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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO – UFRPE Professor: Edivan Rodrigues de Souza Semestre: 2013.1 Turma: EA3
UNIVERSO, ESTRUTURA DA TERRA E NOÇÕES DE QUÍMICA
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IDADE E ESTRUTURA DO UNIVERSO BIG BANG – Grande Explosão (Teoria mais aceita de criação do Universo) O universo tem ~ 15 bilhões de anos É formado por dezenas de milhares de galáxias A nossa galáxia – Via Láctea ( 8 bilhões de anos) SISTEMA SOLAR Idade de ~ 4,6 bilhões de anos É formado pelos planetas 2
Sistema solar. Fonte (Press et al., 2006 )
Cinturão de asteroides Planetas anões: Ceres, Plutão, Eris Planetas inferiores: planetas terrestres (massa pequena e densidade média da ordem de 5g cm-3 Planetas exteriores: planetas gasosos (massa grande)
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PLANETA TERRA
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FERRAMENTAS UTILIZADAS PARA CARACTERIZAÇÃO DO PLANETA TERRA - Meteoritos (estrelas cadentes) - Ondas sísmicas (terremotos) - Material expelido por vulcões - Rochas exposta na superfície da terra - Fatores endógenos e exógenos
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CARACTERÍSTICAS GERAIS DO PLANETA TERRA Idade: ~ 4,6 bilhões de anos x associar com existência do homem (24 horas – 4 segundos finais – Homo sapiens Forma: esferoidal achatada nos pólos Diâmetro equatorial: 12.756 km (raio de ~ 6.378km) Diâmetro polar: 12.714 km (6.357 km) Relevo: Maior elevação (Monte Everet- Himalaia) aproximadamente 9.000 m Maior depressão: Oceano Pacífico (Fossa das Filipinas) 11.000 m Diferença: 20.000 m 6
ESTRUTURA INTERNA DA TERRA
Fonte: Teixeira et al., 2009
CURIOSIDADE: O furo de sondagem mais profundo - 12 km (Kola, Rússia) – (TeixeIra et al., 2009)
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Partindo-se das velocidades sísmicas, calculam-se as densidades das camadas principais e de suas subdivisões
COMPOSIÇÃO DAS CAMADAS DA TERRA CROSTA CONTINENTAL: -Rochas
sedimentares,
metamórficas
e
ígneas
–
plutônicas.
• Sofrem
ação
de
forças
geológicas: – Internas (Terremotos, vulcões, epirogênese)
– Externas (intemperismo)
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CROSTA OCEÂNICA
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ABUNDÂNCIA RELATIVA DOS ELEMENTOS
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ABUNDÂNCIA RELATIVA DOS ELEMENTOS
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Apenas oito elementos constituem 99% da crosta Observe que o oxigênio, o silício e o alumínio, sozinhos, formam mais de 80% da crosta.
~97% dos minerais presentes na crosta são da classe dos SILICATOS
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MANTO Superior: • Densidade = 3,5 – 3,7 g/cm3 do topo à 400 km; • Rochas ultramáficas – ricas em olivina
magnesiana (Mg2SiO4) e os piroxênios (MgSiO3 e CaMgSi2O6)
• “Zona de baixa velocidade” 2% de liquido (manto incipiente fundido)
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Transicional • Descontinuidade
Mudança
densidade na
composição
química
(elementos com peso atômico maior) ou Mudança na estrutura cristalina -
–
densa para + densa
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Inferior • Densidade = 4,0 – 5,0 g/cm3 • Composto por: Silicatos ferromagnesiano com estrutura densa Silicatos de cálcio - aluminosos Óxidos de Mg, Fe, Al
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NÚCLEO
Externo • Densidade = 10g/cm3 • Composto por: Liga metálica de ferro e níquel (d= 11,5 g/cm3 - + H, O, Na, Mg e S)
Interno (Sólido) 6.000 ºC • Densidade a do núcleo externo • Composto também por liga de ferro-níquel • Assemelha-se a um enorme cristal anisotrópico 16
IDADE (coluna do tempo geológico)
Como é contada a evolução da terra? DATAÇÃO RELATIVA x DATAÇÃO ABSOLUTA Para se contar a historia geológica de uma região é necessário identificar as rochas presentes, registrar suas distribuições espaciais em mapas e estabelecer suas relações mútuas.
