ÍNDICE ÍNDICE
A GEOLOGIA ………………………………………………………………….………………………………..…………….3 O Universo Origem do Universo Galáxias Via Láctea A TERRA COMO PLANETA ………………………………….……………………………………………….6 Formação do sistema solar Provável origem do Sol e dos planetas Planetas, asteróides e cometas A formação da Terra Forma, tamanho, peso e densidade da terra. Métodos de investigação da Terra Métodos directos Métodos indirectos ESTRUTURA INTERNA DA GEOSFERA …..………………………………………………….21 Modelo segundo a composição Modelo segundo as propriedades físicas SISMOLOGIA …………………….………………………………………………………………………….………………26 Causas dos Sismos Efeitos dos Sismos – Ondas Sísmicas Intensidade Sísmica e Magnitude Distribuição Geográfica dos Sismos e Tectónica de Placas
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AGEOLOGIA AGEOLOGIA Geol Geolog ogia ia = É a ciênc ciência ia da terr terra, a, de seu seu arcab arcabou ouço ço, , de sua sua comp compos osiç ição ão, , de seus seus Geologia processosinternoseexternosedesuaevolução. OcampodeactividadedaGeologiaé,porconseguinte,aporçãodaterraconstituída derochasque,porsuavez,sãoasfontesdeinformações.Entretanto,aformaçãodas roch rocha as de um conj conjun unto to de fact facto ores res físi físico cos, s, quím químic icos os, , donde onde os inte intere ress sse es se entrecruzaremrepetidamente. ÉobjectodaGeologiaGeraloestudodosagentesdeformaçãoetransformaçãodas roch rochas as, , da comp compos osiç ição ão e disp dispo osiçã sição o das das roch rochas as na cros crosta ta terr terres estr tre e. Dent Dentre re as disciplinasenglobadasnaGeologia,destacam-se: •
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Estr Estra atigr tigraf afia ia (est (estud udo o da suce sucess ssão ão das das roch rochas as, , sob sobretu retudo do sedi sedime ment ntar ares es, , utiliza utilizando ndo dados dados sedime sedimento ntológ lógico icos, s, paleon paleontol tológ ógico icos, s, geoquí geoquímic micos, os, etc., etc., com vertentesdeíndolecronológicaepaleogeográfica). Mineralogia(estudodosminerais,sobretudocombasenaCristalografiaena composiçãoquímica). Petrologia(estudodasrochasesuacomposiçãomineralógicaequímica). Paleo Paleonto ntolog logia ia (estud (estudo o da Vida Vida e sua Evoluç Evolução ão em tempo tempos s idos, idos, atrav através és de vestígios-osfósseis-conservadosnasrochas;Paleobotânica,Paleozoologia, Micropaleontologia,Paleoecologiasãodisciplinasnelacontidasouintimamente relacionadas;tempapelmuitoimportanteemEstratigrafia). Geolo eologi gia a estru strutu tura ral l (te (termo rmo quase ase sinó sinóni nimo mo de tec tectón tónica; ica; é o estu studo da defo deform rmaç ação ão das das rocha rochas, s, em esca escala la cent centim imét étri rica ca (mic (micro rotec tectón tónica ica), ), regi region onal al (geologiaestrutural)emundial(tectónicaglobal). Geoq Geoquím uímica ica estu estudo do do comp compor orta tame ment nto o quími químico co dos dos elem elemen ento tos, s, tant tanto o nas nas rochascomonaságuasenaatmosfera). Hidr Hidrog ogeo eolo logi gia a (tra (trata ta da circ circul ulaç ação ão das das água águas s no subs subsol olo, o, da proc procur ura a de aquíferos, aquíferos,capta captações, ções,etc etc.). .). GeologiaAplicada(designaçãoabrangente,incluindo,entreoutrosaspectos,a pesquisademinérios,petróleo,carvão,etc.). Geolog Geologia ia de Engenh Engenharia aria (estud (estudos os relacio relaciona nados dos, , no geral, geral, com com a Engenh Engenharia aria Civi Civil, l, em cone conexã xão o com com a Mecâ Mecâni nica ca dos dos Solo Solos s e a Mecâ Mecâni nica ca das das Roch Rochas as, , nomeadamente). Geolo eologi gia a Ambi Ambien enta tal l (est (estud udo o das das com compone ponen ntes geoló eológi gica cas s dos estu studos ambientaisnosseusdiversosaspectos-preservaçãodepatrimóniogeológico, impa impact cte e de expl explor oraç açõe ões s (ro (rochas chas, , miné minéri rios os, , comb combus ustí tíve veis is fóss fóssei eis, s, etc. etc.) ) e recuperação,riscosgeológicos,etc.). Geomorfologia(estudodorelevo,suaevoluçãoeprocessoscorrelativos).
