Conteúdo - Tipos de Erupção e Vulcanismo Secundário

Um dos muitos aspectos característicos da morfologia vulcânica é a existência de caldeiras que resultam do desaparecimento, parcial ou total, do cone vulcânico. As caldeiras vulcânicas são estruturas colapsadas por explosões, abatimentos ou agentes erosivos. As caldeiras apresentam, geralmente, contornos mais ou menos regulares circulares ou elípticos.

Modelo esquemático e animado mostrando a formação de uma caldeira por abatimento parcial do cone vulcânico.

Caldeira vulcânica de Kilauea, a 1250 m de altitude, situada na ilha do Havai, a maior ilha do arquipélago Havaiano. Observe os contornos circulares.

Caldeiras da ilha do Havai, transformadas em lagoas.

O magma é uma mistura complexa de silicatos, que se encontra em fusão a temperaturas que variam, mais ou menos, entre os 800º C e 1200º C. Consoante o teor em sílica, os magmas podem dividir-se em: 1) ácidos, quando apresentam mais de 60% do teor em sílica, 2) andesíticos, quando o teor em sílica está compreendido entre 50% e 60%, e 3) básicos, quando o teor em sílica é inferior a 50%. Existe uma estreita relação entre o teor em sílica de um magma e a sua viscosidade. Assim, quanto maior for o teor em sílica, mais baixa será a temperatura para o manter no estado líquido e maior será a sua viscosidade. Deste modo, os magmas ácidos são mais viscosos que os magmas básicos. Também a fluidez de um magma aumenta com a temperatura, com o teor de ferro e magnésio, e com a quantidade de água nele contida. Sempre que o magma atinge a superfície das crustas, liberta os gases nele contidos, passando a chamar-se lava. De acordo com as características (teor em sílica, ferro, magnésio e água, viscosidade, fluidez, temperatura) dos magmas, de uma forma geral, podemos considerar três tipos de actividade vulcânica (efusões lávicas): 1) efusiva, caracterizada pela emissão lenta de lavas, em forma de escoadas, como se de "rios de lavas" se tratasse; os vulcões com actividade efusiva são alimentados por magmas básicos e fluidos, 2) explosiva, caracterizada pela projecção de consideráveis massas de materiais sólidos e por uma violenta libertação de gases; os magmas são, neste caso, ácidos e viscosos, os quais originam lavas que raramente formam escoadas, mas antes originam agulhas e cúpulas, e 3) mista, caracterizada pela alternância de explosões violentas e emissão lenta de lavas.

Exemplo de uma actividade vulcânica efusiva. Vulcão de Mauna Loa na ilha do Havai. Fotografia tirada no dia 28 de Março de 1984. A lava derramada forma uma abundante escoada lávica - "Rio de lava" - próximo das pequenas crateras visíveis ao fundo da fotografia . A cratera que lançou o maior volume de lava é a que se situa na parte superior direita da fotografia. A escoada lávica com 1 a 2 quilómetros de largura na parte frontal, estendeu-se ao longo de 25 quilómetros.

Exemplo animado de uma actividade vulcânica explosiva no Monte de Santa Helena (Mount Saint Helens), situado a NW dos Estados Unidos, no estado de Washington. Durante 2 meses o vulcão, "adormecido" há 123 anos, mostrou sinais (sismos, erupção de vapores e cinzas) que estava a "acordar". Uma "protuberância" cresceu no lado norte da montanha. No dia 18 de Maio, de 1980, rochas e gelo deslizaram a alta velocidade e a montanha explodiu lançando gases, magma, e água pelo lado onde a "protuberância" tinha estado.

Exemplo de uma actividade vulcânica mista. Vulcão Stromboli, também conhecido pelo "farol do Mediterrâneo, localizado na ilha Stromboli, no Mar Tirreno, a Norte da Sicília, na Itália. A fotografia tirada no dia 6 de Dezembro de 1985, mostra uma vista aérea de parte da cratera do Stromboli. A lava flui da direita para a esquerda do observador, resultado de uma violenta erupção que emitiu uma nuvem de cinza a uma altura de aproximadamente 2000m acima da cratera. Então um fluxo de lava emergiu e, lentamente, alcançou o mar.

Ficha de Trabalho - Relações Bióticas

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Conteúdo - Formação de Montanhas 2

Orogenia é o termo que os geólogos usam para denominar o processo de formação das cinturas de montanhas dobradas, mais vulgarmente conhecidas como cadeias de montanhas. 0 termo Orogenia foi utilizado, pela primeira vez por G. K. Gilbert, em 1890, para descrever o processo de edificação de montanhas. Gilbert utilizou-o, tendo no pensamento cadeias bem familiares, como as das Montanhas Rochosas ou os Alpes, que frequentemente se denominam de cinturas de montanhas dobradas (ou orogénicas), na medida em que tais montanhas são constituídas por rochas dobradas como resultado da compressão da crosta. As cadeias de montanhas com rochas dobradas, assim como os arcos insulares e as fossas oceânicas desenvolvem-se onde há a convergência de placas crustais. A verdade é que tal não era possível porque não existe crosta oceânica com mais de 200 milhões de anos. Isto, porque como sabemos (Ver TECTÓNICA DE PLACAS) a crosta oceânica é consumida, onde os Limites(Margens) das placas oceânicas deslizam para debaixo dos continentes limítrofes, para então descer para as profundezas do manto e serem digeridos nas zonas internas e quentes da Terra.

