrestre. Nossa terra é composta por três camadas que possuem composições e propriedades bem diferentes, são elas a crosta, o manto e o núcleo. Dentro de cada camada existe uma variação, por isso elas são subdivididas em crosta terrestre, manto superior, manto inferior, núcleo externo e núcleo interno. Figura 1 - As camadas da terra. Fonte: CPRM 1.1 CROSTA TERRESTRE Essa é a parte externa da terra, a porção em que vivemos, dentre todas essa é a mais fina. Apesar de ela ser sólida e ser composta por materiais rochosos, ela é na verdade uma camada muito frágil. A dimensão dela pode ser muito diferente dependendo da região, embaixo dos oceanos ela pode chegar a 7 Km, já na parte continental ela possui um tamanho aproximado de 40 Km. Em geral os seus extremos podem ser de 5 Km até 70 Km de espessura. CROSTA CONTINENTAL • Composta basicamente por silicatos aluminosos, uma composição muito semelhante ao do granito; 5 • A espessura varia entre 25 e 50 Km; • As ondas sísmicas se propagam com uma velocidade de 5,5 Km/s. CROSTA OCEÂNICA • Sua composição consiste essencialmente por basalto, que é formado por silicatos magnesianos. • A espessura varia entre 5 a 10 Km; • As ondas sísmicas se propagam com uma velocidade de 7 Km/s. A crosta é dividida em muitos fragmentos, que são por sua vez chamados de placas tectônicas. Há cerca de 250 milhões de anos atrás, todos os continentes eram unidos, formando assim um enorme e único continente, denominado Pangeia. Ao decorrer do tempo essa massa continental começou a se separar, formando aos poucos os continentes e oceanos que conhecemos. Isso ocorre porque as placas ficam se movendo em cima do manto, mais precisamente na região chamada de astenosfera, uma camada plástica que se encontra em baixo da crosta. Até os dias de hoje essas placas ainda se movimentam, umas se afastando, e outras se aproximando cada vez mais. Figura 2 - Placas tectônicas. Fonte: Brasil Escola 1.2 MANTO O manto está localizado logo abaixo da crosta terrestre, e essa é a camada mais grossa da terra. Se formou há cerca de 4 bilhões de anos atrás, e tem uma espessura de aproximadamente 3 mil quilômetros. 6 No limite entre a crosta e o manto as ondas sísmicas sofrem uma elevação bem significativa, essa característica é utilizada para se demarcar os limites de cada camada. O local onde essa mudança acontece é chamada de Descontinuidade de Mohorovic, uma homenagem ao cientista que a descobriu. O manto é dividido em duas partes, a superior e a inferior. MANTO SUPERIOR • Possui uma temperatura de cerca de 100ºC; • A consistência é bem semelhante à camada de cima (Crosta); • As ondas sísmicas percorrem nela à uma velocidade de cerca de 8 km/s. MANTO INFERIOR • Ela pode chegar a até uma temperatura de 2.200ºC perto do núcleo; • As ondas sísmicas percorrem nela à uma velocidade de cerca de 13,5 km/s. Essa mudança na velocidade das ondas sísmicas se dá ao fato da diferença significativa na composição química das camadas. Os minerais encontrados nessa parte são muito ricos em magnésio e ferro, os mais recorrentes e fáceis de ser encontrados são os piroxênios e as olivinas. Os tipos de rochas encontrados na região são as peridotitos, dunitos e as eclogitos. Assim que chega aos 100 km de profundidade, pode-se perceber uma redução significativa na velocidade das ondas sísmicas, e como não há uma variação muito grande de composição na camada, essa mudança só pode significar que as rochas estão levemente fundidas, e isso faz com que ela perca a rigidez. A região da crosta terrestre e da parte rígida do manto, é denominada Litosfera. Já a parte localizada logo abaixo, com uma temperatura de até 870 ºC, é conhecida como Astenosfera. Com isso é perceber que as placas tectônicas não pegam apenas a região da crosta, mas sim um pedaço da Litosfera. Os limites da Litosfera e Astenosfera são difíceis de serem demarcados, o contrário do que acontece com o Manto/Crosta. Existe, no manto terrestre, regiões muitos mais quentes que são denominados como hot spots. Nesses pontos o material que fica na região do manto tende a subir e atravessar a crosta, ao realizar esse feito o que vemos na superfície da terra é um vulcão. Como as placas estão em constante movimento e os pontos quentes não, faz com que assim que ocorra uma nova erupção, um novo vulcão se forma, e o resultado disso é uma fileira de vulcões, mas só o último está em erupção. 