Este documento descreve vários métodos para estudar o interior da geosfera, incluindo: 1) Métodos diretos como perfurações e estudos de materiais vulcânicos e indiretos como geofísica. 2) Sondagens fornecem dados sobre rochas, gases, temperatura e pressão em profundidade. 3) Campos magnéticos e gravimétricos revelam a constituição heterogênea da crosta e manto.

1. MARGARIDA BARBOSA TEIXEIRA
MÉTODOS PARA O ESTUDO DO
INTERIOR DA GEOSFERA

2. Métodos de Estudo
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Métodos de Estudo
Diretos Indiretos
Baseados na
observação direta
Baseados em
cálculos e teorias

3. Métodos de Estudo
3
Métodos diretos
. Estudo da superfície visível
. Estudo em minas e escavações
. Sondagens - perfurações na crusta
. Materiais emitidos durante a atividade
vulcânica (lava e xenólitos)
Métodos indiretos
. Astrogeologia e Planetologia
. Dados da Geofísica
Métodos para o
estudo do interior
da geosfera
Gravimetria
Densidade
Geomagnetismo
Sismologia
Geotermia

4. Sondagens
4
A maior perfuração foi realizada, em 1970, na Rússia, até cerca de 12 Km
de profundidade.
A análise dos carotes permite conhecer:
as características das rochas,
os gases que a elas estão associadas,
a temperatura a que os materiais rochosos se encontram,
a pressão a que os materiais rochosos se encontram.

5. Sondagens
5
As perfurações envolvem problemas complexos:
económicos
técnicos (devido às elevadas temperaturas os materiais utilizados na perfuração
têm de ser, simultaneamente, resistentes a essas temperaturas e suficientemente
leves para serem manejados).

6. Magmas e Xenólitos
6
O magma ao ascender arranca fragmentos
das rochas encaixantes – xenólitos – que
são, por vezes, fragmentos do manto que
fornecem dados sobre a constituição
rochosa desta camada da geosfera.
Os vulcões lançam para o exterior materiais oriundos
do interior da geosfera.
Estudando as características dos magmas pode
inferir-se as condições em que foram gerados,
nomeadamente a temperatura, pressão e composição
do manto.

7. Planetologia e Astrogeologia
7
Estudos sobre os planetas telúricos fornecem informações sobre a
estrutura da geosfera.
A análise da constituição dos meteoritos provenientes
de cometas fornece indicações sobre a constituição da
nébula solar.
O estudo da Lua fornece informações sobre o
passado da Terra (apagado pela erosão) e permite
deduzir o futuro da Terra (ausência de
geodinâmica interna).

8. Planetologia e Astrogeologia
8
A partir da análise dos meteoritos provenientes de alguns asteroides
(indiferenciados) pode-se deduzir a composição da Terra antes de sofrer
diferenciação.
A partir da análise dos meteoritos provenientes de asteroides de maiores
dimensões (diferenciados) pode-se deduzir que tal como eles a Terra
também sofreu diferenciação em camadas: núcleo metálico, manto e crosta
rochosa (sendo o manto mais denso do que a crosta).

9. Sismologia
9
A sismologia estuda o comportamento das ondas sísmicas no interior da
geosfera.
Propagação das ondas sísmicas através de um planeta
hipoteticamente uniforme.
Algumas trajetórias possíveis das ondas
sísmicas através da Terra.

10. Sismologia
10
O estudo do comportamento das ondas sísmicas em profundidade permitiu
verificar que a velocidade de propagação e a trajetória dos raios sísmicos
não é uniforme:
as ondas sísmicas aumentam e diminuem de velocidade;
os raios sísmicos sofrem desvios na sua trajetória (refrações e/ou
reflexões).
A geosfera não é um corpo homogéneo.
A geosfera está diferenciada em camadas de diferentes
densidade, rigidez, pressão, temperatura e composição.
A velocidade e a trajetória das ondas sísmicas
dependem da rigidez e da densidade dos materiais
atravessados.

11. Densidade
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A densidade é numericamente igual à massa volúmica.
m – massa
v – volume
Densidade média da Terra – 5,5
Densidade média das rochas de superfície – 2,8
Devem existir materiais mais densos
no interior da geosfera.
d = m/v

12. Densidade
12
A Terra é heterogénea, havendo o aumento da densidade com a
profundidade:
As rochas do interior da geosfera são
comprimidas pelas rochas suprajacentes
a diminuição de volume gera o aumento
de densidade das rochas mais internas.
Existência de materiais mais densos no interior
da Terra, nomeadamente a presença de metais
(no núcleo).

