Home | Página principal
COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
A observação da densidade e da gravidade terrestre, motra que o interior da Terra deve ser diferente da crosta.
Os meios físicos que utilizamos para se determinar a estrutura e a composição do interior da Terra são:
a) métodos sísmicos (observação dos terremotos)
b) métodos magnéticos (campo magnético)
c) métodos gravitacionais (campo gravitacional)
d) métodos elétricos
e) métodos geotermais
f) análise de rochas da crosta
g) estudos dos meteoritos
a) Métodos sísmicos
Os terremotos são movimentos naturais da crosta, ocasionados ppor vibrações de ondas que se propagam em meios elásticos (ondas sísmicas).
Quando ocorre um terremoto, parte da energia acumulada nas rochas devido às forças tectônicas, é liberada sob a forma de ondas eláticas, que deformam e fazem vibrar o meio que atravessam.
O local de onde partem as ondas sísmicas, no interior da Terra, é denominado de foco (ou hipocentro) e sua projeção vertical no terreno, é chamada de epicentro.
As ondas eláticas são de dois tipos:
- ondas internas ou de corpo: propagam-se no interior da Terra.
- ondas superficiais: propagam-se pela superfície do terreno.
As ondas internas (ou de corpo), subdividem-se em ondas P (ou on das primárias pois são as 1° ondas a chegarem aos sismógrafos; trata-se de um tipo de uma onda lingitudinal que alternadamente, comprime e dilata o meio ao longo de sua trajetoória) e ondas S (2° onda a chegar aos sismógrafos; trata-se de um tipo de onda transversal, que faz o terreno subir e descer, movimentando-se também para os lados em ângulos reto com a direção de propagação; estes movimentos são os principais responsáveis por danos materiais).
Antes de terminarem as vibrações internas, surgem as ondas superficiais, movimentando as camadas mais externas do terreno.
A primeira onda a ser detectada é a chamada onda LOVE, cujo movimento é essencialmente o mesmo das ondas S, mas sem deslocamento vertical.
As ondas LOVE movimentam o terreno de um lado para outro horizontalmente, paralelo a superfície e em ângulo reto com a direção de propagação. Também são destrutivas.
Por último aparecem as ondas RAYLEIGH, semelhantes às ondas oceânicas. Movimentam tanto verticalmente como horizontalmente.
Como as ondas superificiais são mais lentas, elas leam mais tempo para diminuir (desaparecer) sendo as causadoras das oscilações de edifícios altos situados a grande distância do epicentro.
B) Métodos magnéticos
O campo magnético da Terra pode ser representado como grande imã, cujo polo sul magnético encontra-se na Baia de Baffin, no Círculo Polar Ártico, e que encontra-se inclinando em cerca de 11° com relaçào ao eixo de rotação de nosso planeta.
Sabemos que o campo magnético possui duas componentes: um verticval e um horizontal. O ângulo formado por uma agulha magnética (bússola) com o plano horizontal chama-se de inclinação magnética. O ângulo formado por uma agulha magnética (bússola) com a linha NS geográfica denomina-se de declinação magnética
Cerca de 90% do campo magnético terrestre é formado pelo campo elétrico gerado no núcleo externo, devido às correntes de convecção. Estas correntes no núcleo externo são causadas,, provavelmente, pela rotação da Terra e por variações locais na temperatura do núcleo externo. Os 10% restantes são fgerados nas camadas condutoras externas da Terra (ionsofera) e pelas tempestadas magnéticas solares (ventos solares).
As variações locais e regionais do campo magnético, registradas por magnetômetos, refletem, na maior parte das vezes, graus variados de magnetização nas rochas abaixo da superfície. Estas variações podem indicar a localização de uma jazida, perturbações nas estruturas das rocha, tipos de rochas diferentes, etc, principalmente se a rocha conter ferro bivalente).
O campo magnético da Terra muda com o passar do tempo, apresentando variações de dois tipos: i) variações seculares que vão de anos ou décadas a até dezenas de milhares de anos; são caracterizadas por mudanças na posição dos polos magnéticos e das linhas magnéticas; ii) inversões de polaridade que nada mais são do que mudanças na polaridade do campo magnético em milhares ou milhões de anos.
O estudo do magnetismo preservado numa rocha, ou seja, o paleomagnetismo, pode determinar às épocas de inversão do campo magnético terrestre e a variação na localização dos polos magnéticos ao longo do tempo geológico.
Métodos gravitacionais
Se a Terra fosse homogênea, perfeitamente esférica e imóvel, o valor da força de gravidade (g) seria igual em todos os pontos da superfície.
Entretenato, devido à força centrífuga, a qual tende a afastar um corpodo seu eixo de rotação e devido a maior proxmidade dos polos com o centro da Terra, g é maior nos polos do que no equador.
Sabendo-se destas diferenças, construíu-se um campo gravitacional de referência para a Terra toda, com a forma de um geóide e com umasuperfície aproximadamente equivalente a do nível médio dos mares.
Medidas locais e regionais da densidade efetuados por gravímetros, mostram que existem anormalias ao longo do geóide de referência, sendoque os continentes e as regiões montanhosas apresentam anormalias negativas, enquanto que os oceanos apresentam anormalias positivas. Isto significa que as rochas que estão no substrato oceânico são mais densas que as rochas continentais.
Isostasia: O princípio da isostasia (iso = igual; stasi = equilíbrio) diz que a condição de equilíbrio existente na Terra é devida ao fato de que embaixo das colunas de rochas (continentes) existe uma superfície de compesação (50 - 100 km).
