Biologia e Geologia
Estrutura e dinâmica da geosfera
Métodos diretos
Mina de salgema (em https://www.igeo.pt/atlas/Cap3/Cap3b_8.html)
Afloramento de calcário
Sondagens (em https://www.oceanografia-ufsc.blogger.com.br/2003_10_01_archive.html)
Vulcanismo, xenólitos
O magma ao movimentar-se incorpora fragmentos das rochas encaixantes, denominados xenólitos ou encraves (figura em baixo). Os xenólitos podem vir de profundidades de mais de 200 km, portanto são um excelente contributo para o estudo direto do interior da geosfera.
Perfuração https://www.youtube.com/watch?v=qlBjXzrT0aM&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=_fd0mvdkcyA
Exercício de exame nacional de BG 1ª fase de 2007
Grupo I, questão 7
7. Em 1799, perto da localidade de Roseta, no delta do rio Nilo, um soldado de Napoleão encontrou um bloco de rocha com inscrições em três tipos de caracteres. A «pedra de Roseta», como passou a ser conhecida, permitiu decifrar o significado da escrita hieroglífica, o que constituiu um contributo fundamental para um melhor conhecimento da civilização egípcia.
Alguns astrónomos consideram cometas e asteróides as «pedras de Roseta» do Sistema Solar. A Agência Espacial Europeia (ESA) lançou no espaço, em Março de 2004, uma sonda com o nome de Roseta, com a qual pretende recolher informações mais precisas sobre cometas e, eventualmente, sobre asteróides.
Explique de que modo os asteróides, considerados as «pedras de Roseta» do Sistema Solar, podem ser utilizados na reconstituição da história da Terra, de acordo com a Hipótese Nebular.
Critério de Correção
A resposta contempla os seguintes tópicos:
• de acordo com a Hipótese Nebular, todos os astros que compõem o Sistema Solar ter-se-ão formado na mesma altura, a partir dos mesmos materiais e pelos mesmos processos;
• os asteróides são pequenos corpos do Sistema Solar, que se terão formado muito cedo na história do mesmo e que não terão sido objecto de alterações posteriores, para além das que
decorrem do impacto de meteoritos;
• a ausência de actividade geológica em asteróides, logo após a sua formação, permitiu preservar as características primitivas dos astros do Sistema Solar.
Métodos indiretos
Planetologia e Astrogeologia
Gravimetria
O gravímetro é um instrumento de medição do valor da aceleração de gravidade. Ele serve para determinar a intensidade do campo de gravidade da Terra num determinado lugar. É um equipamento sensível e muito preciso, adequado para detectar variações muito pequenas no valor da aceleração de gravidade.
(imagem de: https://www.iag.usp.br/siae98/gravimetria/gravimetria.htm)
Nas regiões montanhosas verificamos a existência de anomalias gravimétricas negativas. Estas devem-se ao facto das montanhas possuirem "raizes" de material menos denso que se afundam no manto, de maior densidade.
No esquema (in https://professor.bio.br/fisica/provas_vestibular.asp?origem=Unb&curpage=9)
verifica-se uma variação da aceleração da gravidade no topo da montanha.
(Imagem in: https://www.ebah.com.br/content/ABAAABWLIAH/geofisica)
Densidade e a massa volúmica
d = M / V
Geomagnetismo
A Terra em que vivemos possui um campo magnético e a Terra comporta-se como um gigantesco íman permanente.
(Imagem de https://www.meteo.pt/pt/enciclopedia/geomagnetismo/index.html)
Quando o norte magnético está próximo do norte geográfico, a polaridade diz-se normal. Se a polaridade magnética inverter, diz-se que a polaridade é inversa.
O magma que chega à superfície na zonas dos riftes, ao arrefecer, "fossiliza" o campo magnético da Terra. Assim, os minerais ricos em ferro, como a magnetite, registam a polaridade magnética presente no momento da sua formação.