7 1.3 NÚCLEO Dentre as camadas existentes no globo terrestre, essa é a mais profunda, e também, a menos conhecida. Assim como a Descontinuidade de Mohorovic é a divisão entre o manto e a crosta, a Descontinuidade de Gutenberg é a separação do manto e do núcleo, ela fica a cerca de 2700 km de profundidade. NÚCLEO EXTERNO • Tem cerca de 2.200 km de espessura; • Composta principalmente por ferro e níquel;• As ondas S não se propagam nele, e as ondas S tem uma velocidade bem menor, provavelmente ele se encontra no estado líquido devido a isso. NÚCLEO INTERNO • Tem cerca de 1.250 km de espessura; • Tem a mesma composição do núcleo externo, mas provavelmente se encontra no estado sólido devido à alta pressão; • Pode alcançar uma temperatura de cerca de 5000ºC (mais quente que o sol). Assim como o planeta, o núcleo também gira, e esse movimento, muito provavelmente, gera uma corrente elétrica. Como um campo elétrico sempre é gerado em decorrência de uma corrente elétrica, essa poderia ser a explicação do porquê do magnetismo terrestre, que faz o planeta agir como se fosse um imã gigante. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 FORMAÇÃO DA TERRA No princípio, o planeta era composto por gás e poeira. Enormes meteoros e cometas contribuíram para seu aquecimento. Esse período foi chamado pelos cientistas por Hadeano, aproximadamente 4,5 bilhões de anos. A partir da solidificação da Terra em torno das águas e da formação dos “supercontinentes”, foram divididas eras para organizar os períodos de grandes mudanças. São as chamadas Eras Geológicas, divididas dentro dos éons (grande intervalo de tempo) Hadeano, Arqueano, Proterozoico e Fanerozoico. 8 A escala de tempo geológico é uma linha do tempo que mostra os períodos que ocorreram desde a formação da Terra até os dias atuais. Mesmo devendo servir como base para os cientistas, há discordância entre nomes e datas de suas divisões. Confira um breve quadro sobre a escala de tempo geológico e seus principais eventos, baseada na Comissão Internacional sobre Estratigrafia : Figura 3 - Eras geológicas. Fonte: Planeta Terra Info 2.2 ESTUDOS NO INTERIOR DA TERRA Existem dois meios de se fazer os estudos do interior da terra, o método direto e o indireto. O método direto diz respeito a observações feitas de maneira direta. Já os indiretos, se utiliza de cálculos para se fazer a suposição desse mesmo interior. 9 2.2.1 DIRETOS As formas de uso usuais desse método são a sondagem, estudo e avaliação dos xenólitos e magmas além da completa exploração de jazigos minerais e minas. Entre as maiores vantagens desse método estão a possibilidade de conhecimento preciso por zona de exploração, uma vez que cada canto da Terra tem suas próprias características, e um número maior de detalhes a respeito de dados como tipos de gases, composição do solo e da água entre outros. 2.2.2 INDIRETOS Evidentemente, os métodos indiretos de estudos da estrutura interna da Terra são mais complexos de serem estudados, uma vez que se baseiam em avaliações que fogem da simples observação. E, antes de seguir em frente é preciso ressaltar que nesse grupo há uma subdivisão entre Planetologia e Astrogeologia e Métodos Geofísicos. PLANETOLOGIA E ASTROGEOLOGIA A planetologia e a astrogeologia utilizam-se de técnicas já aplicadas no estudo de outros planetas, a fim de encontrar novas respostas e soluções. Um dos recursos que têm ajudado na compreensão da estrutura interna da Terra, por exemplo, é o meteorito, que permite um confronto sadio de suas composições. Vale ressaltar ainda, como exemplo desse tipo de estudo, que a massa total da Terra foi calculada a partir desse grupo de método indireto. Com o auxílio de satélites, também foram encontrados outros dados, tais como volume, diâmetro e densidade. MÉTODOS GEOFÍSICOS Os métodos geofísicos que são responsáveis por estudar a estrutura interna da terra que se utiliza de matemática e física, pode ser subdividido em outros grupos distintos. • Densidade Terrestre; • Geomagnetismo; 10 • Geotermismo; • Gravimetria; • Sismologia. 2.2.3 MODELOS GEOFÍSICO - Essa classificação se baseia nas propriedades físicas dos materiais encontrados em cada parte interna da terra, como densidade, velocidade de propagação de ondas sísmicas, entre outros. Ela é dividida nas seguintes camadas: • Litosfera: Tudo o que é encontrado nela é sólida e rígida. A espessura pode variar de 5 km até 100 km (regiões montanhosas). Ela é caracterizada por ser fria, móvel e muito rígida. A divisão entre a Litosfera e a Astenosfera é chamada de Isoterma de aproximadamente 1200 ºC. As rochas localizadas abaixo da Isotermas são muito quentes, a ponto de se deformarem plasticamente, e as localizadas acima são suficientemente frias a ponto de a rocha conseguir continuar no estado sólido. (SOARES, Leila. IAG-USP) • Astenosfera: Nesta região as rochas são sólidas e muito pouco rígidas. Essa camada está localizada logo abaixo da Litosfera. Devido a sua temperatura mais elevada, sempre que sujeito à algum tipo de esforço ela pode sofrer uma deformação. (SOARES, Leila. IAG-USP) • Mesosfera: Essa é a região situada abaixo da astenosfera, ela é sólida, e caracterizada pela alta viscosidade, isso ocorre devido o aumento da pressão em profundidades muito altas. (SOARES, Leila. IAG-USP) • Endosfera: É a região central da terra, possui a parte interna sólida, e a externa líquida. A separação entre o externo e interno ocorre a cerca de 5200 km de profundidade, caracterizado pela Descontinuidade de Lehmann. (SOARES, Leila. IAG-USP) GEOQUÍMICO - Classifica as camadas de acordo com a composição química dos materiais. É dividida em: • Crosta continental; • Crosta Oceânica; • Manto o Manto Superior; 11 o Manto Inferior; • Núcleo Interno; • Núcleo Externo. 