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OUNIVERSO OUNIVERSO Quandoolhamoso céunumanoitesemnuvens, podemosperceberinúmerospontos luminosos.Essas"luzíeis"sãochamadasastrosoucorposcelestes astrosoucorposcelestes. astrosoucorposcelestes Amaiorpartedosastrosquevemospossuiluzecalorpróprios.Sãoase estrelas strelas. Osastrosquenãopossuemluzprópria–osplanetas,ossatélites,osasteróideseos cometas–tambémpodemservistos,poisreflectemaluzdasestrelas. Todos esses corpos celestes e muitos outros que não podemosver formam um imensoconjunto:ouniverso ouniverso,ousejaoconjuntodetodaamatériaeenergiaexistente ouniverso nocosmos .
OrigemdoUniverso OrigemdoUniverso Nopassadomuitodistante, hábiliões deanos, oUniversoestava todocomprimido, ocupandoumespaçomuitopequeno,emrelaçãoaoespaçoqueocupaactualmente. Ocorreu,então,umaenormeexplosão,conhecidaporBIG-BANG.Essaexplosãodeve terocorrido há aproximadamente15biliõesde anos e causou uma expansão muito grande do Universo. A matéria, arremessada violentamente ao espaço, foi-se concentrandoemnumerosasaglomeraçõesdeestrelaseoutroscorposcelestes,as GALÁXIAS. UmadasgaláxiaséaVIALÁCTEA,ondeestáoSISTEMASOLAR,quetemcomo centrooSol,aoredordoqualgiramosplanetaseoutroscorposcelestes.Umdesses planetasé aTerra, planetaonde vivemos equeéhabitadotambém por numerosos outrosseresvivos. A parte visível do Universo é constituída por mais de 1000 milhões de Galáxias separadasentresiporgrandesdistâncias. GALÁXIAS GALÁXIAS Uma galáxia é uma enorme massa de estrelas (tal como nebulosas e matéria interestelar - hidrogénio atómico, hidrogénio molecular, moléculas compostas de hidrogénio, nitrogénio, carbono e silício, entre outros elementos, além de raios cósmicos) todas interagindo gravitacionalmente e orbitando ao redor de um centro comum. Asmenores contêm cerca de100 estrelas, enquantoasmaiores contêm3 triliões delas.Existemtrêsprincipaistiposdegaláxias,classificadasdeacordocoma suaforma: Elíptica,quepossuiumaformaovalcomumnúcleobrilhante.Elaselípticastêm Elíptica urnagrandevariedadedetamanhos,desdegigantesaanãs; Espiral,têmaformadediscosachatados; Espiral •
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eirregular irregulares,quenãopossuemnenhumaformadefinida. irregular
Espiral
Espiral barrada
VIALÁCTEA VialácteaénomedanossaGaláxia. Ela é um enorme disco achatado,ouumagregadode estrelas que incluem o Sol e seu sistema solar. Tem um diâmetrode80.000anos-luz,e umaespessurade6.000anosluz, possuindo uma auréola envolvente com diâmetro de 100000 anos-luz. Calculado possuir cerca de 100000 milhões de massas solares. Este disco roda a uma velocidade de cerca de 250 km/seg. Seu nome é derivado de seu aspecto como uma faixa luminosa cujo alongamento podeservistoànoitepelocéu(conformemostraafigura). AAndromeda Andromeda,éumagaláxia Andromeda espiral semelhante à nossa, entretanto um pouco maior. ÉaGaláxiamaispróximada Via Láctea. Ambas são os membros dominantes da associação de galáxias denominada Grupo Grupo Local queporsuavezéumaparte periférica do Agrupamento Agrupamento de Virgo Virgo que inclui milhares degaláxias. 5
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ATERRACOMOPLANETA ATERRACOMOPLANETA