Com a ascensão de novo magma, as rochas já consolidadas são afastadas para os lados (no processo de expansão oceânica). Forma-se, assim, um padrão em bandas simétrico em relação ao rifte.
Assim, a crosta oceânica possui um registo magnético natural da história das inversões do campo magnético terrestre.
Vídeo de geomagnetismo: https://pt.euronews.com/2012/10/25/novos-satelites-medem-campo-magnetico-terrestre/
Exercício de EX. NAC. de Geologia 2ª fase, 2002
GRUPO III - Exercício 2
GRUPO IV - Exercício 4
https://bi.gave.min-edu.pt/exames/download/geologia120_pef2_02.pdf?id=1983
Sismologia
Quando os investigadores estudam o registo das ondas sísmicas nos sismogramas, conseguem "mapear" o interior da geosfera, deduzindo como é constituída.
A sismologia fornece dados sobre o interior da geosfera através da variação da velocidade se propagação das ondas sísmicas.
(Imagem in: https://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/estrutura.interna/10.GEO.trajectoria.ondas.sismicas.htm)
Propagação das ondas sísmicas: https://www.youtube.com/watch?v=hxJa7EvYoFI&feature=endscreen&NR=1
Geotermismo
(imagem in: https://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/estudo.interior/10.GEO.mi.geotermia.2.htm)
Exercícios: https://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/estudo.interior/10.GEO.mi.geotermia.2.htm
https://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/gradiente.geotermico.htm
https://www.netxplica.com/exercicios/geo10/fluxo.termico.htm
Ciência que estuda as correntes térmicas que provêm do manto superior e afetam as regiões superficiais da Terra. Os fluxos térmicos influenciam a Geotectónica e os fenómenos orogenéticos.
Grau geotérmico
É a profundidade em metros que é necessário descer para que se verifique a elevação da temperatura de um grau e tem um valor médio de 30 metros.
Será menor na proximidade de uma zona vulcânica ativa e maior em maciços geológicos antigos.
Gradiente geotérmico
É a taxa de variação do aumento da temperatura do interior da Terra com a profundidade.
Expressa-se em ºC/Km.
WEBGEOLOGY visão geral d- https://ansatte.uit.no/kare.kullerud/webgeology/webgeology_files/portuguese/earthsinterior_8_pt.html
VULCANISMO
O vulcanismo é caracterizado por um conjunto de manifestações relacionadas com a ascensão de magma do interior da Terra.
O ramo da Geologia que se dedica ao estudo do Vulcanismo designa-se por Vulcanologia.
Um vulcão é uma estrutura geológica formada quando o magma, gases e partículas sólidas e quentes (como cinzas) se libertam para a superfície terrestre.
Esquema de vulcão - https://www.youtube.com/watch?v=OowFvnlWI90&NR=1
Vulcão dos Capelinhos - https://www.youtube.com/watch?v=g6zPj-hBc4Y
Esquema da estrutura de um vulcão (in: https://pt.wikipedia.org/wiki/Vulc%C3%A3o)
De acordo com a forma como os materiais vulcânicos são emitidos para o exterior, podem-se considerar dois tipos de vulcanismo:
- tipo central;
- tipo fissural.
Vulcanismo do tipo central
Tipo de erupção vulcânica a que estão associados os vulcões cónicos, ocorrendo a libertação de materiais numa zona restrita, através da chaminé vulcânica.
Vulcanismo do tipo fissural
As erupções ocorrem ao longo de fracturas, ou seja, fendas alongadas, que existem na superfície terrestre.
Quando a lava ascende, espalha-se, formando mantos de basaltos.
