Origem da terra e da dinâmica interna

     Nosso planeta Terra, assim como o Sol e todos os demais planetas do sistema solar formaram-se a aproximadamente 4,5 bilhões de anos atrás. No caso dos planetas rochosos, como a Terra, a formação deu-se pela agregação de fragmentos rochosos. Esse processo é chamado acresção (fig.1). Tal processo nada mais é que o ajuntamento de fragmentos rochosos devido a força gravitacional. A energia cinética destes fragmentos ao colidirirem, foi convertida em calor, elevando a temperatura do corpo planetário.

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       A acresção foi importante, pois resultou no calor encerrado no interior da Terra. Outra fonte de calor responsável pela temperuta interna do planeta é proveniente das emissões de átomos radioativos. Essas são os dois processos que explicam o calor interno da Terra.

       Inicialmente, toda a superfície da Terra era composta por rochas fundidas. Com o passar do tempo, após milhões de anos, o planeta Terra foi se resfriando. O calor do planeta foi se dissipando através da superfície por irradiação térmica. A superfície foi a primeira a se resfriar, solidificando-se. As camadas internas, por sua vez continuam o processo de resfriamento lento e gradual até hoje. O calor interno do planeta é o responsável pelas transformações que ocorrem e transformam em grande escala a superfície da Terra. Por isso, nosso planeta é dinâmico, isto é, está em contínua transformação.

    Os materiais que formaram a Terra possuem diferentes densidades. Por conta disso, o material mais denso se concentrou no interior do planeta e os materiais mais leves foram se acumulando nas partes mais superiores. Desta forma, o planeta se estruturou internamente em camadas (fig.2), cada qual com determinada composição e densidades próprias. 

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Ondas sísmicas e geofísica

    Estudos com ondas sísmicas revelam que o interior do planeta é composto por camadas de diferentes densidades e estados físicos. Essas ondas sísmicas são causadas por terremotos e se propagam internamente e externamente através do planeta. As ondas sísmicas que se propagam externamente são chamadas de ondas de superfície. Mas as ondas que nos permite conhecer o interior do planeta são as ondas internas, chamadas de ondas de corpo. Estas ondas de corpo se classificam em dois tipos, as Primárias(P) (fig. 3) e as Secundárias (S) (fig. 4).

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     As ondas P, mais velozes, são longitudinais e se propagam tanto em sólidos quanto líquidos. Já as ondas S são transversais e se propagam somente em sólidos, sendo tipicamente 60% mais lentas, apesar de carregarem mais energia que as ondas P. Ambas ondas, como qualquer onda mecânica, mudam de velocidade e direção de acordo com a densidade do meio onde propagam. O estudo destas ondas é feito pela Geofísica. O estudo destas ondas através do planeta permite estudar sua estrutura interna (fig.5).

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    A diferença entre a Geofísica e a Geologia, é que a segunda estuda o subterrâneo através de medidas indiretas, enqunto a primeira estuda através da observação direta de rochas. Grande parte do conhecimento que obtemos de grandes profundidades, abaixo dos furos mais profundos, são provevientes de observações geofísicas.

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estrutura interna da terra

     A superfície terrestre é sólida e rochosa, onde faz parte os continentes e repousam os oceanos. Através de medições diretas, sabe-se que a temperatura da superfície da Terra aumenta à medida que a profundidade aumenta também (como aquelas realizadas no poço superprofundo de Kola). Também é razoável entender que a densidade também aumenta com a profundidade, dada a compressão causada pelo peso das camadas superiores. 

     O estudo das ondas sísmicas indicam que tanto as ondas S, quanto as P, aumentam de velocidade devido ao aumento da densidade com o aumento da profundidade. Esse crescimento de velocidade é contínuo até a uma profundidade de aproximadamente 50 km. Após essa profundidade, as ondas sofrem uma brusca variação de velocidade, indicando uma mudança nas propriedades elásticas do material rochoso (fig.6) . Essa observação foi realizada em 1909 pelo sismólogo iugoslavo Andrija Mohorovicic por meio de ondas símicas de um grande terremoto ocorrido na Croácia.

     Deste modo, temos a primeira diferenciação interna da Terra. A camada sólida mais externa, onde estamos pisando neste momento é a crosta terrestre, que se estende até os 50 km de profundidade em média. A crosta terrestre é sólida, contendo rochas sedimentares, vulcânicas e metamórficas. A descrição destas rochas será feita mais adiante. O resfriamento da crosta e a dinâmica interna do planeta fez a crosta se fragmentar em blocos rochosos imensos chamados placas tectônicas. Após essa profundidade, temos a camada chamada manto. O limite entre as duas camadas é chamado de descontinuidade de Mohorovicic, ou simplesmente Moho. Sabe-se hoje que o Moho possui profundidades variáveis, possuindo profundidade de 30-80km nos continentes e de 5-10km nas áreas oceânicas.

