A Geologia, os Geólogos e os seus métodos

A Terra e os seus subsistemas em

interacção.1.1Subsistemas terrestres

(geosfera,atmosfera, hidrosfera e biosfera).1.2 Interacção de subsistemas.2.As rochas, arquivos que

relatam aHistória da Terra2.1 Rochas sedimentares.2.2 Rochas magmáticas emetamórficas.2.3 Ciclo das rochas.

3.A medida do tempo e a idade daTerra.3.1 Idade relativa e idaderadiométrica.3.3 Memória dos tempos geológicos.4.A Terra, um planeta em mudança.4.1 Princípios básicos do raciocíniogeológico.4.1.1 O presente é a chave dopassado (actualismo geológico).4.1.2 Processos violentos etranquilos (catastrofismo euniformitarismo).

Subsistemas Terrestres

Uma conveniente maneira de pensar a Terra como um sistema de partes interdependentes é considerá-la como quatro vastos reservatórios de material com circulação de matéria e energia entre eles. As quatro reservas são:

1. A atmosfera, que é uma mistura de gases – predominantemente azoto, oxigénio, árgon, dióxido de carbono e vapor de água – que rodeia a Terra.

2. A hidrosfera, que é a totalidade de água da Terra, inclui oceanos, lagos, rios, água subterrânea, neve e gelo, mas exclui o vapor de água da atmosfera.

3. A geosfera, que é a parte sólida do planeta, composta essencialmente por rocha (qualquer massa sólida que constitui o planeta formada naturalmente, não viva, firme e coerente) e rególito (a cobertura irregular, solta, não cimentada de partículas que cobrem a Terra sólida)

Subsistemas Terrestres

• Um sistema pode ser definido como qualquer porção do Universo que pode ser isolada do resto do Universo com o propósito de ser observado e medidas as suas alterações. Um sistema é apenas um conceito, no qual escolhemos os limites que nos convém para o estudo.

• Uma folha pode ser um sistema, mas faz parte de um sistema maior (uma árvore), que por sua vez faz parte de um sistema ainda maior (uma floresta).

Representação do sistema Terra (adaptado de Skinner et al, 1999)

•A Terra é um sistema fechado – ou pelo menos está muito perto disso. A energia chega à Terra em abundância na forma de radiação solar. A energia também sai do sistema na forma de radiações infravermelhas. •A quantidade de matéria num sistema fechado é finita, os recursos geológicos do planeta são tudo o que temos para agora e para o futuro. •Se ocorrem alterações numa parte do sistema fechado, o resultado dessas alterações vão eventualmente afectar outras partes do sistema. A Terra como um todo é um sistema fechado, mas as suas partes são um sistema aberto, de modo que matéria e energia podem ser transferidos entre eles.

Livros de Pedra

A História da Terra é uma aventura fascinante desde uma bola de fogo, cujas origens se confundem com as do Sistema Solar.

Admite-se que a Terra tem 4600 milhões de anos de idade e que ao longo da sua história, ocorreram tantos e tão importantes factos que é forçoso perguntar.

Em 1869, John Wesley Powel acerca do Grand Canyon escreveu: Os canyons…podem ser o Livro da Revelação em folhas de pedra da Bíblia da Geologia.

São milhões de anos expostos ao longo das paredes do Grand Canyon. Páginas de rocha registam acon-tecimentos antigos da Terra.

Esquema do ciclo das Rochas

As rochas da litosfera são geradas em três grandes ambientes geológicos: o ambiente magmático, ambiente sedimentar e ambiente metamórfico.

As rochas são estáveis no seu ambiente de génese e reflectem as características termodinâmicas do mesmo. Uma vez sujeitas a outro ambiente, ficam instáveis e tendem a adaptar-se aos novos parâmetros de pressão e temperatura.

Quando rochas originadas em profundidade se encontram à superfície alteram-se por erosão e os seus produtos vão formar rochas sedimentares, por sua vez, ao afundarem-se na crosta sofrem modificações e originam rochas metamórficas ou magmáticas.

A Determinação da Idade da Terra

Em 1785, reconhecia a longa história das transformações geológicas. Admitir que os agentes físicos que alteram a superfície da Terra têm trabalhado continuamente ao longo de todo o tempo geológico.

James Hutton (modificado de Palmer, 2000).