Esquema animado mostrando o movimento relativo das placas (Ver Tectónica de Placas), de há 280 milhões de anos até à actualidade. De salientar, o movimento convergente da Placa Indiana com a Placa Eurasiática. A colisão das duas placas, que prossegue na actualidade, deu origem à formação da cadeia montanhosa dos Himalaias (Ver o texto).

A região sublinhada a negro, mostra as cinturas montanhosas que se estendem desde o Noroeste de África até aos Himalaias e à Indonésia. As setas indicam a direcção de deslocamento, de parte dos continentes da antiga Gondwana e que colidiram com a Europa e a Ásia, originando as grandes cadeias montanhosas dobradas dos Atlas, Pirinéus, Alpes, Cárpatos e Himalaias.

Ficha de Trabalho - Digestão Química

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Conteúdo - Tectónica de Placas 2

Em termos geológicos, uma placa é uma "grande laje", formada por rochas rígidas. O termo tectónica vem da raiz grega " construir." Unindo estas duas palavras, passamos a ter tectónica de placas, o que quer dizer que a superfície da terra é construída por placas. A teoria da tectónica de placas diz-nos que a camada superficial da terra (litosfera) (Ver Tema Estrutura da Terra) está fragmentada numa meia dúzia de placas maiores, e algumas outras menores, que estão em movimento relativo umas em conexão com as outras, enquanto assentam sobre uma camada estrutural mais quente, menos rígida e mais móvel (astenosfera). A tectónica de placas é um conceito científico relativamente recente, introduzido há cerca de 40 anos, que revolucionou a nossa compreensão do planeta dinâmico ("Vivo")em cima do qual nós vivemos. A teoria globaliza o estudo da terra recorrendo a muitos dos domínios das Ciências da Terra, desde a Paleontologia (o estudo dos fósseis) á Sismologia (o estudo dos terramotos). Forneceu explicações às perguntas sobre as quais os cientistas especularam durante séculos, tais como: porque é que os terramotos e as erupções vulcânicas ocorrem em áreas muito específicas do globo terrestre, e como é que as grandes montanhas como os Alpes e os Himalaias se formaram? A Tectónica de Placas é aceite actualmente de forma quase universal, os seus mecanismos são plausíveis e com bastantes demonstrações. Entretanto, muitos detalhes dos mecanismos terão ainda que serem comprovados, e algumas teorias que envolvem vários detalhes da tectónica de placas são bastante questionáveis. Vamos tentar definir alguns dos princípios básicos do mecanismo global, e examinar seu efeito na criação das terras continentais. O que se segue não é um sumário do pensamento actual sobre a tectónica de placas e os seus mecanismos; frequentemente, novas, e provavelmente controversas, idéias são apresentadas à consideração dos cientistas. O que vamos apresentar é uma exposição simples dos princípios básicos que devem reger os movimentos das placas, algumas hipóteses sobre os mecanismos de convexão, o transporte dos continentes e a sua "reciclagem", bem como alguns cenários previstos para os eventos passados e futuros da tectónica de placas. Aproximadamente dois terços da superfície da terra encontram-se abaixo dos oceanos. Antes do século 19, as profundidades dos oceanos eram matéria de pura especulação, e a maioria das pessoas pensavam que o fundo dos oceanos era relativamente liso e sem quaisquer aspectos relevantes. A exploração oceânica, durante os tempos seguintes, melhorou profundamente o nosso conhecimento sobre os fundos dos oceanos e a sua expansão. Nós sabemos agora que a maioria dos processos geológicos que ocorrem na terra estão ligados, diretamente ou indiretamente, à dinâmica dos fundos oceânicos. Em 1947, os sismologistas que se encontravam no navio de pesquisa Atlantis dos E. U. A. descobriram que a camada de sedimento no fundo do Oceano Atlântico era muito mais fina do que pensavam inicialmente. Os cientistas acreditavam que os oceanos existiam, pelo menos, há 4 bilhões de anos, logo a camada de sedimento deveria de ser muito espessa. Porque é que havia tão pouca acumulação de sedimento e de restos e fragmentos sedimentares no fundo do oceano? A resposta a esta e outras perguntas, que surgiram após uma exploração mais pormenorizada e avançada, provaria ser vital para o surgimento do conceito de tectónica de placas.No início dos anos de 1950, os cientistas, usando instrumentos de medida do magnetismo (magnetômetros), começaram a reconhecer variações magnéticas impares através do fundo dos oceanos. Esta descoberta, embora inesperada, não foi inteiramente surpreendente porque se sabia que o basalto -- uma rocha vulcânica rica em ferro e que faz parte dos fundos dos oceanos -- contêm um mineral fortemente magnético (magnetite), que pode localmente obrigar à distorção das leituras da bússola. Sabendo que a presença da magnetite dá ao basalto propriedades magnéticas mensuráveis, estas variações magnéticas, recentemente descobertas, forneceram novos meios para o estudo dos fundos dos oceanos profundos.

Um modelo teórico da formação da banda de anomalias magnéticas. A nova crosta oceânicaque resulta da consolidação do magma que sai, de forma praticamente contínua, da crista médio-oceânica, esfria e torna-se cada vez mais mais velha enquanto se move (sentido dado pelas setas - bandas de cor laranja e creme) afastando-se da crista médio-oceânica originando a expansão do fundo oceânico (veja o texto): a. a crista médio-oceânica e a banda magnética há, aproximadamente, 5 milhões de anos; b. há, aproximadamente, 2 a 3 milhões de anos; e c. actualmente. Modelo do relevo do fundo oceânico, ao longo de uma crista médio-oceânica (vermelho acastanhado). O azul corresponde às regiões mais baixas (vales), enquanto, do verde passando pelo amarelo até ao castanho-avermelhado, corresponde às regiões elevadas (montanhas).

