aula 1 - métodos e tectônica global
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Objetivos da disciplina
Fornecer aos alunos os conhecimentos essenciais sobre a origem evoluo e inverso de bacias sedimentares.
Apresentar e discutir os principais modelos geodinmicos relacionados tectnica global e evoluo de bacias sedimentares.
Importncia das bacias sedimentares:
- Registro do passado geolgico do planeta
- Aspecto econmico geologia do petrleo
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Mtodos Geofsicos de Investigao Litosfrica
- Sismologia
- Ssmica de reflexo e refrao profundas
- Fluxo trmico
- Gravimetria
- Magneto-Telrico
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Tomografia Ssmica
Feng et al., 2007
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Vs a 100 km profundidadeda Litosfera
Feng et al., 2007
Profundidade da Crosta
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Kumar et al., 2006
Funo do Receptor ondas P e S.
Zona de convergnciaHimalaias
LAB = Lithosphere Asthenospheric Boundary
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Ssmica de Refrao Profunda
Soares et al., (2006)
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Ssmica de Reflexo Profunda
Meisner & Kern, 2008
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Sismicidade e Esforos
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Gradiente geotrmico = dT/dz (oC/km) Fluxo trmico (vrios componentes)
Q = Qm + Qr , Qm = k dT/dz, onde k=cond. trmica, Qr = calor radiognico (unidade mW/m2)
Fluxo Trmico e Gradientes de Temperatura
Artemieva, 2008
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Anomalias do Geide
Ernesto et al., 2002
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Resistividade eltrica & densidade - Magneto-TelricoPerfil PIUSeo mostra que a litosfera cratnica do sul do craton SoFrancisco sofreu rejuvenesci-mento com entrada de carbonatitos e Fe. Carbonatitos explicam a diminuio resistividade eltrica (Gaillard et al., 2008) Idade do incio do metasso-matismo estimada em 600-500 Ma. Underplating crustal e intruso diques do Cretceo Inferior mais jovem, associados abertura do Atlntico Sul, contem percentual (3%) de carbonatitos em sua composio.Pinto et al., submetido
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Concluses e Perspectivas
1. Grande avano em estudos geofsicos, tanto em resoluocomo em cobertura global.
2. Integrao de diferentes tipos de dados, fornece uma visomenos ambgua das propriedades fsicas, petrolgicas e reol-gicas da litosfera e interior mais profundo. Pode-se inferir aParticipao do ncleo externo lquido na dinmica do interiorda Terra.
3. Experimentos de laboratrios, relao entre propriedade fsica sob diversas condies de P e T, avanos no conheci-mento de fsica mineral para interpretar dados ssmicos.
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Estrutura e Dinmica interna da Terra
Para entendermos os processos relacionados dinmica interna da Terra, vamos rever sua estrutura interna. H duas formas principais de se descrever a estrutura interna do planeta: com base na variao, em profundidade, da composio ou do comportamento mecnico.
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Definies de Litosfera: Depende do Mtodo Utilizado
Eaton et al., 2008
Elastic
T~500oC
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Dinmica Global
A dinmica interna da Terra resultado dos processos de perda do calor interno, gerado principalmente por decaimento radioativo de elementos instveis (principalmente U, Th e K).
A litosfera comporta-se como isolante trmico, e correntes de convexo na astenosfera aplicam foras e provocam gradientes trmicos na litosfera, induzindo movimento.
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Tectnica Global
Teoria geossinclinal
-1857 - James Hall (1811-1898) - Cadeias de montanhas coincidem com antigas bacias profundas. Subsidncia por sobrecarga e soerguimento por presso lateral do embasamento.
- 1873 - James Dwight Dana (1813-1895) Introduo do termo geossinclinal. Contrao da Terra por resfriamento explica o soerguimento e deformao.
- 1889 - Clarence Edward Dutton (1841-1912) Anomalias gravimtricas do fundo ocenico. Isostasia e compresso lateral da crosta ocenica densa para explicar o soerguimento e deformao.
- 1940 Hans Stille Eugeossinclnio e Miogeossinclnio.
Importncia da teoria nfase na descrio e relao direta com a estratigrafia e anlise de bacias orgenos so bacias deformadas.
