Ciclo das Rochas e Tectônica de Placas

Ciclo das Rochas

O ciclo das rochas é o conjunto de processos que modificam e transformam as rochas. Estes processos ocorrem tanto na superfície quanto no interior da Terra.

Na superfície terrestre: Ocorre o intemperismo das rochas e sua transformação em sedimentos, que são transportados pelos agentes geológicos e se acumulam nas bacias sedimentares.

No interior da crosta terrestre: Os materiais encontram-se sob alta pressão e temperatura. Os sedimentos se transformam em rochas. Dentro da crosta, a pressão aumenta rapidamente com a profundidade, devido ao peso das rochas. A temperatura também aumenta com a profundidade, cerca de 3 ºC por 100 m. Os esforços de compressão e distensão são produzidos pelos movimentos do manto.

Fatores importantes nas alterações dos materiais no interior da crosta:

• Diagênese: Transformação dos sedimentos em rochas sedimentares, devido à pressão e temperatura, produzindo cimentação e compactação dos componentes do sedimento.
• Metamorfismo: Conjunto de mudanças que ocorrem nas rochas sob altas temperaturas e pressões, sem que se fundam, formando rochas metamórficas.
• Magmatismo: Fusão das rochas, formando magma. A partir do magma, formam-se as rochas magmáticas.

Gradiente geotérmico: Aumento da temperatura que ocorre no interior da Terra.

Outros fatores:

• Impactos de meteoritos: A energia cinética é convertida em energia térmica.
• Desintegração de elementos radioativos: Partículas subatômicas aumentam a energia térmica.
• Afundamento de materiais mais densos: Principalmente o ferro.

Estrutura da Crosta Terrestre

A crosta terrestre é uma fina camada de rochas sólidas. Existem dois tipos:

• Crosta continental: Composta de granito.
• Crosta oceânica: Composta de basalto e gabro.

Manto: Composto por rochas como o peridotito. Subdivide-se em:

• Manto superior
• Manto inferior

Núcleo: Metálico, composto por sideritos.

• Externo: Líquido
• Interno: Sólido

Descontinuidades: Áreas contínuas no interior da Terra onde há uma mudança na velocidade de propagação das ondas sísmicas. Essa mudança é produzida por uma alteração na composição ou no estado dos materiais.

• Mohorovicic: Entre a crosta e o manto (40-50 km)
• Repetti: Entre os mantos (670 km)
• Gutenberg: Entre o manto e o núcleo externo (2900 km)
• Lehman: Entre o núcleo externo e o interno (5150 km)

A parte superior do manto está firmemente ligada à crosta, formando uma camada rígida chamada litosfera.

• Crosta continental + manto superior = litosfera continental
• Crosta oceânica + manto superior = litosfera oceânica

Teorias sobre a Dinâmica da Terra

Teorias Fixistas: Negam o deslocamento horizontal dos continentes.

• Teoria Contracionista: Sugere que os cumes e ondulações se formaram pela contração e resfriamento da Terra.

Teorias Mobilistas: Aceitam o deslocamento horizontal dos continentes.

• Deriva Continental (A. Wegener): Há 300 milhões de anos, as massas continentais estavam unidas formando a Pangeia, dividida em Laurásia (América do Norte, Europa e Ásia) e Gondwana (América do Sul, África, Índia, Austrália e Antártida), separadas pelo mar de Tétis.

Provas da Deriva Continental:

• Geográficas: O encaixe entre a África e a América do Sul.
• Paleontológicas: Fósseis semelhantes em continentes distantes.
• Paleoclimáticas: Presença de tilitos (rochas de origem glacial) em regiões tropicais.
• Geológicas: Continuidade de formações rochosas entre continentes.

Astenosfera (J. Barrell): Camada abaixo da litosfera onde ocorre a isostasia.

Correntes de Convecção (Holmes): O aquecimento do fluido na base do manto faz com que ele se expanda e ascenda, enquanto o fluido mais frio e denso afunda, criando correntes de convecção.

Expansão do Fundo Oceânico (Hess): As dorsais oceânicas são áreas onde a crosta oceânica é criada e empurrada lateralmente, expandindo o oceano. A idade das rochas basálticas suporta essa hipótese.

Faixas Magnéticas no Fundo do Oceano: O campo magnético da Terra é instável e sua polaridade se inverte periodicamente. Essas inversões são registradas em rochas vulcânicas que contêm minerais como a magnetita. Quando a lava se solidifica, os cristais de magnetita se orientam na direção norte-sul.

Tectônica de Placas

A teoria das placas tectônicas difere da deriva continental proposta por Wegener. Refere-se à litosfera sendo arrastada pelo movimento de convecção do manto abaixo. A dedução é que a deriva continental e seus argumentos a favor da mobilidade são corretos. As evidências sobre a Pangeia e a deriva continental permanecem válidas e foram confirmadas quando Barrell propôs a existência da astenosfera, uma camada plástica que permite o deslizamento da litosfera. Inicialmente, a astenosfera tinha um papel importante no movimento da litosfera, mas em 1990 percebeu-se que não era uma camada contínua sob a litosfera. Estudos atuais mostram que a convecção afeta todo o manto, e é a convecção no manto que causa o movimento das placas litosféricas.

Evidências das Placas Tectônicas: Em 1950, Benioff descobriu que os terremotos na costa do Pacífico tinham uma distribuição específica: os terremotos com foco raso ocorriam próximos à costa, enquanto os mais profundos ocorriam mais para o interior, como se estivessem em um plano inclinado (Plano de Benioff). Segundo a teoria das placas tectônicas, o plano de Benioff corresponde à superfície de uma placa litosférica que afunda no manto sob as montanhas, que são o resultado da colisão de placas tectônicas.