2.3 SISMOLOGIA Sismologia é a área da geofísica responsável por estudar os sismos (terremotos): desde as suas causas, a propagação das ondas emitidas pelo terremoto, efeitos, etc. A sismologia também é muito utilizada ao se estudar a estrutura da terra a partir de ondas sísmicas. Um sismo é basicamente o resultado de uma fratura ocorridas em alguma certa profundidade, que originam ondas elásticas que se propagam pela terra. As palavras Sismos e Terremotos são sinônimos, pois tem o mesmo significado, porém o uso da palavra terremoto é mais comum quando ocorre uma um sismo de alta magnitude. O aparelho utilizado para registrar os movimentos no solo é chamado de sismógrafo. Normalmente em sua constituição é encontrado um sismômetro, que é uma espécie de tradutor que identifica um movimento no solo, e um registrador. Ele funciona com uma massa suspensa por molas. Quando o solo começa a oscilar, a massa, por ser muito sensível, também balança, assim o movimento é registrado. 2.4 GRAVIDADE E GEOMAGNETISMO O campo geomagnético vem sendo alvo de estudos há muito tempo. Pensa-se que o núcleo da Terra não gira em sincronia com a rotação para explicar o campo magnético. Também, busca-se compreendê-lo estudando outros astros como Marte para descobrir a razão da existência do geodínamo, por exemplo, onde não há sinal dele, mas há na superfície rochas que fazem pensar que ele já existiu. A localização dos polos da Terra não é estática, chegando a oscilar vários quilômetros por ano. Assim, os dois polos oscilam independentemente um do outro e não estão em posição diretamente opostas no globo. Atualmente o polo sul magnético dista mais do polo sul geográfico que o polo norte magnético do polo norte geográfico por uma diferença de 11 graus. Esta declinação é diferente em várias partes do mundo. 12 Foi constatado que o campo magnético da Terra tem sofrido inversões, durante os últimos 200 milhões de anos, sem um padrão de repetição, mas não se sabe por que isto ocorre. Nos tempos mais recentes, essa reversão tem ocorrido a cada 200.000 a 300.000 anos. No entantoa última inversão ocorreu há 780.000 anos e não se sabe ainda a razão disto. Acredita-se, ainda, que o núcleo interno é uma esfera sólida composta de ferro e níquel e envolvida em ferro líquido que estaria girando em uma velocidade angular diferente do restante do planeta. Apesar dos avanços científicos, mesmo no século XXI, a origem do campo magnético terrestre continua envolta em mistério. 3 CONCLUSÃO O ramo da geologia e geofísica são os principais meios utilizados para se estudar a estrutura interna da terra. Com o passar dos anos cada vez mais as técnicas vão se aprimorando e ficando cada vez mais exatas, desde os cálculos até as suposições. Concluímos que ainda temos muito o que entender da criação e formação do planeta terra. E que ele está em constante mudança, a era em que vivemos e o que conhecemos é insignificante perto que realmente existe. 4 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ASSUMPÇÃO, Marcelo & DIAS NETO, Coriolano M. Sismicidade e estrutura interna da Terra. In: TEIXEIRA, Wilson et al. org. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. 568p. il. p. 47-50. BAUMAN, Ammy. Núcleo e crosta terrestres. Trad. Carolina Caíres Coelho. Barueri (SP): Girassol, 2008. 29 p. il. (Planeta Terra). ESTRUTURA INTERNA DA TERRA. Disponível em: <http://www.cprm.gov.br/publique/Redes-Institucionais/Rede-de-Bibliotecas---Rede- Ametista/Canal-Escola/Estrutura-Interna-da-Terra-1266.htML>. Acesso em: 08 set. 2018. ESTRUTURA DA TERRA: A estrutura interna da terra e a geofisica. Disponível em: <https://www.sobregeologia.com/2017/08/estrutura-da-terra-estrutura-interna-da.html>. Acesso em: 09 set. 2018. FORMAÇÃO do campo geomagnético, sua manutenção, inversões de pólos e seu enfraquecimento gradativo. Disponível em: 13 <http://www.venusterra.com.br/arealformacaodocampogeomagnetico.html>. Acesso em: 09 set. 2018. MÉTODOS diretos e indiretos e a estrutura da terra. Disponível em: <https://tecnicoemineracao.com.br/metodos-diretos-e-indiretos-e-a-estrutura-interna-da- terra/>. Acesso em: 08 set. 2018. SISMOLOGIA. Disponível em: <http://www.iag.usp.br/siae98/sismologia/sismologia.htm>. Acesso em: 08 set. 2018.