Conteúdo - Estrutura da Terra 2

A análise sismológica dos muitos sismos ( tremores de terra ) que ocorrem em todo o planeta Terra, em regiões, actualmente, bem conhecidas, foi um dos principais métodos que levou à concepção de um modelo para a estrutura da Terra. Para que possamos perceber, não só como foi concebido o referido modelo mas também o próprio modelo, teremos que ter em conta alguns conceitos básicos de sismologia. Bloco diagrama representando as principais componentes de um sismo. Representação gráfica das duas características fundamentais de uma onda: T-Período da onda e A-Amplitude da onda. Na figura do lado esquerdo está representado, de forma muito simplificada, um bloco diagrama representativo de um sismo.Sismos são abalos naturais da crosta terrestre que ocorrem num período de tempo restrito, em determinado local, e que se propagam em todas as direcções ( Ondas Sísmicas ), dentro e à superfície da crosta terrestre, sempre que a energia elástica ( movimento ao longo do plano de Falha) se liberta bruscamente nalgum ponto ( Foco ou Hipocentro ). Ao ponto que, na mesma vertical do hipocentro, se encontra à superfície terrestre dá-se o nome de Epicentro, quase sempre rodeado pela região macrossísmica, que abrange todos os pontos onde o abalo possa ser sentido pelo Homem. Representação esquemática da onda sísmica e raio sísmico.

A energia libertada no foco de um sismo propaga-se em todas as direcções sob a forma de ondas elásticas, designadas por ondas sísmicas, que se deslocam com uma velocidade determinada (velocidade de propagação),e segundo a direcção de propagação. Em meios de composição homogénea, que não é o caso da Terra, as ondas sísmicas são, em todos os pontos equidistantes, sendo um raio sísmico, por analogia com um raio luminoso, toda e qualquer normal à superfície da onda. Deste modo é possível admitir que a energia sísmica se propaga ao longo dos raios sísmicos. Na Terra, devido à sua composição heterogénea, o trajecto (raio sísmico) das ondas sísmicas é, regra geral, curvilíneo.As ondas sísmicas propagam-se através dos corpos por intermédio de movimentos ondulatórios, como qualquer onda, dependendo a sua propagação das características físico-químicas dos corpos atravessados. Esquema que mostra o movimento e a forma de propagação dos quatro tipos de ondas sísmicas: 1-ondas primárias (P); 2-ondas secundárias (S); 3-ondas de Love (L); 4-ondas de Rayleigh (R). A direcção do movimento das partículas está indicado por setas vermelhas. Sismograma mostrando o registo da chegada das ondas P, as de maior velocidade, chegada das ondas S, de menor velocidade que as ondas P, o intervalo de tempo decorrido entre a chegada das ondas P e S, e a seguir a amplitude das ondas L. A interpretação dos sismogramas permite aos especialistas em sismologia retirarem informações muito úteis sobre as características das zonas terrestres atravessadas pelas ondas sísmicas. Observando o esquema apresentado do lado esquerdo, podemos dizer que as ondas sísmicas classificam-se em dois tipos principais: as ondas que se geram nos focos sísmicos e se propagam no interior do globo, designadas ondas interiores, volumétricas ou profundas (1 e 2), e as que são geradas com a chegada das ondas interiores à superfície terrestre, designadas por ondas superficiais (3 e 4). As ondas interiores, são de dois tipos: 1) Ondas primárias, longitudinais, de compressão ou simplesmente ondas P - correspondem a um movimento vibratório em que as partículas dos materiais rochosos oscilam para a frente e para trás (1), na mesma direcção de propagação do raio sísmico, comprimindo e distendendo as rochas alternadamente; a direcção de vibração das particulas é a mesma da propagação da superfície de onda; são as mais rápidas e, portanto, as primeiras a atingir a superfície terrestre, daí também a designação de ondas primae. 2) Ondas transversais, de cisalhamento ou simplesmente ondas S - provocam vibrações nas partículas numa direcção perpendicular ao raio sísmico (2), isto é, as partículas que transmitem as ondas vibram perpendicularmente à direcção de propagação da onda; propagam-se com menos velocidade do que as ondas P, atingindo a superfície terrestre em segundo lugar, sendo, também, designadas por ondas secundae. As ondas P propagam-se nos meios sólidos, líquidos e gasosos, havendo variação de velocidade quando passam de um meio para o outro, enquanto as ondas S apenas se propagam nos meios sólidos. A velocidade das ondas P e S varia com as propriedades das rochas que atravessam, nomeadamente com a sua rigidez e com a sua densidade. Com a chegada das ondas interiores à superfície geram-se ondas superficiais que são, em geral, as causadoras das destruições provocadas pelos sismos de grande intensidade. Nas ondas superficiais distinguem-se dois tipos: 1) Ondas de Love ou ondas L, que são ondas de torsão, em que o movimento das partículas é horizontal e em ângulo recto (perpendicular) à direcção de propagação da onda (3); 2) Ondas de Rayleigh ou ondas R, que são ondas circulares em que o movimento das partículas se produz num plano vertical àquele em que se encontra a direcção de propagação da onda (4). As ondas superficiais propagam-se com menor velocidade que as ondas P e S. Os sismógrafos são aparelhos de precisão que registam, em sismogramas, as ondas sísmicas.