A Terra tem características muito especiais e únicas relativamente aos restantes planetasdosistemasolar,noqueserefereàmassaquepossuietambémàdistância aqueseencontradoSol. MassadaTerra MassadaTerra–influencia: Terra aenergiainternadoplanetae,porconsequência,asuaactividadegeológica, quesemanifestaporsismosevulcões; aforçagravítica,quepermiteconservarumaatmosferanasuaparteexterna. •
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DistânciadaTerraaoSol–influencia: DistânciadaTerraaoSol oestabelecimentodeumatemperaturaequilibrada; aformaçãoeamanutençãodaáguanoestadolíquido. • •
Sãoestascaracterísticasquetêmpermitidoaexistênciadeumagrandediversidadede seresvivos.
Formaçãodosistemasolar Formaçãodosistemasolar Osistema solar éconstituído peloSolepor todosos corposquegravitam emtorno dele,istoé,planetas,asteróidesecometas. O Sol Sol faz parte de uma galáxia denominada Via Via Láctea, Láctea que possui centenas de milharesdemilhãodeestrelas. NointeriordaimensaespiraldeestrelasdeformadiscóidequeconstituiaViaLáctea, oSol,apesardeoseuraioserpróximodos700000km,nãopassadeumaestrela muito modesta, pelo seu tamanho e brilho. Ele ocupa uma posição excêntrica num 6
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braçodaespiral,sendoadistânciaaocentrodagaláxiacercade27000anos-luz. Do sistema solar fazem ainda parte nove planetas principais, cerca de 60 satélites naturais,centenasdecometaseváriosmilharesdeasteróides.
ProvávelorigemdoSoledosplanetas ProvávelorigemdoSoledosplanetas etas Hojeconsidera-sequeoSol Soleosplanetasdosistemasolarevoluírampelosmesmos Sol processoseaomesmotempo,hácercade4600M.a. 7
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Durantecentenasdeanosforamelaboradasteoriasqueprocuravamexplicarosfactos entãoconhecidos.Amedidaquenovosfactoseramconhecidosasteoriasiamsendo reformuladas.
Nosúltimosanos,osastrónomostêmvoltadoàteorianebularcomcertosajustes. Teorianebularreformulada-segundoestateoria,noenormeespaçoqueseparaas Teorianebularreformulada diferentes estrelas da nossa galáxia havia uma nébula formada por gases e uma poeiramuitodifusaqueteriasidoopontodepartidaparaagénesedosistemasolar.
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A nébula ter-se-ia contraído graças à existência de forças de atracção gravítica sobre as diferentes partículas que a constituíam; a contracção provocaria o aumento da sua velocidade de rotação; lentamente a nébula teria começado a arrefecereaadquiriraformadediscomuitoachatadoemtornodeumamassade gás densa e luminosa em posição central (que deu origem ao Sol); durante o arrefecimento do disco nebular, verificar-se-ia a condensação dos materiais da nébulaemgrãossólidos(queoriginaramosplanetas).
Planetas,asteróidesecometas Planetas,asteróidesecometas Oscorpos celestesquegravitam emtorno do Sol podemser planetas, asteróides e cometas.
Planetas Planetas Osplanetasdosistemasolaragrupam-seemduascategorias: Planetasprincipais-descrevemassuasórbitasdirectamenteemtornodoSol; Planetasprincipais Planetas secundários secundários ou satélites satélites - descrevem translações em torno dos planetas principais. Os planetas principais conhecidos pertencentes ao sistema solar são, por ordem crescentededistânciaaoSol:Mercúrio,Vénus,Terra,Marte,Júpiter,Saturno,Urano. NeptunoePlutão.
