Contributos para o conhecimento da estrutura da terra[1]

Contributos para o conhecimento da estrutura interna da Terra

Contributos para o conhecimento da estrutura interna da Terra
Sismologia
Planetologia
Vulcanologia

Contributo da Sismologia para o estudo do Interior da Terra

Contributo da Sismologia para o estudo do Interior da Terra
- Características gerais das Ondas Internas;
- Ondas Internas : directas, refractadas e reflectidas;
- Velocidade das ondas internas;
- Superfícies de Descontinuidades;

Profundidade
(km)
Velocidade (km/s)
Ondas S
Ondas P
6371
5150
2900
700
300
100
30
0
4
8
12
Gráfico que relaciona a velocidade de propagação (Y) das ondas internas com a profundidade (X).
Verifica-se a existência de variações bruscas de velocidade .
“ Superfícies” .

Profundidade
(km)
Velocidade
(km/s)
Ondas S
Ondas P
6371
5150
2900
700
300
100
30
0
4
8
12
As “ superfícies “ no interior da Terra separam materiais de diferentes composições e propriedades.
Daí designarem-se por Superfícies de Descontinuidades.

Geofísico, meteorologista e professor jugoslavo na Universidade de Zagreb (capital da Croácia);
Interessou – se pelo estudo da estrutura interna da Terra e pelo modo como se propagavam as ondas sísmicas – face ao sismo que destruiu Zagreb a 08 de Outubro de 1909.

Em 1909 Mohorovicic, observou que :
Crosta
Manto
200 km
Manto
Crosta
Epicentro
- as estações sismográficas mais próximas do epicentro – cerca de 200km - registavam a chegada de ondas P ( seguidas de ondas S ).

Então Mohorovicic concluiu que:
Crosta
Manto
200 km
Manto
Crosta
Epicentro
Dois conjuntos de ondas partiram do foco:
A) Um grupo de ondas P e S seguiu um caminho mais
directo entre o foco e a estação - Ondas directas (PA e SA) ;

Crosta
Manto
200 km
Manto
Crosta
Epicentro
Dois conjuntos de ondas partiram do foco:
B) O outro grupo de ondas P e S encontrou outro meio que
desviou a sua trajectória e a sua velocidade – Ondas
refractadas (PB e SB);
Então Mohorovicic concluiu que:

Crosta
Manto
300 km
Manto
Crosta
Epicentro
Mas nas estações sismográficas que se encontravam localizadas para além dos 200 km ….
- Mohorovicic observou que as ondas refractadas – Ondas PB e SB foram registadas nos sismogramas em primeiro lugar e posteriormente ocorreu o registo das ondas PA e SA – ondas directas.

Sismogramas analisados por Mohorovicic

Crosta
Manto
300 km
Manto
Crosta
Epicentro
Então Mohorovicic propôs a existência:
A) O grupo que seguiu directamente pela crosta ( caminho mais directo) foi registado mais tarde que o grupo de ondas que se propagou pelo manto (onde atingiram uma maior velocidade).
D. Moho

Crosta
Manto
300 km
Manto
Crosta
Epicentro
Então Mohorovicic propôs a existência:
B) De uma descontinuidade a separar estes meios – o registo dos dois grupos distintos de ondas P e S era consequência da refracção das ondas nesta descontinuidade.
D. Moho

Crosta
Manto
300 km
Manto
Crosta
Epicentro
D. Moho

Sismólogo , meteorologista e professor catedrático alemão;
Os seus estudos – escreveu mais de 300 livros – fizeram dele um dos criadores da Escala de Richter;
Efectuou estudos sobre a propagação das ondas sísmicas, estudou a chamada zona de sombra e a ele se deve o estudo da superfície que separa o manto do núcleo;

Em 1913, Gutenberg observou que :
“ Para cada sismo, existe um sector da superfície terrestre onde é impossível registar ondas sísmicas directas. “
( 103º)
( 142º)

Trajecto das ondas sísmicas analisado por Gutenberg

Em 1913, Gutenberg observou que :
Depois da Zona de Sombra apenas as Ondas P foram registadas – Ondas P refractadas - com uma velocidade inferior a esperada.