Conteúdo - Exemplos de Minerais

Malaquite (Cu,Zn)2[(OH)2CO3]	A história da utilização dos minerais resulta da observação dos achados arqueológicos. O homem pré-histórico, para cobrir as suas necessidades, fez uso do sílex e outras variedades de quartzo. Nas sociedades neolíticas, o homem usou gemas ( minerais utilizados em joalharia e ourivesaria ) como moeda de troca. Quando descobriu os metais ( ouro, cobre, estanho, ferro ) passou a fazer uso deles. O conhecimento dos metais e a sua utilização caracterizou alguns períodos da antiguidade, como a Idade do bronze ou a Idade do ferro. Actualmente, o homem faz uso directo ou indirecto de quase todos os minerais conhecidos, mais de 2.600 espécies minerais. As características fundamentais de espécie mineral são a ordem geométrica, aperiodicidade no arranjo da matéria, bem como a natureza dos átomos que entram nacomposição química da espécie mineral. No contexto do Terra Planeta "Vivo", estamos preocupados em dar a conhecer alguns aspectos dos minerais, porque eles são os constituintes das rochas que por sua vez fazem parte da composição superficial da Terra. O domínio da Geologia que estuda os minerais chama-se Mineralogia, sendo um domínio com vários subdomínios, um dos quais é a Cristalografia que se ocupa do estudo dos cristais. O conceito de mineral é complexo e de difícil definição, de resto como todas as definições. Contudo, atendendo aos nossos objectivos, podemos considerá-los como substâncias naturais, inorgânicas, caracterizados por propriedades físicas e químicas determinadas. De modo controverso, podemos estender aquela definição aos líquidos e gases encontrados na natureza (água, gases atmosféricos), bem como aos materiais orgânicos fósseis (petróleo – óleos minerais, carvões, resinas, asfaltos e betumes). Porém, quase todos os minerais se encontram no estado sólido e sob a forma cristalina. De acordo com a definição, os minerais são elementos ou compostos químicos, podendo-se expressar por meio de fórmulas químicas que admitem uma pequena variação, mas conservam fixa a estrutura. Deste modo, os minerais são constituídos por átomos dispostos segundo um modelo regular tridimensional característico para cada mineral. A maior parte dos minerais aparece na forma de cristais, apenas visíveis ao microscópio de luz polarizada. Os cristais são sólidos geométricos limitados por faces planas (poliedros) e de composição química definida. As faces planas de um cristal são paralelas aos planos da sua malha elementar. A malha elementar delimita uma porção de espaço dotado de uma certa quantidade de átomos. A malha elementar repetindo-se periodicamente em três direcções do espaço define uma rede de três dimensões que será o suporte geométrico das estruturas atómicas dos cristais. As propriedades geométricas de um cristal, tais como as arestas, ângulos e planos das faces, estão directamente ligadas à sua malha elementar, podendo ser descritas a partir de um certo número de operações de simetria.Os elementos de simetria de um cristal são fundamentalmente o plano de simetria, o eixo de simetria e o centro de simetria. A combinação de todos os elementos de simetria origina 32 classes de simetria, pelas quais se repartem todos os cristais. De acordo com certas características comuns ou parecidas, podem-se distribuir estas 32 classes por sete grandes grupos, os chamadossistemas cristalinos (cúbico, romboédrico, hexagonal, tetragonal, ortorrômbico, monoclínico e triclínico). A germinação e o crescimento de um cristal estão sempre dependentes das condições físico-químicas do meio. As condições físico-químicas que determinam a génese dos minerais são, a maioria das vezes, muito complexas e, actualmente, impossíveis de reproduzir em laboratório. Os principais factores condicionantes são a temperatura, a pressão e a concentração dos elementos químicos. Estes factores não são independentes: numa solução, a solubilidade de um composto cresce com a temperatura, salvo raras excepções. Um cristal germinado a partir de uma solução sobressaturada cresce fixando as moléculas (unidades de crescimento) à sua superfície. As propriedades químicas dos minerais estão estreitamente relacionadas, como é óbvio, com a sua composição química, com a natureza dos átomos e iões que os constituem. Mas dependem também, tal como as propriedades físicas, da sua estrutura, isto é, do arranjo das partículas elementares. As características das ligações interatómicas nos minerais são tais que podemos considerar uma estrutura como uma associação de esferas cujas dimensões são definidas pelo raio iónico do átomo. Os catiões, as esferas mais pequenas, seriam cercadas por aniões, as esferas maiores. A associação catião mais anião forma, deste modo, um poliedro de coordenação (Ver a figura "Modelo da rede cristalina da halite NaCl"). Os poliedros de coordenação necessitam de uma neutralidade eléctrica. De acordo com este modelo, poderíamos pensar que a cada mineral corresponderia uma única estrutura e uma única composição química, expressa por uma fórmula química perfeitamente definida. Acontece que a maioria dos minerais de igual composição química pertence a uma única classe de simetria e a um único sistema cristalino. Porém, as excepções são muitas devido, fundamentalmente, às diferentes condições de pressão e temperatura em que se formam os minerais. Assim sendo e a título de exemplo vejamos o caso de um mineral chamado olivina. A sua composição química é (Fe, Mg)2(SiO4). Isto explica que o ferro (Fe) e o magnésio (Mg) são miscíveis em todas as proporções, logo a composição química da olivina não é definida. Quando se dá a substituição total do ferro pelo magnésio, passamos a ter a forsterite Mg2(SiO4) com composição química definida, no caso inverso temos a fayalite Fe2(SiO4). Entre estes dois pólos todas as composições intermédias podem existir, mantendo-se a estrutura. Estamos perante um caso de isomorfismo. Podemos, então, dizer que dois elementos são isomorfos, caso do Fe e do Mg, se podem substituir-se mutuamente dentro da mesma estrutura. Como a estrutura não se altera, as substâncias isomorfas apresentam forma cristalina muito semelhante, independentemente, da sua natureza química. Vejamos, ainda, outra situação de excepção, embora haja muitas mais. O diamante é constituído, quimicamente, só por átomos de carbono (C); outra espécie mineral, agrafite, é igualmente constituída só por átomos de carbono (C). Embora constituídos pela mesma substância química, o carbono, estas duas espécies minerais assumem, ao cristalizar em condições físico-químicas específicas, formas cristalinas muito diversas, com graus de simetria diferentes. Enquanto o diamante cristaliza no sistema cúbico, a grafite cristaliza no sistema hexagonal. Dizemos que estes dois compostos sãopolimorfos, porque sendo quimicamente idênticos têm simetria diferente. Entre as referidas condições físico-químicas específicas, a temperatura tem uma importância primacial. Por exemplo, se cristais de diamante forem aquecidos a uma temperatura superior a 1500o C, à pressão normal e no vazio, dar-se-á uma transformação lenta da sua rede cristalina na rede cristalina da grafite. A 1900o C, essa transformação duma rede cristalina na outra é rápida. Isto apenas tem interesse académico, já que não existe motivo algum para transformar uma pedra preciosa como o diamante num material muito mais barato e abundante como a grafite. A ocorrência de espécies minerais com formas cristalinas próprias de outras é um fenómeno relativamente vulgar na Natureza e tem o nome de pseudomorfismo. Neste caso os minerais apresentam falsas-formas. As pseudomorfoses podem ter géneses variadas. Os minerais apresentam propriedades físicas, químicas e ópticas que permitem fazer a sua caracterização e identificação. De entre as propriedades físicas destacamos a dureza, cor, cor da risca, transparência e o brilho. A dureza é, por definição, a resistência que um mineral oferece à risca provocada por uma acção mecânica externa. Na prática mineralógica utilizam-se escalas de dureza relativas, representadas por determinados minerais. A mais comum é a escala de Mohs, que contem 10 graus e é composta unicamente por minerais de risca branca. Os minerais estão ordenados segundo o seu grau de dureza, do menos ao mais duro e do seguinte modo: 1-talco, 2-gesso, 3-calcite, 4-fluorite, 5-apatite, 6-ortóclase, 7-quartzo, 8-topázio, 9-corindon, 10-diamante. Exemplificando, um mineral terá uma dureza aproximada de 8½ se risca o topázio mas é riscado pelo corindon.
Monazite Ce(PO4)
Halite NaCl
Modelo da rede cristalina da halite NaCl
Quartzo defumado SiO2
Quartzo leitoso SiO2
Xenotimo Y(PO4)
Arsenopirite FeAsS
Magnetite Fe3O4

