Este documento discute a geologia e vulcanologia. Explica que a Terra contém energia interna que causa o aumento da temperatura com a profundidade através do gradiente geotérmico. Também descreve métodos indiretos para estudar o interior da Terra, como o geomagnetismo e a gravimetria. Finalmente, discute os tipos de vulcanismo e materiais liberados durante erupções, como piroclastos, lava e gases.

1. BIOLOGIA E GEOLOGIA
1º PARTE – GEOLOGIA
10º ANO
2009/2010
3 – Compreender a Estrutura e Dinâmica da Geosfera

2. Geodinâmica Interna
 Já todos experimentamos o
facto de à medida que a
profundidade aumenta a
temperatura também.
 Este aumento de temperatura
deve-se ao facto da Terra
conter energia no seu interior,
que se manifesta através da
Geodinâmica Interna (1)
(1) Conjunto de fenómenos que
ocorrem no interior do planeta
e suas consequências.

3. Geotermia e Gradiente Geotérmico
 O ramo da Geologia
encarregue pelo estudo da
formação e desenvolvimento
dessa energia é a…
Geotermia
 Por seu lado, à variação de
temperatura em profundidade
dá-se o nome de…
Gradiente Geotérmico

4. Zona de Temperatura Constante e
Grau Térmico
 Verifica-se que existe uma determinada faixa de
profundidade em que a temperatura se mantém
constante, a qual se designa de Zona de
Temperatura Constante.
 Abaixo dessa zona a temperatura começa a subir
gradualmente, sendo que à profundidade
necessária para que a temperatura suba 1ºC dá-se
o nome de Grau Térmico.

5. Caso de Portugal
 Em Portugal a zona
de temperatura
constante prolonga-
se até cerca dos 20
metros, sendo que a
temperatura ronda
os 18ºC.
 Já o grau térmico
ronda os 32 metros.

6. Fluxo Geotérmico
 O valor do grau térmico
não é constante,
dependendo de local para
local, no entanto estipulou-
se um valor médio de 33
metros para a geosfera.
 Assim, e como o interior da
Terra está mais quente do
que o exterior, vai ocorrer
uma transferência de calor
do interior para o exterior,
fenómeno a que se dá o
nome de fluxo geotérmico.

7. Calor interno da Terra
 Pensa-se que o calor interno da Terra
se deva essencialmente ao
decaimento dos elementos
radioactivos que constituem as rochas
do interior da Terra:
 Urânio (U)
 Tório (Th)
 Potássio (K)
 Mas também ao calor primordial que
se gerou a quando das colisões
durante o processo de acreção.

8. Exploração do Interior da Terra

9. Métodos de estudo do interior da
geosfera
 Actualmente, sabemos mais
sobre Marte ou da Lua do
que propriamente do interior
da Terra.
 De facto os 12 quilómetros
perfurados na Península de
Kola são insignificantes
quando comparados com os
6371 quilómetros de raio da
Terra.

10. Geofísica
 A Geofísica encontra-se
encarregue do estudo das
propriedades físicas do planeta
Terra.
 No seu estudo encontra-se a
compreensão do interior da
Terra, sendo que para tal
recorre a métodos indirectos de
estudos:
 Vulcanologia;
 Sismologia;
 Planetologia;
 Geomagnetismo;
 Gravimetria.

11. Geomagnetismo
 A Terra é cercada por
um campo magnético
denominado de
magnetosfera.
 Por acção deste campo,
qualquer corpo
magnético livre orienta-
se segundo a direcção
dos pólos magnéticos
Norte-Sul.

12. Geomagnetismo
 Actualmente a explicação da
formação do campo magnético
da Terra mais aceite é a
Teoria do Dínamo.
 Segundo esta, o material
constituinte do núcleo externo
(níquel e ferro), no estado
líquido, encontra-se em
permanente movimento de
rotação devido, julga-se, às
correntes de convecção.

13. Geomagnetismo
 Este movimento cria uma
corrente eléctrica e como
consequência um campo
magnético.
 A existência do campo
magnético, explicado por
esta teoria, mostra
indirectamente a
constituição e estado físico
do núcleo.

14. Geomagnetismo
 Periodicamente ocorrem inversões dos
pólos, isto é, o Norte “troca” com o Sul.
 As causas de tais fenómenos são ainda
desconhecidas.
 A inversão do campo magnético causa
grandes perturbações na fronteira do
núcleo-manto, que se exprimem em
violentos episódios vulcânicos.
 Estas situações, julga-se, podem estar na
origem de grandes extinções em massa.

15. Geomagnetismo
 No entanto, se as variações de campo
magnético podem eliminar diversas
formas de vida, pode-se também
afirmar com certeza que é a existência
deste campo magnético que permitiu o
aparecimento e manutenção da vida
na Terra.
 O campo magnético cria um “escudo”
em torno da Terra que desvia os fortes
ventos solares, que eliminariam os seres
vivos da superfície da Terra.
 Ao serem desviados os ventos solares
acabam por formar os auroras boreais.

16. Gravimetria
 A Terra tal como os restantes planeta e outros astros,
atrai e atraída por todos os corpos do Universo.
 Tal força denomina-se por força gravítica, a qual foi
traduzida por Newton da seguinte forma:
 A força de atracção entre dois corpos é directamente
proporcional ao produto das suas massas e inversamente
proporcional ao quadrado da distância que separa os seus
centros.
F = G m1.m2
r2

17. Gravimetria
 Gravidade, define-se, como
sendo a capacidade que um
corpo tem de atrair o outro, isto
é, gravidade é a aceleração
que um corpo produz noutro, se
este se puder mover livremente.
 À variação de velocidade que
os corpos em queda livre
experimentam dá-se o nome de
aceleração da gravidade (g).

18. Gravimetria
 Da fórmula anterior verificamos
que a aceleração da
gravidade depende do raio
terrestre, na razão inversa.
 Assim podemos afirmar que o
valor de g é máximo nos Pólos
e mínimo no Equador.