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A deriva dos continentes de Wegner
- 1912 - Alfred Wegner Deriva dos continentes para explicar coincidncia de forma das costas atlnticas. Evidncias paleontolgicas e distribuio de depsitos glaciais. Supercontinente Pangea.
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Evidncias da Tectnica de Placas
- O renacimento da deriva continental paleomagnetismo de rochas
- O espalhamento do fundo ocenico
- Cintures de vulcanismo e sismicidade
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O campo magntico da Terra dipolo centrado coincidente com o eixo de rotao.
Minerais magnticos formados ou aquecidos a temperaturas acima da de Currie registram antigas direes a inclinaes das linhas de fora.
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A variao das direes e inclinaes do campo magntico local em rochas de diferentes idades mostrou uma curva de variao aparente do plo para a Europa e uma curva diferente para a Amrica do Norte.
Importante evidncia para a movimentao relativa dos continentes. A teoria de Wegner volta a ser discutida.
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Reverses de polaridade em sucesses vulcnicas e a escala magntica do tempo
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Estudos militares do fundo ocenico: Trincheiras e cadeias meso-ocanicas.Pares de faixas de anomalia magntica paralelos s meso-ocenicas.
Juntando as evidncias: a teoria de Vine, Matthews, and Morely.
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Se os oceanos se espalham, com criao de nova litosfera, tem de haver consumo de litosfera em algum lugar zonas de Benioff e trincheiras ocenicas.
Combinando as evidncias de formao nas meso-ocenicas, deriva dos continentes e consumo de litosfera nas zonas de subduco, surge a teoria da Tectnica de Placas.
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Limites entre placas:
- Divergentes
- Convergentes
- Transformes
Formao de bacias um processo importante nos trs tipos de limites, alm dos contextos intraplaca, gerando bacias com caractersticas particulares que sero discutidas ao longo do curso.
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Interao Divergente de Placas
- Rifts depresses sobre zonas de afinamento litosfrico.
- Oceanos litosfera jovem, formada por magmas de fuso astenosfrica em regies de afastamento de placas.
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Limite divergente com meso-ocenica e relao entre idade e profundidade do fundo ocenico
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Dorsal Meso-Atlntica Exposio da dorsal acima do nvel do mar
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Produtos Geolgicos da interao divergente de placas:
- Bacias distensionais
- Vulcanismo bsico e cido
- Nova crosta ocenica
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Interao Convergente de Placas - Orognese
- Orognese formao de cadeias de montanhas (no todas): interao convergente de placas.
- Orgenos: produtos da interao convergente de placas Subduco Coliso.
- Tipos de interao:
1. Subduco de litosfera ocenica sob ocenica
2. Subduco de litosfera ocenica sob continental
3. Coliso continental
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Limite convergente oceano-oceano: Arco de Ilhas
Limite convergente oceano-continente: Arco Magmtico
Limite convergente continente-continente: Orgeno Colisional
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Cinturo circunpacfico formado por arcosde ilha e magmticos.
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Produtos Geolgicos da interao convergente de placas 1Orgenos de Subduco:
- Complexos de subduco (prismas acrescionrios)
- Magmatismo intenso (plutnicas e vulcnicas)
- Bacias sedimentares de ante e back arco.
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Orgenos Colisionais
Movimento da placa da ndia em direo sia (apenas poro continental representada)
Evoluo do orgeno colisionalHimalaiano.
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Produtos Geolgicos da interao convergente de placas 2Orgenos de Colisionais:
- Deformao compressiva
- Metamorfismo regional
- Plutonismo
- Bacias sedimentares de antepas
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Interao Tranforme de Placas
- Falhas transformes ocenicas
- Falhas transformes continentais
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Limite transforme entre meso-ocenicas
Limite transforme em crosta continental
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Produtos Geolgicos da interao transforme de placas
- Deformao transcorrente
- Bacias sedimentares
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Mecanismo causador da Tectnica de Placas: correntes de convexo na astenosfera e na litosfera (ridge push e slab pull).
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Fontes de Foras Tectnicas
Renovveis
No-Renovveis: Eroso, Flexura, Variao lateral densidade
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Fontes de Foras Tectnicas
No-Renovveis: Eroso, Flexura, Variao lateral densidade
- A hiptese atual para a origem do movimento das placas diferente da hiptese original de arrasto por convexo mantlica.