Ficha de Trabalho - Sistema Circulatório

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Ficha de Trabalho - Vulcanismo

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Resumo - História da Terra - Os Fósseis

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Conteúdo - Sismologia 1

Os sismos, tremores de terra ou terramotos (sismos catastróficos) constituem um fenómeno geológico que sempre aterrorizou as populações que vivem em determinadas zonas da Terra. Vamos fazer apelo, uma vez mais, à teoria da Tectónica de Placas, isto porque ela é o actual modelo da mecânica planetária terrestre que permite compreender, de um modo Global, os grandes fenómenos geológicos. O modelo tem sido testado através do estudo dos mais variados fenómenos geológicos, pequenos e grandes, e tem validado as observações bem como o rigor das interpretações. Assim sendo, é de toda a conveniência ler o Tema Tectónica de Placas, para melhor compreender os sismos. No Tema Estrutura da Terra, ao tentarmos dar uma ideia do contributo da Sismologia para o conhecimento do interior da Terra, abordamos alguns conceitos básicos de sismologia. Deste modo convém rever aqueles conceitos. Sismos, dissemos nós, são abalos naturais da crosta terrestre que ocorrem num período de tempo restrito, em determinado local, e que se propagam em todas as direcções ( Ondas Sísmicas ), dentro e à superfície da crosta terrestre, sempre que a energia elástica ( movimento ao longo do plano de Falha ) se liberta bruscamente nalgum ponto ( Foco ou Hipocentro ). Ao ponto que, na mesma vertical dohipocentro, se encontra à superfície terrestre dá-se o nome de Epicentro, quase sempre rodeado pela região macrossísmica, que abrange todos os pontos onde o abalo possa ser sentido pelo Homem.

Bloco-diagrama mostrando uma representação esquemática do foco ou hipocentro, plano de falha e epicentro.

Vamos acrescentar um pouco mais ao desenvolvimento do fenómeno sísmico.Qualquer material rígido, de acordo com as leis físicas, quando submetido à acção de forças (pressões e tensões) deforma-se até atingir o seu limite de elasticidade. Caso a acção da força prossiga o material entra em ruptura, libertando instantaneamente toda a energia que havia acumulado durante a deformação elástica. Em termos gerais, é aquilo que se passa quando a litosfera fica submetida a tensões. Sob o efeito das tensões causadas, a maior parte das vezes, pelo movimento das Placas Tectónicas, a litosfera acumula energia.

