Universidade Estadual Paulista Faculdade de Cincias e Tecnologia

Universidade Estadual Paulista Faculdade de Ciências e Tecnologia Geofísica Prof Dr João Fernando Custódio da Silva Departamento de Cartografia Apresentação elaborada a partir das aulas do Prof. Dr. José Milton Arana e do doutorando Fabricio dos Santos Prol. Presidente Prudente, SP

Geofísica – Capítulos – 2019 Introdução 1 Origem e evolução da Terra 2 Geotermia – fluxo geotérmico 3 Campo da gravidade e gravimetria 4 Campo magnético da Terra 5 (A crosta e a) Teoria da deriva continental e tectônica de placas 6 Forças que impulsionam as placas litosféricas 7 Sismologia e sismicidade 8 Ondas elásticas e ondas sísmicas 9 Geofísica aplicada 10 Atmosfera terrestre 11 Propagação de ondas na atmosfera 12

• A crosta: a ser vista após Sismologia e Sismicidade • Teoria da Deriva Continental • Tectônica de Placas Litosféricas

Os Primeiros Atlas do Mundo Nos séculos XVI e XVII a produção de atlas foi intensa. Dentre as muitas novas visões do mundo, uma chamou a atenção dos estudiosos, particularmente dos naturalistas: o encaixe dos continentes A representação plana do mundo vista nos planisférios sugeria que os continentes poderiam ser recortados e encaixados como peças de um quebra -cabeças. Por muito tempo, além desta simples constatação, nada aconteceu.

Teoria da Deriva dos Continentes Início do século XX, a TDC postulava que os continentes estavam à deriva, movimentando-se no globo terrestre (Wegener. A origem dos oceanos e dos continentes. 1915). Especulava-se que no passado houvera um único continente: a Pangeia; que posteriormente se dividiu em: - Laurasia (norte) e - Gondwana (sul); de onde teriam surgido os atuais continentes. Deriva: sujeito ou à mercê de forças externas

Evidências da TDC • Wegener estudou e reuniu dados e fatos científicos conhecidos à época: – – Morfologia dos continentes (cartografia) Geologia Paleontologia Paleoclima • Debate entre – – mobilistas – adeptos da mobilidade dos continentes fixistas – opositores Durou até ~ década de 70, após observações da década de 50 Surgimento da Teoria da Tectônica de Placas (litosféricas) [ Paleo (grego), palaio => antigo, velho ]

Teoria da Deriva Continental.

Teoria da Deriva Continental.

Teoria da Deriva Continental.

Teoria da Deriva Continental.

Rejeição à TDC. Geólogos e geofísicos oscilavam entre aceitar e rejeitar a TDC. . Diante da força das evidências científicas favoráveis à TDC, gradualmente a rejeição diminuía. . No entanto, a TDC não explicava satisfatoriamente bem que forças movimentavam os continentes – uma exigência dos geofísicos. . Cálculos da época demonstravam que a força necessária para movimentar a crosta era tão grande que ela se quebraria antes de movimentar. . Assim, não era possível aceitar que os continentes flutuassem sobre a crosta oceânica por falta de um mecanismo de força que explicasse o movimento.

Teoria da Tectônica de Placas A TDC não era plenamente aceita – daí surge a Teoria da Tectônica de Placas (TTP): uma evolução do pensamento sobre o movimento dos continentes. Litosfera: manto superior e crosta terrestre (continental e oceânica).

Tectônica origem no grego, construção. Placa litosférica A crosta é a porção mais externa, na qual vivemos, com profundidade de 6 (crosta oceânica) a 30 km (crosta continental): sólida, maior rigidez e fria. O manto está logo abaixo da crosta: mais plástico, menos rígido, mais quente do que a crosta. O manto é dividido em superior (menos quente) e inferior (mais quente e mais líquido, com movimentação mais intensa dos fluídos). Placas litosféricas: a crosta mais o manto superior.

Crosta, Manto, Litosfera e Astenosfera.

Princípios, pilares, postulados da TTP • Movimento, deslocamento, espalhamento do assoalho oceânico que forma as placas litosféricas; • As placas têm limites e nos limites a sísmica é intensa; • O tamanho da Terra é constante, cria-se massa nas dorsais e perde-se na convergência das placas, portanto, não há alteração de volume e área da Terra; • ? . . . Presente: em busca de novas evidências. . .