13. Geotermismo
13
Determinações feitas em minas e sondagens mostram que a temperatura da
Terra aumenta com a profundidade.
Nas determinações diretas verificou-se que a temperatura aumenta 30ºC/Km,
isto é 1ºC em cada 33 metros de profundidade.
O aumento da temperatura com a profundidade não é constante.
0
A geotermia estuda o calor da geosfera.

14. Geotermismo
14
O gradiente geotérmico é a taxa de variação da temperatura com a
profundidade.
Na crusta a média é de cerca de 30ºC/Km.
À medida que a profundidade aumenta o aumento da temperatura
diminui
O gradiente geotérmico diminui com a profundidade.
Gradiente geotérmico

15. Geotermismo
15
Grau geotérmico
Número de metros que é necessário aprofundar para que a
temperatura aumente em 1ºC.
Na crusta a média é de cerca de 33 m/ºC.
À medida que a profundidade aumenta, o número de metros que é
necessário aprofundar para que a temperatura suba 1ºC aumenta.
O grau geotérmico aumenta com a profundidade.

16. Geotermismo
16
O calor interno da Terra vai-se libertando continuamente através da sua
superfície.
Por vezes esse fluxo é percetível e até espetacular, como acontece nas
zonas vulcânicas mas, geralmente, não nos apercebemos dessa libertação de
calor interno devido à baixa condutividade térmica da crosta terrestre.
Fluxo térmico
Quantidade de calor libertada pela Terra por unidade de superfície e
por unidade de tempo.

17. Geotermismo
17
Nas zonas geologicamente mais ativas, correspondentes às fronteiras
divergentes das placas litosféricas (zonas de rifte), onde ascendem e
derramam enormes quantidades de magma, o fluxo térmico é mais
acentuado.
O fluxo térmico diminui com o afastamento ao rifte.
Na fossa oceânica a acumulação de sedimentos, maus condutores de calor,
conduz a um baixo fluxo térmico.

18. Geotermismo
18
O gradiente geotérmico (variação da temperatura com a profundidade)
diminui com o afastamento ao rifte .
O grau geotérmico (nº de metros que é necessário aprofundar para que a
temperatura aumente em 1ºC) aumenta com o afastamento ao rifte.

19. Geotermismo
19
Nas zonas vulcânicas, nomeadamente nas dorsais oceânicas, a proximidade
de magmas revela:
fluxo térmico mais elevado (liberta-se maior quantidade de calor);
gradiente geotérmico mais elevado (a temperatura aumenta mais por Km
de profundidade);
grau geotérmico mais baixo (é necessário aprofundar muito menos para
que a temperatura aumente 1ºC).

20. Geotermismo
20
Astenosfera
As temperaturas aproximam-se das
temperaturas de fusão dos
materiais existentes.
Os materiais estarão, por isso,
parcialmente fundidos (só uma
pequena porção atinge a fusão);
consequentemente a sua rigidez
será menor do que a dos materiais
da litosfera.

21. Geotermismo
21
Núcleo externo
Estima-se que as temperaturas serão
superiores às temperaturas de fusão dos
materiais que se encontram nessa zona.
Os materiais estarão no estado líquido.
Núcleo interno
As elevadas pressões a que os materiais
estão sujeitos fazem aumentar a
temperatura de fusão dos mesmos.
As temperaturas existentes não serão
suficientes para fundir os materiais.
Os materiais estarão no estado sólido.

22. Gravimetria
22
A força de atração gravitacional (F) entre dois corpos de massas M e m é
diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente
proporcional ao quadrado da distância que os separa.
Qualquer corpo situado à superfície da Terra experimenta uma força de
atração (F) para o centro da Terra.
G- constante gravitacional
M- massa da Terra
m - massa do corpo
r - raio da Terra (distância entre o corpo e o
centro da Terra)

23. Gravimetria
23
Nem todos os lugares estão à mesma distância do centro da Terra. A
atração gravítica varia de zona para zona (latitude, altitude, …).
Assim, para comparar valores da força gravítica em diferentes pontos da
Terra é necessário introduzir correções relativas a diferentes
parâmetros, tais como, latitude, altitude e topografia do local.
Após a introdução das correções seria de esperar que a força gravítica
(medida com o gravímetro) fosse igual em toda a superfície da Terra, mas
tal não acontece.
As anomalias gravimétricas são devidas à presença de corpos rochosos,
no interior da crosta terrestre, com diferentes densidades.