Logo que, em certas regiões, o limite de elasticidade é atingido, dá-se uma ou várias rupturas que se traduzem por falhas. A energia bruscamente libertada ao longo destas falhas origina os sismos. Se as tensões prosseguem, na mesma região, a energia continua a acumular-se e a ruptura consequente far-se-á ao longo dos planos de falha já existentes. As forças de fricção entre os dois blocos de uma falha, bem como os deslocamentos dos blocos ao longo do plano de falha, não actuam nem se fazem sentir de maneira contínua e uniforme, mas por "impulsos" sucessivos, originando cada "impulso" um sismo, as chamadas réplicas. Numa dada região, os sismos repetem-se ao longo do plano de falha, que por sua vez é um plano de fraqueza na litosfera. Compreende-se então porque é que os sismos se manifestam geralmente pelo abalo principal, logo no seu início. Só no momento em que as tensões levaram as rochas rígidas e dotadas de certa elasticidade ao "potencial de ruptura" é que esta se produziu, oferecendo um duplo carácter de violência e instantaneidade. Mas depois da ruptura inicial, verifica-se uma série de rupturas secundárias, as quais correspondem ao reajustamento progressivo das rochas fracturadas, originando sismos de fraca intensidade as já referidas réplicas. Acontece que, por vezes, antes do abalo principal observam-se sismos de fraca intensidade denominados por abalos premonitórios. De notar que os sismos só se produzem em material rígido. Por consequência, os sismos produzem-se sempre na litosfera, jamais na astenosfera que é constituída por material plástico. As ondas sísmicas propagam-se através dos corpos por intermédio de movimentos ondulatórios, como qualquer onda, dependendo a sua propagação das características físico-químicas dos corpos atravessados. Dissemos que as ondas sísmicas classificam-se em dois tipos principais: as ondas que se geram nos focos sísmicos e se propagam no interior do globo, designadas ondas interiores, volumétricas ou profundas (ondas P e S), e as que são geradas com a chegada das ondas interiores à superfície terrestre, designadas por ondas superficiais (ondas L e R). No mesmo contexto referimos as ondas primárias, longitudinais, de compressão ou simplesmente ondas P, ondas transversais, de cisalhamento ou simplesmente ondas S, ondas de Love ou ondas L e ondas de Rayleigh ou ondas R.

Conteúdo - Estrutura de um Vulcão

O vulcanismo consiste nos processos pelos quais o magma e os gases a ele associados ascendem, a partir do interior da Terra (Ver o Tema Estrutura da Terra), à superfície da crusta terrestre incluindo a atmosfera. O ramo da Geologia que se dedica ao estudo do Vulcanismo designa-se por Vulcanologia. O termo que está na origem destas palavras é Vulcão. É uma palavra de origem Latina, Vulcano o deus do fogo. Entendemos por Vulcão uma abertura (respiradouro) na superfície da crusta terrestre, através da qual se dá a erupção do magma, dos gases e das cinzas associadas. Do mesmo modo, a estrutura, geralmente com a forma cónica, que é produzida pelas sucessivas emissões de materiais magmáticos, é nomeada por Vulcão. Em termos gerais, a estrutura vulcânica que forma um vulcão é designada por aparelho vulcânico. Existem diferentes tipos (logo diferentes classificações) de vulcões, resultando daí diferentes configurações dos aparelhos vulcânicos, contudo estes são, normalmente, constituídos pelas seguintes partes: 1) câmara magmática, local onde se encontra acumulado o magma, normalmente situado em regiões profundas das crustas continental e oceânica, atingindo, por vezes, a parte superior do manto (Ver Estrutura da Terra e Tectónica de Placas), 2) chaminé (principal) vulcânica, canal, fenda ou abertura que liga a câmara magmática com o exterior das crustas, e por onde ascendem os materiais vulcânicos, 3) cratera, abertura ou depressão mais ou menos circular, em forma de um funil, localizada no topo da chaminé vulcânica, 4) cone vulcânico, elevação de forma cónica que se forma por acumulação dos materiais expelidos do interior das crustas (lavas, cinzas e fragmentos de rochas), durante a erupção vulcânica. Para além da chaminé vulcânica, a maioria das vezes, existem outras condutas, denominadas por filões. Também se podem formar cones laterais, secundários ou adventícios ao cone vulcânico principal.

Esquema representando o corte transversal de um aparelho vulcânico.

Esquema animado mostrando um aparelho vulcânico.

Resumo - Etapas da História da Terra

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Conteúdo - Formação de Montanhas 1

As montanhas são formas de relevo da superfície da Terra que, normalmente, se elevam para um topo estreito em forma de cume, originando escarpas. São vastas elevações e depressões. Podem apresentar-se segundo extensos alinhamentos de relevo , ou sob a forma de Montanhas Isoladas, estas normalmente associadas a fenómenos vulcânicos. Vamos procurar dar algumas explicações, tendo sempre em conta o conhecimento actual, para a formação das montanhas. Na Terra os extensos alinhamentos de relevo que cruzam oceanos e continentes têm uma origem, directa ou indirectamente, ligada ao movimento das grandes placas litosféricas terrestres ( Ver o TEMA TECTÓNICA DE PLACAS ). De entre estas estruturas, as cadeias de montanhas são as que melhor se conhecem e as que, com certeza, foram objecto das mais antigas investigações científicas. Vejamos a figura, abaixo, que nos mostra as cadeias de montanhas continentais dos Andes, Montanhas Rochosas, Apalaches, Atlas, Pirinéus, Alpes, Cárpatos e os Himalaias.