Tectônica de Placas Placa tectônica em vez de placa litosférica é um desvio da tradução (Plates tectonics para tectônica de placas), mas o termo placa litosférica foi o que pegou e é mais recomendável, também porque placa litosférica compreende a parte da crosta e a parte do manto. Na verdade, são blocos litosféricos. . .

Qual é a força motriz que movimenta a placa litosférica (manto e crosta)? O calor interno da Terra.

Processo tectônico de formação das placas litosféricas 1. O calor (energia) gerado no núcleo da Terra empurra as massas rochosas aquecidas e fluidas do manto interior pelas fendas e fissuras dos blocos rochosos do manto superior até a litosfera (camada do manto externo + crosta); 2. Na crosta oceânica, o material rochoso esfria e passa a empurrar as rochas resfriadas para os lados da dorsal oceânica formada; 3. As rochas resfriadas ficam delimitadas em placas litosféricas que são deslocadas em direção às margens dos continentes e empurram a crosta continental (menor espessura e densidade) para cima e a crosta oceânica (maior espessura e densidade) é empurrada para baixo (zona de subducção). 4. O movimento descendente das rochas na zona de subducção é uma compensação pela ascensão da massa rochosa aquecida, de modo que as rochas mais frias descem e preenchem o espaço no interior da Terra, completando o ciclo de convecção. 5. Este ciclo de convecção ocorre contínua e lentamente do qual participam todas as camadas da Terra: núcleo, manto e crosta ou nucleosfera, mantosfera, astenosfera, litosfera e hidrosfera.

Processo geotérmico: corrente de convecção

Tectônica ou construção de placas litosféricas

Tectônica de Placas Zona de subducção Convecção

Existem três tipos de limites entre as placas litosféricas: 1. Divergente – as placas se afastam umas das outras; 2. Convergente – a placa mais densa mergulha sob a outra menos densa na zona de subducção; 3. Conservativo ocorre quando as placas deslizam horizontalmente (lateralmente) uma em relação a outra.

Se criar em algum lugar, deve-se destruir em outro. . .

Nos limites conservativos, não existe criação de crosta, uma placa da crosta apenas se desloca em relação à outra.

E afinal, quais as forças das placas litosféricas? Empurrão, slab, resistência e do manto Força de empurrão: afasta a crosta horizontalmente para os lados e verticalmente devido à inclinação da dorsal.

. . . forças das placas litosféricas Slab: Quando as placas colidem, há uma força que puxa a placa para baixo da crosta continental; Ela depende do ângulo de inclinação de mergulho; Pode ser vista como a força devido à massa da crosta que está embaixo e puxando a crosta, sendo a principal força de movimentação da placa (alguma coisa de gravidade aqui? ). Resistência de colisão: Existe uma força de resistência (no manto, listosfera? ) à crosta que está entrando embaixo da crosta continental. Esta resistência é devido ao atrito, não deixando a placa litosférica entrar na astenosfera. Existe a resistência do manto e da própria placa continental. Célula de convecção: devido às altas temperaturas, uma força do manto aparece para movimentar a placa para a zona de subducção.

Medindo o Movimento das Placas Para qual direção o Brasil está deslocando? A Geodésia por Satélites é uma ferramenta essencial no monitoramento do movimento das placas litosféricas. Como são realizados estes estudos?

Medindo o Movimento das Placas Utilizando uma rede de antenas geodésicas, o posicionamento é realizado em escala global. As observações de distância e ângulos são medidas por meio de sinais advindos de satélites e quasars.

Medindo o Movimento das Placas Para cada instante, um processamento é realizado e estima-se a posição das estações. As soluções de cada instante são combinadas em um único ajustamento semanal. Cada solução semanal representa a posição correta de cada estação para a respectiva semana.

Medindo o Movimento das Placas Usando uma série temporal de posição, é possível calcular a velocidade planimétrica e altimétrica das estações. || VE, VN || Vup O monitoramento é global, mas estudos regionais podem ser realizados. O PPP, p. ex. , pode ser utilizado no Brasil, mas vale lembrar a necessidade de alta acurácia.

Medindo o Movimento das Placas Destaque-se a dificuldade de modelar a velocidade altimétrica: vários efeitos que podem movimentar a placa litosférica. Relação do aumento da carga de água na movimentação vertical da crosta terrestre.

