Metodos estudo interior geosfera

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Metodos estudo interior geosfera

  1. 1. Métodos de Estudo do Interior da Terra
  2. 2. Métodos Directos: ♠Estudo dos materiais que afloram; ♠Perfurações na crosta; ♠Materiais emitidos durante a actividade vulcânica. ♠Exploração Mineira Métodos Indirectos: ♠Planetologia e astrogeologia; ♠Gravimetria; ♠Densidade; ♠Gradiente geobárico ♠Geomagnetismo ♠Sismologia; ♠Geotermismo Ilustração 1 - Métodos de estudo do interior da Terra
  3. 3. Métodos Directos Estudo da superfície visível Exploração de jazigos mineiros Vulcanismo Sondagens
  4. 4. Métodos Directos Para desvendar e compreender o nosso planeta, pode-se proceder a investigações que envolvem o estudo directo, ou seja, um contacto/observação de diferentes materiais e processos geológicos ESTUDO DA SUPERFÍCIE VISÍVEL Consiste no estudo dos materiais que assomam à superfície, permitindo um estudo mais ou menos completo das rochas e de outros materiais que afloram ou que é possível ver directamente através de actividades de origem antropogénica (cortes de estradas, túneis, etc). Tem uma grande limitação pois, embora esse estudo possa ser completado em laboratório, restringe- se a uma área muto superficial da Terra. Ilustração 2 – Túnel onde se pode verificar um grande alforamento rochoso
  5. 5. Exploração de jazigos mineiros Os jazigos minerais são acumulações ou concentrações locais de rochas e minerais úteis ao Homem que podem ser exploradas com lucros. Minério é qualquer mineral explorado para um fim utilitário. Esta exploração e extracção mineira fornece dados directos até profundidades que oscilam entre os 3 a 4 km. Ilustração 3 – Extracção mineira
  6. 6. Sondagens As sondagens correspondem a grandes perfurações da crosta, onde são utilizados equipamentos (sondas [ilustração 7])com pontos de fusão muito elevados, com o intuito de perfurar o máximo possível de metros, pois uma vez que o gradiente geotérmico aumenta com a profundidade é essencial que os materiais das sondas tenham um ponto de fusão elevado, para puderem perfurar cada vez mais fundo e, desse modo, recolher amostras de rocha (carotes [ilustração 6]) que compreendam períodos cada vez mais antigos da história da Terra. Ilustração 6– Carotes retirados através de uma sondagem Ilustração 7 - Sonda
  7. 7. Ilustração 8 – Estrutura histórica na Península de Kola, onde está guardado o equipamento e a broca com que se procedeu ao furo
  8. 8. Devido à actividade interna do nosso planeta, existem manifestações, como as erupções vulcânicas, em que matéria rochosa fundida e materiais no estado gasoso (ou seja, magma) são expelidos por fissuras na crusta oceânica e continental. Esse magma provém de profundidades entre os 100 e 200km. Vulcan ismo Ilustração 4 – Modelo esquemático representativo da origem e ocorrência dos vulcões à superfície da Terra.
  9. 9. Embora a composição do magma que ascende não seja exactamente igual à do manto que o originou, é sempre possível conhecer, ainda de que forma limitada, certas condições em que este foi gerado e, dessa forma, determinar as condições de temperatura e pressão vigentes no manto assim como a composição deste. Por outro lado, às erupções vulcânicas estão associados produtos de natureza gasosa, líquida e sólida, pois o magma, ao se movimentar no interior da Terra incorpora e transporta consigo fragmentos, denominados por xenólitos ou encraves (ilustração 5). Os xenólitos podem vir de profundidades de mais de 200 km, podendo constituir importantes dados geológicos, uma vez que fornecem informações importantes sobre a composição do manto, doutra forma inacessível.. Ilustração 5 – Xenólito de cor clara incorporado numa rocha magmática
  10. 10. Métodos Indirectos Planetologia e Astrogeologia Métodos Geofísicos O conhecimento directo da Terra é bastante limitador, pois restringe-se a uma fina película, relativamente às dimensões do planeta. O estudo através de métodos indirectos baseia-se no fornecimento de dados das zonas de impossível acesso directo; esses dados advém do uso de tecnologias diversas que os recolhem, podendo necessitar de uma abordagem interdisciplinar ou da utilização de cálculos matemáticos.
  11. 11. Ilustração 10 – Condrito Ilustração 9- Côndrulos Planetologia e Astrogeologia Rochas terrestres a astrogeologia encontra-se extremamente ligada à geologia terrestre. A astrogeologia incorpora a Terra num plano mais vasto, o Sistema Solar no seu todo. Um dos primeiros objectivos ao estudar meteoritos é determinar a história e origem dos corpos que lhes deram origem. A datação radiométrica dos condritos localizou-os com a idade de 4.55 biliões de anos, que é a idade aproximada do Sistema Solar. Têm uma composição semelhante à das rochas terrestres.