O clérigo irlandês James Usseher, arcebispo de Almagh, baseado nos textos bíblicos e somando as idades dos personagens neles citados, decreta, em 1654, que o mundo foi criado às nove horas da manhã do dia 26 de Outubro do ano 4004 a C..

Um membro do clérigo (modificado de Gates, 1999).

Ernest Rutherford (modificado de Palmer, 2000).

Ernest Rutherford estabeleceu os princípios fundamentais da transformação radioactiva de elementos instáveis. Em 1904, Rutherford sugeriu que as idades das rochas deveriam ser calculadas através da acumulação de hélio em minerais radioactivos.

Como é possível determinar a idade dos dinossauros

Em que consiste a Datação Relativa?

A datação relativa consiste em definir uma ordem geométrica estratigráfica em que a cronologia estabelece a datação de um fenómeno em relação a um outro. Esta não indica o tempo exacto em que um determinado acontecimento ocorreu, mas revela que esse fenómeno foi antecedido por um e seguido por outro.

Para a determinação das idades relativas são utilizados os seguintes princípios estratigráficos:

Princípio da horizontalidade original;

Princípio da intersecção;

Princípio da sobreposição;

Princípio da identidade paleontológica

Princípio da inclusões;

Princípio da continuidade;

Em que é que consiste o princípio da horizontalidade original e da sobreposição dos estratos ?

B

Princípio da horizontalidade original (adaptado de Roque, 2001).

Aplicação do princípio da sobreposição a rochas do Grande Canyon do Colorado (adaptado de Roque et al, 2001).

O que é que admite o princípio da continuidade?

Em que consiste o princípio da identidade paleontológica?

Esquema que mostra a aplicação do princípio da identidade paleontológica (adaptado de Roque, 2001).

Sabe-se que um grama de urânio 238U ao fim de 4500 M.A se transformará parcialmente em chumbo 206Pb (que é o isótopo produzido por decaímento radioactivo de 238U e o seu produto-filho), ficando reduzido a 0,5 gramas e que ao fim de outros 4500 M.A. só restará 0,25 gramas e, assim sucessivamente, até que deixará de haver urânio 238U e haverá apenas chumbo 206Pb.

Assim sendo, é possível, em qualquer momento, calcular a idade do material pela relação entre a massa de chumbo 206Pb proveniente da desintegração de urânio 238U e a massa que ainda resta deste, que será tanto maior quanto mais recente for o mineral.

Como se aplica a datação radiométrica?

Zircão e Pecheblenda 10 a 600 M.A. + 4500 M.A+ 710 M.A..

Chumbo 206Chumbo 207

Urânio 238Urânio 235

Moscovite, Biotite, Hornoblenda, rochas

vulcânicas

100000 a 4600 M.A. + 1300 M.A. Azoto 40 Potássio

40

Substâncias provenientes de seres vivos, ossos, conchas, madeira, etc.

+ 100 a 40000 M.A

+ 5500 M. A. Azoto 14 Carbono

14

Minerais e materiais datados

Intervalo de tempo

susceptível de medição (anos)

Tempo de meia vida (anos)

Átomo estável em que se transforma

Átomo radioactivos

Idade Radiométrica

• Para que as medições radiométricas nos objectos naturais tenham validade, são necessárias algumas condições:

o elemento radioactivo deve estar inserido na estrutura do mineral aquando da sua cristalização;

o elemento-filho estável deve ser conservado na íntegra.• É necessário que ele esteja perfeitamente armadilhado” na

estrutura do mineral e não sofra nem perda nem ganho;se se tiver a idade exacta de um elemento radioactivo num sistema fechado, não se tem automaticamente a da rocha, pois esta é caracterizada por várias fases de cristalização.

Escalas Biostratigráficas

Unidades Bioestratigráficas

• As grandes unidades biostratigráficas (andares, séries=épocas e sistemas=períodos) assentam quase sempre em mudanças mais ou menos rápidas no seio das populações fósseis. São materializdas por crises evolutivas, frequentemente em ligação com fenómenos físicos (movimentos dos continentes –Tectónica de Placas -, avanço (transgressão) ou recuo (regressão) dos mares, glaciações...).