Velocidade das Placas Litosféricas Este movimento de massas rochosas que formam as placas litosféricas ocorre a uma velocidade de alguns centímetros por ano (exemplo entre América do Sul e África): ~1, 0 a ~2, 0 cm/ano ~0, 19 a ~0, 36 mm / semana ~27, 5 a ~54, 9 µm / dia Em um século, os continentes africano e sul-americano afastamse de ~1, 0 metro. Determinações de distâncias por meio de VLBI.

Momento Magnético • É uma grandeza vetorial caracterizada por uma magnitude e por uma direção e um sentido que são determinados pela estrutura eletrônica do átomo (portanto, de cada material, particularmente, metálico). • Conjunto de vários átomos => a interação entre os momentos atômicos tende a organizar os momentos magnéticos individuais – – Ferromagnético Antiferromagnético (MM fraco) Ferrimagnético Antiferrimagnético inclinado (MM fraco)

Esquematização das formas dos MM individuais e em grupo

Curva de histerese magnética IDS

Temperaturas de Curie e de bloqueio • TB < TC • Acima da TC a magnetização espontânea não é possível • Abaixo da TB a magnetização fica estável • Cada material (metal) tem as suas TC e TB características próprias

Padrão listrado (zebrado) do assoalho oceânico O material do manto que sai pela dorsal está com uma temperatura muito alta. Depois de um tempo, esfria e passa a guardar a direção do campo magnético (rocha imantada, paleomagnetismo). Juntando o movimento das placas litosféricas com o registro dos MM, é possível observar o padrão de listras (zebrado). + próx dorsal => + jovem + distante dorsal => + velho

Alternâncias indicam reversão dos polos magnéticos. Magnetômetros em barcos registram os momentos magnéticos gerados pelo campo magnético da época que a rocha se resfriou (temperatura de bloqueio). . Daí, cada listra tem o registro de uma direção e sentido do magnetismo, alternadamente em sentidos opostos. . Dessas alternâncias, fica evidenciada a reversão dos polos magnéticos; . Na região mais próxima da dorsal oceânica o registro magnético é similar ao campo magnético atual. . As sucessivas inversões magnéticas do passado estão registradas nas listras ou faixas, conforme se afasta da dorsal; cada listra ou faixa com a orientação do campo (momento) magnético do passado.

Orientações dos MM indicam o movimento dos polos magnéticos. O registro paleomagnético dos MM (vetorial) dos materiais coletados para análise estimam-se IDS. . Do sentido dos MM remanentes resultantes extrai-se a reversão dos polos; . Da direção infere-se a deriva ou o movimento dos polos magnéticos.

Idade do assoalho oceânico Observa-se que o assoalho oceânico é muito antigo: reforça-se a TTP, tal que a dorsal possui rocha mais recente. A Terra tem cerca de 4 bilhões de anos e o assoalho oceânico cerca de 200 milhões de anos; A placa oceânica mais velha já foi para uma zona de subducção e derretida no manto. Em geral, nos limites onde a placa é destruída (subducção), são gerados muitos sismos (terremotos).

Distâncias do Brasil à África Observa-se que o assoalho oceânico é muito antigo: reforça-se a TTP, tal que a dorsal possui rocha mais recente. RJ à cidade do Cabo (África do Sul) = 6. 060 km; 3. 030 km até a dorsal mesoatlântica (DMA); 3. 030. 000 m => igual número de séculos (à veloc 1 m / séc. ) João Pessoa ao ponto + próximo da África = 2. 850 km; 1. 425. 000 m até a DMA => igual número de séculos. Estimativas aproximadas apenas para fins de compreender os tempos envolvidos.

Resumo TDC: Wegener, 1915. Observações cartográficas, fauna e flora, paleoclimáticas e paleomagnéticas. Fortes evidências à “deriva” dos continentes, mas sem explicar as causas. TTP A força responsável pelo movimento da crosta terrestre se dá pelo calor interno da Terra, de forma que a litosfera “flutua ou voia” sobre um manto quente na astenosfera. A litosfera é dividida em várias placas litosféricas (ou tectônicas). As dorsais oceânicas e as cadeias montanhosas limitam as PL. O paleomagnetismo sugere as reversões de polaridade dos polos magnéticos e o seu movimento em torno do Polo Norte Geográfico (Verdadeiro).

. . . Resumo. Os limites divergentes das PL proporcionam rifts (vales estreitos e profundos) e as dorsais oceânicas; Os convergentes proporcionam cadeias montanhosas; Os conservativos proporcionam falhas nas placas, causando terremotos.