Mauna Loa - https://www.youtube.com/watch?v=fu5soxn5ydM
Tipos de atividades vulcânicas
Atividade explosiva
(na imagem uma erupção explosiva, in: https://www.alunos.esffl.pt/vulcanismo/tipos_d_erp_vulc.htm)
- As lavas são muito viscosas (ricas em sílica), fluem com dificuldade e impedem a libertação de gases, ocorrendo por isso, violentas explosões;
- Devido à viscosidade da lava são projetados materiais sólodos, os piroclastos;
- Os cones vulcânicos são altos e formados pela acumulação de piroclastros;
- Devido ao fluxo de piroclastos, podem formar-se nuvens ardentes (formadas por vários materiais, mas essencialmente cinzas a elevadas temperaturas);
- Devido à sua viscosidade, a lava, por vezes, não chega a derramar constituindo estruturas arredondadas, chamadas domas ou cúpulas;
- Noutras situações a lava solidifica mesmo dentro da chaminé, formando agulhas vulcânicas, que podem mais tarde ficar a descoberto devido à erosão do cone.
(na imagem uma agulha vulcânica, in: https://geo10vilaflor.blogspot.com/)
(Imagem de cinzas, in:https://www.ux1.eiu.edu/~cfrbj/parks/MSHE/MSHEstrat.html)
(Imagem de Lapilli, in:https://volcano.oregonstate.edu/book/export/html/457)
(Imagem de uma bomba vulcânica, in:https://skepchick.org/2010/03/geology-word-phrase-of-the-week-volcanic-bomb/)
Monte de Santa Helena - https://www.youtube.com/watch?v=GwLYFwjhgaw&feature=related
Atividade efusiva
(na imagem um rio de lava, in: https://notasemazul.blogspot.com/2010_06_01_archive.html)
- Libertação fácil de gases;
- Há uma produção muito baixa de cinza vulcânica;
- Os cones vulcânicos são baixos;
- Magma básico (rico em ferro e magnésio), de baixa viscosidade e temperaturas muito elevadas;
- Formam-se mantos e rios de lava;
- Exemplos de vulcões efusivos: ocorrem em hotspots, as erupções havaianas; podem ocorrer ao longo de falhas ou fissuras, mas também podem ocorrer numa chaminé central, como na erupção de do vulcão Kilauea, Havai.
Vulcão de Kilauea - https://www.youtube.com/watch?NR=1&v=HpNWLCmXyTE
Atividade mista
- Assumem aspectos intermédios entre os descritos, observando-se fases explosivas que alternam com fases efusivas.
- Formam-se cones mistos, em que alternam camadas de lava com camadas de piroclastros.
https://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/vulcanismo.1/10.GEO.piroclastos.htm
Aspetos da paisagem vulcânica
Lavas encordoadas ou ‘pahoehoe’ (termo havaiano), quando a lava é pouco viscosa, ao escoar, arrefece com um aspeto contorcido em pregas ou dobras.
(Imagem in: https://e-geo.ineti.pt/divulgacao/dossiers_tematicos/vulcanismo.htm)
Lavas escoreáceas ou ‘aa' (termo havaiano), são caracterizadas pela sua superfície irregular resultante da perda rápida de gases.
(imagem in: https://esmmbg.no.sapo.pt/actividadevulc.htm)
Lavas em almofada ou pillow-lava são caracterizadas pela sua superfície irregular resultante da perda rápida de gases.
(imagem in: https://sofiacandeias.blogspot.com/2011/05/pillow-lavas-ou-lavas-em-almofada.html)
Túneis de lava formam-se quando a parte superficial da lava solidifica e, por baixo desta, a lava fluida continua a avançar, deixando um túnel oco.
(imagem in: https://blogviagens.com/2010/05/big-island-a-ilha-aventura/)
Tubos de órgão formam-se quando basalto se contrai durante o arrefecimento, formando-se colunas prismáticas.
(imagem in: https://planeta-com-vida.blogspot.com/2010_05_01_archive.html)
Vulcanismo residual
- Fumarolas - Emissões de vapor de água, frequentemente acompanhadas, de outros gases a temperaturas elevadas, libertadas através de fendas do cone vulcânico. De acordo com os diferentes gases libertados as fumarolas são classificadas em:
- Mofetas - ricas em dióxido de carbono
- Sulfataras - ricas em enxofre
Fumarola nas furnas: https://www.youtube.com/watch?v=YuV8f6l55HA
- Géiseres - Emissões descontínuas de água e de vapor de água a altas temperaturas através de fracturas que podem atingir centenas de metros acima do solo.