  12. 12. GRAVIMETRIA Na litosfera, a distribuição de massas rochosas que a compõem é muito irregular e com diferentes densidades. Assim, a intensidade da gravidade local atinge o máximo em regiões de excesso de massa e o mínimo sobre as zonas com carência de massa. Ilustração 12- As superfícies de nível curvam para cima, sobre as zonas de excesso de massa. Ilustração 13- As superfíces de nível curvam-se segundo concavidades, sobre as zonas com insuficiência de massa.
  13. 13. Instrumentos para a determinação da força gravítica Ilustração 16 – Pêndulo. Ilustração 17 – Balança de torção de Coulomb e balança de torção de Cavendish Ilustração 18 – Gravímetro e esquema de funcionamento.
  14. 14. Uma anomalia gravimétrica é a diferença entre os valores da gravidade de um corpo As anomalias gravimétricas são positivas ou negativas Anomalia Gravimétrica Ilustração 14 - A variação deste campo gravitacional: um mesmo corpo (massa constante) mostrará pesos diferentes para diferentes locais, se as rochas subjacentes tiverem densidades diferentes, o que normalmente acontecerá.
  15. 15. O estudo das anomalias gravimétricas permitiu elaborar hipóteses acerca da constituição dos fundos oceânicos, da distribuição das massas no interior do planeta e como essa distribuição afecta a distribuição dessas massas à superfície. Verificou-se que o interior da Terra não é homogéneo como se pensava e os materiais variam. Ilustração 15 – Anomalias gravimétricas positivas e negativas. Anomalia Positiva: O material é mais denso do que as rochas encaixantes. Anomalia Negativa: O material tem baixa densidade o que afecta a força gravítica e esta diminui nessa região.
  16. 16. DENSIDADE E MASSA VOLÚMICA Os cálculos de densidade do nosso planeta só foram possíveis por aplicação da Lei da Lei da gravitação Universal de Newton Através de fórmulas pode se determinar a densidade total terrestre e verifica-se que esta corresponde a 5.5g/cm e também se sabe que as rochas da superfície correspondem a apenas a 2.8g/cm Ilustração 19 – Variação da densidade com a profundidade
  17. 17. GEOMAGNETISMO O campo magnético interno da Terra inverte-se, em média, a cada 300,000 a 1 milhão de anos. Um longo intervalo de uma polaridade pode ser seguido por um curto intervalo de polaridade oposta. O campo magnético estende-se por vários milhares de quilómetros pelo espaço. A localização dos pólos magnéticos não é estática mas vagueia várias milhas por ano. Ilustração 20 – Deslocamento dos campo magnético terrestre e consequentemente, dos pólos.
  18. 18. Inversões do campo magnético O campo magnético da Terra inverte-se a intervalos de tempo que vão de dezenas de milhar até muitos milhões de anos. As inversões de campo do passado são registadas nos domínios magnéticos "congelados" nas lavas solidificadas que se espalharam ao longo do chão dos oceanos. Influências do Campo Magnético na compreensão do interior da Geosfera O paleomagnetismo é a ciência que estuda o campo paleomagnético das rochas para avaliar as mudanças do campo magnético terrestre em épocas remotas e estudar a movimentação dos continentes no tempo geológico. Este fenómeno tem como base a orientação dos minerais de ferro (a magnetite); isto é, os cristais funcionam como ímanes, com uma polaridade paralela à do campo magnético terrestre vigente na altura da sua formação, pelo que a rocha fica com uma polaridade idêntica. Ainda que, posteriormente, o campo magnético da Terra se altere, os cristais ferromagnéticos da rocha preservam a sua polaridade.
  19. 19. Ilustração 23 - Modelo teórico da formação da banda de anomalias magnéticas. A nova crosta oceânica que resulta da consolidação do magma que ascende da crista médio-oceânica, arrefece torna-se cada vez mais antiga enquanto se move devido às correntes de Ilustração 24 – Idade da crusta oceânica atlântica
  20. 20. GEOTERMISMO Energia geotérmica é a energia obtida a partir do calor proveniente da Terra Foi desenvolvido um modo de aproveitar esse calor para a geração de electricidade. Ilustração25 - Princípio do uso da energia geotérmica Geotermia O termo geotermia refere-se à energia calorífica do interior da Terra. O estudo da energia geotérmica é feito, sobretudo, à custa das medições do fluxo térmico. O fluxo térmico, que é contínuo mas não uniforme, varia desde os altos valores verificados nos riftes aos valores mínimos verificados no interior das grandes placas continentais (Americana e Euro-Asiática).
  21. 21. O gradiente geotérmico é o aumento da temperatura por km de profundidade. Diminui com a profundidade pois o aumento da temperatura faz-se de um modo mais lento. No manto o gradiente geotérmico diminui cerca de 0,5ºC por km. Na base do manto a temperatura aumenta mais rapidamente. Gradiente geotérmico Ultrapassados alguns metros em que não se verifica qualquer variação da temperatura, começa a notar-se uma subida dos valores de temperatura com a profundidade. Ilustração 26 - Variação da temperatura com a profundidade
  22. 22. SISMOLOGIA Uma onda sísmica é uma onda que se propaga através da Terra, geralmente como consequência de um sismo, ou devido a uma explosão. Estas ondas são estudadas pelos sismólogos, e registadas por sismógrafos, sismómetros ou geofones. Ilustração 27 – Geofones  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.