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A IDEIA QUE A TERRA EXTREMAMENTE ANTIGA
PODERIA SER
– Pensamento Científico (iluminismo) e Revolução Industrial - A demanda por recursos energéticos tornou-se necessário conhecer a origem dos bens minerais; - Forte Influência religiosa (Cerca de 6.000 anos)
- 1715 (Sais nos oceanos – Edmond Halley) 18
DATAÇÃO RELATIVA • Princípio da superposição de camadas (Steno, 1669) As rochas são ordenadas em colunas estratigráficas, onde formações mais antigas estão na porção inferior da coluna e as mais novas na porção superior. Isso permite estabelecer idades relativas.
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Princípio da relação de corte (Hutton, 1792) Uma rocha ígnea intrusiva ou falha que corte uma seqüência de rochas é mais jovem que as rochas por ela cortada. Princípio dos fragmentos inclusos (Pai da Geologia Hutton,
1792) Os fragmentos de rochas inclusas em corpos ígneos são mais antigos que as rochas ígneas nas quais estão inclusos.
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Princípio da sucessão faunística (William Smith, 1793)
O conteúdo fossilífero de camadas, por vezes de mesmo tipo de rocha, variava sistematicamente das mais antigas para as mais jovens.
AFLORAMENTO A AFLORAMENTO B
Fonte: Press et al., 2006
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TENTATIVAS DE QUANTIFICAR O TEMPO GEOLÓGICO Embora a escala do tempo geológico tenha sido
estabelecida antes de 1850, a calibração da idade de suas subdivisões, em termos de milhões de anos (Ma), só foi possível no século XX a partir da DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE.
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DATAÇÃO ABSOLUTA MÉTODOS RADIOMÉTRICOS Henry Becquerel (1896) – radioatividade do Urânio Marie Sklodowska-Curie (1896) – radioatividade do Rádio (Nobel de Física em 1903)
Ernest Rutherford (1905) – A radioatividade poderia ser usada para medir a idade das rochas Transformação de átomo INSTÁVEL em ESTÁVEL – Decaimento Radioativo;
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Alguns
elementos
INSTÁVEIS
se
transformam em ESTÁVEIS por meio de um único tipo de decaimento. Ex: o Rubídio87 (número atômico 37), decai para Estrôncio87 (Número atômico 38), emitindo apenas uma partícula beta.
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• A taxa de decaimento (constante de desintegração) ocorre em proporções e velocidade constante; • É possível precisar que em determinado tempo a metade de uma amostra de isótopos radioativos terá decaido para isótopos radiogênicos – MEIA VIDA.
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• IMPORTANTE O conhecimento da MEIA VIDA de vários dos 25
isótopos
radioativos
que
ocorrem
naturalmente e a tecnologia existente para medir a atual razão entre as quantidade de átomos-pai e de átomos-filho permitem a determinação de idades absolutas de minerais, rochas e fósseis.
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O conhecimento da meia-vida dos vários isótopos e da atual razão entre o número de átomos dos elementos pai e filho da amostra permite a determinação da idade de minerais e rochas.
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EXEMPLO DO CARBONO O Carbono 14 (14C) é radioativo. Esse de combina com o oxigênio para forma dióxido de carbono A razão 14C/12C mantém-se praticamente constante enquanto o organismo viver. Ao morrer, o organismo deixa de absorver
14C
e a razão
14C/12C
começa a diminuir auma taxa conhecida em função do decaimento radioativo Meia vida do 14C : 5.730 anos 29
DIVISÃO DO TEMPO GEOLÓGICO (Idade geológica x datação absoluta – radiometria) A escala do tempo geológico é subdividida hierarquicamente em ÉONS, ERAS, PERÍODOS E ÉPOCAS, com base em
eventos importantes na história do plante. Cada divisão é caracterizada por um conjunto de fósseis Limite marcado por mudanças radicais no conjunto de
fósseis Datação relativa: fósseis Datação absoluta: Realizada por medição do decaimento radioativo de isótopos radiogênicos 30
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DERIVA CONTINENTAL A TEORIA DA TECTÔNICA DE PLACAS– Seleção Natural (Biociências)– Teoria da relatividade (Física) Francis Bacon (1620) – apontou pela primeira vez o perfeito encaixe entre as costas da América do Sul e da África Início do Século XX – Albert Wegener – PANGEA Latim: pan “todo” e gea “terra” Atualmente sabe-se que o processo de deslocamento, que continua ativo, iniciou-se há cerca de 230 milhões de anos 32
FONTE: Teixeira et al. (2009) 33
