Aula 1

Noções Básicas para a Classificação 

de Minerais e Rochas 

Aula 1: Origem e Evolução da Terra 

Departamento de Petrologia e Metalogenia

Aspectos Físicos 

Departamento de Petrologia e Metalogenia 

Forma esférica ou levemente 

achatada nos polos: 

Raio equatorial= 6.378,160 km Raio 

polar= 6.356.775 km (diferença 

≈21km.) 

O grau de achatamento 

terrestre é dado por: 

f 

( a − c) 

= 

a 

Onde a= raio equatorial 

c= raio polar 

Resultando em 1/298,25

Aspectos Físicos: Forma 


Forma compatível com elipsóide 

de revolução de uma massa 

líquida (manto+núcleo externo ), 

em função da força centrífuga 

exercida pela rotação da Terra. 

A Figura mostra a variação dos valores da aceleração centrífuga 

(ac) com a latitude : ac= ω 2 R, sendo ω= velocidade angular da Terra 

e R= raio Terrestre, T= Período de rotação da Terra e então: 

ω= 2π/T

Aspectos Físicos: Forma 

: Dados Relativos a aceleração da 

gravidade na superfície terrestre 

indicam que a Terra seria periforme 

⇒ raio médio do hemisfério norte é 

maior que o do hemisfério sul (cerca 

de 15 metros) 

geóide 


Na Figura a linha tracejada 

corresponde a um esferóide de 

achatamento 1/300 e a contínua ao 

geóide. 

(valores das escalas em metros).

Considerando: Maior elevação: Monte Everest (Himalaias): 

9.000 m de altura 


Considerando: Maior depressão: Trincheira Mariana 

(Fossa das Filipinas) : 11.000 m de profundidade 


Desnível= 20 km. 

Aspectos Físicos 

• Se Terra= esfera 10 cm de raio -> rugosidade de 0,15 mm 

• Esfera quase perfeita, pouco achatada e de superfície lisa. 

• Área superficial: 510 milhões de km 2 . 


Massa 

• Cálculo – Lei de Gravitação Universal de Newton: 

5000gx5. 

775. 

000 = 0, 

577d 

2 

( 56, 

86cm) 

Atração Bola de Pb e Hg 

Experimento de Jolly (1879) - Alemanha 

Atração da Terra 

Mtx1g 

= 

( 637. 

000. 

000cm) 

Massa da Terra= 6 x 10 27 g ou 6 sextilhões de toneladas. 


2

Aspectos físicos – raio e volume 

A humanidade sempre intuiu a forma esférica da Terra. 

Mapa das estrelas Hem. Norte 


Mapa estrelas Hem. Sul


R 

1ª Medição – Eratóstenes 276-194a.C 

Em determinada época do ano – Sol ao 

meio dia, atingia o fundo de um poço 

em Siena (vertical) 

Em Alexandria, simultaneamente, 

ângulo raios solares e fio de prumo 

Conhecida a distância entre a duas 

cidades AB 

R= AB*360 o /α 

(erro=± 14% do valor atual) 


Raio equatorial= 6.378,160 km Raio polar= 6.356.775 km (diferença ≈21km.)


• O volume aproximado da Terra pode ser calculado a partir 

do valor de seu raio médio resultando: 

10,83 x10 20 m 3 ou 10 sextilhões de m 3 


Volume 

• O volume aproximado da Terra pode ser calculado a partir 

do valor de seu raio médio resultando: 

10,83 x10 20 m 3 

ou 10 sextilhões de m3 


Aspectos físicos – Densidade 

Para a Terra como um todo: 5,117 g/cm 3 


Aspectos físicos – Densidade 

Entretanto rochas mais comuns da superfície terrestre 

Densidade Média= 

2,17 g/cm 3 

Densidade deve aumentar com a profundidade da Terra. 


Outros Dados Físicos 

Superfície coberta pelos Oceanos: 71%. 

Superfície coberta pelos Continentes: 29% 

Altitude média Continentes: 623 m 

Profundidade média dos oceanos: 3,8 km 

Massa da Atmosfera: 5,1 x 10 21 kg 

Massa do Gelo: 25 – 30 x 10 18 kg 

Massa dos Oceanos: 1,4 x 10 21 kg 


Origem e Evolução da Terra 

A Terra em relação ao Universo 

Embora a Terra seja um corpo celeste distinto muitas 

evidências de sua origem, composição e evolução 

provêm dos demais planetas e satélites do sistema 

solar, dos meteoritos, do sol e também de inferências 

acerca da natureza do Universo. 

Para conhecer o interior do planeta, necessário obter 

informações acerca de sua origem, evolução e dos 

demais corpos do sistema solar. 


A Terra e o Sistema Solar 

Terra é um dos 9 planetas que gira ao redor do Sol. 