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Ascaracterísticasfísicasdosplanetaspermitiuclassificá-losemdoisgrandesgrupos– planetastelúricoseplanetaslongínquos planetastelúricos planetaslongínquosougigantes. planetaslongínquos gigantes. Osplanetastelúricossãoassimchamadosdevidoàssemelhançasqueapresentam comaTerra. Os planetas longínquos situam-se a grande distância do Sol e possuem grandes dimensões. PLANETAS
EXEMPLOS
Mercúrio
Telúricos
Vénus Terra
CARACTERÍSTICAS •
São essencialmente constituídos por materiais sólidos.
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Apresentam-se estruturados em camadas.
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Parece terem um núcleo metálico.
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A densidade é elevada.
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Marte •
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Têm um diâmetro inferior ou sensivelmente próximo do diâmetro da Terra. Foram modificados por impactos que geraram crateras. As atmosferas, quando existentes, são pouco extensas relativamente às dimensões dos respectivos planetas. Os movimentos de rotação que descrevem são lentos. Possuem poucos satélites e, em alguns casos, não possuem mesmo nenhum. 11
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Possuem diâmetros bastante superiores aos dos planetas telúricos.
Júpiter •
Têm baixa densidade.
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São essencialmente formados por gases.
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Possuem um pequeno núcleo.
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Movem-se com maior velocidade.
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Têm, na generalidade, inúmeros satélites.
Saturno
Gigantes
Urano Neptuno
Plutão estámuito distantee apresenta pequenas dimensões, havendoainda muitas dúvidas relativamente às suas características. Apesar de ser o planeta do sistema solar mais longínquo, geologicamente parece ser mais semelhante aos planetas telúricos.
Sedna Sedna
Cientistas daNASA e do Caltech -Instituto deTecnologia daCalifórnia divulgaram, muitorecentemente,adescobertadeumnovoplanetanaórbitadoSol. O planeta,chamado de Sedna, é três vezesmais distante da Terra do que Plutão, tornando-oomaisdistanteobjectoconhecidodoSistemaSolar. Actualmente, Sedna está a 13 biliões de quilómetros da Terra. Segundo os pesquisadores, talvez o planetóide possa ter atéumafinaatmosfera. Outras características de Sedna incluem seu tamanho e cor avermelhada; é o segundo objectomaisvermelhodoSistemaSolardepois deMarte.Comumtamanhoestimadode75% dePlutão. A distância, durante sua órbita pelo Sol é de 10.500anos. AórbitadeSednaéextremamenteelíptica 12
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Asteróides Asteróides Os asteróides são corpos de pequenas dimensões, nãoatingindo,osmaiores,1000kmdediâmetro.Mas maisde50000dosasteróidesobservadostêmapenas 1 km de diâmetro. Os asteróides de maiores dimensõessãocorposdiferenciadosemcamadas.Os menores são corpos não diferenciados e alguns têm dimensõesdepequenosgrãosdeareia. Os asteróides, geralmente, movem-se entreaórbitadeMarte e de Júpiter, constituindo a chamada cintura de asteróides. Há, contudo, alguns cujas órbitas são muito excêntricas, intersectando a órbita de outros planetas e podendo mesmoatingirasuperfíciedessesplanetas. Grande parte das crateras de impacto da Lua e da Terra foram, provavelmente, causadas por colisões comasteróides.
Cometas Cometas Oscometassãocorposcom órbitas geralmente muito excêntricasrelativamenteao Sol.Pensa-seque,devidoà influência perturbadora dos planetas, os cometas teriam sido desviados das suas órbitas iniciais. Todos eles são, no entanto, corpos do sistema solar, podendo ser 13
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consideradososcorposmaisprimitivosdessesistema. UmdoscometasmaisconhecidoséocometaHalley,quetemperíodode76anos. Em1997foivisíveldaTerra,durantealgunsmeses,ocometaHale-Bopp,quesó voltaráaservisíveldaquiacercade2500anos.OHale-Boppéumdosmaiores cometasjamaisobservados.
