Este documento descreve os principais contributos da sismologia, vulcanologia e planetologia para o conhecimento da estrutura interna da Terra. A sismologia permitiu estabelecer um modelo com três camadas concêntricas - crosta, manto e núcleo - e identificar descontinuidades como a de Mohorovicic e Gutenberg. A vulcanologia forneceu informações sobre a composição do manto. O estudo de sismos na Lua e de meteoritos contribuiu para compreender a diferenciação planetária.

1. 10º Ano de Biologia e Geologia Professores: Ana Cravo e Carlos Almeida

2. 1. CONTRIBUTOS PARA O CONHECIMENTO
1.1. Contributos da Sismologia:
 Permitem estabelecer um modelo com 3 camadas concêntricas:
- Crosta (camada superficial);
- Manto (camada intermédia);
- Núcleo (camada interior).
 Tiveram como base inicial o estudo de grandes sismos;
 Após a 2ª Guerra Mundial este modelo foi confirmado a partir do estudo
da propagação de ondas sísmicas geradas por:
- ensaios nucleares;
- bombas atómicas;
- microssismos gerados artificialmente (explosões controladas).

3. 1.1. Contributos da Sismologia
A – A velocidade das ondas sísmicas
 Em 1906, o geólogo inglês Oldham verificou o seguinte:
- o registo da velocidade das ondas P no epicentro (6,5 Km/s), era superior ao
indicado no seu polo oposto ao do epicentro (4,5 Km/s);
- formulou a hipótese que as ondas ao atravessarem um núcleo central com
uma composição diferente, diminuíam a sua velocidade.
 Estudos recentes revelam que para materiais no estado sólido, a velocidade
das ondas P [VP = (K+4/3μ)/ρ] e S [VS = μ/ρ] é tanto maior, quanto maior for a
distância epicentral (maior a profundidade de propagação) porque:
- aumenta a rigidez dos materiais se forem homogéneos (μ);
- aumenta o efeito da incompressibilidade/resistência à variação de volume (K).
 Em materiais no estado líquido a velocidade das ondas P diminui e a das
ondas S é anulada (deixam de se propagar) porque a rigidez é nula (μ = 0):
- VP = (K+4/3μ)/ρ; se μ = 0, então: VP = (K+0)/ρ = K/ρ
- VP = μ/ρ; se μ = 0, então: VP = 0/ρ = 0 = 0

4. 1.1. Contributos da Sismologia
B – A trajetórias das ondas sísmicas:
 As ondas sísmicas podem-se propagar de três formas:
- Direta (a) – segue o percurso normal de incidência;
- Refletida (b) – descreve uma trajetória de desvio igual ao ângulo da sua
incidência (b);
- Refratada (c) – atravessa dois meios físicos e/ou químicos diferentes onde
são alterados os ângulos de incidência e refração .
cb
a a
 As ondas sísmicas possuem
trajetórias:
- curvilíneas;
- côncavas.
 Descontinuidades – superfícies
no interior da Terra em que
existe alteração da trajetória
das ondas sísmicas. (inter-geo.org)

5. C – As principais descontinuidades:
C.1. Descontinuidade de Mohorovicic ou Moho:
 Descoberta em 1909 pelo geofísico croata Andrija Mohorovicic que verificou o seguinte:
- a partir dos 150 Km do epicentro, as estações sismográficas registam as ondas P
refratadas (Pn) antes das ondas P diretas (Pg), logo possuem maior velocidade (maior
rigidez do material da geosfera).
- à profundidade de cerca de 10 Km nos fundos oceânicos e de 35/40 Km nas áreas
continentais (correspondente à trajetória por refração das ondas) existe uma
superfície que delimita a crosta do manto.
Silva, Amparo; et. al. ( 2007) .Terra Universo da Vida. Porto Editora 8adaptado)
1.1. Contributos da Sismologia

6. 1.1. Contributos da Sismologia
C.2. Descontinuidade de Gutenberg:
(netxplica.com)
 Descoberta em 1913 pelo
sismólogo alemão Beno
Gutenberg que verificou o
seguinte:
- em qualquer sismo existe
uma zona de sombra
sísmica localizada, a partir
do seu epicentro, a uma
distância angular entre os
103º e os 143º
- nessa zona de sombra
sísmica não se registam
ondas diretas S e P e a
partir dos 143º só existe
registo das ondas P.