Géiser na Islândia: https://vodpod.com/watch/825654-iceland-geiser
Como funciona um géiser: https://www.youtube.com/watch?v=X4zA_YPCyHs&feature=related
Old faithful - https://www.youtube.com/watch?v=l3lb2EjR4O4&feature=related
- Fontes termais - São locais de libertação de água subterrâneas, que foram aquecidas em profundidade, emergindo à superfície a elevadas temperaturas. Algumas destas são ricas em substâncias minerais.
Nascentes termais e géiseres: https://www.youtube.com/watch?v=U-lr5gt_YM8
Vulcões e tectónica de placas
(Distribuição dos vulcões e sismos in:https://e-geo.ineti.pt/edicoes_online/diversos/guiao_tectonica_placas/texto.htm)
Observando a distribuição dos vulcões à superfície do globo, conclui-se:
- que a atividade vulcânica coincide com zonas de fronteiras de placas.
- o tipo de atividade vulcânica depende da localização tectónica.
BBC tectónica: https://www.youtube.com/watch?v=Bf4iJvrAv-M
Vulcões interplacas
Fronteiras divergentes
Encontram-se aqui 15% dos vulcões ativos.
(Na imagem, a Islândia é um bom exemplo para encontrar este tipo de vulcanismos associado a limites divergentes, in: https://w3.ualg.pt/~jdias/GEOLAMB/GA2_SistTerra/203TectPlacas/61FrontDiverg.html)
Fronteiras convergentes
Encontram-se aqui 80% dos vulcões ativos.
Vulcões intraplacas
Encontram-se aqui cerca de 5% dos vulcões ativos.
Vulcões associados a pontos quentes.
( Na figura, o arquipélago do Hawai, in: https://vulcanoticias.com.br/portal/vulcanologia/vulcoes-e-a-tectonica-de-placas/vulcoes-e-a-tectonica-de-placas)
Hot spots: https://www.youtube.com/watch?v=hOCfb9ox_90
https://www.youtube.com/watch?v=mYMKOHnUlDo&feature=related
Minimização de riscos vulcânicos: previsão e prevenção
Sismos: https://www.youtube.com/watch?NR=1&v=R1IJtTalimw
Gases: https://www.youtube.com/watch?v=C1dMVkD5mGk&NR=1
Vantagens de viver próximo de um vulcão: https://www.youtube.com/watch?v=HzwwrptvqlY&feature=related
https://www.youtube.com/watch?NR=1&v=rFWsF8ms6Pk
SISMOLOGIA
https://www.youtube.com/watch?v=ryrXAGY1dmE&feature=related
É o ramo da Geofísica que estuda os sismos (tremores de terra), as suas causas e os seus efeitos.
https://www.youtube.com/watch?v=CtBXTvtFaCU
https://www.youtube.com/watch?v=V0WuSCaTYI0
https://www.youtube.com/watch?v=ZxPTLmg0ZCw&feature=related
Causas e efeitos dos sismos
Os sismos podem ter origem em causas: - artificiais - são resultado da atividade humana, como por exemplo explosões em minas.
- naturais - podem ser de colapso, vulcânicos e tectónicos.
Ressalto elástico (sismo tectónico) - https://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/geo10/sismologia.1/10.GEO.ressalto.elastico.htm
Terminologia
Um sismo pode ser comparado ao efeito que se observa quando atiramos uma pedra para a água. Quando a pedra atinge a água uma série de ondas concêntricas move-se para fora a partir do centro, tal com acontece num sismo.
Ocorre um movimento repentino no interior da crosta ou do manto, e ondas de choque concêntricas libertam-se a partir desse ponto.
Os Geólogos e Geógrafos chamam ao local onde o sismo tem origem foco ou hipocentro. O local à superfície da Terra diretamente acima do foco chama-se epicentro.