24. Gravimetria
24
Anomalia gravimétrica negativa
A presença, no subsolo, de
corpos rochosos com densidade
inferior às rochas encaixantes
diminui a força gravítica nas
proximidades dessa região.

25. Gravimetria
25
Anomalia gravimétrica positiva
A presença, no subsolo, de corpos
rochosos mais densos do que as
rochas envolventes aumenta a força
gravítica nas proximidades dessa
região.
Nota: A exploração mineira e petrolífera
recorrem à gravimetria para pesquisar materiais
geológicas de interesse económico.

26. Gravimetria
26
Através do estudo das anomalias gravimétricas é possível detetar-se
a localização de materiais de diferentes densidades.
A crusta terrestre é constituída por materiais de diferentes
densidades.
A crusta é constituída por diferentes materiais (constituição
heterogénea).

27. Gravimetria
27
Seria de esperar que ao nível das
grandes cadeias montanhosas, devido ao
excesso de massa, existissem anomalias
gravimétricas positivas.
Tal não acontece porque sob as
montanhas existem raízes profundas
formadas por rochas da crusta (pouco
densas).
A crusta terrestre tem
espessura variável

28. Geomagnetismo
28
Porque razão um íman ou qualquer corpo
magnetizado, como a bússola, se orienta num
determinado sentido?
O íman:
- tem 2 polos magnéticos,
- gera um campo magnético.
O campo magnético apresenta linhas de força que podem ser observadas quando se
coloca limalha de ferro sobre uma cartolina que esteja sobre um íman.
Ao deslocar a cartolina com a limalha de ferro sobre o íman, verifica-se que cada
partícula constituinte da limalha de ferro se orienta segundo as linhas de força do
campo magnético atuante.

29. Geomagnetismo
29
A bússola tem uma agulha magnética com 2 polos
magnéticos, um aponta para sul e o outro para
norte.
Convencionou-se chamar ao polo que aponta para o
norte (geográfico) polo norte (da bússola).
Esta orientação resulta da Terra apresentar geomagnetismo, isto
é, um campo magnético invisível.

30. Geomagnetismo
30
Polos iguais repelem-se e polos diferentes atraem-
se.
Assim, o polo norte da bússola é atraído pelo polo
sul (magnético) da Terra;
O polo sul magnético da Terra encontra-se
próximo do polo norte geográfico.

31. Geomagnetismo
31
Pensa-se que este campo magnético resulta de o Ferro e Níquel,
constituintes do núcleo externo, se encontrarem fundidos e
apresentarem um movimento de rotação que cria uma corrente
elétrica que gera o campo magnético terrestre.

32. Geomagnetismo
32
O campo magnético terrestre protege a
Terra dos ventos solares que transportam
partículas carregadas eletricamente.

33. Geomagnetismo
33
O campo magnético, ao longo do tempo
geológico, tem mudado periodicamente a
sua polaridade:
períodos de polaridade magnética
normal (igual à sentida no presente),
períodos de polaridade magnética
inversa (oposta à sentida no presente).

34. Geomagnetismo
34
Se a Terra apresenta um campo magnético,
o que acontece, no momento da génese, às
rochas constituídas por minerais
ferromagnéticos como por exemplo o
basalto?
Durante o arrefecimento do magma, os cristais podem ficar magnetizados
instantaneamente quando a temperatura desce abaixo do ponto de Curie
(585º para a magnetite).
Os minerais ferromagnéticos orientam-se de acordo com o campo magnético
terrestre, ficando registado na rocha o campo magnético terrestre da altura
da formação dos seus minerais ferromagnéticos – campo paleomagnético
O registo magnético preservado em rochas antigas permite determinar a
direção, o sentido e a intensidade do campo magnético no passado.
O estudo dos campos magnéticos terrestres fossilizados designa-se
paleomagnetismo.