7. C.2. Descontinuidade de Gutenberg:
(rbrebello.wordpress.com)
 Factos:
- à profundidade de 2983 Km
(cerca de 2900 Km) as
ondas S deixam de se
propagar e as ondas P
reduzem bruscamente a
sua velocidade e são
refratadas – o estado físico
dos materiais passa de
sólido para líquido (μ=0);
- existe uma superfície que
delimita o manto do
núcleo, em que a parte mais
externa está no estado
líquido.
1.1. Contributos da Sismologia

8. C.3. Descontinuidade de Wierchet/Lehman:
 Descoberta pelo sismologista alemão J. E. Wiechert e mais tarde confirmada pela
geofísica dinamarquesa I. Lehmann que verificou o seguinte:
- a partir dos 5150 Km de profundidade as ondas P aumentam bruscamente a sua
velocidade;
- ao aumento da velocidade , corresponde ao aumento da rigidez dos materiais que, por
tal motivo estão no estado sólido;
- a essa profundidade existe uma superfície que delimita o núcleo externo (líquido) do
núcleo interno (sólido) .
 Estudos posteriores efetuados em laboratório e baseados na velocidade de propagação
das ondas em função da densidade dos materiais concluíram o seguinte:
- o núcleo da Terra é constituído por essencialmente por Ferro (Fe) e Níquel (Ni).
1.1. Contributos da Sismologia

9. 1.1. Contributos da Sismologia
D – Astenosfera (zona de baixa velocidade) :
 A partir da descontinuidade de Moho
(10/40 Km de profundidade) inicia-se o
manto constituído essencialmente por
peridotito (rocha granular e escura
composta por olivina e alguma piroxena);
 À profundidade entre os 100 e 350 Km
existe diminuição acentuada da velocidade
das ondas P e S, voltando a aumentar;
 A redução da velocidade das ondas
sísmicas comprova o seguinte:
- existência de uma zona no manto superior
de baixa velocidade sísmica (astenosfera);
- diminuição da velocidade que se deve à
menor rigidez dos materiais que estão
parcialmente fundidos (estado plástico ou
semilíquido). Dias, Amparo. Et. all. (2003).Terra, Universo da Vida. Porto Editora

10. 1.1. Contributos da Sismologia
E – Descontinuidades da Geosfera (resumo geral) :
Descontinuidade
Zonas
(separação)
Limite
(profundidade)
Ondas P
(velocidade)
Ondas S
(velocidade)
Materiais
(e. físico)
Conrad
Crosta
Continental
Superior da
Inferior
15 /20 Km aumenta aumenta sólido
Mohorovicic
CrostaContinental
Inferior/Crosta
Oceânicado Manto
Superior
10 /40 Km aumenta aumenta sólido
Repetti
Manto Superior
do Manto Inferior
700 Km aumenta aumenta sólidos
Gutenberg
Manto Inferior do
Núcleo Externo
2883 Km diminui nula líquido
Wierchet/Lehman
Núcleo Externo
do Núcleo interno
5150 Km aumenta nula
(nas diretas)
líquido
Adaptado de: netxplica.com

11. 1.2. Contributos da Vulcanologia
Dados vulcanológicos e a composição do manto:
 O estudo de materiais expelidos pelos vulcões situados em zonas de interplaca (riftes
oceânicos) ou de intraplaca (hot-spots ou pontos quentes) permitem determinar:
- a proveniência de um magma primário proveniente de correntes de convecção térmica
existentes na astenosfera (manto superior) ou de plumas térmicas (limite entre o manto
superior e núcleo externo);
- a constituição rochosa (peridotitos) que possuem igual densidade do manto (3,3 g/cm3).
(biologiaegeologia.pt)
Vulcanismo interplaca de vale de rifte Vulcanismo intraplaca de “Hot Spot”

