Conteúdo - Estrutura da Terra 4

Esquema apresentando o ângulo delta=105o que corresponde ao começo da zona de sombra das ondas sísmicas S e o raio da Terra=6.350 Km. Sabendo que a superfície de descontinuidade de Gutenberg se situa à profundidade de 2.900 Km é fácil, a partir do esquema, calcular o valor do raio do núcleo.

Esquema mostrando de forma muito simplificada a composição química (elementos principais), o estado físico, as temperaturas e as profundidades das camadas quase concêntricas, definidas por descontinuidades, que constituem o modelo da estrutura interna da Terra. Situado sob a descontinuidade de Gutenberg, o núcleo, é constituído essencialmente por ferro e níquel, podendo conter algum silício e enxofre. Subdivide-se em núcleo externo (até 5.200 Km; 30,8% da massa da Terra; profundidade de 2.890 - 5.150 Km), supostamente líquido, como se deduz do comportamneto das ondas sísmicas, e núcleo interno (1,7% da massa de Terra; profundidade de 5.150 - 6.370 Km ), considerado como estando no estado sólido. A descontinuidade de Lehmann separa os dois meios.

Esquema representando um mapa com os resultados de uma inversão tomográfica de uma secção do manto situada na região equatorial da Terra. As cores frias representam desvios positivos da velocidade das ondas sísmicas em profundidade, a partir de uma média radialmente simétrica. As cores quentes representam desvios negativos da velocidade das ondas sísmicas em profundidade. Sabendo que o manto tem uma composição aproximadamente constante, deduz-se que os desvios das velocidades resultam das diferenças de temperatura; com as cores frias para o manto rígido e as cores quentes para o manto plástico. A circunferência a tracejado corresponde a uma descontinuidade que se situa a cerca de 670 Km de profundidade; os limites das placas tectónicas estão representados a amarelo na região central do mapa index. Para a medição das descontinuidades laterais é preciso fazer uma grande quantidade de medições sismográficas e, depois, usar a tomografia que é a reconstrução de uma imagem (mapa) a partir das projecções sismográficas e das zonas de sombra. Podemos fazer uma analogia entre a tomografia e o raio X usado pelos médicos. O raio X feito a um paciente a partir de diferentes direcções e reconstituído numa imagem única será análogo a uma tomografia de uma região terrestre.

Secção esquemática representando um corte em profundidade ao longo do raio terrestre. Crusta e litosfera - A crusta (crosta) terrestre é a zona mais superficial e de menor densidade (d=2,7 g/cm3 a 2,9 g/cm3). Com base na velocidade de propagação das ondas sísmicas, na crusta terrestre, os sismólogos chegaram aos seguintes resultados: à profundidade de cerca de 17 Km há uma variação na velocidade de propagação das ondas P e S, o que pressupõe a alteração das características do material e por conseguinte a existência de uma descontinuidade, designada descontinuidade de Conrad. Entre a superfície e a descontinuidade de Conrad a velocidade de propagação das ondas sísmicas é: Vp=5,6 Km/s e Vs=3,3 Km/s; a partir da descontinuidade de Conrad até à descontinuidade de Moho os valores são: Vp=6 a 7 Km/s e Vs=3,7 Km/s. Deste modo, a descontinuidade de Conrad subdivide a crusta continental em: crusta continental superior e crusta continental inferior. A primeira camada, também designada por Sial, devido ao predomínio do silício (Si) e do aluminio (Al), sendo constituída em grande parte por rochas do tipo geral do granito - camada granítica; a segunda, denominada Sima, por ser rica em silício (Si) e magnésio (Mg), deverá ser constituída por rochas da família do gabro e do tipo do basalto - camada basáltica. A crusta oceânica é formada por uma camada basáltica, com velocidades de propagação das ondas sísmicas do tipo P entre 4 a 5 Km/s, com cerca de 1 a 4 Km de espessura e pela camada oceânica, com velocidade de progação das ondas do tipo P entre 6 a 7 Km/s, com cerca de 5 a 6 Km de espessura. Quer a crusta continental, quer a oceânica, possuem na sua parte superior uma camada sedimentar de espessura variável. A litosfera, com espessura de aproxidamente 100 Km, engloba as rochas da crusta terrestre (continental e oceânica) e uma parte do manto superior, como uma unidade rígida. A litosfera é formada por um mosaico de placas rígidas e móveis - as placas litosféricas ou tectónicas. A astenosfera, representada na secção esquemática, entre os 400 e 650 Km de profundidade, com a cor verde claro, segue-se à litosfera, fazendo parte do manto superior, é uma zona plástica constituída por rochas fundidas. Na astenosfera as ondas propagam-se com uma velocidade menor do que na litosfera, o que leva alguns autores a designá-la por zona de baixas velocidades. A astenosfera constitui uma camada importante na mobilidade da litosfera, não só por ser constituída por materiais plásticos mas também por nela se desenvolverem as correntes de convexão, que trataremos no Tema Tectónica de placas. O manto inferior está separado da astenosfera pela descontinuidade de Repetti, prolonga-se até à base do núcleo (2.700 - 2.890 Km). A camada D" tem uma espessura calculada entre 200 e 300 Km e representa cerca de 4% da massa manto-crusta. Faz parte do manto inferior, acontecendo que descontinuidades sísmicas sugerem que a camada D" pode diferir quimicamente do manto inferior. O núcleo constitui a zona central, essencialmente formado por ferro e níquel e diferente da composição dos silicatos que o envolvem. Com base nas propriedades físicas, é posssível distinguir duas zonas:núcleo interno, sólido, e núcleo externo, líquido.