19. Gravimetria
 Se…
 E se…
 Então…

20. Gravimetria
 Nesta fórmula alguns valores são conhecidos…
 G = 6,67x10-11 Nm2/Kg2
 r = 6371Km
 Logo a aceleração gravítica depende da densidade.

21. Gravimetria
 A ciência encarregue pelo
estudo aceleração da
gravidade é a Gravimetria.
 Por seu lado o aparelho que
mede esse valor é um
gravímetro.
 O valor médio é de
9,81m/s2.

22. Estudo do interior da Terra
 O estudo directo do interior da Terra é, de
momento, impossível.
 Assim restam os processos indirectos como o
Geomagnetismo e a Gravimetria.
 Assim:
 Admite-se que o geomagnetismo existe devido
ao contínuo movimento do núcleo externo que é
constituído por materiais bons condutores de
eléctricos. Pelo que de forma indirecta se chega
a constituição do núcleo externo.
 Por seu lado a gravimetria permite perceber
que no interior do planeta ocorrem diferentes
materiais de diferentes densidades, razão pela
qual ocorrem variações na aceleração
gravítica.
 Além disso tem servido para a prospecção
mineira.

23. 2 - Vulcanologia
Compreender a estrutura e a dinâmica da Geosfera.

24. Vulcanismo primário e secundário
 A Vulcanologia é a ciência
encarregue pelo estudo da formação,
distribuição e classificação dos
fenómenos vulcânicos.
 Distinguem-se dois tipos de
vulcanismo:
 Vulcanismo primário
 Vulcanismo secundário (residual)

25. Vulcanismo primário
 Caracteriza-se pela ocorrência
de erupções vulcânicas.
 Durante as erupções podem ser
libertados os seguintes materiais:
 No estado sólido: piroclastos;
 No estado líquido: lava;
 No estado gasoso: vapor de água
e muitos gases.

26. Vulcanismo primário
 A formação natural por onde ocorre a erupção
vulcânica denomina-se de aparelho vulcânico.
 Sendo que as principais manifestações de
vulcanismo primário podem ser:
 Vulcanismo central;
 Vulcanismo fissural.

27. Vulcanismo central
 O aparelho vulcânico denomina-se de vulcão e é
constituído, no geral, por:
 Cone vulcânico – elevação, geralmente em forma cónica,
resultante da acumulação de materiais libertados nas
sucessivas erupções.
 Chaminé vulcânica – canal no interior do aparelho vulcânico,
que estabelece a comunicação entre a câmara magmática e
o exterior.
 Cratera – abertura do cone vulcânico, em forma de funil, que
se localiza no topo da chaminé vulcânica, formada por
explosão ou por colapso da chaminé.
 Câmara magmática – local situado no interior da Terra, onde
se acumula material rochoso fundido, que se designa magma,
e que constitui a bolsada magmática.
 De salientar que nem todos os vulcões apresentam esta
estrutura, podendo nesses casos o magma simplesmente
acender á superfície sem se acumular.

28. Vulcanismo central
 Às rochas que rodeiam
a bolsa magmática
dá-se o nome de
rochas encaixantes.
 Eventualmente no
flanco do cone
principal, podem,
formar-se cones
secundários ou
adventícios.

29. Magma
 O magma é um material de origem
rochosa fundido, total ou
parcialmente.
 O magma contém um fase:
 Gasosa – vapor de água, dióxido de
carbono e dióxido de enxofre, entre
outros;
 Sólida – minerais formados no magma
ou por minerais que não chegaram a
ser fundidos, aquando do processo de
formação do magma;
 Líquida – lava.

30. Caldeiras
 O esvaziamento, total ou
parcial, da câmara
magmática torna o aparelho
vulcânico instável por falta
de sustentação do cone.
 Quando tal acontece o
aparelho vulcânico pode
desmoronar-se, levando à
formação de caldeiras, as
quais têm que possuir no
mínimo 1km de diâmetro.

31. Vulcanismo fissural
 Neste tipo de vulcanismo, as
erupções ocorrem ao longo
de uma fractura da crusta
terrestre.
 O material expelido, lava
muito fluida, acaba por
preencher vastas zonas
cobrindo-as com vastos
planaltos de materiais
vulcânicos, que de
denominam de planaltos
vulcânicos.

32. Material expelido durante uma erupção
 Durante as erupções são
libertados diversos
materiais:
 Piroclastos ou tefra
 Lava
 Gases

33. Piroclastos
 São materiais resultantes da
explosão de lava de dimensões
variadas.
 Cinzas – fragmentos muito finos, com
menos de 2 mm de diâmetro, podem
ser transportadas por muitos
quilómetros pelo vento.
 Lapilli ou bagacina – fragmentos de
formas variadas de dimensões entre
os 2 e os 50 mm.
 Bombas – de diâmetro superior a 50
mm podendo chegar a pesas
dezenas de quilos, à medida que
vão arrefecendo no ar apresentam
um movimento giratório que lhes
confere formas muito peculiares.

34. Lava
 A lava é um material formado
por rocha fundida com origem
no magma.
 Existem algumas diferenças
entre o magma e a lava.
 A lava é mais fria e apresenta
menos gases do que o magma.
 O magma encontra-se no interior
da Terra e a lava no exterior.

35. Gases
 Durante uma erupção são libertados grandes
quantidades de gases:
 Vapor de água;
 Monóxido de Carbono;
 Dióxido de Carbono;
 Hidrogénio;
 Azoto;
 Compostos de enxofre.