  23. 23. Ilustração 28 – Sismógrafo e sismograma Ilustração 29 – O sismómetro corresponde ao sensor que detecta as vibrações sísmicas, mas não as regista
  24. 24. TIPO DE ONDAS SÍSMICAS: Ondas de corpo ou volume - Ondas P As ondas P ou primárias são as primeiras a chegar, pois têm uma velocidade de propagação maior. São ondas longitudinais que fazem a rocha vibrar paralelamente à direcção da onda, tal como um elástico em contracção. Ilustração 31 - 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.
  25. 25. - As ondas S As ondas S ou secundárias são ondas transversais, o que significa que o solo é deslocado perpendicularmente à direcção de propagação, como num chicote. No caso de ondas S polarizadas horizontalmente, o solo move-se alternadamente para um e outro lado. São mais lentas que as P. Ilustração 32 - 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.
  26. 26.  Ondas de superfície - Ondas R As ondas de Rayleigh (R) são ondas de superfície que se propagam como as ondas na superfície da água. São mais lentas que as ondas de corpo. Essas ondas são o resultado da interferência de ondas P e S. Ilustração 34 - 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.
  27. 27. - Ondas L As ondas Love (L) são ondas de superfície que produzem cisalhamento horizontal do solo e a sua energia é obrigada a permanecer nas camadas superiores da Terra por ocorrer por reflexão interna total. Essas ondas são o resultado da interferência de duas ondas S. São ligeiramente mais rápidas que as ondas de Rayleigh. São ondas cisalhantes altamente destrutivas. Ilustração 35 - 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.
  28. 28. A IMPORTÂNCIA DAS ONDAS SÍSMICAS PARA O CONHECIMENTO DO INTERIOR DA TERRA Para o estudo do interior do planeta faz-se uso das ondas P e S produzidas pelos simos, uma vez que estas se deslocam de forma diferente nos vários tipos de material. Ilustração 36 - A estrutura interna da Terra segundo diferentes conceitos, de acordo com as diferentes características físicas consideradas.
  29. 29. A Terra é constituída, basicamente, por três camadas: Crosta - Camada superficial sólida que circunda a Terra; Manto - Camada logo abaixo da crosta; é formada por vários tipos de rochas que, devido às altas temperaturas, encontram- se no estado líquido/fluído e recebem o nome de magma; Núcleo - Compreende a parte central do planeta e acredita-se que seja formado por metais como ferro e níquel em altíssimas temperaturas. Ilustração 38 – Estrutura Interna da Terra
  30. 30. Camadas da Geosfera (Modelo Químico) Crosta (até 40/70 km) Manto (até 2900 km) Núcleo externo (líquido - de 2900 a 5150 km) Núcleo interno (sólido - Até 6371 km)
  31. 31. Camadas da Geosfera (modelo físico)
  32. 32. A Terra é um planeta geologicamente activo, e essa mesma actividade interna é crucial para detalhar todos os pormenores que compõe o seu interior. Um modelo químico e outro físico são os que, actualmente, vigoram. O primeiro divide o interior do globo em 3 camadas: crusta (oceânica e continental), manto (superior, intermédio e inferior) e núcleo (interno e externo); o segundo procede à seguinte diferenciação: litosfera, astenosfera, mesosfera e endosfera. Temos o privilégio de habitar num planeta bastante complexo e com muito para descobrir, cujas dimensões albergam quantidades enormes de informação e conhecimento. A compreensão do Mundo que nos rodeia passa muito por um olhar mais atento ao interior desta nossa Terra; compreender os mecanismos de funcionamento pode despertar nos Homens uma certa cautela quando estes provocam distúrbios no sistema Terra.
  33. 33.  Livros  GOUVEIA, João; SOUSA, Lídia; MACHADO, M.; Ciências da Terra e da Vida; 10ºano; Areal Editores; ed. 1; 1996.  SILVA, Amparo Dias da; Terra, Universo de Vida – Geologia 10º ano; Porto Editora; ed. 1; 2007  Geografia Universal; Atlas da Terra; Grande Atlas do Século XXI; Volume 16, 2005, pp 12 a 14.  Enciclopédia Ilustrada da Família; Circulo Leitores; V volume, 1997, pag.859.  Internet  http://www.exames.org/apontamentos/biogeo/biogeo_geoano1_metodos_indirectos_estudo_interior_geosfera_hedonist.pdf  http://pt.wikipedia.org/wiki/Planetologia  http://images.google.pt/imgres? imgurl=http://astro.if.ufrgs.br/planetas/planetas.gif&imgrefurl=http://astro.if.ufrgs.br/planetas/planetas  http://www.portaldoastronomo.org/noticia.php?id=181  http://www.cgul.ul.pt/documents/geomag_04.pdf
  34. 34. Métodos Geofísicos Geofísica é uma ciência direccionada para a compreensão da estrutura, composição e dinâmica do planeta Terra, sob o ponto de vista da Física.

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