Origem da Terra deve atender às características do Sistema Solar 


Sol detém 99,8 da massa total do sistema 

Todos os planetas giram num mesmo plano (eclíptica), segundo um mesmo 

sentido (anti-horário) 

Os planetas giram ao redor de seu eixo segundo o mesmo sentido de 

translação ao redor do sol (exceto Urano e Vênus), o mesmo ocorre com 

seus satélites. 

A distância entre os planetas guardam entre si e com o sol um 

espaçamento regular o dobro da distância em relação ao anterior = 

Lei de Titius-Bode. 

Características do Sistema Solar 

Falta um planeta entre Marte e Júpiter – Cinturão de Asteróides 



Os planetas terrestres, e seus satélites, constituem cerca de 0,00006% 

da massa total do sistema solar ou então 0,44% da massa de todos os 

planetas. 

Dos planetas terrestres a Terra representa 50,3% da massa total, 

seguido por Vênus (40,9%), Marte (5,4%) e Mercúrio (2,8%). 



A Via Láctea 

O Sistema Solar encontra-se inserido em um dos braços da Via-Láctea, 

uma Galáxia Departamento com de Petrologia forma e Metalogenia de espiral.


Via Láctea – Perfil 

Extensão: 100.000 anos-luz 

(1 ano luz ≅ 9,5 quatrilhões de quilômetros) 

O Sistema Solar ocupa um dos braços da Via Láctea 



Via Láctea 


Sistema Solar


A Galáxia mais próxima de nós é Andrômeda que dista cerca de 2,2 milhões de anos-luz. 


Teoria do Big-Bang 

Hubble (1929): observou agrupamento de 18 galáxias (Virgo) se afastava da 

Terra, com bandas de absorção espectral se deslocando em direção ao 

vermelho: - Efeito Doppler-Fisseau. 

Universo estaria em expansão 

Efeito Doppler 

A Origem do Universo 


Efeito Doppler Fisseau 

Bandas de absorção 

Agrupamento Wolf 1206

A Origem do Universo 

Se dois objetos estão se afastando com velocidade ν, o tempo “t” 

necessário para junta-los a partir de uma distância “d”seria: 

t 

d 

= = 

ν 

1 

H 

Onde: H é a constante de Hubble= 15 km/s/10 6 anos luz 

A idade fornecida pela equação e também no estudo da 

nucleossíntese dos elementos (Hainenbach et al., 1978) 

A idade mais aceita para o Universo é : 14,5 ± 1,0 bilhão de anos. 


Formação do Sistema Solar 

Contração e condensação da nébula primitiva, material oriundo do Big Bang 


Formação do Sistema Solar 




Composição Química do Sol (Fotosfera) 


Características Evolutivas dos Planetas Terrestres 

Os planetas terrestres foram constituídos todos por planetesimais de 

diferentes composições: Metálicos e Silicáticos, todos eles passaram por 

processos de fusão que os levaram a serem estratificados. 

Possivelmente todos os protoplanetas terrestres, capturaram 

planetesimais de elementos voláteis, que originaram os planetas jovianos. 

A Terra rapidamente converteu estes gases em vapores de água, metano, 

amônia, etc que constituíram a atmosfera primitiva da Terra. 

Mercúrio, devido a sua pequena massa não conseguiu manter estes 

vapores em sua atmosfera, e resfriou tanto e tão rapidamente que se tornou 

geologicamente estável. 

Vênus e Marte, assim como a Terra retiveram mais o calor produzido 

durante suas formações e mantêm-se geologicamente ativos. 

Vênus tem uma densa atmosfera, porém constituída por CO 2 , que provoca 

elevadas temperaturas e baixa Departamento umidade de Petrologia em e Metalogenia sua superfície.


Meteoritos 

• Fragmentos de Matéria sólida provenientes do espaço que caem na 

superfície terrestre – Material que deu origem ao Sistema Solar. 

• Boa parte é destruída, volatilizada, por seu ingresso na atmosfera 

terrestre 

• Foram estudados 40 mil meteoritos 

• Trajetória: boa parte do cinturão de asteróides 

Cratera do Arizona, EUA. 

• 1200 m de diâmetro 

•183m profundidade 

•83 m acima do nível do solo. 

• Tentativa de exploração 

Geólogo Daniel M. Barringer 



Classificação 

Meteoritos 



Condritos 

Meteoritos 

Sideritos 



Meteoritos 


Origem

Meteoritos e a composição composi ão do sistema solar 


Crosta (S) 

Manto (L) 

Estrutura Interna da Terra 

Núcleo Externo (L) 

Núcleo Interno (S) 

Modelo de Camadas 


Estrutura Interna da Terra & Terremotos 

Terremoto = tremor de terra com liberação instantânea de grande 

quantidade de energia. 