A estrutura interna da Terra segundo diferentes conceitos, de acordo com as diferentes características físicas consideradas.

Conteúdo - Formação de Rochas

Cratera do vulcão Stromboli.	As rochas são, basicamente, associaçãoes naturais de dois ou mais minerais agregados ou não e, normalmente, cobrindo vastas áreas da crosta (crusta) terrestre e, por vezes, embora raras, constituídas por um só mineral. São, normalmente, agrupadas, de acordo com a sua origem, em três grandes classes: magmáticas ou ígneas (ignis=fogo), metamórficas e sedimentares. O domínio da Geologia que se dedica ao estudo da composição, origem e história natural das rochas designa-se por Petrologia. Assim sendo, passamos a ter três subdomínios da Petrologia: 1) das rochas magmáticas, 2) das rochas metamórficas e 3) das rochas sedimentares. As rochas magmáticas resultam da consolidação e cristalização do magma. O magma é uma substância fluída, total ou parcialmente fundida, constituída, essencialmente, por uma fusão complexa de silicatos, silício e elementos voláteis, tais como vapor de água, cloretos, hidrogénio, flúor, e outros. Os magmas encontram-se na crosta terrestre a diferentes profundidades, em câmaras ou bolsadas magmáticas, a diferentes temperaturas de fusão as quais dependem da composição química do magma, da pressão a que está sujeito e da temperatura da rocha confinante. Corte esquemático e simplificado do modelo da Tectónica de Placas. É de salientar as diferentes profundidades e posições relativas a que se encontram as câmaras magmáticas. Apresentando os magmas variações químicas na sua composição, quando solidificam e cristalizam originam uma extensa variação mineralógica. Como consequência vamos ter diferentes tipos de rochas magmáticas. Quando o magma solidifica no interior da crosta terrestre, dá origem às chamadas rochas magmáticas intrusivas ou plutónicas. No caso de solidificar à superfície da crosta terrestre origina as chamadas rochas magmáticas extrusivas ou vulcânicas. Como as rochas vulcânicas são, normalmente, extruídas sob a forma de lava, permitem fazer uma observação e um estudo directo do magma no seu estado líquido. Após a erupção vulcânica dá-se o rápido arrefecimento das escoadas lávicas à superficíe, originando uma rápida cristalização da fracção líquida do magma (lava) e formando uma rocha sólida com alguns cristais desenvolvidos disseminados numa massa de microcristais ou numa massa vítrea.
Recolha de amostras de lava do vulcão Etna.
Arrefecimento brusco de uma escoada lávica.

Resumo - Rochas

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Conteúdo - Exemplos de Minerais