Placas Litosféricas: Camada formada pela crosta e manto superior (cerca de 100 km), dividida em:

• Placa continental
• Placa oceânica
• Placa mista (crosta oceânica + crosta continental)

Movimentos das Placas:

• Correntes de convecção no manto
• Margens convergentes (subducção)
• Margens divergentes (dorsais oceânicas)
• Falhas transformantes

Tipos de Bordas de Placas

Bordas Construtivas (Dorsais Oceânicas): Fraturas onde o material quente do manto ascende, formando nova crosta oceânica. Características:

• Vulcanismo fissural com grandes volumes de basalto.
• Correntes de convecção divergentes.
• Tensões extensionais.
• Formação de uma depressão (rift) entre as bordas da fratura.
• Infiltração de água do mar e formação de fontes hidrotermais.

Falhas Transformantes: Zonas de cisalhamento que deslocam as dorsais oceânicas. Produzem forte sismicidade.

Bordas Destrutivas (Zonas de Subducção): A litosfera oceânica se curva e mergulha no manto. Sempre é a placa oceânica que subduz, mas a placa superior pode ser oceânica ou continental. Processos:

• Destruição da litosfera oceânica.
• Magmatismo.
• Formação de um arco de ilhas ou orógeno vulcânico.
• Metamorfismo térmico.
• Intensa sismicidade.

Subducção: Formação de correntes convectivas descendentes. Características:

• Ocorre nos oceanos.
• A placa que subduz forma uma fossa profunda.
• Acumulação de sedimentos na fossa, formando um prisma de acreção.
• Alta sismicidade.
• Fusão parcial da placa em subducção, gerando magmatismo.
• Compressão da placa superior, causando dobramentos e falhamentos.

Colisão: Ocorre entre duas placas continentais. Uma placa cavalga sobre a outra, e o movimento convergente para. Processos:

• Espessamento da litosfera continental.
• Deformação e empilhamento dos sedimentos entre as placas, formando um orógeno de colisão.
• Elevação isostática.
• Metamorfismo e magmatismo.
• Intensa atividade sísmica.

Arcos de Ilhas: Orogênese na borda da placa oceânica superior, formando um arco de ilhas vulcânicas. Alta intensidade sísmica. Resultam do espessamento da placa superior devido à compressão e ao vulcanismo.

Orógenos Térmicos: Orogênese na borda da placa continental superior, formando um relevo vulcânico (ex: Andes).

Orógenos de Colisão-Acreção: Formados por crosta continental e rochas metamórficas, principalmente graníticas. Os continentes são empurrados passivamente pela expansão do fundo do mar e podem colidir. Quando a colisão ocorre entre duas placas continentais, forma-se um orógeno de colisão.

Orógenos Intraplaca: Quando a colisão entre continentes gera compressão no interior da placa. Falhas são comuns, originando terremotos. Se houver uma bacia sedimentar inativa no interior do continente, os sedimentos podem se dobrar e se elevar, formando um orógeno intraplaca.

Plumas Térmicas e Pontos Quentes

Plumas Térmicas: Colunas de material rochoso quente que ascendem do manto até a superfície, originando uma zona de intenso vulcanismo (ponto quente). O manto apresenta solifluxão, um comportamento de material sólido que pode fluir lentamente. As plumas térmicas ascendem a uma velocidade de alguns centímetros por ano. Quando chegam à superfície, originam pontos quentes vulcânicos.

Tipos de Pontos Quentes:

• Arquipélagos vulcânicos
• Cordilheiras oceânicas
• Planalto vulcânico continental

Quando uma pluma térmica atinge a litosfera, ocorre vulcanismo precoce, formando um arquipélago vulcânico.

Pluma Térmica Convectiva Descendente: A pluma térmica é resfriada por condução de calor para a litosfera. Ocorre magmatismo e vulcanismo, levando à expansão dos materiais. As rochas que formam a pluma se expandem à medida que alcançam menor pressão. Quando esfriam, colapsam de volta para o manto, gerando correntes descendentes.

Deformações Tectônicas das Rochas

Deformação Elástica: Reversível. Ocorre, por exemplo, na passagem de ondas sísmicas.

Deformação Plástica: Dobramento das rochas, devido a tensões compressivas.

Deformação Frágil: Ruptura das rochas quando a tensão compressiva ou extensional ultrapassa o limite de deformação elástica ou plástica.

Dobras:

• Charneira: Parte onde as camadas têm maior curvatura.
• Flancos: Partes em ambos os lados da charneira.
• Núcleo: Parte central da dobra.
• Plano Axial: Plano imaginário que passa pela charneira.

Tipos de Dobras:

• Anticlinal: Camadas mais recentes envolvem as mais antigas.
• Sinclinal: Camadas mais antigas envolvem as mais recentes.

Deformação Frágil:

• Diáclases: Fraturas nas rochas sem deslocamento.
  • Fraturas de retração: Originam-se na argila e lama quando secam.
  • Gelifração: Efeito da água que, ao congelar, age como uma cunha nas fissuras das rochas.
  • Disjunção colunar: Ocorre quando a lava esfria.
  • Descompressão: Rochas formadas no interior da crosta, sob altas pressões, fraturam-se ao ascender à superfície devido à erosão.
• Falhas: Fraturas nas rochas com deslocamento dos blocos.
  • Plano de falha: Superfície de fratura.
  • Falha normal ou de gravidade: Resulta de tensões extensionais.
  • Falha inversa: Resulta de tensões compressivas.
  • Falha de direção ou transcorrente: Resulta de tensões de cisalhamento.
• Mantos de Cavalgamento: Falhas de cavalgamento com deslocamento horizontal quase imperceptível. O material alóctone (lábio superior) se move centenas de metros a dezenas de quilômetros.