A causa principal dos terremotos é a ocorrência de falhamentos ou 

fraturas no interior da Terra que podem chegar a mais de 100 km 

de extensão. 



Principais tipos de Falhas 

a- Normal, b- Inversa, c- Transcorrente, d- Oblíqua (a+c). 


Estrutura Interna da Terra &Terremotos 

Os terremotos produzem vibrações = ondas sísmicas que podem se 

propagar por longas distâncias. 

Ex.: terremotos que ocorrem nos Andes são percebidos pelas pessoas 

em São Paulo (distância de 2000 km). 

• O ponto onde começa o terremoto e de onde são emitidas as 

vibrações é chamado de foco ou hipocentro, que pode estar a mais de 

700 km de profundidade. 

• O ponto na superfície acima do foco é chamado de epicentro 

Figura – Epicentro & Hipocentro 



• Sismógrafo : aparelho que registra a chegada das ondas sísmicas na 

superfície da Terra. 


Magnitude: Escala Richter e Efeitos Associados 

1 Não é sentido pelas pessoas. Só os sismógrafos registram 

2 É sentido nos andares mais altos dos edifícios 

3 Lustres podem balançar. A vibração é igual à de um caminhão passando t=0,3s; d=1mm 

3.5 Carros parados balançam, peças feitas em louça vibram e fazem barulho 

4.5 Pode acordar as pessoas que estão dormindo, abrir portas, parar relógios de pêndulos 

ecair reboco de paredes 

5 É percebido por todos. As pessoas caminham com dificuldades, livros caem de estantes; 

os móveis podem ficar virados t=4 min.; d= 1cm 

5.5 As pessoas têm dificuldades de caminhar, as paredes racham, louças quebram 

6.5 Difícil dirigir automóveis, forros desabam, casas de madeira são arrancadas de 

fundações. Algumas paredes caem 

7 Pânico geral, danos nas fundações dos prédios, encanamentos se rompem, fendas no chão, 

danos em represas e queda de pontes. t=2 dias; d= 1m 

7.5 Maioria dos prédios desaba, grandes deslizamentos de terra, rios transbordam, 

represas e diques são destruídos 

8.5 Trilhos retorcidos nas estradas de ferro, tubulações de água e esgoto totalmente 

destruídas 

9 Destruição total. Grandes pedaços de rocha são deslocados, objetos são lançados no ar 

t= 4,5 anos; d= 10m 

• M= logA – LogA0 , A= Amplitude do sismo. t= tempo de energia gerada por Itaipu, (12.000 MW), d= deslocamento ao 

longo do espelho de falha 

• Aumentar 1 ponto na escala > 30X a energia gerada. 



Ondas Sísmicas 

• Dois tipos: 

• P ou Principais 

• S ou Secundárias 

• As ondas do tipo P são 2x mais velozes que as do tipo S. 




• Ondas do Tipo P 

Longitudinais: direção de vibração paralela a de propagação, 

Iguais às ondas sonoras, 

Propagam-se em qualquer meio. 

Ondas tipo P - animação 




• Ondas do Tipo S 

Transversais: direção de vibração perpendicular a de propagação, 

Propagam-se somente em meios sólidos. 

Ondas tipo S - animação 



• Em geral: o tempo que as ondas sísmicas demoram 

para atravessar o planeta é da ordem de 20 minutos. 

• animação internet 



• A velocidade de propagação das ondas sísmicas no 

interior da Terra é proporcional às densidades dos 

materiais. Quanto mais denso maior a velocidade. 

• Rochas sedimentares= 2 a 3 km/s 

• Rochas vulcânicas= 7km / s 



O diagrama mostra a distribuição das 

velocidades das ondas P e S no 

interior da Terra. 

Assim a Terra pode ser divida em três 

grandes camadas: Crosta, Manto e 

Núcleo. 



• Ondas sísmicas permitem estabelecer o Modelo da Terra 

Heterogênea em camadas concêntricas. 


Dados Geofísicos do Interior da Terra 



• Crosta: 

Camada mais externa: 

35 km nos continentes, 

5 km nos oceanos. 



• Manto Superior: 

Mohorovicic 

até 700 km de 

profundidade. 

Espessura ~ 670 km. 



Manto Inferior: 

De 700 até 2.885 km. 

Espessura ~ 2.185 km. 



Núcleo Externo: 

Gutemberg 

de 2.885 km até 5.155 

km. 

Espessura ~ 2.270 km. 



Núcleo Interno: 

de 5.155 até 6.370 km. 

Espessura ~1.215 km. 


A Terra possui um 

campo magnético. 

A agulha da bússola 

aponta para o Polo 

Norte. 