Oscometasapenasse tornamvisíveisquandoseaproximamdoSol.
Meteoróides Meteoróides DesdeostemposremotosdaAntiguidadequeoshomensobservamaestranhaqueda de“pedras”vindas doEspaçoque,estriando océu devivas corese luzes,chocam comosolo,partindo-seemmilbocadosecavandodepressõeschamadascraterasde impacto. Estes corpos de dimensões variáveis vindos do Espaço, que se tornam incandescentesaoatravessaremaatmosfera,têmonomedemeteoróides.
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A maioria dos meteoróides são partículas que se vaporizam ao penetrarem na atmosfera, deixando apenas um rasto luminoso chamado meteoro. meteoro Por vezes os meteoróides são tão grandesque,ainda que parcialmente vaporizados, conseguem atingirasuperfíciedaTerradenominando-seentãopormeteoritos meteoritos. meteoritos Ano- Ano -luz -luz O tamanho do Universo é tão grande que a distância entre os corpos celestes é calculadacomavelocidadedaluz.Umraiodeluzpercorreaproximadamente300.000 quilómetros em um segundo. Em um ano, ele atravessa perto de 10 triliões de quilómetros. Esta unidade de comprimento, ou seja, a distância que a luz percorre em um ano, chama-seano ano- ano -luz. -luz.Paravocêterumaideia,sefossepossívelviajarmosàvelocidade luz. daluz,demoraríamosquatroanosparaalcançarAlfa-Centauro,aestrelamaispróxima doSol. Essadistânciaenormefazcomque,vistasaquidaTerra,asestrelaspareçamfixasno céu.Naverdadeelaspossuemmovimentoscomoqualquerastro.
AformaçãodaTerra AformaçãodaTerra Quando se formou, a terra era constituída por ummaterial pastoso devido às altas temperaturas Pouco a pouco a terra começou a esfriar e sua superfície endurecia lentamente, formandoblocosderochasmuitofinos.Issoduroualgunsbiliõesdeanos.
Duranteesseprocesso,muitasvezesessacamadaendurecida–aCrostaterrestre– rompia-se pela pressão do material quente, derretido e em constante movimento, existentenasregiõesmaisinterioresdoplaneta.Entãogasesevapore,inclusivevapor deágua,eramliberadosparaoexterior. A água estava presente desde o princípio. Os gases e os vapores elevavam-se a grandes alturas, formando imensas nuvens que envolviam e escureciam o planeta. AssimdevetersidoaAtmosferaprimitiva. 15
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Pormuitotempoasuperfíciedoplanetaeratãoquenteque,quandoumagotadeágua caía,setransformavaimediatamenteemvapor.Porémessa"chuva"ajudouabaixaro calordasrochaseapressouoseuresfriamento. Chegou um momento em que as gotas de água que caíam das nuvens não mais retornavam sob adevapor,mas permaneciam naforma deágua noestadolíquido. Assim começou o acúmulo de água nas depressões da crosta, que iriam forma os mareseosoceanos. Essahidrosferaprimitivapossivelmentetinhaumaconstituiçãodiferentedaactual,o quedeveterpossibilitadooaparecimentodavidaemnossoplaneta. A partir do momento em que surgiram os organismos vivos – há mais ou menos 3 milhõesdeanos–,ascondiçõesdaTerracomeçaramasofrermodificaçõescontínuas atéadquiriroaspectoeacomposiçãoactual.