35. Geomagnetismo
35
Só as rochas magmáticas é que são magnetizadas?
Nas rochas sedimentares, no momento da
sedimentação, os grãos de minerais caem
vagarosamente para o fundo e os componentes
magnéticos orientam-se de acordo com o
campo magnético terrestre.

36. Geomagnetismo
36
O paleomagnetismo das rochas ao nível dos limites divergentes de placas
a. aproximadamente, 5 milhões de anos;
b. aproximadamente, 2 a 3 milhões de anos;
c. atualmente.
Verificou-se:
a existência de bandas alternas,
paralelas e simétricas relativamente ao
eixo da dorsal, de diferente polaridade
magnética (normal e inversa);
a presença de zonas, paralelas e
simétricas em relação ao eixo da dorsal,
onde as medições do campo magnético,
realizadas com o auxílio de
magnetómetros, apresentavam valores
muito elevados (anomalias positivas) e
zonas onde esse registo é muito mais
fraco (anomalias negativas).

37. Geomagnetismo
37
O paleomagnetismo das rochas ao nível dos limites divergentes de placas
O valor medido com o magnetómetro resulta da sobreposição:
do valor do campo magnético terrestre atual,
com o campo produzido pela rocha magnética
(nesta os minerais magnéticos estão alinhados de acordo com o
sentido do campo magnético terrestre da época da sua formação).
Se ambos os campos tiverem a mesma polaridade (o mesmo sentido)
o valor total medido é maior do que o campo magnético
terrestre, e portanto mais positivo (anomalia positiva).
Se os campos tiverem polaridades com sentidos opostos subtraem-se
o valor total será inferior (anomalia negativa) podendo ser
negativo se o campo produzido pelas rochas for maior que o
campo magnético terrestre atual.

38. Geomagnetismo
38
O paleomagnetismo das rochas ao nível dos limites divergentes de placas

39. Geomagnetismo
39
O paleomagnetismo das rochas ao nível dos limites divergentes de placas
A simetria do registo paleomagnético resulta do
alastramento dos fundos oceânicos a partir do
rifte.
O magma quando chega à superfície solidifica
em ambos os lados do rifte e, nesse momento, os
cristais ferromagnéticos (magnetite) do basalto
magnetizam segundo o campo magnético
terrestre.
Este facto apoia:
a ocorrência de inversões de polaridade do campo magnético
terrestre;
a formação e alastramento dos fundos oceânicos a partir do rift e,
portanto, a Teoria da Tectónica de Placas.

40. Geomagnetismo
40
O paleomagnetismo e a determinação da latitude geográfica da rocha no
momento da sua formação.
A inclinação das linhas de força do campo
magnético terrestre varia com a latitude.
A orientação magnética registada numa rocha
permite avaliar a sua localização, relativamente
aos polos magnéticos, no momento da sua
formação.

41. Geomagnetismo
41
O paleomagnetismo e a determinação da latitude geográfica da rocha no
momento da sua formação.
A

42. Geomagnetismo
42
O paleomagnetismo e a determinação da latitude geográfica da rocha no
momento da sua formação.
Determinando a latitude das rochas no
momento da sua formação,
é possível posicionar os continentes
relativamente aos polos magnéticos, ao
longo da história geológica da Terra.
A determinação do paleomagnetismo de rochas
vulcânicas do Pérmico vem recuperar e apoiar a teoria
de Wegener – no Pérmico, os continentes estavam
reunidos no supercontinente Pangea.

43. Geomagnetismo
43
Importância do Geomagnetismo
A existência de um campo magnético terrestre apoia o modelo sobre a existência
de um núcleo externo líquido formado por Ferro e Níquel.
O campo magnético terrestre desvia os ventos solares que transportam partículas
carregadas eletricamente que destruiriam as células vivas funcionando, assim, como
um escudo protetor.
Permite a existência de vida na Terra.

44. Geomagnetismo
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Importância do Geomagnetismo
O paleomagnetismo fornece informações sobre o passado da Terra:
regista variações da polaridade do campo magnético terrestre;
apoia a hipótese da formação dos fundos oceânicos a partir do rift, ou seja, apoia a
Teoria da Tectónica de Placas;
permite determinar a latitude geográfica que a rocha em estudo ocupava no
momento da sua formação;
permite tirar ilações sobre a posição dos continentes no passado relativamente
aos polos magnéticos.