Estudo do interior da Terra

Métodos

Métodos Diretos

Permitem estudar diretamente materiais que se encontram no interior da Terra. Baseiam-se em fenómenos naturais como o vulcanismo, movimentos tectónicos e erosão e na utilização de várias técnicas, como as explorações mineiras e sondagens.

Permitem obter dados através da observação direta da Terra. Este método fornece pouca informação pois não é possível atingir grandes profundidades.

- Afloramento e movimentos tectónicos

- Explorações mineiras

- Sondagens

- Vulcanismo

- Observação direta da superfície visível

Vulcanismo

Através da atividade vulcânica, os geólogos têm acesso a materiais existentes no interior da Terra (são expelidos materiais oriundos de profundidades que podem atingir os 200km).

Estes materiais proporcionam dados sobre a temperatura e composição química da Terra.

Movimentos tectónicos e afloramento

Por ação dos movimentos tectónicos, rochas formadas no interior do planeta afloram, ficando acessíveis para observação.

O mesmo ocorre graças à erosão.

Explorações Mineiras

Através das explorações de minas e de escavações acede-se a rochas que se encontram em profundidade (4Km), o que permite a sua observação e estudo.

Sondagens

São realizados furos verticais a partir dos quais se conseguem obter colunas de rochas, permitido o seu estudo.

Método Indireto

Métodos que não se baseiam na observação dos materiais existentes em profundidade.

Os métodos geofísicos estudam a Terra através da propagação de ondas sísmicas, determinações gravimétricas, eletromagnéticas, geomagnéticas e geotérmicas.

Permitem obter muitas informações sobre a estrutura interna da Terra, mediante o estudo e a interpretação de dados obtidos indiretamente.

- Sismologia

- Geotermismo

- Geomagnetismo

- Gravimetria

- Astronomia

Sismologia

As ondas sísmicas revelam muito sobre os materiais que atravessam, pois ao passarem por materiais de diferente densidade e rigidez, a sua velocidade e direção alteram-se.

A determinadas profundidades, a velocidade das ondas S e P apresenta alterações bruscas, o que indica que estas se encontram a atravessar zonas com diferenças significativas nas suas propriedades e composição – descontinuidades.

As ondas sísmicas podem apresentar três formas:

✦ (1) Onda direta: Onda inicial, com origem no foco sísmico e que não interage com nenhuma superfície de descontinuidade.

✦ (2) Onda refletida: Nova onda que se propaga, a partir de uma superfície de descontinuidade, em sentido contrário e no mesmo meio da onda inicial.

✦ (3) Onda refratada: Onda transmitida por uma superfície de descontinuidade para um segundo meio.

Descontinuidades:

- A cerca de 40km de profundidade, as ondas atravessam a descontinuidade de Mohorovicic, que separa a crusta do manto, e aumentam a sua velocidade.

- A cerca de 100km de profundidade, as ondas entram numa zona de baixa velocidade correspondente à astenosfera (meio semifluido).

- A cerca de 2900km de profundidade, as ondas P sofrem uma brusca queda de velocidade e as S deixam de se propagar, estando a atravessar a descontinuidade de Gutenberg que separa o manto do núcleo externo.

Como as ondas S deixam de se propagar e as ondas P são refratadas, existe uma zona de sombra - área da superfície terrestre onde não se registam ondas sísmicas diretas.

- A cerca de 5150 km de profundidade, as ondas S voltam a propagar-se e as ondas P aumentam a velocidade, estando a atravessar a descontinuidade de Lehmann que separa o núcleo externo do interno.

Nota: A partir dos 410km de profundidade, a velocidade das ondas aumenta continuamente (meio mais rígido), indicando que deixaram a astenosfera.

Nota: As ondas S não conseguem alcançar ou deixar o núcleo interno, mas as ondas P podem ser convertidas em ondas S quando atingem a descontinuidade.

Geotermismo

A principal fonte de energia térmica interna da Terra é a desintegração de elementos radioativos que se encontram nas rochas.

Gradiente geotérmico: Variação da temperatura por quilómetro de profundidade (ºC/Km) A temperatura aumenta com a profundidade, mas não de uma forma gradual: até determinada profundidade a temperatura mantém-se constante – zona de temperatura constante – depois até atingir cerca de 1350ºC, aumenta de modo acentuado, sendo menor o seu aumento a partir daí.