Sismos tectónicos
As forças distensivas, compressivas ou de cisalhamento geradas no interior da Terra devido ao movimento tectónico, atuam continuamente sobre as rochas, acumulando tensões que, num determinado momento, ultrapassam o limite da plasticidade do material rochoso, provocando a sua rutura, com libertação de uma enorme quantidade de energia. Quando a rutura é acompanhada de deslocação de blocos, ocorre uma falha.
A teoria do ressalto elástico foi estabelecida por H. F. Reid com base em estudos geodésicos que realizou após o sismo de 1906 em São Francisco, Califórnia, de um e do outro lado do segmento da falha de Sto. André que sofreu rutura durante o sismo.
De acordo com a teoria do ressalto elástico, as forças tectónicas geradas em profundidade produzem o deslocamento muito lento das rochas da crosta em sentidos contrários de um do outro lado da falha, conduzindo à deformação progressiva das rochas localizadas na área de movimentação diferencial. Á medida que a movimentação tectónica prossegue, a deformação das rochas acentua-se e acumula-se energia potencial.
Ondas sísmicas
Propagam-se através da Terra, geralmente como consequência de um sismo, ou devido a uma explosão. Estas ondas são estudadas pelos sismólogos.
Podem ser de volume ou superficiais.
Ondas de volume ou corpo
Propagam-se através do interior da Terra.
Apresentam percursos radiais deformados devido às variações de densidade e composição do interior da Terra. Trata-se de um efeito semelhante à refracção de ondas de luz.
As ondas de corpo são as responsáveis pelos primeiros tremores sentidos durante um sismo, bem como pela maior vibração produzida posteriormente durante o mesmo.
Existem dois tipos de ondas de corpo: primárias (ondas P) e secundárias (ondas S).
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.
Verifica-se alternadamente uma compressão seguida de uma distensão impondo aos corpos sólidos elásticos alterações de volume (contudo não há alterações na forma).
No ar, estas ondas de pressão tomam a forma de ondas sonoras e propagam-se à velocidade do som.
A velocidade de propagação deste tipo de ondas varia com o meio em que se propagam. Não são tão destrutivas como as ondas S ou as ondas de superfície que se lhes seguem.
A velocidade de propagação destas ondas é, em geral, ligeiramente inferior ao dobro daquela das ondas S.
https://www.youtube.com/watch?v=2rYjlVPU9U4
Ondas S
As ondas S ou secundárias são ondas tranversais ou de cisalhamento, o que significa que o solo é deslocado perpendicularmente à direcção de propagação como num chicote.
São mais lentas que as P, sendo as segundas a chegar.
Estas provocam alterações morfológicas, contudo não há alteração de volume.
As ondas S propagam-se apenas em corpos sólidos, uma vez que os fluidos (gases e líquidos) não suportam forças de cisalhamento.
A sua velocidade de propagação é cerca de 60% daquela das ondas P, para um dado material. A amplitude destas ondas é várias vezes maior que a das ondas P.
https://www.youtube.com/watch?v=en4HptC0mQ4&feature=endscreen&NR=1
(Propagação das ondas sísmicas, in: https://www.parkseismic.com/Whatisseismicwave.html)
Ondas de superfície
As ondas de superfície são semelhantes às ondas que se observam à superfície de um corpo de água e propagam-se imediatamente abaixo da superfície terrestre.
Deslocam-se mais lentamente que as ondas de volume.
Podem ser das ondas sísmicas mais destrutivas.
Propagam-se pela superfície a partir do epicentro de um sismo (tal como as ondas de uma pedra ao cair num charco), com velocidades mais baixas que as ondas de corpo.
Existem dois tipos de ondas de superfície: ondas de Rayleigh e ondas de Love.
Ondas de Rayleigh (R)
São ondas de superfície que se propagam como as ondas na superfície da água.
A existência destas ondas foi prevista por John William Strutt, Lord Rayleigh.
