Este documento discute vários métodos indiretos para estudar o interior da Terra, incluindo planetologia, geofísica, gravimetria, geomagnetismo e sismologia. Aborda tópicos como anomalias gravimétricas, campo magnético terrestre, gradiente geotérmico e fluxo térmico.

1. Tema III - Estrutura e dinâmica da Geosfera Métodos indirectos para o estudo do interior da geosfera 16.2 1

2. Métodos para o estudo do interior da geosfera 2

3. Métodos indirectos 3

4. Planetologia e astrofísica O estudo dos restantes planetas do sistema solar permite-nos tirar conclusões sobre o nosso próprio planeta. Quando admitimos que os elementos do sistema solar têm uma origem comum, concluímos que as características existentes nos outros planetas se aplicam ao nosso. 4

5. Métodos geofísicos Geofísica: ciência que combina os princípios da física e da matemática com o uso de instrumentos precisos para determinar as propriedades físicas da Terra. A geofísica é uma ciência que estuda a Terra por métodos físicos quantitativos, através da propagação das ondas sísmicas, determinações gravimétricas, electromagnéticas, geomagnéticas e geotérmicas. 5

6. Gravimetria Ocupa-se dos cálculos e medições da gravidade que pode ser determinada por gravímetros. A gravidade segundo a lei da gravitação universal de Newton, corresponde à força de atracção que o centro da Terra exerce sobre qualquer corpo colocado à superfície da Terra. 6

7. Gravimetria Qualquer corpo situado à superfície da Terra experimenta uma força (F) de atracção para o centro da Terra, que varia na razão directa das massas e na razão inversa do quadrado da distância ao centro da Terra. F=G m M R2 m – massa de um corpo à superfície da Terra M – massa da Terra R – distância do corpo ao centro da Terra G – constante de gravitação universal 7

8. Os gravímetros são aparelhos de precisão que permitem executar medições do valor da aceleração da gravidade e a sua sensibilidade permite verificar a existência de variações nos valores, em função da latitude, da altitude e da natureza geológica dos locais considerados. 8

9. A não esfericidade da Terra e as rugosidades topográficas, expressas por diferentes altitudes, mostram que pontos em diferentes locais da Terra, podem diferir relativamente ao seu afastamento do centro do planeta. Por outro lado, as densidades dos materiais geológicos existentes à superfície e em profundidade influenciam também a referida força de atracção. 9

10. Para comparar a força de gravidade em diferentes pontos da Terra é necessário introduzir correcções relativas a diferentes parâmetros (latitude, altitude etc.). Após a introdução dessas correcções seria de esperar que a força gravítica fosse igual em toda a superfície terrestre, como se esta fosse regular. 10

11. 11

12. 12

13. 13

14. Quando tal não acontece, as variações são designadas anomalias gravimétricas. Por convenção, considera-se que o valor normal da força gravítica, ao nível médio da água do mar é zero. As anomalias gravimétricas acima e abaixo de O (zero) são, respectivamente, positivas ou negativas. 14

15. ???????? 15

16. 16

17. As anomalias gravimétricas Acima de zero são positivas e abaixo são negativas. Podem ser devidas à presença de corpos rochosos com diferentes densidades no interior da crosta. 17

18. Nos continentes as anomalias de gravidade são negativas. Nos oceanos são positivas. Anomalia negativa. presença de um doma salino com densidade inferior à das rochas encaixantes Anomalia positiva. A presença de cobre, com densidade superior à das rochas encaixantes 18

19. ???? 19

20. Ao nível das cadeias montanhosas, como não se verificam anomalias gravimétricas positivas, admite-se que, por de baixo da montanha visível, existam profundas raízes dessas montanhas, formadas por rochas pouco densas. Essas raízes são muito maiores do que a zona saliente visível e mergulham no manto mais denso. 20

21. Há uma relação estreita entre as anomalias de gravidade e o equílibrio isostático. Assim, entre outras causas, as anomalias negativas são devidas às grandes espessuras da crosta continental, ao passo que nos oceanos, a proximidade imediata da crosta oceânica mais densa, torna positivos os valores das anomalias, visto que a cobertura sedimentar ou não existe ou é muito pouco espessa. 21

22. 22

23. Equilíbrio isostático Movimentos verticais de porções maiores ou menores da litosfera. 23

24. 24

25. 25

26. http://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/topography/isostasy.swf 26

27. Densidade Densidade global da Terra – 5,5 Densidade das rochas da superfície – 2,8 Logo no interior do planeta a densidade será superior. 27

