A Terra tem um núcleo

Uma outra grande dificuldade na Geologia de 10º ano diz respeito à descontinuidade de Gutenberg. E quando o assunto mete "zonas de sombra", por vezes faz-se uma enorme sombra de dúvidas na aula.

Da análise da figura que represen­ta a variação da velocidade das ondas P e S no interior do Globo terrestre, podemos reti­rar mais algumas conclusões.

A análise da velocidade das ondas S per­mite-nos dizer o seguinte:

• A velocidade das ondas S não é constan­te no interior do Globo, pelo que não há homogeneidade na sua composição.

• A velocidade das ondas S aumenta em profundidade, exceptuando entre os 100 e os cerca de 200 km de profundidade, em que sofre uma diminuição da sua velocida­de. Este facto significa que a rigidez do material diminuiu, mas sem se anular.

• A velocidade das ondas S, entre os 300 e os 2900 km de profundidade, aumenta muito lentamente.

• A velocidade das ondas S, aos 2900 km de profundidade, anula-se, isto é, as ondas S deixam de se propagar, o que significa que a rigidez do meio é nula, concluindo-se que o núcleo externo se apresenta no estado líquido.

• A velocidade das ondas S é menor do que a velocidade das ondas P.

A análise da velocidade das ondas P permite-nos dizer que:

• A velocidade das ondas P segue o mesmo padrão de comportamento das ondas S até aos 2900 km de profundidade.

• Aos 2900 km de profundidade, as ondas P sofrem um brusco e grande decréscimo da velo­cidade, o que vem confirmar a hipótese da existência de um núcleo externo líquido, a esta profundidade.

• Aos 5150 km de profundidade, a velocidade das ondas P sofre um acréscimo, o que signifi­ca que o material constituinte do núcleo interno se encontra no estado sólido, facto que fez aumentar a rigidez dos materiais e, por isso, a velocidade das ondas.

G23 estrutura interna da terra (exercícios)

View more presentations from Nuno Correia.

Descontinuidade de Moho

Uma das grandes dificuldades diagnosticadas nos alunos de Geologia 10º, diz respeito à interpretação dos dados obtidos por Mohorovicic. Pode ser que neste post algumas dessas dúvidas fiquem esclarecidas.

Observe com atenção a figura seguinte.

Na figura pode observar-se o comportamento das ondas sísmicas S e P em profundidade até serem registadas nas estações sismográficas A, B e C, segundo um estudo efectuado pelo geofísico Mohorovicic.

A chegada das ondas sísmicas à estação A efectuou-se um pouco mais cedo do que o previsto.

À estação B, as ondas sísmicas tam­bém chegaram mais cedo do que o previsto e com uma maior diferença de tempo.

As ondas que foram registadas na estação C chegaram muito mais cedo do que o pre­visto, o que significa que estas ondas se deslocaram a maior velocidade do que as ondas regista­das nas estações A e B.

A diferença existente entre estes três conjuntos de ondas foi a profundidade a que elas se des­locaram.

As ondas registadas na estação A deslocaram-se a menor profundidade e a menor dis­tância, deslocando-se as ondas registadas na estação C para mais longe e a maior profundida­de. A explicação para as diferentes velocidades das ondas sísmicas deve-se, então, à profundi­dade, pois a velocidade das ondas aumenta com a profundidade.

Ainda com base na figura, podemos verificar que a forma de propagação das ondas sísmicas não é uma trajectória rectilínea, mas sim uma trajectória curva em direcção à superfície, o que significa que as ondas são sucessivamente desviadas, refractadas, o que se explica pela dife­rente composição do material.

A Terra, por isso, não é homogénea.

Sempre que exista, como no caso das ondas sísmicas registadas na estação C, uma grande alteração, quer na velocidade, quer na trajectória, isso significa que as ondas atravessaram uma região de maior heterogeneidade, isto é, uma superfície de descontinuidade.

Fazendo uma última análise à estação C, verifica-se que nessa estação chegam dois conjuntos de ondas sísmicas, as ondas P e S e as ondas P' e S'. As ondas P e S, chegadas em último lugar, embora tivessem vindo directamente do epicentro até à estação C, propagaram-se a pequena pro­fundidade, e, por isso, a baixa velocidade e constituem as chamadas ondas directas. As ondas P' e S', registadas em primeiro lugar, foram refractadas, pois encontraram materiais de composição diferente e chegaram, por isso, indirectamente à estação C. Estas ondas deslocaram-se a maior profundidade, adquiriram uma maior velocidade e são designadas ondas indirectas.

Na estação A e B, próximas do epicentro, foram apenas registadas ondas directas, enquanto na estação C, mais afastada do epicentro, foram registadas ondas indirectas e, posteriormente, ondas directas.