- Essa diferena tem implicao na nossa compreenso dos processos tectnicos. Ex: O esforo no cessa com a coliso continental.
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Tectnica de PlacasResulta de foras gravitacionais internas que
atuam na litosfera
As foras aumentam com a profundidade, portanto o equilbrio esttico no possivel variao lateral de densidade (devido variao de temperatura ou composio) variao lateral de foras gravitacionais variao lateral de esforos que impulsionam as placas
ESFOROS DEFORMAO (vetor: magnitude e
direo)
Mecnica do meio-contnuo 1a. aproximao (meio homogneo e isotrpico) ver Turcotte & Schubert, 2002
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Variao da presso litosttica em profundidade - Crosta e Litosfera espessadas
A B
A>B
A
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A B
A>B
Profundidade de compensao
A prpria ascenso de astenosfera causa distenso litosfrica e o processo se retro-alimenta
Variao da presso litosttica em profundidade -Litosfera Estirada Crosta Soerguida
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Envelopes de deformao para litosfera Continental e Ocenica
Kohlstedt et al., 1995
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Allen & Allen (2005)
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Esforos e movimento de Placas
- A somatrio do envelope de resistncia d a resistncia total da litosfera.
- Esforos inferiores e esse valor so transmitidos pela Placa, no causando deformao permanente.
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Estado real de tenso e movimento das placas: Fontes de Dados
- Mecanismo Focal de Terremotos
- Break-outs em furos profundos
- Dados geolgicos (falhas e dados sobre neotectnica)
Direo e natureza do esforo
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Mecanismo focal de terremotos
Meissner, 1986
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Mecanismo focal de terremotos
Meissner, 1986
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Mapa Mundial de Esforos
Reinecker, J., Heidbach, O., Tingay, M., Sperner, B., & Mller, B. (2005): The release 2005 of the World Stress Map (available online at www.world-stress-map.org).
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Legenda da Edio 2008
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Esforos na Amrica do Sul
Reinecker, J., Heidbach, O., Tingay, M., Sperner, B., & Mller, B. (2005): The release 2005 of the World Stress Map (available online at www.world-stress-map.org).
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Clculo terico do campo de esforos na litosfera
O que um material elstico?
Tenso Deformao Praticamente todos as rochas comportam-se
elasticamente para baixos valores de T, P, .
Simplificao: materiais isotrpicos.
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Limitaes
Para T, P, : comportamento rptil.
Para T, P, : comportamento plstico. (Se a fora aplicada removida, parte da deformao permanece).
Qual poro da crosta e do manto superior comporta-se elasticamente na escala de tempo geolgico?
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Modelo 1Coblentz & Richardson
[1996]
Bordas de coliso fixas.
Apenas ridge push.
Magnitude esforos parte centralda placa ~20 MPa. Traos pretosIndicam compresso, vazados, extenso.Predomina esforo compressional.
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Modelo 2Coblentz & Richardson
[1996]
Bordas de coliso fixas.
ridge push + cargas topogrficas.
Magnitude esforos parte centralda placa ~20 MPa. Traos pretosIndicam compresso, vazados, extenso. Foras topogrficas contribuem para reduzir a magnitude dos esforos no Escudo Brasileiro.
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Modelo 3Coblentz & Richardson
[1996]
Bordas livres
ridge push + foras topogrficas Andes
e da Margem
continental NE e E do Brasil
Magnitude esforos parte centralda placa ~20 MPa. Traos pretosIndicam compresso, vazados, extenso.Influencia da margem sobre o campo de esforos regionais devido aforas de borda de placa
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Resultados: Campo de Velocidades
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Monitoramento GPS Geodsia Espacial
Sella et al.,2002
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Sella et al.,2002
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Monitoramento GPS Geodsia Espacial
- Divergncia com o mapa mundial de esforos e com predies tericas:
- Componente elstica da deformao.
- Amostragem pequena e escala temporal inadequada.
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Paradoxo do esforo tectnico
Esforos reais no seriam suficientes para promover a deformao da litosfera, porm isso acontece nas bordas das placas.
- Clculo do envelope de deformao no preciso e muito sensvel ao modelo de litosfera e seu estado trmico.
De fato, no apenas nas bordas ...
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Limites difusos de Placas ou deformao Intraplaca
Gordon, 1998A aproximao de placas rgidas est longe da realidade.
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