28. A densidade das rochas aumenta com a profundidade A maior pressão a que os materiais são sujeitos com o aumento da profundidade provoca um aumento da compressão dos elementos. 28

29. Geomagnetismo A Terra possui um campo magnético invisível. Deve-se ao movimento de rotação do núcleo externo que se encontra no estado líquido. 29

30. Geomagnetismo Os minerais ferromagnesianos das rochas magmáticas magnetizam-se aquando da sua cristalização (solidificação) no banho magmático, quando a temperatura desce abaixo do ponto de Curie. Tal magnetização regista uma polaridade coincidente com o campo magnético terrestre. 30

31. Campo magnético terrestre 31

32. 32

33. No decurso dos tempos geológicos e relacionado com causas ainda desconhecidas, os pólos magnéticos N e S, ora coincidem ou alternam com os pólos N e S geográficos. 33

34. O pólo magnético, que actualmente está virado para norte, esteve no passado, por diversas vezes, alternadamente, virado a norte e a sul. Na situação de coincidência, que caracteriza o estado actual, o campo magnético diz-se normal, no caso contrário, diz-se inverso ou reverso. 34

35. Paleomagnetismo Corresponde ao registo histórico do campo magnético terrestre ao longo da sua história geológica. O estudo das lavas basálticas, ricas em minerais ferromagnesianos, que constituem os fundos oceânicos permitiu concluir que o campo magnético se tem invertido ao longo dos tempos. Essa inversão do campo magnético tem ficado registada em bandas magnéticas nos fundos oceânicos. 35

36. http://www.windows.ucar.edu 36

37. Factos que apoiam a teoria da expansão dos oceanos. Estas anomalias estão dispostas com assinalável regularidade segundo faixas mais ou menos simétricas e paralelas em relação aos riftes. 37

38. 38

39. Estas faixas correspondem a porções de crosta oceânica de idades diferentes, formadas em sucessivos períodos de polaridade, normal e inversa, alternantes, do campo magnético terrestre. 39

40. Este facto, constitui o principal suporte do actual conceito de expansão dos fundos oceânicos. A crosta oceânica cresce e alastra para um e outro lado do rifte, simetricamente, a partir do material magmático oriundo do manto. Este material ao consolidar, magnetiza-se em sintonia com o campo magnético existente nesse momento, registando-o. 40

41. As faixas com anomalias alternadamente positivas e negativas correspondem a porções de crosta oceânica de idades diferentes formadas em diferentes períodos de polaridade, respectivamente normal e inversa do campo magnético terrestre. 41

42. Idade de algumas ilhas vulcânicas e afastamento à dorsal 42

43. Actividade Localize no mapa estas ilhas e relacione a sua idade com o afastamento à crista média atlântica 43

44. Localização geográfica de vulcões no Atlântico Quanto mais recente é o fundo oceânico, mais perto se encontra da zona de rifte. 44

45. Fernando Noronha 45

46. Sismologia Muito do conhecimento do interior da Terra provém do estudo da propagação das ondas sísmicas em profundidade. 46

47. Se a Terra fosse homogénea, ou seja se a composição e as propriedades dos materiais fossem idênticas em qualquer ponto do globo, a velocidade das ondas seria constante e a trajectória rectilínea. 47

48. A análise do comportamento das ondas sísmicas em profundidade revela que a Terra é um planeta heterogéneo. 48

49. Geotermismo Sismos Vulcões Tectónica de placas Energia térmica remanescente aquando da sua formação; Desintegração dos elementos radioactivos. A terra é um planeta geologicamente activo A Terra tem calor interno: 49

50. A temperatura aumenta com a profundidade. 50

51. 51

52. Gradiente geotérmico taxa de variação da temperatura com a profundidade, ou seja, o aumento da temperatura por quilómetro de profundidade. 52

53. Grau geotérmico número de metros necessários, em profundidade, para que a temperatura aumente 1ºC. 53

54. Qual a temperatura existente a uma profundidade de 300Km? Tendo como base os intervalos considerados no gráfico para a profundidade, indique o intervalo em que se verifica maior gradiente geotérmico. Calcule o gradiente geotérmico para esse intervalo. Refira a principal fonte de calor interno da Terra. 54

55. O gradiente geotérmico diminui com a profundidade. No centro da Terra deve rondar os 6600 ºC. 55

56. A dissipação do calor é constante e denomina-se fluxo térmico. Fluxo térmico – avalia-se pela quantidade de calor libertada por unidade de superfície e por unidade de tempo. 56

57. Onde se verificam os valores mais elevados de fluxo térmico? 57