Forma,tamanho,pesoedensidadedaterra. Forma,tamanho,pesoedensidadedaterra. Aterraéumesferóideachatadonospólosedilatadosnoequador. Considerandoqueumcircuitotem360graus,ecadagrauaolongodeseumeridiano equivaleaumadistânciade111km,conclui-sequeacircunferênciadaterraéde acircunferênciadaterraéde360 acircunferênciadaterraéde vezes 111 km,ouseja, aproximadamente 40.000 km km. A Terra Terra tem tem um diâmetro diâmetro de de aproximadamente ATerratemumdiâmetrode aproximadamente km, seu aproximadamente 12.700 km seu volume corresponde corresponde a aproximadamente aproximadamente 1,08 3 2 biliõesdeKm biliõesdeKm ,comáreaequivalentea150milhõesdeKm . AmassaoupesoécalculadamediantealeidagravitaçãodeNewton.Comumparde escalas sensíveise a balançade Eátvos, osfísicos podemcomparara atracção da terracomadeumaboladechumbooudequartzodepesoequivalenteconhecido.O O peso daterra por estemétodo é deaproximadamente pesodaterra de aproximadamente 5,6 5,6 sextilhões (ou 5,6 x 1021 toneladas). A densidade é é determinada dividindo-se o peso (massa) pelo volume. Assim chegamosaumadensidadede5,52 de5,52,ouseja,5,5vezesmaispesadaqueaágua.Se de5,52 asrochasdasuperfícietêmumadensidademédiaentre2,7e3,0,ointeriordaterra deveserbemmaisdenso.
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MétodosdeinvestigaçãodaTerra MétodosdeinvestigaçãodaTerra OconhecimentodaTerraimplicainvestigaçõesdirectasbaseadasnaobservaçãoeno estudodemateriaisacessíveisaoHomememétodosindirectosquefornecemdados sobreaconstituiçãoeascondiçõesdezonasprofundas,inacessíveisdirectamente.
Métodosdirectos Métodosdirectos ApesardetodaatecnologiadequeoHomemdispõenaactualidade,oconhecimento directo da Terra está limitado a uma película muito fina. Para esse conhecimento directocontribuemdiversastécnicas: •
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Observação Observação e estudo directo da superfície visível visível – permite o conhecimento maisoumenoscompletodaumapelículaterrestre. Exploraçãodejazigosmineraisefectuada Exploração dejazigosmineraisefectuada emminaseescavações– emminaseescavações fornecem dadosdirectosatémaioresprofundidade. Sondagens Sondagens – oscientistas pensam que omeio mais eficazde verificaremos seusmodelossobreaestruturaterrestreéabrirfurosque,envolvendotécnicas complexas,permitemretirarcolunasderochasrelativasamilhõesdeanosde históriaequecontamaogeólogomuitosacontecimentosdopassadodaTerra. Magmasexenólitos parao exteriormateriais oriundosde Magmas xenólitos –osvulcõeslançam xenólitos profundidadesquepodematingirde100a150kmoumesmomais.
Estudandoascaracterísticasdos magmas,oscientistas Inferem das condições do ambiente em que foram gerados, isto é, as condições de temperatura, de pressãoedecomposiçãodomanto. O magma, na sua ascensão, arranca fragmentos das rochas encaixantes. Esses fragmentos chamados xenólitos , são muitas vezes fragmentos do manto terrestrequefornecemdadosparaconhecimentodirecto dessazonadaTerra. Apesardasalteraçõesqueomagmapodeexperimentaraolongodopercurso,oseu estudoforneceinformaçõesimportantessobrezonasprofundasdaTerra,emborase limitemaindaaumapequenaespessuradoGlobo.
Métodosindirectos Métodosindirectos Sendo o conhecimento directo da Terra possível apenas numa zona restrita, os geocientistasprocuramoutrasinformações,recorrendoatecnologiadiversaquecolhe eanalisadadosindirectossobreascondiçõeseaconstituiçãodaTerrainacessível.É umestudoremoto,feitoadistância,queimplicaumaabordageminterdisciplinar. 17
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Entre as informações indirectas, são de salientar aquelas, que são fornecidas pela planetologia,pelaastrogeologiaepelosmétodosgeofísicos.