Em 1913, Gutenberg justificou a existência dessa Zona de Sombra:
“ a ausência do registo das ondas sísmicas na Zona de Sombra, está associado ao desvio que as Ondas P sofrem na sua trajectória ao penetrar numa zona com características físicas e químicas muito diferentes “.
O que demonstra a existência de uma superfície de descontinuidade – Descontinuidade de Gutenberg (localizada a 2900 km – estudos mais recentes localizam-na a 2891 km)

Em 1913, concluiu que :
Zona onde se registam as ondas P refractadas

Conclusões
- Para cada sismo há uma Zona de Sombra;
- Na Zona de Sombra não se propagam as Ondas P e S directas (actividade sísmica é mínima);
- A Descontinuidade de Gutenberg localiza-se a 2891 km de profundidade e separa o Manto Inferior do Núcleo Externo.
- Como à profundidade de 2900 km, onde se inicia o núcleo a velocidade das Ondas S anula-se e sabendo que as Ondas S não se propagam em meios líquidos, sugere que o núcleo externamente se encontre nesse estado – líquido.

Especialista Dinamarquesa em geofísica;
Sismóloga, cujos trabalhos foram reconhecidos no seio da comunidade cientifica no estudo de uma descontinuidade desconhecida no interior da Terra – Descontinuidade de Lehmann, também designada de Descontinuidade de Lehmann – Wiechert.

Velocidade (km / s)
Superfície
Centro
Profundidade (km)
“ As Ondas P chocam contra qualquer coisa dura aos 5150 km. “

Velocidade (km / s)
Superfície
Centro
Profundidade (km)
“ Analisando o gráfico … verifica-se um aumento de velocidade de propagação das ondas P a partir dos 5150 km …
Sabendo que a velocidade das Ondas P é maior em meios sólidos do que em meios líquidos, é de supor a existência de um núcleo interno no estado sólido.

A Descontinuidade de Lehmann separa o Núcleo externo do Núcleo Interno.
Crosta
Manto
Núcleo externo
Núcleo Interno
Descontinuidade de Lehmann
5150 km

Estudos realizados por Lehmann sobre a estrutura interna da Terra

Profundidade
(km)
Velocidade
(km/s)
Ondas S
Ondas P
6371
5150
2900
700
300
100
30
0
4
8
12
Analisando o gráfico, verifica- se que dos 100 km aos 250/ 300 km de profundidade ocorre uma alteração brusca de velocidade de propagação das Ondas sísmicas.
ZONA DE BAIXAS VELOCIDADES

Manto
Núcleo externo
Núcleo Interno
Astenosfera
A Zona de Baixas Velocidades, localiza-se no Manto e designa-se por Astenosfera – onde os materiais apresentam um comportamento plástico.
Na Astenosfera as temperaturas já são suficientemente elevadas para provocar a fusão parcial de alguns constituintes – mas o estado predominante é o estado sólido – porque ocorre a propagação das ondas P e S.

Crosta
Manto com camada de Astenosfera
Núcleo externo líquido
Núcleo Interno sólido
Esquema onde se pode verificar a localização da Astenosfera

Manto
Núcleo externo
Núcleo Interno
Astenosfera
Litosfera
Ao conjunto de rochas suprajacentes à Astenosfera (rochas da crosta e da parte superior do Manto) dá-se o nome de Litosfera.

As placas tectónicas são também designadas de placas litosféricas, dado serem fragmentos da litosfera.
PLACA
PLACA
Células
de
convecção
Células
de
convecção

Se observar uma panela de água ao lume, poderá observar como se comporta as células de convecção:
Frio
Quente
1 – No centro, a água da base da panela ao atingir determinada temperatura, sobe verticalmente, deslocando-se para a superfície onde a temperatura é menor.
2 – De seguida, a água desloca – se horizontalmente na superfície, arrefecendo um pouco, o que determina a sua descida lateral, reiniciando-se o ciclo.
3 – Este movimento da água descreve as chamadas células de convecção.