Resumindo, o estudo da propagação das ondas sísmicas revelou as seguintes conclusões:

(IMPORTANTE PARA EXAME E TESTES DE AVALIAÇÃO)

• As ondas sísmicas são registadas em estações sismográficas distantes do epicentro num espaço de tempo menor do que o esperado, se a Terra fosse homogénea.
• Quanto maior é a distância epicentral, maior é a diferença entre o tempo de chegada das ondas sísmicas e o tempo esperado para a sua chegada.
• Quanto maior é a distância epicentral, mais profundamente as ondas sísmicas mergulham, e maior a sua velocidade, do que se conclui que a velocidade das ondas sísmicas aumenta com a profundidade.
• As ondas sísmicas propagam-se mais lentamente nas rochas mais quentes e menos rígidas, enquanto a sua velocidade aumenta com a diminuição da temperatura e com a rigidez.
• As ondas S não se propagam em meios de rigidez nula (meio líquido), enquanto que as ondas P diminuem a sua velocidade.
• A velocidade das ondas sísmicas diminui com o aumento da densidade.
• A velocidade das ondas sísmicas aumenta com a profundidade, pelo que a rigidez, com a profundidade, aumenta mais do que a densidade.
• As ondas sísmicas podem sofrer desvios, durante o seu percurso, ou serem absorvidas, o que revela a existência de meios de composição diferente, isto é, a Terra é heterogénea.
• Existem superfícies de descontinuidade reveladas pela modificação do comportamento das ondas sísmicas.

Estrutura interna da Terra

A variação do comportamento das ondas sísmicas com a profundidade é a principal fonte de informação para o conhecimento do interior da Terra.

A velocidade das ondas P e das ondas S tende a aumentar, gradualmente, com a profundidade, como resposta a um aumento da rigidez.

Aos 30 e aos 2900 quilómetros de profundidade foram identificadas variações bruscas no comportamento das ondas sísmicas — descontinuidades sísmicas — interpretadas como mudanças na composição dos materiais.

As descontinuidades de Mohorovicic e de Gutenberg delimitam três unidades estruturais —crusta (continental e oceânica), manto e núcleo — que estão relacionadas com variações de densidade bem como uma diminuição súbita da rigidez da única camada interna completamente em fusão — o núcleo externo.

Na presença de uma camada no estado líquido, as ondas S deixam de se propagar e as ondas P diminuem a velocidade e são fortemente refractadas. Ambos os tipos de onda não são recebidas numa zona da superfície situada por detrás do núcleo, em relação ao epicentro dos sismos — a zona de sombra.

À passagem dos 5150 quilómetros, uma nova alteração no comportamento das ondas P faz supor a existência de uma descontinuidade secundária — a descontinuidade de Lehmann —, na transição para o núcleo interno, que se admite ser sólido, devido à influência da pressão.

Uma diminuição gradual na velocidade das ondas sísmicas à passagem dos 100 quilómetros de profundidade média define a zona de baixas velocidades — astenosfera —, que se explica por uma diminuição da rigidez, capaz de provocar a fusão parcial das rochas.

Foi desenvolvido um outro modelo para a estrutura interna da Terra, baseado nas propriedades físicas do seu interior e que admite uma camada superior rígida, com cerca de 100 quilómetros de espessura — a litosfera —, movendo-se sobre a astenosfera, mais plástica.

Este modelo, que não contraria o modelo clássico, contempla, ainda, a mesosfera, o núcleo externo e o núcleo interno, tendo vindo apoiar o mecanismo da mobilidade litosférica, defendido pela Teoria da Tectónica de Placas.

G22 estrutura interna da terra

View more presentations from Nuno Correia.

Sismologia

Os sismos ou tremores de terra são vibrações que se propagam através das rochas e cuja ocorrência está, habitualmente, associada a causas tectónicas e aos limites de placas tectónicas.

Podem ser precedidos de tremores menos intensos — abalos premonitórios — e seguidos de outros, também mais fracos, denominados réplicas.

Nos sismos tectónicos, as vibrações formam-se por concentração e posterior libertação de tensões acumuladas em certos segmentos de falhas activas, através de um mecanismo conhecido por ressalto elástico.

As ondas sísmicas propagam-se a partir da origem — o foco ou hipocentro —, em todas as direcções e segundo trajectórias correspondentes a raios sísmicos, acabando por chegar à superfície, onde são sentidas, em primeiro lugar e com mais intensidade, no epicentro, situado na vertical do foco.

As ondas sísmicas formadas no foco são de dois tipos: longitudinais e transversais.
As primeiras causam vibrações, segundo a direcção de propagação, e chegam mais cedo à superfície: são conhecidas por ondas P. As ondas S são transversais e, por isso, mais lentas.

As ondas superficiais, formam-se em consequência da chegada à superfície das ondas interiores.

Os sismógrafos são os aparelhos que produzem os registos sísmicos — sismogramas. A análise dos sismogramas caracteriza os sismos, permitindo, nomeadamente, a determinação da distância epicentral e da magnitude.

A magnitude exprime a quantidade de energia libertada no foco. A intensidade avalia os danos. As escalas mais conhecidas de magnitude e de intensidade sísmicas são, respectivamente, a de Richter e a de Mercalli internacional.

O risco sísmico, em Portugal continental, está relacionado com a sua proximidade à fronteira entre as placas euro-asiática e africana e com a actividade de falhas localizadas a sudoeste, no fundo do mar. Existem falhas activas espalhadas por todo o território.

Os Açores encontram-se na junção das placas euro-asiática, africana e norte-americana, e, por isso, são uma região de grande instabilidade.

Os tsunamis são a mais perigosa consequência dos tremores de terra cujo epicentro se situa no fundo do mar.

As medidas mais eficazes de protecção contra sismos são a não ocupação de zonas de risco e a construção anti-sísmica.

Na previsão sísmica, a vigilância de falhas activas e os dados da Sismicidade histórica revelam-se de grande importância.

G21 sismologia 1

View more presentations from Nuno Correia.