GEOLOGIA PARA ENGENHARIA Aula 2 – Composição e estrutura interna da Terra

Objetivos desta aula Ao final desta aula, você será capaz de: - Reconhecer a composição da Terra; - Reconhecer a estrutura interna da Terra e seus modelos de estruturação; - Entender a dinâmica interna da Terra.

Introdução Você já aprendeu que a Terra é um planeta dinâmico, que se formou há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, e que desde sua formação vem passando por processos de transformação. Essas mudanças estão relacionadas com o tamanho, o formato e a distribuição geográfica dos continentes e das bacias oceânicas. Entretanto, a composição da atmosfera e as formas de vida que existem diferem daquelas do passado. Também podemos visualizar facilmente como as montanhas e os morros foram desgastados pela erosão e como as paisagens foram mudadas pela força do vento, água e gelo.  “Erupções vulcânicas e terremotos revelam um interior ativo, e rochas fraturadas e dobradas indicam o enorme poder das forças internas da Terra”

Introdução O planeta Terra é um lugar único, onde milhões de organismos vivem, incluindo nós, humanos. Este é o único corpo celeste onde é conhecida essa enorme diversidade e adaptação da vida. Não existe nenhum outro lugar descoberto com o mesmo delicado equilíbrio de condições para manter a vida como o nosso planeta.  A Terra trabalha como um sistema de muitos componentes interativos sobre a superfície sólida, em sua atmosfera e em seus oceanos. Para conhecer esses sistemas, devemos entender também como o sistema planetário evoluiu ao longo do tempo.

A Terra como um Sistema de Componentes Interativos

Mecanismos internos e externos Embora o planeta tenha se esfriado desde o seu início ardente, até hoje continua como um planeta inquieto, mudando continuamente por meio de atividades geológicas, como terremotos, vulcões e glaciações.   Essas atividades são governadas por mecanismos internos e externos. O mecanismo interno da Terra é governado pela energia térmica aprisionada durante a origem do planeta e gerada pela radioatividade em seus níveis mais profundos.  O calor interior controla os movimentos no manto e no núcleo, suprindo energia para fundir rochas, mover continentes e soerguer montanhas.

Estrutura Interna da terra Durante muito tempo, a estrutura interna da Terra era desconhecida devido às grandes dificuldades em estudá-la. Foi preciso muito tempo até se chegar a um modelo de estruturação, baseado em evidências indiretas, principalmente nos dados sísmicos, já que, devido a limitações tecnológicas, ainda não é possível ter acesso às camadas mais internas do planeta, pelas suas condições de altas pressões e altas temperaturas, que aumentam com a profundidade.  Sabe-se que a Terra é uma esfera ligeiramente achatada, e que não é homogênea. A perfuração de sondagem  mais profunda realizada até hoje na Terra, em Kola, na Rússia,  tem 12 Km, um valor insignificante para um planeta que tem mais de 6.000 Km de raio.

Estrutura Interna da Terra Modelo Geoquímico: Crosta, manto e núcleo Modelo Físico: Crosta, Litosfera, Astenosfera, Mesosfera, Endosfera

Análise de Ondas Sísmicas Através da análise das ondas sísmicas, é possível deduzir várias características das partes internas da Terra, atravessadas pelas ondas, fundamentado em alguns aspectos de propagação e sua resposta quando atravessa o meio.  As ondas sísmicas sofrem reflexão e refração, e através da sua propagação e resposta às camadas atravessadas, é possível compreender as propriedades de subsuperfície. As ondas sísmicas mostraram, em um primeiro momento, que nosso planeta é formado por três camadas de composição e propriedades distintas: o núcleo, o manto e a crosta.

Análise de Ondas Sísmicas O Brasil era considerado assísmico até pouco tempo atrás, pela ausência de conhecimento de registros de sismos destrutivos, e os poucos abalos sentidos eram interpretados como acomodações de camadas rochosas.  “A partir da década de 70, através de estudos sismológicos, foi evidenciado que a atividade sísmica no Brasil, apesar de baixa, não pode ser desprezada e é resultado de forças geológicas que atuam em toda a placa do continente sul-americano. Através desses abalos sísmicos  foi possível conhecer o interior da Terra”.

Análise de Ondas Sísmicas

As camadas terrestres: Crosta A crosta é a camada mais externa da Terra. Consiste de material rochoso menos denso que o manto. Sob os oceanos (crosta oceânica), tem uma espessura de cerca de 10 Km, enquanto que a crosta continental, varia de 20 a 70 km de espessura.  A crosta continental é formada por duas zonas:  A superior, denominada de sial (graças à predominância de rochas graníticas, ricas em silício e alumínio); A inferior, na qual há predominância de silicatos de magnésio e ferro, de onde vem o nome de sima. 

As camadas terrestres: Crosta Teoria da Grande Explosão (Big Bang) Aproximadamente 14 b.a. Explosão cósmica (antes: matéria e energia num único ponto) Hipótese da Nebulosa: Rotação de uma nuvem de gás e poeira fina (Hidrogênio e Hélio) Desde esse momento, o universo se expandiu, formou galáxias, estrelas e planetas

As camadas terrestres: Manto Envolvendo o núcleo e separado deste pela Descontinuidade de Gutemberg, encontra-se o manto. Todo o conhecimento sobre o manto vem de experimentos e pela análise de material extrudido pela crosta oceânica.  Trata-se de uma espessa camada de material rochoso, formando 83% do volume da Terra. É menos denso que o núcleo e mais denso do que a crosta. Com base na velocidade das ondas P (prima, longitudinal ou sonora) e de testes em laboratório com rochas comuns na crosta terrestre, pode-se inferir que o manto superior é composto de peridotito (silicato com ferro e magnésio, 90% constituído por olivina e o restante por minerais da família do piroxênio).

As camadas terrestres: Núcleo O núcleo é a camada mais densa da Terra. Trata-se de uma massa esférica, dominantemente constituída por ferro metálico e uma mistura de níquel, enxofre, sílica e outros elementos. A composição química do núcleo (Fe e Ni) foi estimada com base na densidade da Terra.  Para contrabalançar a baixa densidade do manto e da crosta, o núcleo necessariamente deveria ter uma densidade de pelo menos 10 ou 11 g/cm3. O ferro é o único elemento que se aproxima deste valor. 

As camadas terrestres: Núcleo Acreditando-se que os meteoritos metálicos sejam constituídos do mesmo material de que a Terra foi formada, e pelo fato de a crosta e manto possuírem uma pequena percentagem de ferro, presume-se que o núcleo da Terra seja assim constituído.  No núcleo, a porção mais interna (5.140 - 6.371 km) está sujeita a tão grande pressão, que os metais tornam-se sólidos. Em torno deste (2.883 - 5.140 km), a temperatura e a pressão estão mais equilibradas, fazendo com que os metais se fundam e a região fique líquida.

Conclusão da aula: É evidente que a Terra está em contínua transformação e que isto faz parte de um ciclo que ocorre ao longo do tempo geológico. Supor que podemos administrar/gerir ou até influenciar nestas contínuas mudanças da Terra, é no mínimo demonstrar falta de conhecimento geológico.

Nesta aula vimos: - A composição da Terra; - A estrutura interna da Terra e seus modelos de estruturação; - A dinâmica interna da Terra.