    Abaixo da descontinuidade de Mohorovicic encontramos o manto superior. Essa camada se estende até os 400km de profundidade e é caracterizada pela presença de rochas ultramáficas (ricas em ferro e magnésio), pela densidade, temperatura e plasticidade superiores àquelas encontradas na crosta. O manto superior, e na realidade o manto inteiro, se encontra no estado sólido e não líquido como muitos pensam. O que ocorre é que essa camada é mais rígida na parte mais próxima à crosta e mais plástica na porção mais profunda. A crosta mais a parte mais rígida do manto superior é chamada litosfera. A parte plástica do manto superior é chamada astenosfera. No manto pode haver derretimento parcial das rochas constituintes devido à mudanças de temperatura e pressão ocasionadas pela dinâmica interna do planeta. As rochas fundidas dão origem ao magma, que quando sobem à superfície através de vulcões passa a ser chamado lava.

   A 650km de profundidade as ondas sísmicas sofrem uma nova mudança brusca na velocidade. Esta é a descontinuidade de Repetti, que separa o núcleo superior do inferior.O manto inferior se estende dos 650km até 2900km de profundidade. Esta porção do manto é caracretizado por provavelmente silicatos ferromagnesioanos com estrutura densa e pelo aumento da densidade em relação às camadas anteriores. Tanto as ondas P, quanto as S se propagam até os 2900km, mas a partir daí, apenas as ondas P conseguem se propagar. Isto leva a conclusão de que abaixo desta profundidade o material esteja líquido. A esta enorme profundidade, encontramos a primeira parte do núcleo da Terra, o núcleo externo. Essa nova mudança brusca no comportamento das ondas sísmicas revelam um novo limite, a descontinuidade de Gutenberg (fig.7).

     A descontinuidade de Gutenberg está a uma profundidade de 2900km e separa o manto inferior do núcleo externo do planeta. Abaixo disto se encontra o núcleo externo no estado líquido, composto predomonantemente por ferro e níquel. Esta parte líquida é a responsável pela origem do campo magnético da Terra, também chamado campo geomagnético. Abaixo dos 5100km as ondas P sofrem uma nova mudança brusca, devido à nova densidade encontrada. Temos então uma nova descontinuidade, a descontinuidade de Lehmann.

       Abaixo dos 5100km e até 6400km (que é o ponto central da Terra), encontramos o núcleo interno da Terra. Este núcleo é a última camada do planeta, sendo composto por ferro e níquel também, mas no estado sólido. O núcleo interno é uma esfera gigantesca metálica de 1300km de raio a uma grande temperatura (fig.8). Esse núcleo não permane parado, mas em constante rotação. A rotação do núcleo interno é mais veloz que a restante do planeta, indicando que a Terra no passado girava a uma velocidade maior. 

             

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Tectônica de placas

    A Teoria de Tectônica de Placas revoluciou as Geociencias. A origem da teoria remonta do início do século XX com as ideias do cientista alemão Alfred Wegener. Esse cientista ficou fascinado pela semelhança nos contornos das costas da América do Sul e da África, que pareciam se encaixar. Sua proposta foi que, há muito tempo atrás, esses continentes estavam unidos, formando um supercontinente que Wegener chamou de Pangea (fig.9).

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     A ideia de que os continentes se movem culminou na chamada Teoria da  Deriva Continental. Segundo esta teoria, a Pangea há 220 milhões de anos começou a se separar. O supercontinente teria se fragmentado em dois continentes, o setentrional chamado Laurásia e o austral denominado Gondwana (fig. 10). Posteriormente, a fragmentação continuou, gerando os continentes atuais. 

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     Os continentes são partes emersas de blocos gigantescos rochosos, as placas tectônicas (fig. 11). Tais placas são copartimentadas por falhas e fraturas profundas. A crosta do planeta Terra está dividida em 52 placas tectônicas, sendo 14 principais e 38 menores. A força que move as placas tectônicas se originam no calor interno da Terra. As correntes de convecção existentes no manto são as responsáveis pela movimentação das placas (o movimento da astenosfera imprime movimento também na litosfera, movendo as placas).

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      Dependendo do movimento entre as placas, podemos ter três limites diferentes:

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(a) Limite Divergente: Quando as placas se afastam uma da outra. Marcado pelas dorsais meso-oceânicas.

(b) Limite Convergente: Quando as placas colidem, avançando uma sobre a outra. A mais densa mergulha sob a menos densa.

(c) Limite Conservativo: Quando as placas se movem lateralmente, formando fraturas chamadas Falhas Transformantes (como por exemplo a Falha de San Andreas, nos EUA).

      

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