36. Composição da lava e tipos de actividade vulcânica
 As lavas podem ser classificadas de acordo com a
sua percentagem, em constituição, de Sílica (SiO2).
Classificação de lava em função da percentagem de SiO2
SiO2<52% 52%<SiO2<65% SiO2>65%
Lava básica Lava intermédia Lava ácida

37. Composição da lava e tipos de actividade vulcânica
 As lavas podem também ser classificados em viscosas
ou fluidas de acordo com os seguintes parâmetros:
 Temperatura;
 Quantidade de sílica;
 Capacidade de retenção de gases.
Classificação da lava em função da sua viscosidade
Lava viscosa Lava fluida
Temperatura 800ºC 1500ºC
Sílica Ácida Básica
Gases Dificuldade em libertar gases Facilidade em libertar os gases

38. Composição da lava e tipos de actividade vulcânica
 Também de acordo com a viscosidade, a solidificação da
lava assume diferentes formas:
 Lavas fluidas
 Encordoadas ou pahoehoe
 Lavas muito fluidas que formam rios de lava e que ao solidificarem
tomam o aspecto de cordas.
 Escoriáceas e aa
 Menos fluidas que as encordoadas, deslocando-se lentamente. Ao
solidificarem originam superfícies ásperas e fissuras, resultado da
rápida libertação de gases.
 Almofada ou pillow lavas
 Lavas fluidas que arrefecem dentro de água, ficando com o
aspecto de travesseiros.

40. Composição da lava e tipos de actividade vulcânica
 Lavas viscosos
 Agulhas vulcânicas
 Formam-se quando a lava de elevada viscosidade solidifica na chaminé,
funcionando como uma rolha gigante.
 Domos ou cúpulas
 A lava viscosa solidifica sobre a abertura vulcânica, obstruindo a cratera.
 Nuvens ardentes ou escoadas piroclásticas
 Massas de grande dimensões de cinza e gases incandescentes, libertadas
de modo explosivo e dotados de grande mobilidade.

42. Composição da lava e tipos de actividade vulcânica
 A viscosidade da lava determina
as características da erupção
vulcânica.
 Erupções calmas ou efusivas
 Lavas fluidas, que libertem os gases
suavemente e que percorrem
grandes distâncias estão associadas
a erupções efusivas.
 Erupções violentas e explosivas
 Estão associadas a lavas muito
viscosas e que retêm os gases e que
podem destruir parte ou mesmo
todo o aparelho vulcânico. Quanto
maior for a quantidade de gás,
mais violenta é a erupção.

43. Vulcanismo Secundário
 Actividade vulcânica menos violenta, caracterizada
pela libertação de:
 Gases;
 Água a altas temperaturas.
 Este tipo de vulcanismo denomina-se também por
vulcanismo residual.

44. Vulcanismo Secundário
 Nascentes termais
 Fontes de libertação de águas ricas em
sais minerais.
 Em alguns casos estas águas resultam
do arrefecimento e consequente
condensação do vapor de água que se
liberta do magma, nestas situações as
águas termais denominam-se de águas
magmáticas ou juvenis.
 No entanto, o caso mais frequente
resulta do aquecimento de água
infiltrada.
 As águas termais têm temperaturas
ligeiramente inferiores à de ebulição
pois misturam-se com águas frias
infiltradas.

45. Vulcanismo Secundário
 Fumarolas
 Se as águas termais não se misturarem
com águas frias, ao chegarem à
superfície começam a ferver devido à
baixa pressão da superfície.
 Desta forma ocorre a emissão de vapor
de água a que se dá o nome de
fumarolas.
 Ocasionalmente pode ocorrer a
libertação de outros gases :
 Sulfataras – gases ricos em enxofre;
 Mofetas – gases ricos em dióxido de
carbono e monóxido de carbono
(altamente tóxico).

46. Vulcanismo Secundário
 Géisers
 Jactos intermitentes de água e
vapor de água.
 Estas situações ocorrem quando
as águas sobreaquecidas ocupam
reservatórios encaixados na
rocha.
 As variações rápidas de pressão
no interior da rocha provocam a
explosão de água no interior do
reservatório que culminam na
formação de um jacto.

47. Vulcanismo Secundário
 Através dos fenómenos de vulcanismo secundário temos acesso ao calor interno da
Terra.
 Calor esse que pode ser utilizada como fonte de energia geotérmica.
 A sua utilização depende da temperatura de emergência (Tg).

48. Formação do magma
 Em que zona do interior da Terra se forma o magma?
 Observe o seguinte esquema…
 Os magmas formam-se a profundidades entre os 200 e os
400km, com temperaturas entre os 800ºC e os 1500ºC.
 Quando os magmas se encontram sujeitos a temperaturas
inferiores a 800ºC, normalmente começam a solidificar.

49. Os vulcões e as placas tectónicas
 Os fenómenos de vulcanismo ocorrem quer nas
zonas de fronteira entre placas tectónicas, quer no
interior das placas.
 Vulcanismo de Subducção;
 Vulcanismo de Vale de Rifte;
 Intraplaca.

50. Os vulcões e as placas tectónicas
 Vulcanismo de subducção
 Ocorre ao nível das zonas de
convergência de placas, zonas de
subducção. O processo de subducção
de uma das placas leva a formação de
magmas relativamente pouco
profundos, logo de baixas
temperaturas.
 Como consequência leva à ocorrência
de erupções explosivas.
 Este tipo de vulcanismo representa
80% dos vulcões activos.

51. Os vulcões e as placas tectónicas
 Vulcanismo de Vale de Rifte
 O afastamento das placas ao nível dos
limites divergentes cria fissuras de
milhares de quilómetros através dos
quais o magma ascende à superfície.
 Este magma forma-se a pouca
profundidade mas com lavas mais
quentes do que as do vulcanismo de
subducção, como consequência ocorrem
erupções efusivas ou mistas, pouco
violentas.
 Este tipo de vulcanismo representa cerca
de 15% do vulcanismo mundial.

52. Os vulcões e as placas tectónicas
 Intraplaca
 Este tipo de vulcanismo é o
característico de vulcões isolados que
surgem nas zonas interiores dos
Continentes e dos sistemas de vulcões
que surgem nas zonas interiores das
Placas Oceânicas.
 Nestes casos os magmas têm origem em
zonas mais profundas do manto,
desencadeando erupções efusivas e/ou
mistas.
 Representa apenas 5% do vulcanismo
do Planeta.