Albert Wegener – Coincidências: Encaixe das linhas de costa de vários continentes;
Distribuição de FÓSSEIS, principalmente de plantas representativas de gimnospermas e samambaias extintas (Na África e no Brasil) e também na Austrália, Índia e Antárctica; Evidências paleoclimáticas – glaciação (sul e sudeste do Brasil, sul da África, Índia, Austrália e Antárctica);
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Que forças seriam capazes de mover os imensos blocos continentais? Como a rígida crosta continental poderia deslizar sobre outra crosta rígida, como a oceânica, sem que ambas fossem quebradas pelo atrito? Naquela época não se conheciam as propriedades plásticas da crosta e do manto
1950:
A RETOMADA CONTINENTAL
DA
TEORIA
DA
DERIVA
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A chave para a compreensão da dinâmica da Terra, ao contrário do que muitos cientistas pensavam, não estava nas rochas continentais, mas sim no FUNDO DOS OCEANOS. Sistema de cadeias de montanhas submarinas, denominadas de dorsais ou cadeias meso-oceânicas – Representa a ruptura produzida durante a separação do continente Datar as rochas (1960) – Diferenças simétricas marcantes
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Distribuição das idades geocronológicas do fundo oceânico do Atlântico Norte, onde se observam as idades (em Ma) mais jovens próximas à dorsal FONTE: Teixeira et al., 2009
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TECTÔNICA GLOBAL: Paradigma das Ciências geológicas Explica melhor a formação, destruição e movimentação das placas litosféricas, dos continentes e do assoalho oceânico, além de processos superficiais.
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PLACAS TECTÔNICAS Litosfera: Crosta + Porção rígida da parte superior do manto Espessura: Abaixo dos oceanos (~100 km)
Abaixo dos continentes (~400 km)
A crosta da terra é constituída por cerca de uma DÚZIA de PLACAS LITOSFÉRICAS, delimitadas por uma teia de grandes falhas, profundas fossas oceânicas e extensas cadeias de montanhas submarinas
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FONTE: Teixeira et al., 2009
ASTENOSFERA: zona do manto superior que se estende, em geral, até profundidades entre 100 e 350 km 40
LIMITES ENTRE AS PLACAS LIMITE CONSERVATIVO
LIMITE DIVERGENTE
LIMITE CONVERGENTE
LIMITE CONVERGENTE
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Terremoto do Chile (Concepción) – 8,8 graus Brasil (prédio na avenida Paulista) Distância: 3.638 km
Cordilheira dos Andes
Fossa do Peru-Chile
Press et al., 2006
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POR QUE TODOS OS PLANETAS SÃO REDONDOS?
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Fonte: Revista Super Interessante Pode parecer estranho, mas uma das razões para que planetas sejam globos é a mesma que explica por que bolhas de sabão são redondas: um conceito conhecido como "energia mínima". A esfera é a mais estável de todas as formas geométricas encontradas na natureza e, por isso, as partículas necessitam da menor quantidade de energia para chegar a esse formato. Mas o que torna a esfera tão estável? "Ela é a única figura onde todos os pontos da superfície estão à mesma distância do núcleo. Para os planetas, isso é imprescindível. Como são corpos com uma quantidade enorme de massa, eles têm um campo gravitacional fortíssimo, que suga tudo para o seu centro. Assim, o formato esférico é a única maneira de garantir que o que está na superfície não seja sugado para o centro do 44 planeta pela força da gravidade.
Os planetas, no entanto, não são esferas perfeitas. A distorção no formato original acontece por causa do movimento de rotação, que os achata um pouco perto dos pólos.
Os planetas têm esse formato pela combinação de dois fatores: a força da atração da gravidade e a sua massa. Todos os corpos no espaço se atraem entre si, pela gravidade, que é maior quanto maior for a massa do planeta. Na Terra, por exemplo, é essa força que nos puxa para o chão, que faz com o que os objetos caiam no solo, que mantém os oceanos presos à superfície e que impede que os gases da atmosfera escapem para o meio interplanetário.
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No início, quando havia pouca massa, a Terra, ainda jovem, poderia ser disforme ou parecer uma pedra gigante com qualquer formato, como ocorre com os asteróides. No entanto, a atração gravitacional juntou mais massa no planeta, aumentando o seu peso, o que ocorreu também com os demais integrantes de sistema solar.
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