Mapa mundi mostrando as grandes cadeias de montanhas continentais e o respectivo alinhamento.

As montanhas formam-se através de diversos processos geológicos. Assim, podemos considerar quatro tipos diferentes de montanhas: vulcânicas, erodidas, falhadas, e dobradas. Montanhas vulcânicas, também conhecidas como vulcões. Apresentam, na maioria dos casos, uma parte emersa que por sua vez faz parte de uma sucessão de grandes vulcões. Uma região com uma sucessão de vulcões é o Havai. O Mauna Kea (4.205 m) é um exemplo típico de uma montanha vulcânica (Ver em TECTÓNICA DE PLACAS o Mecanismo de Formação da Cadeia Havaiana). Mauna Kea (4.205 m), montanha vulcânica do Havai. Arco de Fogo do Pacífico, mostrando algumas montanhas vulcânicas, entre elas a Mauna Kea do Havai. Kilimanjaro (6.000 m), imponente montanha vulcânica, situada na Região dos Grandes Lagos, na África Oriental. Montanhas erodidas são formadas pelo fenómeno da erosão, ao qual já fizemos referência no TEMA ROCHAS, particularmente, nas Rochas Sedimentares. As águas, os ventos, as variações de temperatura e os seres vivos causam o desgaste das rochas. Em simultâneo dá-se o fenómeno do transporte dos materiais desagregados. Quando existem, na mesma região, rochas resistentes à erosão e rochas facilmente erodidas, dá-se o fenómeno de erosão diferencial, acontecendo que as rochas resistentes à erosão acabam por formar um grande relevo terrestre, isto é, uma montanha. O Cume Do Lança (4,301 m ) é um exemplo de uma montanha erodida. O Cume Do Lança é uma grande massa de granito que tem resistido à erosão de milhões de anos. O Cume Do Lança (4.301 m) é uma grande massa de granito, situada nas Montanhas Rochosas, na parte Ocidental da América do Norte. Na região do Oeste da América do Norte, ocupada pelas Montanhas Rochosas encontra-se o Grand Canyon, representado na fotografia. Existe uma grande variedade de rochas, sobretudo arenitos, argilitos e calcários, com Idades que vão desde o Câmbrico até ao Pérmico. É notável, neste exemplo, o efeito da erosão diferencial, originando vertentes abruptas ou suaves. Montanhas de falha são formadas pela vertical criada ao longo de grandes planos de falha, originando grandes massas de blocos escarpados. Este tipo de montanhas é comum nos Estados Unidos Ocidentais, tal como acontece na Serra Nevada. Vales de falha são também formados desta maneira. Pico Dogtooth (3.139 m) localizado na Serra Nevada, na América do Norte. Pico Olancha (3.695 m) localizado na Serra Nevada, na América do Norte. Montanhas dobradas são as mais típicas e frequentes, razão porque, a seguir, iremos examinar, com algum pormenor, a formação destas montanhas. Foram originadas pelo lento movimento das placas litosféricas convergentes, isto é, colisões entre massas continentais ao longo do Tempo Geológico unindo-as e originando cadeias montanhosas. As fotografias abaixo são exemplos de montanhas dobradas. Himalais. Uma extensa cordilheira, com o seu Monte Evereste (8.848 m), situada no Sul da Ásia. Esta é a região mais elevada da Terra. Alpes franceses, com o seu Monte Branco (4.807 m).

Ficha de Trabalho - Sistema Excretor

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Conteúdo - Tectónica de Placas 1

A teoria que os continentes não estiveram sempre nas suas posições actuais, foi conjecturada muito antes do século vinte; este modelo foi sugerido, pela primeira vez, em 1596 por um fabricante holandês,Abraham Ortelius. Ortelius sugeriu de que as Américas " foram rasgadas e afastadas da Europa e África por terramotos e inundações " e acrescentou: " os vestígios da ruptura revelam-se, se alguém trouxer para a sua frente um mapa do mundo e observar com cuidado as costas dos três continentes." A idéia de Ortelius foi retomada no século dezanove. Entretanto, só em 1912 é que a idéia do movimento dos continentes foi seriamente considerada como uma teoria científica designada por Deriva dos Continentes, escrita em dois artigos publicados por um meteorologista alemão chamadoAlfred Lothar Wegener. Argumentou que, há cerca de 200 milhões de anos, havia um supercontinente - Pangeia=Pangea - que começou a fracturar-se. Alexander Du Toit, professor de geologia na Universidade de Joanesburgo e um dos defensores mais acérrimos das ideias de Wegener, propôs que a Pangeia, primeiro, se dividiu em dois grandes continentes, a Laurásia no hemisfério norte e a Gondwana no hemisfério sul. Laurásia e Gondwana continuaram então a fracturar-se, ao longo dos tempos, dando origem aos vários continentes que existem hoje.

A teoria de Wegener foi apoiada em parte por aquilo que lhe pareceu ser o ajuste notável dos continentes americanos e africanos do sul, argumento utilizado por Abraham Ortelius três séculos antes. Wegener também estava intrigado com as ocorrências de estruturas geológicas pouco comuns e dos fósseis de plantas e animais encontrados na América do Sul e África, que estão separados actualmente pelo Oceano Atlântico. Deduziu que era fisicamente impossível para a maioria daqueles organismos ter nadado ou ter sido transportado através de um oceano tâo vasto. Para ele, a presença de espécies fósseis idênticas ao longo das costas litorais de África e América do Sul eram a evidência que faltava para demonstrar que, uma vez, os dois continentes estiveram ligados.