Planetologiaeastrogeologia Planetologiaeastrogeologia ogiaeastrogeologia As técnicas aplicadas no escudo de outros planetas do sistema solar podem ser usadasnoestudodaTerra. Épossível,porexemplo,determinarindirectamenteamassadaTerraaplicandoleis físicas.Odiâmetrodonossoplaneta,calculadometodicamentenopassadoapartirde mediçõescuidadosas,éhojedeterminadoatravésdesatélites.Conhecidoo diâmetro possível determinaro volume. A partir do volume eda massapôde determinar-sea densidade. Aastrogeologiaaplicaprincípiosemétodosgeológicosaumplanomuitovasto,que incluiosistemasolarnoseuconjunto.Temfornecidomuitasinformaçõesquepõemà provaosmodelossobreaestruturadonossoplaneta.Oestudodosmeteoritos,por exemplo,tempermitidoconfrontaranaturezaeacomposiçãodessesmeteoritoscom asdiferenteszonasqueseadmiteconstituíremointeriordogloboterrestre.
Métodosgeofísicos Métodosgeofísicos Ageofísicaé umaciênciaquecombinaosprincípiosdafísicaedamatemáticacomo uso de instrumentos de medição muito precisos para determinar as propriedades físicas da Terra, nomeadamente do seu interior. Dos métodos geofísicos podem destacar-se: a gravimetria; determinação de densidade, o geomagnetismo, a sismologiaeogeotermismo. Gravimetria –qualquercorpo Gravimetria situadoàsuperfícieda Terraexperimentauma força(F F) de atracção para o centro da Terra, que segundo a lei da atracção universal de Newton,édadapelaexpressão:
Esta força, chamada força gravítica, varia na razãodirecta das massas e na razão inversa do quadrado da distância ao centro da Terra. Por exemplo, a força da gravidadequeseexercesobreumaviãonoar émenordoqueaquelaqueseexerce quandoeleestápousadonapista.
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Aforçadegravidadepodeserdeterminadacomaparelhoschamadosgravímetros gravímetros. gravímetros
Dens De nsidade ns idade –a densidadeglobaldaTerraé decerca de5,5. Asrochasdasuperfície terrestresãomuitomenosdensas,apresentandoumadensidademédiade2,8.Uma ilação a tirar desta constatação é que devem existir materiais de densidade muito superioraointeriordoplaneta. Geomagnetismo – Geomagnetismo a Terra tem um campo magnético invisível, masquefazsentirasuaacção. A existência do campo magnético terrestre não só apoia o modeloactualmenteaceitesobreaestruturadonúcleoterrestre, cornotambémdáinformaçõessobreopassadodaTerra. Certas rochas, como o basalto, são ricas em minerais ferromagnéticos. Durante o arrefecimento do magma que as originouformam-secristais,quecrescemnessemagmaeque podem ficar magnetizados instantaneamente quando a temperaturadesceaabaixodeumcertovalor,chamado ponto deCurie. deCurie Relativamenteàimportânciadogeomagnetismo,podeentãoconsiderar-seque: Aexistênciadocampomagnéticoterrestreapoiaomodelosobrea composição eascaracterísticasfísicasdonúcleoterrestre. O paleomagnetismo (memória do campo magnético terrestre no tempo de formaçãodasrochas)forneceinúmerasinformaçõessobreopassadodaTerra, predominantemente: registainversõesdapolaridadedocampomagnéticoterrestre; apoia a hipótese da deriva continental e da formação dos fundos oceânicosapartirdorifte; permitetirarilaçõessobrea posiçãodoscontinentesrelativamenteaos pólosmagnéticos; •
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permite determinar a latitude geográfica que a rocha em estudo ocupavanomomentodasuaformação.
