Resumo - Condições da Terra que permitem a existência de vida

Conteúdo - Estrutura da Terra 3

A partir dos dados obtidos de vários sismogramas, é possível traçar-se um gráfico, como o representado acima, que relaciona o tempo gasto pelas ondas sísmicas com a distância epicentral. A velocidade das ondas P e S aumenta com a distância ao epicentro e a velocidade da onda L mantêm-se constante. A velocidade média das ondas sísmicas não é constante. Para o caso considerado, aumenta com a profundidade (quanto maior é a distância epicentral, maior é a profundidade atingida pelas ondas sísmicas), o que significa que o meio de propagação, isto é, o interior da Terra não é homogéneo sob o ponto de vista das grandezas que influenciam a sua propagação.	Os raios sísmicos, tal como os raios luminosos, sofremreflexão e refracção ao passarem de um meio para outro de características físicas diferentes. Para ângulos de incidência superiores ao valor do ângulo crítico, o raio sísmico só se reflecte. Para valores inferiores ao valor do ângulo crítico, o raio sísmico refracta-se e reflecte-se. Em sismologia, à superfície de separação entre dois meios com propriedades físicas diferentes chama-sedescontinuidade. As trajectórias das ondas P e S são curvilíneas. Como a Terra é heterogénea, admite-se que as ondas sísmicas atravessem meios com propriedades físicas diferentes.
Esquema representando uma onda sísmica directa, reflectida e refractada. Logo que um raio sísmico toca uma superfície, separando dois meios de propagação diferentes (superfícies de descontinuidade), reflecte-se e/ou refracta-se de modo que as suas trajectórias permitem, aos sismólogos, conhecer as características dos meios atravessados.	Esquema representando possíveis comportamentos de uma onda P, numa superfície de descontinuidade, entre dois meios sólidos. São precisamente estes fenómenos de reflexão e de refracção que explicam o facto de as ondas atingirem a superfície terrestre de modo desigual, originando para cada sismo umazona de sombra, isto é, uma zona onde não se propagam ondas P e S directas e, consequentemente, não se manifesta actividade sísmica.
Esquema do trajecto das ondas sísmicas nas zonas mais superficiais da Terra. As estações sismográficas A, B e C, representadas no esquema, encontram-se a diferentes distâncias do epicentro de um mesmo sismo. Naturalmente é de esperar que as ondas cheguem primeiro à estação A, a mais próxima do epicentro, depois à estação B e, só depois, à estação C, que se encontra mais afastada. Em regra é assim que sucede. No entanto, nalguns casos, as ondas chegam primeiro à estação C. Tal só pode ser justificado admitindo que, ao atingirem determinada profundidade (na passagem do meio I para o meio II), a velocidade das ondas aumenta abruptamente, a ponto de percorrer em menos tempo um espaço maior. Em 1909, em Zagreb na Jugoslávia, André Mohorovicic, notável geofísico, depois de complicados cálculos matemáticos chegou à conclusão que uma descontinuidade separa a crosta terrestre do que se encontra por baixo; este limite, denominado em sua honra descontinuidade de Mohorovicic, descontinuidade de Moho ou descontinuidade M, situa-se a uma profundidade média de 40 quilómetros. À zona situada abaixo dessa descontinuidade chamou-se manto. A descoberta de Mohorovicic permitiu seleccionar dados com interesse para o conhecimento da estrutura da Terra. É de salientar que a profundidade da crosta (crusta) não é constante, variando entre os 5 e os 10 Km de espessura sob os oceanos, e entre os 20 e os 70 Km sob os continentes, sendo os valores mais elevados atingidos nas grandes cadeias montanhosas continentais. A diferença de velocidade de propagação das ondas P nos oceanos (7 Km/s) e nos continentes (6 Km/s) permite considerar a crusta (crosta) subdividida em dois tipos: crusta continental e crusta oceânica. Esta variação da velocidade das ondas P ao longo da crusta deve-se à variação da sua composição - a crusta continental é constituída, essencialmente por rochas graníticas (d=2,7), enquanto que a oceânica é constituída, principalmente, por rochas basálticas mais densas (d=2,9).	Esquema mostrando as zonas de sombra assinaladas pelo comportamento das S e P à profundidade de 2900 Km (limite da zona representada a amarelo) e 5.150 Km (limite da zona representada a branco), bem como os diferentes estados físicos das sucessivas camadas concêntricas da Terra, deduzidos a partir das velocidades de propagação das ondas sísmicas. Em 1906, o irlandês Oldham verificou que as ondas P registadas no pólo oposto ao epicentro de um sismo se encontravam atrasadas em comparação com as registadas nas proximidades do epicentro, propagando-se a 4,5 Km/s em vez dos 6,5 Km/s habitualmente observáveis. Oldham concluiu que "as ondas, penetrando a grande profundidade, atravessam um núcleo central composto por uma matéria diferente, que as transmite com menor velocidade". E, assim, admitiu-se pela primeira vez a existência de um núcleo, contudo, de dimensão desconhecida. Sete anos mais tarde, o alemão Beno Gutenberg consegue determinar a sua dimensão, depois de observar que, para cada sismo, existe um sector da superfície terrestre onde é impossível registar ondas sísmicas directas, isto é, ondas sísmicas que atingem a superfície terrestre sem sofrerem desvios na sua trajectória, que, no interior da Terra, é geralmente curvilínea. A esta faixa dá-se o nome de zona de sombra e a mesma situa-se a uma distância angular do epicentro compreendida entre os 105o e os 142o(103o e 143o); fazendo a conversão da distância angular em distância quilométrica, sobre a superfície terrestre, a zona de sombra de um sismo situa-se entre os 11.500 e os 14.000 Km de distância do epicentro. As estações sismográficas localizadas até 105o registavam a chegada das ondas P e Snos horários previstos; as estações situadas para além dos 142o do epicentro do sismo não registavam a chegada das ondas S (S sombra), e as ondas P (K) eram registadas com atraso em relação ao tempo previsto. Gutenberg demonstrou que esta zona de sombra se deve a uma descontinuidade. A análise comparada de séries de sismogramas de diferentes estações sismográficas permitiu a Gutenberg calcular a profundidade desta descontinuidade - 2.900 Km. Por este facto, a esta fronteira que assinala o início do núcleo, dá-se o nome de descontinuidade de Gutenberg (no esquema acima representado corresponde ao limite da zona amarela).