A figura representa o ajuste, actual, da linha de costa do continente da América do Sul com o continente de África. Com a cor roxa representam-se as estruturas geológicas e rochas tipoperfeitamente idênticas. Repare-se na continuidade, nos dois continentes, das manchas roxas.

Segundo Wegener, a Deriva dos Continentes após a fracturação da Pangeia explicava não só as ocorrências fósseis, mas também as evidências de mudanças dramáticas do clima em alguns continentes. Por exemplo, a descoberta de fósseis de plantas tropicais (na formação de depósitos de carvão) na Antárctida conduziu à conclusão que este continente, actualmente coberto de gelo, já esteve situada perto do equador, com um clima temperado onde a vegetação luxuriante poderia desenvolver-se. Do mesmo modo que os fósseis característicos de fetos (Glossopteris) descobertos em regiões agora polares, e a ocorrência de depósitos glaciários em regiões áridas de África , tal como o Vaal River Valley na África do sul, foram argumentos factuais invocados a favor da teoria da Deriva dos Continentes.

Esquema mostrando a distribuição geográfica de fósseis de animais e plantas no supercontinente da Pangeia.

A teoria da Deriva Continental transformar-se-ia na "bomba" que explodiu na comunidade científica da época, de tal modo fez surgir uma nova maneira de ver a Terra. Contudo, apesar das evidências, a proposta de Wegener não foi tão bem recebida, pela comunidade científica, como se possa pensar, embora estivesse, em grande parte, de acordo com a informação científica disponível, naquele tempo. Uma fraqueza fatal na teoria de Wegener era o facto de não poder responder satisfatoriamente à pergunta mais importante levantada pelos seus críticos: que tipo de forças podia ser tão forte para mover massas de rocha contínua tão grandes ao longo de tais distâncias tão grandes? Wegener sugeriu que os continentes se separavam através do fundo do oceano, mas Harold Jeffreys, um geofísico inglês notável, contra-argumentou, de modo científico, que era fisicamente impossível para uma massa de rocha contínua tão grande separar-se através do fundo oceânico sem se fragmentar na totalidade. 

Entretanto, após a morte de Wegener, em 1930, novas evidências a partir da exploração dos fundos oceânicos, bem como outros estudos geológicos e geofísicos reacenderam o interesse pela teoria de Wegener, conduzindo finalmente ao desenvolvimento da teoria da Tectónica de Placas.

A Tectónica de Placas provou ser tão importante para as ciências de terra como a descoberta da estrutura do átomo foi para a Física e Química, assim como a Teoria da Evolução foi para as Ciências da Vida. Embora, actualmente, a teoria da Tectónica de Placas seja aceite pela comunidade científica, existem várias vertentes da teoria que continuam a serem debatidas.

Ficha de Trabalho - Rochas Metamórficas

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Conteúdo - Estrutura da Terra 1

Para conhecimento do interior da Terra é preciso efectuar muitas observações e consequentes estudos. Sabe-se que a Terra tem, em média, 6.400 Km de raio e, portanto, um estudo directo não poderá ir além de pequenas profundidades. De facto, para além das milhares de sondagens que se tem feito para prospecção de jazigos de petróleo e outros minerais as quais não excedem geralmente a profundidade de 2.500 metros (quando ultrapassam esta profundidade dizem-se ultraprofundas e não ultrapassam os 9.000 metros), efectuaram-se algumas sondagens ultraprofundas com o objectivo de se conhecer a constituição do interior da Terra. Contudo, a perfuração mais profunda atingiu a profundidade de 12.023 metros, realizada, em 1984, na Península de Kola (ex-URSS), o que corresponde a 0,19% do raio da Terra. A perfuração de poços de grande profundidade permite que se realizem importantes investigações no domínio da petrologia, paleontologia, geoquímica e geofísica. As minas que se destinam à exploração de recursos minerais não excedem os 4 Km de profundidade.

Diagrama mostrando os principais métodos de estudo para a compreensão da estrutura interna da Terra.

O estudo aprofundado dos afloramentos rochosos à superfície são de grande importância para o conhecimento da estrutura interna da Terra. Algumas rochas que têm a sua origem em profundidade podem aflorar à superfície. Para isso é necessário que sejam submetidas a forças que as façam ascender e, posteriormente, sejam postas a descoberto pela erosão. O vulcanismo, no seu sentido limitado, é um fenómeno superficial, pois os produtos emitidos na superfície e a formação do aparelho vulcânico podem ser observadas directamente. Mas as causas do vulcanismo são de origem profunda. A matéria fundida (magma) que alimenta os vulcões forma-se no interior da Terra em consequência de perturbações do equilíbrio normal.

Para as zonas que ultrapassam os processos de observação directa, há que recorrer a outros métodos, chamados indirectos, como por exemplo o magnetismo, a sismicidade, o estudo dos meteoritos e a astrogeologia, a fim de conhecer o que se passa naquelas zonas do nosso planeta. Nas páginas seguintes, a título de exemplo, tentaremos dar uma ideia do contributo da Sismologia para o conhecimento do interior da Terra.

Ficha de Trabalho - Sistema Respiratório de um Peixe

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Ficha de Trabalho - Deriva Continental e Tectónica de Placas

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