Campo Magnético 



Terra:comportamento de um imenso imã. 




• O campo magnético terrestre é muito fraco = 0,5 gauss 

(centenas de vezes menor que um imã de brinquedo). 

• Não é igual em todos os lugares da superfície terrestre. 

• É maior nos pólos e menor no equador. 




• Campo magnético: blindagem Terra das radiações solares. 




• Efeitos: Auroras boreais. 




• O campo geomagnético associado aos dados sísmicos 

indicam que o núcleo terrestre deve ser metálico. 


Condritos Carbonosos x Composição Composi ão da Fotosfera Solar 


A História Pré-geológica da Terra 

Terra se formou pela acresção de planetesimais, possivelmente 

condritos. Porém não há razão para mudanças drásticas dos 

planetesimais fornecidos nos diferentes estágios de evolução da 

Terra. 

Primeiros estágios de acrescção: campo da proto-Terra era 

pequeno ⇒ velocidade de acresção e energia de impacto baixas. 

⇒ planetesimais não deveriam ter mais do que alguns 

quilômetros. ⇒ temperaturas relativamente baixas permitindo a 

sobrevida de elementos voláteis como O, N, C, S, elementos 

alcalinos, etc. 


A História pré-geológica da Terra 

Quando planeta atingiu 1/10 de sua massa atual ⇒ campo gravitacional 

permitiu a aumento da velocidade de acresção ⇒ fragmentação intensa 

⇒ aumento significativo da temperatura na superfície do planeta ⇒ 

perda de voláteis ⇒ formação da atmosfera primitiva da Terra (que 

seria principalmente de H 2 O, CO 2 , NH 3 , H 2 S e CH 4 ) ⇒ não é perdida 

devido ao valor de G alcançado ⇒ superfície deve ter sofrido fusão 

parcial. 

Com a migração do Oxigênio para a atmosfera há redução química do 

material silicático remanescente em especial do Ferro, através de 

reações do tipo: 

2[Fe,Mg)SiO 4 ] → 2MgSiO 3 + 2FeO 

(Olivina) (Enstatita) 

e 

2FeO+C → 2FeO + CO 2 ↑ 



Quando p processo de acresção havia se encerrado na 

superfície T= 1000 – 1500º C. 

Início da Fusão do Feº A fusão estava restrita apenas à 

superfície. 

Início da migração do FeO para o centro da Terra, escoando 

através de uma massa silicática sólida. 



Aumento da temperatura no interior do planeta com transferência de energia 

potencial para cinética, da ordem de 640 cal/g. 

Do calor gerado apenas 6% desta energia seria gasta na fusão do Fe. Os 94% 

restantes ⇒ no aquecimento da Terra como um todo. 

Processo auto-sustentado que foi capaz de fornecer o calor necessário para a 

fusão parcial do material silicático. 

Processo de formação do núcleo deve ter sido rápido ⇒ máximo 500 M.a. 

após a formação do planeta. ⇒ Dados paleomagnéticos revelam que a Terra 

possuia campo magnético há, pelo menos 3,5 b.a. atrás. 

Não deveria ter havido fusão em grande escala no manto. Dados petrológicos 

⇒ fusão parcial leva a massas diferenciadas e heterogêneas ⇒ dados 

geofísicos (especialmente sismológicos) não mostram grandes 

heterogeneidades no manto. 



Após migração: Terra mostrava-se diferenciada em camadas 

heterogêneas: 

1- Crosta: sólida, silicática, perdia calor rapidamente por irradiação, 

ainda muito instável, diferente da composição atual. 

2- Manto: silicático, em estado sólido ou plástico 

3- Núcleo: de composição metálica 


As Camadas Internas da Terra 

Crosta Continental= (SIAL); Crosta Oceânica= (SIMA) 



Crosta + Manto superior= Litosfera, rígida = placas tectônicas 

que tem até 100 km de espessura. 



Litosfera= flutua sobre o manto um material pastoso= astenosfera. 



A Teoria da Deriva Continental 

• O Princípio da Isostasia 




• Wegener, 1912 observando o contorno 

dos continentes e baseado no princípio 

da isostasia, admitiu que a litosfera 

poderia se mover sobre a astenosfera. 

• O “quebra-cabeça” dos continentes 




• Postulou a Teoria: 

Deriva Continental 

(ou Tectônica das Placas) 

• Todos os continentes estiveram juntos 

um dia. 




A superfície da Terra à 300 m.a atrás – supercontinente da Pangeae. 

Hemisfério norte: Laurásia, Sul= Gondwana. 





• O que movimenta as placas são as correntes de 

convecção que atuam no manto. Velocidade média= 1 a 

3 cm /ano. 




• Superfície da Terra se encontra em 

modificação constante.

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