Turquesa CuAl6[(OH)2PO4]44H2O	A cor sendo uma das características importantes não é muito fiável. Por exemplo, o berilo pode ser incolor, branco, amarelo pálido, verde, rosa, azulado, roxo. O berilo apresenta um grande número de variedades, segundo a cor. A cor de um mineral depende da absorção de algumas das vibrações da luz branca e da reflexão de outras. A cor resulta, normalmente, da composição química, isto é da presença de átomos de um determinado elemento, na estrutura do mineral (exemplos: a esmeralda, variedade de berilo de cor verde, contêm pequenas quantidades de Cr2O3; a água marinha, outra variedade de berilo de cor azul esverdeado a azul claro, contêm Mn e Cr em pequenas quantidades). Os minerais com Al, Na, K, Ca, Mg, Ba, apresentam cores claras ou são incolores, enquanto aqueles que contêm Fe, Cr, Mn, Co, Ni, Ti, Va, são corados, apresentando, por vezes, cores intensas de acordo com os teores daqueles elementos na sua composição química. Também, o modo como os elementos estão dispostos na rede cristalina do mineral e a valência que possuem afectam a cor. A cor da risca dos minerais, pode-se determinar de uma maneira simples. Riscando o mineral num fragmento de porcelana não vidrada. A cor do pó deixado sobre a porcelana é a cor da risca. A transparência é a propriedade que os minerais têm de se deixarem atravessar pela luz. Segundo o grau de transparência podemos distinguir os minerais transparentes, semitransparentes, translúcidos, não transparentes e opacos. O brilho é a propriedade que o mineral tem de reflectir a luz. Depende de numerosos factores, entre eles, o índice de refracção, a dispersão cromática, a absorção da luz e as características da superfície estudada ( lisa ou rugosa). Podemos distinguir vários tipos de brilho: metálico, adamantino, vítreo, gorduroso, nacarado. Longe de estarmos a ser exaustivos, vamos, ainda, citar mais algumas propriedades dos minerais, pensando naqueles(as) que querem fazer a identificação de minerais, quanto mais não seja para as suas colecções particulares ou, quem sabe, pelo prazer do estudo. A piroelectricidade consiste no aparecimento de uma polarização eléctrica quando determinado mineral é submetido ao calor. A piezoelectricidade consiste no aparecimento de uma polarização eléctrica quando determinado mineral é submetido a forças de compressão ou tensão. A clivagem é a propriedade que os cristais têm de se partirem segundo planos reticulares bem definidos. Estes planos, tal como referimos atrás, são paralelos a possíveis faces do cristal, existindo uma dependência entre a clivagem e a estrutura atómica do mineral. É bem conhecida a clivagem das micas e da calcite. O estudo das propriedades ópticas dos minerais é complexo e como tal referimos apenas dois aspectos: 1) é necessária a feitura de lâminas delgadas a partir dos minerais e/ou rochas; 2) é necessário um microscópio de luz polarizada para se fazer o estudo das lâminas delgadas. Para mais informação deve ser feita a consulta de bibliografia especializada. Nos laboratórios mineralógicos modernos, para além do estudo das propriedades atrás referidas, utilizam-se técnicas sofisticadas, tais como difracção de raios X, análise térmica diferencial, análise espectral, microssonda electrónica e outras, para a identificação dos minerais. Todas estas técnicas exigem equipamento de laboratório complexo e muito caro, bem como formação especializada. Porquê a utilização de técnicas sofisticadas? Por várias razões: 1) não podemos esquecer que estamos a trabalhar à escala do átomo, 2) as redes cristalinas dos minerais sofrem vários graus de desordem o que pode afectar profundamente as propriedades do cristal, 3) os cristais com faces desenvolvidas, tais como as fotografias dos exemplares apresentados nesta página, são raros ou pouco frequentes porque, tal como já foi dito antes, para que as faces cresçam é preciso que todas as condições físico-químicas sejam favoráveis; o que acontece, normalmente, é que as condições físicas de temperatura, pressão, espaço e tempo, bem como as condições químicas de concentração de elementos, não são favoráveis ao desenvolvimento de grandes massas cristalinas, mas sim de agregados de diferentes cristais microscópicos que vão dar origem às rochas. A origem do nome dado às diferentes espécies minerais é bastante diversificada. Existem nomes derivados da composição química do mineral (exemplos: cuprite = óxido de cobre; manganite = hidróxido de manganês), nomes derivados do nome de uma localidade onde o mineral foi descoberto (exemplos: autunite = Autun (França); labradorite = Labrador (Canadá), nomes derivados de uma das propriedades do mineral [exemplos: cor – albite = albus (branco); densidade – barite = barus (pesado); clivagem – ortóclase ou ortose = clivagens ortogonais], nomes derivados do nome de uma pessoa (exemplos: berzelianite = Berzelius; smithsonite = Smithson). Os problemas de nomenclatura não são simples. Como em todas as ciências naturais, é indispensável classificar os minerais mediante uma sistemática que permita compará-los entre si e identificá-los. Graças ao emprego dos raios X e ao estudo da composição química e das propriedades cristalográficas foi possível repartir, todos os minerais conhecidos, por classes, subclasses e grupos. Esta classificação é denominada por cristaloquímica. Nela os minerais estão agrupados em 9 classes: classe I – elementos nativos e ligas metálicas (metais, semi-metais, metalóides), classe II – sulfuretos,…(sulfuretos simples, duplos; sulfossais…), classe III – halogenetos (halogenetos simples, duplos e oxihalogenetos), classe IV – óxidos e hidróxidos (óxidos simples, múltiplos; hidróxidos, arseniatos,…), classe V – carbonatos, nitratos, boratos, classe VI – sulfatos, cromatos, molibdatos, volframatos, classe VII – fosfatos, arseniatos, vanadatos, classe VIII – silicatos (subclasses – nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos, tectossilicatos) e classe IX – minerais orgânicos. Os silicatos formam a classe mais abundante e importante da crosta terrestre. Sendo a classificação cristaloquímica a mais usada, queremos deixar claro que se utilizam outras classificações. Depois do oxigénio, o silício é o elemento mais abundante da crusta terrestre. Na Natureza só aparece sob a forma de compostos. Por exemplo, o quartzo é um dióxido de silício ( SiO2 ); a anortite é um silicato de alumínio e cálcio ( Ca[Al2Si2O8] ); a moscovite é um silicato de alumínio e potássio ( KAl2[AlSi3O10](OH,F)2 ). Ossilicatos são compostos formados pela substituição de átomos de hidrogénio dos diferentes ácidos silícicos (ácido ortosilícico, ácido metasilícico) por metais. A titulo de curiosidade, sobretudo das mulheres, passamos a referir alguns aspectos das chamadas pedras preciosas. Já na primeira página fizemos uma breve referência às gemas. Costuma-se dividir as gemas em duas categorias: as preciosas e as semipreciosas. As pedras preciosas não são mais que minerais que, particularmente, pela sua raridade e beleza, depois de talhadas (lapidadas), têm um elevado valor comercial. O grupo das pedras preciosas inclui apenas quatro espécies minerais: diamante, rubi (variedade do corindon), safira (variedade do corindon) e a esmeralda (variedade de berilo). O grupo das semipreciosas é formado, essencialmente, por: variedades de berilo, turmalina, topázio, quartzo, opala, turquesa, jade, granada, zircão e feldspatos. Para terminar este tema, podemos dizer que os minerais se formam a partir de três grandes processos: magmático, metamórfico e sedimentar. No tema Rochas iremos abordar estes grandes e complexos processos naturais.
Anatase TiO2
Brookite TiO2
Leucite K(AlSi2O6)
Natrolite Na2(Al2Si3O10)2H2O
Esmeralda (variedade de Berilo) Al2Be3(Si6O18)
Água Marinha (variedade de Berilo) Al2Be3(Si6O18)
Diamante C
Elbaíte (variedade de Turmalina)Na(Li,Al)3Al6[(OH)4(BO3)3Si6O18]