Duas teorias principais explicam a isostasia:
Pratt = as rochas variam lateralmente de densidade e a superfície de compensação é constante. Quanto maior a elevação, menor é a sua densidade.
Airy = a casca externa da Terra tem uma densidade ± constanste (2,7) e a superfície de compensação varia em função da espessura e altura da coluna de rochas. Quanto maior a elevação, maior será a profundidade da superfície de compensação.
d) Métodos elétricos
O campo magnético terrestre indus correntes elétricas conhecidas como correntes terúricas, que fluem na crosta e no manto.
Como o campo magnético sofre variações devido a interação com a ionosfera e a ocorrência de tempestades magnéticas causadas por correntes fortes de partículas da alta energia emitida pelo sol, é possível estimar a condutividade da Terra, quando ocorrem estas variações.
Variações muito rápidas do campo magnético (interação com a ionosfera) provocam correntes elétricas que penetram somente até pequenas profundidades, enquanto que variações de até alguns dias (tempestades magnéticas) penetram a grandes profundidades.
As médias da distribuição da condutividade elétrica durante estas variações permitem estimar a composião química-mineralógica da crosta e do manto.
e) Métodos geotermais
As medidas de fluxo térmico na Terra envolvem as medidas, em separado, do gradiente termal (dT/dx) e da condutividade térmica (k). Com essas medidas determina-se o fluxo térmico (q)
q = k dT/dx
O gradiente térmico é medido com termistores, induzindos em poços ou inseridos dentro dos sedimentos.
Nas rochas a condutividade térmica é calculada pela diferença de temperaturas através de uma amostra, levando-se em conta a sua espessura.
Grau geotérmico é o número de metros em profundidade na crosta, necessários para haver um aumento na temperatura em 1°C.
As áreas afetadas por vulcanismo recente apresentam um grau geotérmico pequeno, enquanto que áreas estáveis a longo tempo possuem grau geotérmico elevado.
Se o aumento da temperatura fosse contínuo e constante no interior da Terra, considerando o grau geotérmico médio de 30 metros, a temperatura no centro da Terra seria de 210000°C.
Como a temperatura estimada para o centro da Terra é da ordem de 3500°C a 4000°C, isto implica que a crosta, ou então a porção mais externa da Terra, deve possuir uma forma de produzir calor, inexistente no núcleo.
Considerando que o fluxo térmico médio da superfície da Terra é de , aproximadamente, 75 cal/cm2, a Terra estaria hoje completamente consolidade e fria, isto se todo o seu calor fosse produzido no momento de sua criação.
Como isto não ocorre, é necessário que haja um fonte de calor que diferencia a crosta do núcleo o que explicaria também o menor grau geotérmico da crosta..
Esta fonte de calor é dada pela desintegração radioativa de alguns elementos tais como U, Th e K.
f) Análise de rochas da crosta
A formação das rochas ocorre sob condições específicas de pressão e temperatura para cada tipo de rocha. Essas condições são responsáveis pela formação, ou não de determinados minerais¸os quais quando analisados em conjunto, servem como geobarômetros e geotermômetros.
e) Estudo dos meteoritos
Meteoritos são corpos metálicos e/ou rochosos caídos na superfície terrestre provenientes dos espaços extraterrestres.
A maior parte do material cósmico que chega até a Terra é muito pequeno e volatiza-se antes de atingir o solo (lembrar que energia cinética se transforma em energia térmica e luminosa devido do meteorito com o atrito com o ar).
Os corpos maiores fundem-se parcialmente, mas chegam a atingir a Terra.
Existem vários tipos de meteoritos e dua teorias principais tentam explicar sua origem. Os tipos mais comuns são:
- sideritos ou meteoritos metálicos: compostos de ferro metálico com cerca de 8% de níquel.
- assideritos ou meteoritos rochosos: apresentam principalmente silicatos e uma quantidade variável de ferro metálico.
- litossideritos: representam um grupo intermediário entre os sideritos e os assideritos.
Quanto a origem, as duas teorias mencionadas anteriormente são:
- trata-se da matéria-prima original do sistema solar concnetrada em pequenos corpos.
- havia um planeta entre Marte e Jupter que, por alguma causa se desintegrou.
Ambas as teorias podem estar certas, mas a grande maioria dos meteoritos indicam a segunda como sendo a mais provável. Os sideritos possuem minerais que podem apresentar até um metro de comprimento o que só é explicável e possível pelo resfriamento lento. Tal resfriamento só será possível se o corpo metálico estiver envolvido por uma espessa camada de material que atue como isolante térmico, como por exemplo a crosta e o manto.
A chamada Lei de Bode (astronomo alemão do século 18) já previa a existência de um planeta entre Marte e Júpter onde este localizado o cinturão de asteróides.
A idade dos meteoritos é de mais ou menos 4,5 bilhões de anos (mesma idade que a Terra).
dos meteoritos encontrados cerca de 50% são sideritos e litossideritos. Dos observados antes de chegar na Terra, aproximadamente 93% são assideritos e apenas 5,6% são sideritos.
Os meteoritos assideritos são semelhantes às rochas ultrabásicas, as quais acreditam-se que constituam o manto da Terra. Os sideritos são supostamente de mesma composição que o núcleo da Terra.
Existe um tipo especil de meteorito lítico que em nada se parece com as rochas da crosta da Terra. Trata-se dos condritos, cuja característica principal é a existência de glóbulos de dimensões variadas, espalhados pelos meteoros. Acredita-se que este tipo de meteorito pode representar o material original do Sistema Solar.