Grau geotérmico: Número de metros que é necessário percorrer em profundidade, para que a temperatura aumente 1ºC (m/ºC)

Fluxo geotérmico: Quantidade de calor libertado à superfície por transferência do interior da Terra

Quanto maior for a diferença de temperatura entre os meios que trocam energia, maior será a transferência de energia entre eles, ou seja, quanto maior o gradiente geotérmico, maior o fluxo geotérmico.

Gradiente geobárico: Variação de pressão por quilómetro de profundidade. (Tensão litostática)

Os dados sobre o gradiente geotérmico e geobárico permitem inferir o estado físico dos materiais existentes no interior da Terra.

Como ambas grandeza aumentam com a profundidade, a rigidez dos materiais depende da relação entre o aumento da temperatura e o aumento da pressão. Se a temperatura aumenta mais que a pressão, a rigidez diminui (os materiais tendem a fundir) e vice-versa.

Gravimetria

A gravimetria, medida através de gravímetros, é o estudo da intensidade e variação do campo gravitacional da Terra ao redor do globo. Um gravímetro é uma massa de metal suspensa por uma mola sensível perfeitamente elástica. A força gravítica atua sobre a massa que, por sua vez, exerce uma força de tração sobre a mola, distendendo-a.

Qualquer corpo situado à superfície da Terra experiência uma força de atração para o centro da Terra (força gravítica).

A gravidade terrestre varia em função da latitude, sendo maior nos polos, onde a distância relativa ao centro da Terra é menor.

Também varia em função da altitude, pelo que varia em toda a superfície terrestre, devido à existência de montanhas, planícies e grandes depressões, como os fundos oceânicos.

Mesmo corrigindo os efeitos da latitude e da altitude, a força gravítica apresenta variações locais em relação ao valor médio da gravidade, ao nível da água do mar – Anomalias gravimétricas.

Nota: A ocorrência de uma anomalia gravimétrica indica que as rochas dessa região têm densidade diferente do que é considerado pelo modelo teórico.

Por convenção, o valor médio da força gravítica, ao nível médio da água do mar, é zero. As anomalias acima e abaixo de zero são, respetivamente, positivas e negativas:

- Anomalia gravimétrica positiva: Rochas de densidade superior às rochas envolventes. Pode indicar a presença de um jazigo mineral ou de uma intrusão magmática.

- Anomalia gravimétrica negativa: Rocha de densidade inferior às rochas envolventes. Pode indicar a presença de um doma salino ou uma gruta.

Nas montanhas não se verificam anomalia gravimétricas positivas, podendo mesmo existir anomalias negativas. Por esta razão, admite-se que, por baixo da montanha visível, existam raízes profundas formadas por rochas pouco densas.

Geomagnetismo

A Terra possui um campo magnético. Um corpo magnetizado fica alinhado às linhas de força do campo magnético e orienta-se de acordo com a direção dos polos magnéticos.

Os minerais ferromagnesianos, como a magnetite, presentes nos basaltos, comportam-se como ímanes e registam a polaridade do campo magnético terrestre na altura da sua formação.

Os fundos oceânicos de natureza basáltica, apresentam assim, um importante registo do magnetismo fóssil, que mostra que o campo magnético sofreu várias inversões.

Quando o polo norte magnético se encontra perto do polo norte geográfico magnético, diz-se polaridade normal (atualidade). Quando o polo norte magnético se encontra perto do polo sul geográfico, diz-se polaridade inversa.

As inversões de polaridade observadas nos fundos oceânicos apresentam-se simétricas de um e do outro lado do rifte, existindo bandas de polaridade normal e de polaridade inversa.

Astronomia

Como se assume uma origem comum para os astros do Sistema Solar, o estudo do interior desses corpos (meteoritos, asteroides, rochas de outros planetas do Sistema) fornece informações sobre o que se passa no interior da Terra.

Estrutura Interna da Geosfera

O estudo direto do interior da Terra tem grandes limitações, sendo sobretudo os dados geofísicos proporcionados pela atividade sísmica que permitem construir modelos sobre a constituição do interior da Terra.

Como vimos anteriormente, os fatores que mais influenciais o comportamento das ondas sísmica são a densidade e a rigidez.

A densidade e a rigidez são, por sua vez, influenciadas por fatores como a pressão e a temperatura que aumentam com a profundidade.