12. 1.2. Contributos da Planetologia e Astrologia
A – Registos sísmicos na Lua:
 A partir de 4 estações sísmicas colocadas desde 1969 pelo
Programa Apollo (NASA) e que têm detetado cerca de 600 a 3000
sismos por ano, com as seguintes características:
- a magnitude é inferior ou igual a 2 na Escala de Richter;
- são de longa duração, devido à espessura (70 a 150 Km) e à
rigidez da sua crosta;
- os focos sísmicos estão localizados à profundidade situada
entre os 600 e os 900 Km (atividade residual que ocorre no
núcleo uma vez que este satélite é geologicamente inativo).
(lpi.usra.edu)
Estação central ALSEP (Apollo 15)
B – Estudo das características dos meteoritos:
 Por comparação entre as camadas existentes na Terra e os
fragmentos (asteroides) resultantes de planetas que
possivelmente se desintegraram:
- aerólitos (ricos em silicatos) – crosta;
- siderólitos (igual % de silicatos e Fe-Ni) – manto;
- sideritos (praticamente constituídos por Fe-Ni) – núcleo.
(meteoriticainfo.webs.com)
1 2
3
1 – aerólito; 2 – siderólito; 3 - siderito

13. 2. MODELO DA ESTRUTURA DA TERRA
A – Caraterísticas e Modelos da Geosfera:
ModeloQuímico
(composiçãodosmateriais)
ModeloFísico
(rigidezdosmateriais)
(Carlos Almeida - 2006)

14. ZONAS COMPOSIÇÃO CARACTERÍSTICAS
CROSTA(0-10/40km)
Continental
(0-40Km)
Superior
 Rochas siliciosas de Sílica e Alumina (SIAL),
 Sedimentares, metamórficas e magmáticas
(predominam granitos e granodioritos).
 Espessura média de 15 a 20 Km;
 Idade variável entre 0 a 3.900 M.a.
 Densidade de 2,7.
Inferior
 Rochas siliciosas de Sílica e Magnésio (SIMA)
 Rochas ultrametamórficas e magmáticas
(predominam os granitos de anatexia e gabros)
 Espessura média entre 20 a 25 Km ;
 De 70 a 80 Km de profundidade em “raízes” de cadeias
montanhosas;
 Densidade > a 2,8.
Oceânica
(0-10Km)
Camada
sedimentar
 R. Sedimentares transportadas da crosta continental
e depositadas no fundo do oceano
 Espessura de 0 a 0,5 Km;
 Densidade < a 3,0.
Camada
basáltica
 Rochas siliciosas de Sílica e Magnésio (SIMA)
 Basaltos formados pela solidificação do magma à
superfície
 Espessura de 1 a 4 Km;
 Densidade > a 3,0.
Camada
oceânica
 Rochas siliciosas de Sílica e Magnésio (SIMA)
 Gabros (rochas de igual composição aos basaltos
mas plutónicas).
 Espessura de 5 a 6 Km;
 Densidade > a 3,0.
MANTO
(10/40-2.883Km)
Superior (10/40 – 700 Km)
 Peridotitos (rocha constituída essencialmente por
minerais de olivina + piroxena).
 A zona correspondente à a Astenosfera não
apresenta material rochoso.
 Espessura entre 660 a 690 Km ;
 Densidade entre 4,3 (limite superior) e 4,8 (limite
inferior).
Inferior (700 – 2883 Km)
 Composição provavelmente idêntica à do Manto
Superior, sendo os materiais rochosos mais densos.
 Espessurade2183Km;
 Densidade > a 4,8 e < a10,0.
NÚCLEO
(2.883-6.371Km)
Externo (2883 – 5140 Km)
 Constituído por ligas de Ferro (98%) e Níquel,
associado a alguns sulfuretos.
 Espessurade 2.257Km ;
 Densidade > a 10,0 e < a13,3
Interno (2140 – 6371 Km)  Composição idêntica à do Núcleo Externo.
 Espessurade 1.231Km ;
 Densidade de 13,3 a 16,0.
1. MODELO DA ESTRUTURA DA TERRA
B – Modelo Químico:

15. ZONAS PROPRIEDADES CARACTERÍSTICAS
LITOSFERA
 Aumento da velocidade das ondas sísmicas S (2,8 – 3,2 Km/s) e P
(6,0 – 8,4 Km/s).
 Materiais no estado sólido e são rígidos.
 Compreende a Crosta e a parte superior do Manto
Superior.
 Constituída por placas tectónicas que são construídas
nas zonas de rifte e destruídas nas zonas de
subducção.
 Espessura média de 100 Km (70 Km na litosfera
oceânica e 125 a 250 Km na litosfera continental)
ASTENOSFERA
 A diminuição da velocidade de propagação das ondas S (3,2 – 3,0
Km/s) e P (8,4 – 7,5 Km/s), voltando a subir até aos 8,0 Km/s.
 Diminuição da rigidez (aumento da plasticidade) dos materiais que
estão parcialmente fundidos (estado plástico ou semilíquido) em
correntes de convecção térmica (ascendentes e descendentes).
 Compreende a segunda camada do Manto Superior
acima da qual se desloca a litosfera.
 Espessura média variável (dos 20 a 100 até aos cerca
de 350 Km de profundidade)
MESOSFERA
 Novo aumento da velocidade das ondas sísmicas S (3,5 – 6,0
Km/s) e P (9,2 – 13,5 Km/s).
 Os materiais rochosos (sólidos) aumentam a rigidez, porque a
pressão se sobrepõe ao aumento da temperatura.
 Compreende a terceira camada do Manto Superior e o
Manto Inferior.
 Espessura média de 1.933 Km (dos cerca de 350 aos
2.883 Km de profundidade).
NÚCLEO
(ENDOSFERA)
Externo
 As ondas sísmicas S deixam-se de propagar (3,5 – 0,0 Km/s) com
diminuição brusca e ligeiro aumento das P (8,0 – 10,0 Km/s).
 Material comparta-se como estando no estado líquido.
 Espessura de 2.257 Km (até à profundidade de 5.140
Km).
Interno
 As ondas sísmicas S já não se propagam (0,0 – 0,0 Km/s) mas há
aumento da velocidade das P (10,0 – 11,2 Km/s).
 Aumento da rigidez dos materiais indica estarem no estado sólido.
 Espessura de 1.231 Km (até à profundidade de 6.371
Km).
B – Modelo Físico:
1. MODELO DA ESTRUTURA DA TERRA

16. 1. MODELO DA ESTRUTURA DA TERRA
C – Modelo Geodinâmico Clássico :
 O mecanismo responsável pela
dinâmica interna da Terra é o
geotermismo, gerado por:
-decomposição radioativa;
-calor interno proveniente do núcleo.
http://www.youtube.com/watch?v=YDK_VIQ6M2E
Adaptado de: Dias, A. et. all. (2007) Geologia 10/11. Areal Editores
 O calor ascendente origina na
astenosfera células/correntes de
convecção térmica:
-ascendentes (zonas de rifte);
-descendentes (zonas de subducção).
 Essas originam forças tectónicas
(compressivas, distensivas e de
cisalhamento) que originam a
atividade sísmica e vulcânica
responsável pelo relevo dos
continentes e fundos oceânicos.

17. Adaptado de: geofisicabrasil.com e colegiovascodagama.pt
D – Modelo Geodinâmico da “Camada D”:
 Resulta da controvérsia
gerada pela comunidade
científica sobre a existência
ou nãoda astenosfera.
 Alguns cientistas propõem
um modelo geodinâmico
baseado na existência da
“Camada D” com as
seguintes características:
- está situada entre o manto
inferiore o núcleoexterno;
- espessurade100a200Km;
- é uma zona de
transferência do calor
provenientedo núcleo;
- é responsável pelas
correntes de convecção
existentes no manto e
pelas plumas térmicas que
originam os “hot-spots”
em zonasde intraplaca.