São estes movimentos de convecção que geram a força necessária para arrastar as placas litosféricas.
PLACA
PLACA
Células
de
convecção
Células
de
convecção

Contributo da Planetologia para o estudo do Interior da Terra

Analisando alguns corpos do Sistema Solar …

Crosta
Manto
Núcleo externo
Núcleo interno

Analisando os diferentes corpos do Sistema Solar (que não se encontram à escala )… verificam-se várias semelhanças com o Planeta Terra, o que evidencia uma origem comum.
Terra
Vénus
Mercúrio
Lua
Marte
Júpiter
Urano
Saturno

Meteoritos
Sideritos ou Férreos
Siderólitos ou Petroférreos
Aerólitos ou Pétreos

Constituídos por minerais ricos em sílica e por uma fracção mínima de ferro e níquel.
Constituídos por porções idênticas de minerais silicatados e ferro-níquel.
Constituídos basicamente por ferro e níquel.

Corresponderiam à Crusta.
Corresponderiam ao Manto.
Corresponderiam ao Núcleo.

Corresponderiam à Crusta.
Corresponderiam ao Manto.
Corresponderiam ao Núcleo.
Devido às características dos meteoritos, os Investigadores pressupõem que estes corpos são fragmentos de astros que não terminaram a sua diferenciação!

DE TODOS OS CORPOS DO ESPAÇO … A LUA É O MAIS EXPLORADO E ESTUDADO PELO HOMEM …

Desde 1969 foram colocados estações sismográficas que têm permitido a recolha de dados relativos ao interior deste satélite.
Registam-se neste , em média, 600 a 3000 sismos de magnitude nunca superior a 2

…. experiências sísmicas realizadas na Lua têm permitido deduzir elaborar um possível modelo da estrutura interna deste satélite!

Conclusões :
- A variação da velocidade das ondas P e S sugere que a Lua se subdivide, internamente em Crusta (0-60km), Manto (60-1000) e Núcleo (1000-1738 km);
- A Crusta e o Manto serão sólidos (propagação contínua de Ondas P e S);
- No Manto Superior também se verifica uma Zona de Baixas Velocidades;

Conclusões :
- Na parte externa do Núcleo a matéria parece menos rígida, mas não se pode encontrar no estado líquido uma vez que se verifica a propagação das Ondas S;
- Ao comparar a estrutura interna da Terra com a a estrutura interna da Lua pode-se admitir um processo de formação comum, apesar de haver diferenças.

Contributo da Vulcanologia para o estudo do Interior da Terra

Os produtos expelidos pela actividade vulcânica, com origem no Interior da Terra fornecem bastantes informações sobre a composição químico - mineralógica dos materiais da geosfera.

… os materiais expelidos por uma actividade vulcânica contribuem para o conhecimento da natureza dos materiais do Manto!

Analisando a composição do magma do manto superior …
Óxido de Magnésio
Óxido de Ferro
Sílica

Sílica
A rocha cuja composição mineralógica se assemelha a este magma é o PERIDOTITO .
Olivinas
Piroxenas

Deste modo podemos concluir que o Manto Superior apresenta uma composição de natureza …
Óxido de Magnésio
Óxido de Ferro
Sílica

Existe a Crusta Oceânica (mais densa, de natureza basáltica e constituída de silício e magnésio – SIMA) e a Crusta Continental (menos densa, de natureza granítica e constituída de silício e alumínio – SIAL).
Modelo da Estrutura Interna da Terra em função da densidade e da composição química.

O Manto é a parte do interior da Terra que é de natureza peritotítica (Ferro , magnésio) e pode ser dividido em Manto Superior e em Manto Inferior.

O Núcleo é de natureza essencialmente metálica (Ferro e Níquel) e pode ser dividido em Núcleo Interno e em Núcleo Externo.

Com a ajuda dos teus colegas e do teu professor completa a legenda dos seguinte esquema!
1- Crosta Continental;
2- Crosta Oceânica;
3- Manto Superior;
4- Manto Inferior;
5- Núcleo Externo;
6- Núcleo Interno;
A- Descontinuidade de Mohorovicic;
B- Descontinuidade de Gutenberg;
C- Descontinuidade de Lehmann;

Existe também outro modelo… Modelo da Estrutura Interna da Terra em função da rigidez (Estado Físico)
Camada mais superficial, que se encontra no estado sólido.
Também conhecida por Zona de Baixas Velocidades, encontra-se no estado plástico, ou seja é parcialmente líquida.

Camada que se encontra no estado sólido.
Camada que se encontra em dois estados, externamente líquida e internamente sólida.

Velocidade
(km/s)
Análise conjunta de ambos os modelos em comparação com a velocidade de propagação das Ondas Sísmicas.
Profundidade
(Km)

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