53. Os vulcões e as placas tectónicas
 Intraplaca.
 Neste tipo de vulcanismo o magma
sobreaquecido das regiões profundas do magma
ascendem à superfície formando colunas
magmáticas designadas de plumas térmicas.
 Normalmente as plumas seguem sempre o mesmo
trajecto pelo que são relativamente fixas, ao
chegarem á superfície originam um ponto quente,
hotspot, com actividade vulcânica.
 A pluma pode ser fixa, mas a crusta que se
encontra sobre si não o é, pelo que há medida
que a placa se desloca e vão ocorrendo
erupções vulcânicas, vão surgindo vários vulcões
alinhados.
 Os vulcões mais velhos, e inactivos, acabam por
ser erodidos formando um atol, e quando
submergem totalmente passam a ser
denominados de guyot.

54. Os vulcões e as placas tectónicas

55. Distribuição geográfica dos vulcões
 Os vulcões encontram-se regra geral em zonas de
elevada sismicidade.
 Podem distinguir-se três regiões de maior concentração
de vulcões:
 Anel de Fogo;
 Mar Mediterrâneo;
 Oceano Atlântico.

56. Minimização dos riscos vulcânicos
 As zonas vulcânicas são zonas de
risco para as populações humanas.
 A perigosidade depende de vários
factores como por exemplo:
 Factores físico-químicos das lavas
 Viscosidade;
 Temperatura;
 Facilidade de libertação dos gases.
 Topografia do terreno
 Condições climáticas
 Densidade populacional em redor
do vulcão

57. Minimização dos riscos vulcânicos

58. Minimização dos riscos vulcânicos
 Cada localidade tem os
seus riscos específicos, de
acordo com os parâmetros
atrás referidos.
 Em Portugal, os Açores
representam o local de
maior risco vulcânico e
devido as suas
especificidades, tem riscos
muito específicos.

59. Minimização dos riscos vulcânicos
 Uma das formas de minimizar os riscos de uma erupção vulcânica
para uma população passa pela boa informação desses mesmo
riscos.
 A previsão de uma erupção é outra forma de minimizar os riscos, no
entanto isso não é ainda totalmente possível.
 Contudo existem todo um conjunto de situações que podem prever
uma erupção vulcânica:
 Reconstituição da história eruptiva do vulcão,
 Estudo da génese e evolução dos fluidos vulcânicos;
 Identificação das fases eruptivas;
 Identificação dos mecanismos eruptivos;
 Génese, transporte e deposição dos produtos eruptivos;
 Evolução morfológica e estrutural do aparelho vulcânico;
 Avaliação dos perigos vulcânicos;
 Identificação dos riscos associados.

60. 3 - Sismologia
Compreender a Estrutura Interna da
Geosfera

62. Sismos – definição e causas
 Sismos, ou tremores de
terra, são movimentos
vibratórios com origem nas
camadas superiores da
Terra, provocadas pela
libertação de energia.
 A ciência encarregue pelo
estudo dos sismos é a
Sismologia.

63. Sismos – definição e causas
 Dado que a maior parte dos sismos
tem origem nas imediações da
fronteira entre placas tectónicas
denominam-se de sismos
tectónicos.
 A movimentação das placas
tectónicas, colisão ou afastamento,
permitem a acumulação de grandes
quantidades de energia durante
muito tempo.
 As tensões acumuladas, na
sequência destes movimentos vão
deformando a rocha enquanto o
limite de elasticidade o permita.

64. Sismos – definição e causas
 Quando este limite é passado
as rochas fracturam, libertando
grande parte da energia
acumulada.
 Devido as características
elásticas da geosfera, os dois
lados da fractura, ou falha,
sofrem um deslocamento em
sentido oposto ao das forças
deformadoras que se designa
ressalto elástico.
 Este mecanismo gerador de um
sismo denomina-se de Teoria do
Ressalto Elástico de Harry F.
Reid em 1911.

65. Sismos – definição e causas
 A energia libertada
propaga-se através de ondas
sísmicas, estas ao atingirem a
superfície libertam parte da
sua energia fazendo os
materiais vibrar.
 Quando a energia libertada
é muito grande a vibração
pode sentir-se por todo o
planeta provocando um sismo
denominado de terramoto.

66. Sismos – definição e causas
 Um terramoto pode ser procedido
e/ou sucedido por sismo de menor
intensidade:
 Abalos premonitórios
 Réplicas
 Após a formação de uma falha
esta pode manter-se activa por
tempo indefinido, levando a
formação de sismo por libertação
de tensão acumulada, neste caso
temos uma falha activa.

67. Sismos – definição e causas
 Uma falha activa é uma
estrutura geológica que resulta
da fractura de rochas com
formação de blocos que se
deslocam uns em relação aos
outros.
 A fronteira entre placas é um
exemplo de falha activa e
durante a sua actividade
podem-se formar novos sistemas
de falhas, na sequência da
libertação de energia libertada
ao longo do plano de falha
tectónica.

68. Sismos – definição e causas
 Além dos sismo tectónicos, que se encontram
associados a falhas activas podem ainda
considerar-se:
 Sismos vulcânicos
 Sismos secundários – abatimentos de grutas,
desprendimento de terrenos.

69. Parâmetros de caracterização sísmica
 Hipocentro ou foco
 Local no interior da geosfera
onde ocorre a libertação de
energia sísmica.
 Epicentro
 Local à superfície da Terra,
situado na vertical do foco.
 Profundidade focal
 Distância entre o foco e o
epicentro.

70. Parâmetros de caracterização sísmica
 Quando o epicentro se localiza no mar pode ocorrer
a formação de um maremoto, raz de maré ou tsunami.
 Estas ondas podem percorrer um oceano interior;
 As suas velocidades podem rondar os 800km/h aos
5000 metros de profundidade;
 À medida que a profundidade diminui a velocidade da
onda aumenta, passando de uma onda larga e pouco
alta, para uma onda compacta mas de maior altura.
 Já foram registadas ondas de 30 a 40 metros de altura.
 Erupções vulcânicas também podem desencadear a
formação de tsunamis, como resultante da dissipação da
energia libertada.