São mais lentas que as ondas de corpo.
Essas ondas são o resultado da interferência de ondas P e S.
Estas ondas provocam vibração no sentido contrário à propagação da onda, ou seja, um movimento de rolamento (descrevem uma órbita elíptica), e a sua amplitude diminui rapidamente com a profundidade.
https://www.youtube.com/watch?v=6cuEqyYIr24&feature=related
https://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=BXFb5-GAgZU&NR=1
Ondas Love (L)
São ondas de superfície que produzem cisalhamento horizontal do solo.
São assim chamadas em honra de A.E.H. Love, um matemático britânico que criou um modelo matemático destas ondas em 1911.
Estas ondas são o resultado da interferência de duas ondas S.
São ligeiramente mais rápidas que as ondas de Rayleigh.
São ondas cisalhantes altamente destrutivas.
Sismógrafo
É um aparelho que regista as ondas sísmicas, traçando um sismograma.
Através da análise de sismogramas podemos determinar a direção das ondas sísmicas, a hora da sua chegada e a magnitude (Escala de Richter), possibilitando o cálculo, a partir destes dados, da distância ao epicentro.
Sismógrafo horizontal, in: https://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_06_07/io3/public_html/Sismografo/Sismografo.html
Sismograma in: https://alunos.esffl.pt/sismos/instrumentos.htm
https://www.youtube.com/watch?v=WXZGAUhEDMM&feature=related
https://www.youtube.com/watch?v=unhqhwZIqE0
Curiosidade!!
O primeiro instrumento de que se tem conhecimento para medir tremores de terra foi inventado pelo filósofo chinês Chang Heng em 132 d. C. Este aparelho consistia num jarro que no seu exterior continha oito cabeças de dragão revestindo as oito principais direções da circunferência do jarro. Por baixo de cada cabeça de dragão existia um sapo com a boca aberta virada para o dragão. A boca de cada dragão segurava uma bola. Durante a ocorrência de um tremor de terra, uma dos oito bocas dos dragões deixaria cair a bola na boca do sapo que estivesse situado próximo.
Sismógrafo chinês, in: https://history.cultural-china.com/en/50H159H617.html
Determinação do epicentro de um sismo
1º - Calcula-se a distância epicentral, que é a distância entre uma estação sísmica e o epicentro do sismo. Os tempos de percurso das ondas S e P desde o local do sismo até uma estação dependem da distância epicentral, como se pode ver no gráfico.
(Gráfico in: https://biogeotc.wordpress.com/category/1/)
2º - Na prática, para situar o epicentro de um sismo, calculam-se as distâncias epicentrais de, pelo menos, três estações sismológicas.
3º- Com as distâncias epicentrais traçam-se circunferências, como as da figura abaixo.
4º - Pela interseção de pelo menos 3 circunferências acha-se um ponto que corresponde ao epicentro do sismo.
(Esquema in: https://wikiciencias.casadasciencias.org/index.php/Epicentro)
Exercício - Teste Intermédio 14-02-2008 Grupo III
https://www.gave.min-edu.pt/np3content/?newsId=9&fileName=BG10_11_t1_ec_V1.pdf
Ondas sísmicas e descontinuidades internas
Ao estudar as variações bruscas da velocidade das ondas sísmicas no interior da Terra, podemos descobrir de forma indireta o tipo de materiais e as as suas propriedades, nomeadamente a rigidez e a densidade.
Estas zonas de fronteira entre materiais diferentes no interior da Terra designam-se de superfícies de descontinuidade.
Deste modo, o estudo da variação da velocidade e do comportamento das ondas sísmicas pelo interior da geosfera permitiu-nos construir um modelo terrestre em camadas concêntricas.
Descontinuidade de Mohorovicic ou de Moho
(Imagem in https://10biogeogondomar.blogspot.com/2011/01/descontinuidade-de-moho.html)
(Imagem in: https://sites.google.com/site/geologiaebiologia/estrutura-interna-da-terra)