Resumo - Propriedades dos Minerais

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Conteúdo - Sismologia 2

Ondas P são ondas de compressão semelhantes às ondas sonoras e propagam-se em todos os estados da matéria. As partículas afectadas deslocam-se na direcção de propagação da onda, com velocidades que oscilam entre 6 e 13,6 Km/s.	Ondas S produzem nas partículas afectadas movimentos perpendiculares à direcção de propagação da onda, com velocidades de propagação entre 3,7 e 7,2 Km/s. Não se propagam em meios fluídos.
Ondas L são ondas superficiais, propagam-se pela superfície terrestre e as partículas deslocam-se segundo um plano horizontal. Imprimem ao solo movimentos de vibração lateral. Nos sismos com focos pouco profundos, são as que transportam mais energia e as que têm efeitos mais destruidores.	Ondas R são de período longo e produzem nas partículas afectadas movimentos elípticos sobre planos verticais e em sentido oposto à direcção de propagação. São semelhantes a vagas.

As ondas sísmicas são detectadas e registadas nas estações sismográficas por aparelhos chamados sismógrafos. Os sismógrafos mais antigos eram, essencialmente, constituídos por um pêndulo (vertical ou horizontal) ao qual eram acoplados diversos mecanismos de amplificação, de amortecimento e de registo. Alguns destes sismógrafos ainda se encontram em pleno funcionamento. Os sismógrafos mais modernos são do tipo electromagnético. Os registos efectuados por estes aparelhos são os sismogramas, cuja interpretação, reservada a especialistas, consiste no reconhecimento e na leitura dos tempos de chegada das ondas sísmicas, permitindo calcular a que distância se encontra o epicentro de um determinado sismo, a chamada distância epicentral. Deste modo, com os dados fornecidos por três estações sismográficas é possível determinar a localização exacta do epicentro de um sismo. Os sismos não apresentam uma distribuição aleatória à superfície do planeta Terra, mas estão repartidos de acordo com um padrão bem definido. Esta repartição ordenada encaixa perfeitamente naTectónica de Placas, particularmente, no que concerne aos limites das zonas de subducção (fossas). As regiões sísmicas encontram-se sobretudo nas fronteiras das placas litosféricas. Existe uma sismicidade (termo que traduz a frequência dos sismos numa dada região) difusa fora daqueles limites denominada sismicidade intraplacas. Já dissemos que a maioria dos sismos observam-se nas fronteiras das placas, bem como a maior parte da actividade vulcânica. Estes sismos são denominados sismos tectónicos. Podemos dizer, sem cometer um erro grosseiro, que os alinhamentos dos sismos indicam os limites das placas tectónicas. Distribuição dos sismos, assinalados pelos pontos negros, registados no último século. Compare com os limites das placas tectónica. Senão vejamos a distribuição geográfica das principais zonas sísmicas: 1) Zona do Círculo Circum-Pacífico - esta zona rodeia o oceano Pacífico, abrangendo as costas do México e da Califórnia, Golfo do Alasca, Arquipélago das Aleutas, Península de Camechátca, as Curilhas e a costa oriental do Japão, dividindo-se a partir daqui em dois ramos: a) um que atravessa a Formosa e Filipinas; b) o outro seguindo as Ilhas Polinésias ( Marianas e Carolinas Ocidentais ). Os dois ramos unem-se na Nova Guiné, costeando, seguidamente, o bloco firme da Austrália, seguindo até às ilhas Fiji e Kermadec, Nova Zelândia até ao continente Antárctico. Prossegue pela Cordilheira dos Andes, ao longo do litoral ocidental da América do Sul, passando pelas ilhas de Páscoa e Galápagos. O círculo fecha-se com um pequeno anel que passa pelo Arquipélago das Caraíbas. 2) Zona de ondulação alpina da Europa e da Ásia - tem início na África do Norte e na Espanha e estende-se, depois, com largura crescente, até aos altos planaltos do Pamir ( NW dos Himalaias no Tajiquistão ), descendo, em seguida, pela Cordilheira Birman ( SE dos Himalaias ), passando à costa ocidental da Indonésia, onde vai encontrar-se com o Círculo Circum-Pacífico. 3) Zona da Dorsal Meso-Atlântica - zona sísmica que segue a cadeia de montanhas submarinas ao longo de toda a dorsal meso-oceânica Atlântica. Passa pela Islândia e os Açores, bifurcando-se a oeste de Portugal para alcançar a região mediterrânica. 4) Zona compreendida entre a costa meridional da Arábia e a ilha de Bouvet, no oceano Antárctico - zona sísmica análoga à do Atlântico ( placas divergentes ), está relacionada com a cadeia dos altos fundos que separa o oceano Índico em duas partes. Para completar este inventário de geografia sísmica, assinalamos a sismicidade do Grande Rift Africano, marcado pela sucessão dos Grandes Lagos e das regiões vizinhas de fractura do Mar Vermelho.

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.