71. Parâmetros de caracterização sísmica

72. Propagação da energia sísmica – as
ondas sísmicas
 A energia sísmica dispersa-se, a partir do
foco, em todas as direcções e sentidos,
obrigando as partículas que constituem os
materiais rochosos a vibrarem.
 Essa vibração é passada de partícula em
partícula, originando as ondas sísmicas
que fazem tremer a Terra.
 É ao nível do epicentro que as ondas
sísmicas atingem a superfície terrestre com
a força máxima.

73. Propagação da energia sísmica – as
ondas sísmicas
 As vibrações sísmicas
assemelham-se muito às
produzidas por uma pedra no
charco.
 A maneira como se propagam e
a sua intensidade dependem de
muitos factores.
 Durante um sismo o terreno vibra
na vertical e na horizontal,
provocando ondulação, essas
ondas terrestres são possíveis de
observar em alguns sismos.

74. Propagação da energia sísmica – as
ondas sísmicas
 Em materiais homogéneos (que não é
o caso da crusta terrestre) as ondas
sísmicas expandem-se sob a forma
de esfera, com centro no foco.
 As superfícies esféricas definidas
pelo conjunto de pontos na mesma
fase do movimento chamam-se
frentes de onda.
 As direcções de propagação da
onda sísmica perpendiculares à
frente de onda denominam-se de
raios sísmicos.

75. Ondas sísmicas
 Na Terra, devido à composição heterogénea, o trajecto das
ondas é regra geral curvilíneo.
 Definem-se quatro tipos de ondas sísmicas:
 Primárias - P
 Secundárias - S
 Love - L
 Rayleigh - L

76. Ondas P
 Ondas Primárias;
 Ondas Compressivas;
 São as de maior velocidade, logo as que chegam primeiro a um determinado ponto.
 São ondas longitudinais, vibram na mesma direcção de propagação da onda.
 Propagam-se em meios:
 Sólidos;
 Líquidos;
 Gasosos.
 No entanto a velocidade diminui na passagem de um meio sólido para o líquido e deste para o
gasoso.
 De 5,5Km/s (19800Km/h) para 1,5Km/s (5400Km/h).
 As ondas incidem verticalmente nas estruturas, sendo este processo atenuado pela massa das
estruturas.

77. Ondas S
 Ondas Secundárias;
 Deformam os materiais à sua passagem sem alteração do seu volume, são ondas de
corte (Shear).
 Utilizam grandes quantidade de energia, deslocando-se a velocidades menores do
que as P.
 Não de propagam em meio líquidos.
 As partículas vibram perpendicularmente à direcção de propagação da onda, pelo
que são ondas transversais.
 Estas ondas são mais destrutivas do que as P, pois incidem transversalmente nas
estruturas.

78. Ondas P e S
 As ondas P e S são ondas internas, pois têm origem
no foco que se propagam no interior da Terra e em
qualquer direcção.
 A interacção destas com a superfície da geosfera
produzem outro tipo de ondas denominadas de
ondas superficiais.
Ondas Love e de Rayleigh

79. Ondas Love
 Varrem a superfície terrestre, horizontalmente, da direita
para a esquerda, segundo movimentos de torsão.
 Não se propagam na água.
 São ondas que se propagam horizontal e
perpendicularmente à direcção de propagação.

80. Ondas de Rayleigh
 Agitam o solo segundo uma trajectória elíptica, semelhante às ondas do
mar.
 Propagam-se em meios sólidos e líquidos.
 Os materiais voltam a sua forma original depois da onda passar.
 A sua amplitude diminui com a profundidade.

81. Ondas L
 Tanto as ondas de Love como Rayleigh são ondas
de grande amplitude, pelo que se denominam
também de ondas longas ou simplesmente L.
 Por essa razão são as mais destrutivas.

82. Ondas sísmicas
 Se o interior da Terra fosse homogéneo, as ondas
propagar-se-iam em todas as direcções a mesma
velocidade.
 No entanto esse não é o caso, pelo que a
velocidade das ondas vai depender da rigidez,
densidade e incompressibilidade das rochas
atravessadas.

83. Velocidade das ondas internas
 Verifica-se que a velocidade é:
 directamente proporcional à rigidez do material;
 Indirectamente proporcional à densidade do material;
 Indirectamente proporcional à incompressibilidade do material, no caso das
ondas P.
 Compreende-se que as ondas S não se propaguem nos meios líquidos, e as
ondas P abrandem nestes, pois estes apresentam rigidez zero.
 As ondas de Love e Rayleigh propagam-se à superfície terrestre a uma
velocidade constante.

84. Detecção e Registo de Sismos
 Os sismos são registados e muitas vezes detectados
por aparelhos denominados de sismógrafos.
 Os gráficos por eles elaborados denominam-se de
sismogramas.

85. Detecção e Registo de Sismos
 Numa estação sismográfica
existem três sismógrafos:
 Um sismógrafo vertical
 Que regista movimentos
verticais.
 Dois sismógrafos horizontais
 Um orientado para Norte-Sul;
 Um orientado para Este-Oeste.

86. Detecção e Registo de Sismos
 Na maior parte dos países
adoptaram já sismógrafos
digitais que se encontram
ligados a internet permitindo a
rápida difusão de informação.
 Em países como os Estados
Unidos da América e o Japão,
assim que são detectadas ondas
P de grande magnitude é
accionado o sistema de
evacuação dos edifícios antes da
chegada das ondas longas.