Conteúdo - Sismologia 3

Nas dorsais meso-oceânicas (médio-oceânicas), bem como nas falhas transformantes, originam-se numerosos sismos de intensidade moderada. Estes produzem-se a uma profundidade, abaixo do fundo oceânico, entre 1.000 a 2.000 metros e, praticamente, não afectam o homem. Nas zonas de subducção têm origem sismos superficiais (profundidade do foco até 80 Km), muito embora, os sismos superficiais ocorram particularmente ao longo das dorsais meso-oceânicas ( limites divergentes ), intermédios (profundidade do foco entre 80 e 300 Km, concentrando-se, particularmente, nos limites convergentes ) e profundos (profundidade do foco entre 300 e 700 Km, encontrando-se unicamente nos limites convergentes). É aqui que se originam os terramotos mais violentos e também os mais mortíferos, por causa da sua situação geográfica, frequentemente, localizada em regiões de forte densidade populacional (Chile, Japão, México). Ocorrências sísmicas mostradas segundo a profundidade da localização do foco ou hipocentro.  Legenda: amarelo (superficiais) = profundidade do foco até 25 Km vermelho (intermédios) = profundidade do foco entre 26 e 75 Km negro (profundos) = profundidade do foco entre 76 e 660 Km

Uma boa ilustração da sismicidade, bem como a sua relação directa com a Tectónica de Placas, são os mapas históricos, representados em baixo, dos sismos de África e da América do Sul. Eles mostram a repartição dos sismos função da profundidade do foco. Foram tirados do "site" http://neic.usgs.gov/ o qual fornece muita informação sobre sismos. Procure identificar as placas tectónicas envolvidas, bem como as relações entre as profundidades e o tipo de limites das placas tectónicas envolvidas. O mapa mostra a distribuição dos sismos de África, ocorridos entre 1977 e 1997, função da profundidade do foco. O mapa mostra a distribuição dos sismos da América do Sul, ocorridos entre 1975 e 1995, função da profundidade do foco.