• Estas descontinuidades na história da vida serviram de base a Alcide d'Orbigny para estabelecer, em meados do século passado, a divisão do tempo relativo em 27 andares (1849-1852). Embora tenha perdido os fundamentos catastróficos introduzidos por D'Orbigny, o andar continua a ser uma unidade tempo-estratigráfica fundamental, com uma referência marcadamente paleontológica, uma vez que se baseia num dado conteúdo orgânico.

Escala Cronostratigráfica

Subandar e Andar Idade

Série Época

Sistema Período Grupo ou Eratema Era

Unidades Cronostratigráficas

Unidades Cronológicas

Grandes divisões da História da Terra

Princípios básicos do raciocínio geológico

• Desde muito cedo o Homem começou a questionar a fragmentação dos continentes e de que forma a Terra evoluiu ao longo da história; no entanto, têm surgido grandes controvérsias no estudo da evolução da Terra.

• No século XVII, foram propostas por A. Werner as ideias do Catastrofismo. Para este cientista a superfície terrestre sofreu grandes catástrofes, tais como erupções vulcânicas, sismos e inundações, interpretadas como manifestações da intervenção divina.

• Nessa época, a Igreja desempenhava um papel importante na sociedade e dessa forma a teoria referida não se opunha com a interpretação bíblica da origem da Terra (Praia, 1995).

Simboliza os acontecimentos catastróficosEugene M. Shoemaker, fundador do

campo conhecido por Ciência Planetária, foi o primeiro a provar que

impactos causados por meteoros e asteróides afectam tanto a vida quanto o

biosistema do planeta Terra.Seus estudos mostraram também que eventos causados por impactos são muito comuns no sistema solar.O evento mais recente, que ilustra esta descoberta, foi a seqüência de impactos causados pelas partes do cometa Shoemaker-Levy 9 no planeta Júpiter, entre os dias 16 e 22 de Julho de 1994. Foram 21 impactos ao todo. Dr. Shoemaker observou correctamente que tais eventos deixam “marcas” nos corpos celestes, sejam eles planetas ou luas. A nossa própria Lua é um exemplo com as suas muitas crateras.

Uniformitarismo

• Um dos princípios basilares da ciência geológica é o do uniformitarismo segundo o qual "o presente é a chave do passado", ou seja, as leis da natureza são constantes de modo a que o estudo dos registros geológicos, essencialmente rochas e suas estruturas, decorrentes de processos actuais permite se interpretar a evolução geológica a partir de registros geológicos antigos.

• Contudo, este termo ainda hoje não possui um significado consensual. Este princípio, hoje, é adequado a novos conhecimentos que indicam ter existido variações de intensidade e/ou velocidade de processos geológicos como, por exemplo, a duração de um dia solar menor no passado, o gradiente geotérmico terrestre, maior no passado quando existiam mais elementos radioactivos aquecendo a crosta terrestre,..

Catastrofismo vs Umiformitarismo

• Houve uma época em que os filósofos naturais podiam ser divididos em catastrofistas e uniformitaristas.

• Os primeiros achavam que o planeta havia se formado em pouco tempo (seis mil anos), com abruptos soerguimentos e rápidas inundações.

• Já os adeptos do uniformitarismo acreditavam que as mudanças eram lentas e graduais, imperceptíveis até no tempo de vida da espécie humana, como depois ficou verificado, incluindo a co-evolução com a parte viva do planeta, que também se modifica lentamente, na imensa maioria dos casos.

• Como a maioria de seus antecessores, os atuais catastrofistas também não acreditam no tempo profundo. Para eles a medida de todas as coisas é o período que passam no planeta alardeando que o mundo vai mal, muito mal, que o “Homem destrói a natureza”, e que se os EUA não assinarem o Protocolo de Kyoto o mundo vai esquentar e vamos todos fritar como ovos (por favor, quero o meu “meio-mole-meio-duro”).

Conclusão

• Toda este trabalho foi elaborado com pesquisas na Internet (websites, blogues…), livros e apontamentos das nossas aulas…. No nosso blogue apresentamos os links que consideramos mais relevantes

Sites Consultados

• http://historiadageologia.blogspot.com/2006/06/uniformitarismo.html

• http://divulgarciencia.com/sobre-nos/• http://www.universocriacionista.com.br/content/blogcategory/15

/35/• http://domingos.home.sapo.pt/temp_geol_1.html