87. Detecção e Registo de Sismos
 Na ausência de vibrações os sismógrafos
apresentam um sismogramas de linhas
rectas paralelas.
 No entanto raramente essa situação ocorre,
pois a Terra encontra-se permanentemente
perturbada por microssismos de origem
natural ou humana.
 As primeiras ondas a serem registadas são
as ondas P (P de primeiras), logo seguidas
das S (S de segundas) e por ultimo as
superficiais ou L.
 Se o sismógrafo se encontrar próximo do
epicentro os três tipos de ondas podem ser
registadas quase ou mesmo tempo, sendo
impossíveis de as distinguir.

88. Detecção e Registo de Sismos
 Para a determinação exacta do epicentro são
necessários pelo menos três estações sismográficas
distintas.
 Para tal é necessário a
distância epicentral.
 Actividade da página
183.

89. Detecção e Registo de Sismos

90. Intensidade e Magnitude de um sismo
 Uma vez detectado um sismo
interessa agora saber qual a sua
intensidade e a sua magnitude.
 Existem assim duas escalas para
medir um sismo:
 Escala de Mercalli
 Escala de intensidade.
 Escala de Richter
 Escala de magnitude.

91. Escala de Mercalli
 É uma escala que mede a intensidade de um sismo.
 A actual escala denomina-se de Escala Internacional
ou Escala de Mercalli Modificada.
 É uma escala qualitativa, pois avalia o sismo de
acordo com o grau de percepção da vibração do
sismo, pela população, e pelo grau de destruição.
 É uma escala bastante subjectiva pois apoia-se em
inquéritos à população.
 É fechada, indo do I (apenas detectado por
sismógrafos) a XII (profunda alterações à
paisagem).
 Inicialmente tinha apenas X níveis, passando a XII
mais tarde e sendo exaustivamente descrita após
Cancani e Sieberg, pelo que também é conhecida
como a escala de Mercalli-Cancani-Sieberg.

92. Isossitas
 A determinação da intensidade
nos vário locais onde o sismo foi
sentido, permite unir localizações
com o mesmo grau de
intensidade.
 As linhas assim formadas sobre
um mapa denominam-se de
isossitas.
 Isossitas – linhas que unem pontos
de igual intensidade de um
sismo.
 Em locais de incerteza de
intensidade as isossitas são
representadas a tracejado.

93. Escala de Richter
 Quando se quer calcular a
quantidade de energia
libertada durante um sismo
utiliza-se a escala de Richter.
 É uma escala de Magnitude.
 Aberta, isto é sem limite
máximo, encontrando-se o
máximo nos 9,5 com o
Grande Sismo do Chile em
1960.

94. Como calcular a magnitude
 Para tal é necessário determinar a
distância do epicentro à estação
sismográfica.
 De seguida necessitamos de analisar,
nessa estação, o sismograma e
determinar a amplitude máxima
determinada.
 Com estes dois pontos e utilizando
escalas é possível determinar
aproximadamente a magnitude do
sismo e, aplicando a seguinte
fórmula, a energia libertada durante
um sismo.
E=10(2,4M-1,2)

95. Os sismos e a tectónica de placas
 A distribuição dos sismos, tal como a dos vulcões,
não é aleatório, coincidindo em geral com os limites
das placas tectónicas, dado que são
geologicamente instáveis.
 Os sismos podem ser classificados em:
 Sismos interplaca
 Sismos intraplaca

97. Os sismos e a tectónica de placas

98. Sismos intraplaca
 Os sismos intraplaca
ocorrem no interior das
placas tectónicas, zonas
essas que se consideram
estáveis geologicamente.
 Estes sismos têm muitas
vezes origem em falhas
activas que ocasionalmente
libertam grandes
quantidades de energia.

99. Sismicidade em Portugal
 Enquadramento geotectónico:
 Situa-se na Placa Euroasiática.
 Limitada a Sul pela Falha Açores-Gibraltar
(que corresponde a fronteira entre a Placa
Euroasiática e Africana);
 Limitada a oeste pela Dorsal Médio-
Atlântica;
 O sismo de 1755 que consta com um dos
mais violentos da história, com cerca de
8,7 na escala de Richter, teve uma
origem provável na Falha Açores-
Gibraltar, no Banco de Gorringe.
 Pesquisas actuais apontam para a Falha
do Marquês de Pombal a 100km do
Cabo se São Vicente.

100. Sismicidade em Portugal
 A sismicidade em Portugal é
essencialmente tectónica.
 A sismicidade intraplaca em Portugal é
reduzida, havendo a destacar o sismo de
1909 em Benavente, com uma magnitude
de 6,7 e epicentro na Falha do Vale
Inferior do Tejo.
 Na Madeira a sismicidade é reduzida,
pois a ilha encontra-se no interior da
Placa Africana.
 Os Açores pela sua proximidade a Crista
Médio-Oceanica do Atlântico, ao Rifte da
Terceira e à Falha da Glória é uma zona
de elevada sismicidade.

101. Os maiores sismos e tsunamis
da História recente

102. Minimização dos riscos sísmicos -
previsão e prevenção
 A previsão da ocorrência de um sismo é ainda
algo impossível com a tecnologia actual, pelo
que a única coisa que se pode fazer é prevenir.
 Para prevenir as consequências de um sismo é
necessário:
 Conhecer a geologia do local;
 O risco sísmico do local;
 Conhecer as falhas activas da região;
 Monitorização das zonas de elevado risco
sísmico;
 Bom planeamento urbanístico;
 Construção anti-sísmica;
 Construção anti-tsunami;
 Conhecer as regras de emergência;
 Informar a população;

103. 4 – Modelo e Dinâmica Interna da
Estrutura Interna da Geosfera
Compreender a estrutura e a dinâmica da
geosfera

104. Contributos para o conhecimento da
estrutura interna
 A compressão da estrutura e funcionamento da
estrutura interna da Terra tem o contributo da:
 Sismologia;
 Vulcanologia;
 Planetologia;
 Astrogeologia.

105. Sismologia
 Tal como os médicos, os geólogos,
conseguem “ver o interior da Terra
sem a necessidade de a “abrir”.
 Os primeiros estudos do interior da
Terra contribuíram os grandes sismos.
 Entre 1906 e 1936 o estudo da
propagação das ondas sísmicos
permitiu estabelecer um modelo do
interior da Terra em camadas
concêntricas.
 Crusta;
 Manto;
 Núcleo.

106. Sismologia
 Mais tarde, ondas
sísmicas geradas por
ensaios nucleares e por
microssismos causados
pelo Homem, permitiram
aprimorar os estudos,
pois nessas circunstâncias
a quantidade de energia
libertada e o foco são
perfeitamente
conhecidos.

107. Sismologia
 O estudo do comportamento das ondas
sísmicas é complexo e levou muito tempo até se
compreender o interior da Terra tal como hoje
conhecemos.
 Em 1906, Oldham verificou que as ondas P que
chegavam ao pólo oposto ao epicentro eram
consideravelmente mais lentas do que às
registadas no epicentro.
 Isso levou-o ao considerar que as ondas P ao
percorrerem o interior da Terra atravessam um
núcleo central composto por um matéria que as
transmite a um velocidade menor.
 Surge assim pela primeira vez a ideia da
existência de núcleo, assinalado por uma
descontinuidade, isto é, por uma mudança
radical nas propriedades e na composição dos
elementos que constituem o seu interior.

108. Sismologia
 Em 1913 Gutenberg, localizou
em profundidade esta superfície
de descontinuidade, ao
observar que em cada sismo
existe um sector da superfície
terrestre onde é impossível
registar ondas sísmicas directas,
isto é, ondas com origem no foco
e que atingem a superfície da
geosfera sem sofrerem reflexões
nem refracções.
 A essas zonas os geólogos
denominam de Zonas de
Sombra Sísmica.

109. Sismologia
 Durante a sua propagação, a partir do foco
sísmico uma onda muda o seu
comportamento ao mudar de meio.
 Assim distinguem-se três comportamentos:
 Onda directa – é a onda original, com
origem no foco sísmico e que não interage
com nenhuma superfície de descontinuidade,
não sofrendo, por isso, reflexões nem
refracções.
 Onda reflectida – é uma nova onda que se
propaga, a partir de uma superfície de
descontinuidade, em sentido contrário e no
mesmo meio em que a onda inicial se estava
a propagar.
 Onda refractada – é a onda transmitida, por
uma superfície de descontinuidade, para o
segundo meio.

110. Sismologia
 A zona de sombra sísmica ocupa
sempre a mesma posição relativa:
 Entre os 11459 e os 15798 km de
distância do epicentro.
 Entreos 103º e os142ºem relação
ao epicentro.

111. Sismologia
 A zona de sombra sísmica forma-se
pois a cerca de 2891km de
profundidade ocorre uma
descontinuidade que marca o início
do núcleo.
 Esta descontinuidade foi
descoberta por Gutenberg tendo
como base o estudo dos
sismogramas de diferentes estações
sismográficas.
 Por essa razão denomina-se de
Descontinuidade de Gutenberg.

112. Sismologia
 Superfícies de descontinuidade
assinalam assim a separação entre
dois meios com propriedades elásticas
distintas – rigidez, densidade e
incompressibilidade.
 Estas levam às refracções e reflexões
que em ultima análise formam as
zonas de sombra sísmica.
 Assim estudando o comportamento
das ondas é possível determinar as
propriedades elásticas dos materiais
existentes no interior da Terra.

113. Sismologia
 Em 1936, Inge Lehmann admitiu a
existência de um nova descontinuidade.
 A cerca de 5150 km as ondas chocam
com algo duro (mais duro do que o
material anterior) pois as ondas P
aumentam a sua velocidade.
 Como as ondas P se deslocam mais
rapidamente em materiais sólidos,
então a partir dessa profundidade o
núcleo deverá ser sólido.
 Então à fronteira ente o núcleo externo
e o núcleo interno dá-se o nome de
descontinuidade de Lehmann.

114. Sismologia
 Mas quanto à composição química do
núcleo?
 A existência da magnetosfera indica que
o núcleo será constituído essencialmente
por ferro.
 Estudos laboratoriais permitem
estabelecer uma relação entre a
velocidade das ondas sísmicas e a
densidade dos materiais.
 Assim os materiais que mais se aproximam
às medições laboratoriais são o ferro e o
níquel pelo que o núcleo será constituído
essencialmente por esses dois elementos.

115. Crusta e Manto e a Sismologia
 Através do estudo da alteração da trajectória das
ondas foi possível determinar mais camadas no
interior da Terra.
 Em 1909, Andrija Mohorovicic verificou que uma
determinada estação sismográfica registaram a
chegada de dois conjuntos distintos de ondas P e
S.
 Para explicar tal situação Mohorovicic propôs a
existência de uma descontinuidade nas camadas
superficiais da Terra, que a separa em duas
partes distintas.
 Uma camada superior onde as ondas se deslocam a
uma velocidade menor – a crusta.
 Uma camada inferior onde as ondas se deslocam a
uma velocidade superior – o manto.
 Assim a primeira série de ondas correspondia as
ondas refractadas na descontinuidade e a
segunda série às ondas directas.

116. Crusta e Manto e a Sismologia
 A esta descontinuidade deu-se o
nome de descontinuidade de
Mohorovicic ou Moho.
 Esta encontra-se normalmente entre o
5 e os 10 km de profundidade sob os
oceanos, pelo que a crusta tem entre
5 a 10 km de espessura na crusta
oceânica.
 Já nos continentes a descontinuidade
de Moho encontra-se normalmente
entre os 20 e os 70 km, pelo que a
crusta continental tem normalmente
entre 20 a 70 km de espessura.

117. Crusta e Manto e a Sismologia
 Constatou-se também que existe uma
diferença de velocidades de
propagação das ondas P na crusta
continental (6 km/s) e na crusta oceânica
(7 km/s).
 Essa diferença deve-se ao facto das
duas terem uma composição química
diferente:
 Crusta continental – rocha granítica (mais
rígida, mas menos densa);
 Crusta oceânica – rocha basáltica (menos
rígida, mas mais densa).
 Prova-se assim a existência de dois tipos
de crustas.

118. Crusta e Manto e a Sismologia
 A observação directa das rochas da crusta terrestre,
bem como os dados vulcanológicos viriam mais tarde
a confirmar a existência de dois tipos de crustas.
 No que diz respeito ao manto, os dados sismológicos,
como por exemplo o facto das ondas sísmicas P se
propagarem a velocidades na ordem dos 8 km/s,
indicam que a composição do manto será diferente
da crusta.
 Da analise composicional do interior da Terra surgiu
um modelo da estrutura interna da Terra dividida
em:
 Crusta;
 Manto;
 Núcleo externo;
 Núcleo interno.

119. Estrutura do Manto e a sismologia
 Ao analisar os dados sismológicos
verificou-se que a cerca de 660
km as ondas sísmicas P e S sofrem
um ligeiro aumento de
velocidade, isto fez com que se
divide-se o manto em duas
partes.
 Isto sugere que a partir dessa
profundidade o manto apresenta
um aumento de rigidez.
 Por outro lado, por volta dos 220
e os 410 km as ondas diminuem
de velocidade, sugerindo um
material menos rígido, admitindo-
se mesmo que se encontrem num
estado próximo ao da fusão, ou
mesmo em fusão parcial.

120. Astenosfera
 A esta faixa, entre os 220 e os 410
km, em que as ondas baixam
consideravelmente a sua velocidade,
passou a designar-se de
Astenosfera.
 A Astenosfera corresponde a um
local em que devido as temperaturas
e pressões as rochas mudem as suas
propriedades, apresentando uma
rigidez menor do que as rochas que
se encontram acima e abaixo,
embora tenham a mesma
composição.

121. Litosfera
 A Astenosfera apresenta-se
ligeiramente fundida o que permite às
rochas superiores, mais rígidas,
flutuem sobre ela.
 As rochas superiores a astenosfera
compreendem rochas da parte
superior do manto superior e as da
crusta, que podem ser consideradas
como uma unidade rígida a que se
denominou de Litosfera.
 A Litosfera encontra-se fragmentada
em diferentes porções às quais se deu
o nome de Placas Litosféricas.

122. Estrutura Interna da Terra
 Assim do estudo do comportamento da
propagação das ondas sísmicas foi
possível determinar a estrutura interna da
Terra.
 Litosfera – rígida e de comportamento
frágil;
 Astenosfera – de baixa rigidez e
comportamento plástico, por se encontrar
parcialmente fundida;
 Mesosfera – rígida e que engloba a parte
inferior do manto superior e manto inferior
(que apresentam características
semelhantes);
 Endosfera – externamente fluída (núcleo
externo) e de elevada rigidez no seu
interior (núcleo interno).

124. Contributo da vulcanologia
 Através do estudo dos materiais expelidos durante uma erupção
vulcânica os geólogos conseguem obter importantes registos da
composição químico-mineralógico do interior da Terra.
 Uma vez que se pensa que o magma que dá origem à lava expelida
tenha origem no manto, a analise da lava permitirá determinar a
composição e densidade do manto.

125. Contributo da planetologia e
astrogeologia
 Com o programa Apollo, além de amostras de
rochas recolhidos e que permitiram conhecer a
composição das rochas da Lua e posterior
comparação com as da Terra, foram também
instalados estações sismográficas.
 Estas têm registado uma média de 600 a
3000 sismos anualmente, de magnitude
inferior a 2 e com hipocentro entre os 600 a
900 km de profundidade.
 Através do estudo da propagação das ondas
sísmicas na Lua permitiu-se reconhecer que
também a Lua seja constituída por camadas
concêntricas.
 Pela analise da Lua, crê-se que o modelo
Crusta-Manto-Núcleo seja igual para todos os
planetas rochosos e que os meteoritos tenham
tido origem em plantas que não terminaram a
sua formação.

126. Mecanismo de convecção
 Ao longo do estudo da Geologia temos visto que a Terra é
um planeta geologicamente activo.
 A erosão, o vulcanismo e a sismologia são disso exemplo e
prova.
 A energia que alimenta estes fenómenos pode ter duas
origem:
 Externo – Sol e Gravidade, que alimentam fenómenos como o
Ciclo da Água e do Carbono e a Erosão.
 Interno – Geotermia, calor interno da Terra que alimenta a
movimentação das placas tectónicas.

127. Mecanismo de convecção
 A distribuição do calor interno não é homogéneo no
interior da Terra.
 Valoresmáximos ao nível dos vales de rifte das dorsais
oceânicas;
 Valores médios ao nível das zonas de subducção;
 Valores mínimos no interior das placas.

128. Mecanismo de convecção
 Ao aquecer, em profundidade, o material rochoso expande e
diminui de densidade;
 Inicia-se então a ascensão lenta desse material, processo esse que
só termina quando ao atingir as camadas superficiais e frias o
material arrefece, aumenta a sua densidade e mergulha para zonas
mais quentes… iniciando-se um novo ciclo.
 Todo este ciclo forma uma célula de convecção, e julga-se que se
possam formar diversas células de convecção na mesosfera.
 São estas células de convecção que geram a força necessária para
arrastar as placas litosféricas responsáveis pelos sismos, vulcões e
outros fenómenos de vulcanismo secundário.

129. Geologia…
 O fim da geotermia faria com que os movimentos tectónicos
e o vulcanismo terminassem;
 As fontes de energia exterior, a gravidade e a energia
solar, acabariam por nivelar os continentes e depositar os
sedimentos formados em bacias de sedimentação.
 Nada mudaria… o planeta atingiria o equilíbrio, situação
essa situação levaria a grandes alterações nos seres vivos!
 Que por acaso é alvo de estudo da Biologia que é a
matéria para onde vamos passar!