Sismologia – Sismologia muitodoconhecimentodo interior daTerra proveio do estudo do comportamento das ondas sísmicas que se propagamatravés do Globo. A propagação dasondas sísmicas está para os geocientistas como os raios X estão para os médicos,permitindo-Ihesfazeroestudodointeriordocorpo. Sea Terrafosse homogéneo,ou seja, sea composição esuas propriedadesfísicasdosmateriaisfossemidênticasemqualquer pontodoGlobo,avelocidadedasondassísmicasdeviamanter-se constanteemqualquerdirecçãoeatrajectóriadosraiossísmicos seriarectilíneo. Na Terra real, a velocidade das ondas sísmicas experimenta alterações,asondassãodesviadasealgumasondasdeixamde propagar-se a partir de certa profundidade. Todos estes acontecimentosforneceminformaçõessobreaconstituiçãoeas característicasdogloboterrestre. Geotermismo – ––– aTerraéumagigantescamáquinatérmica.Admite-sequeaenergia térmicainternaprovémdeduasfontesfundamentais. Aprimeiraéaenergiainicialdoplaneta,relacionadacomaorigemdaprópriaTerra.A segundafontedeenergiaéadesintegraçãoprogressivadeelementosradioactivos. Determinaçõesfeitasemminaseemsondagens,atéàsprofundidadespossíveisde atingir, mostram quea temperatura aumenta coma profundidade. Denomina-se por gradientegeotérmico gradientegeotérmico ataxadevariaçãodatemperaturacomaprofundidade,ouseja, oaumentodatemperaturaporquilómetrodeprofund1dade. 20
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Para as profundidades em que tem sido possível fazer determinações directas, verifica-seque,emregra,atemperaturaaumentacercade30ºCporquilómetro,ou seja,porcada33a34metrosdeprofundidadeatemperaturaaumenta1ºC.Onúmero demetrosqueénecessárioaprofundarparaqueatemperaturaaumente1ºCdenomina-segraugeotérmico graugeotérmico .
ESTRUTURAINTERNADAGEOSFERA ESTRUTURAINTERNADAGEOSFERA Combaseemdadosfornecidospelosestudosgeofísicos,emresultadoslaboratoriais, emcálculosmatemáticose apoiando-seemdadosda astrogeologia,nomeadamente nacomposiçãodosmeteoritos,oscientistastêmprocuradoestabelecerecaracterizar unidadesestruturaisnointeriordaTerra.
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Diferentes dados recolhidos através de variadíssimas investigações foram fundamentaisparaaconstruçãodemodelosrelativosàestruturadaTerra. Pressão – sabe-se que a pressão aumenta com a profundidade e foi possível fazer cálculossobreessavariação,conformeográfico[94A]evidencia.Ataxadavariação dapressãocomaprofundidadedenomina-se gradientegeobárico .Apressãoalteraa estrutura dos minerais tornando-os mais densos, e faz subir o ponto de fusão dos mesmos. Temperatura–aumenta,igualmente,comaprofundidade,comoseobservanográfico Temperatura [94B].emcertasregiões,ascondiçõesdepressãoedetemperaturadevemcombinarsedetalmodoquesetornapossívelafusãodomaterial,parcialoutotalmente. Densidade dos materiais – aumenta também com a profundidade. É possível determinaradensidademédiadoplaneta,queé,segundooscálculos,cercade5,5. comoosmateriaisconhecidosnacrostasãobemmenosdensos,entãotemdeadmitirsequenointeriordoGlobodevemexistirmateriaismaisdensos,quepodematingir densidadesde13a14nonúcleo. Composição dos dos meteoritos meteoritos – admitindo que alguns meteoritos poderão ter sido originados a partir de corpos diferenciados como a Terra, o se estudo levou a estabelecer a correspondência entre os diferentes tipos de meteoritos e as zonas estruturais da Terra. Assim, por exemplo, admite-se que o núcleo tenha uma composição idêntica à dos sideritos, isto é, essencialmente ferroniquélica. Esta hipótese é consentânea com os cálculos relativos a densidade e com outras propriedadesdonúcleo. A esfericidade da Terra leva a que as suas propriedades físicas se distribuam de acordo com uma simetria esférica, traduzida na organização em camadas concêntricas.
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Os modelos sobre a estrutura doglobo terrestre dividida emzonasbaseiam-se em doiscritériosdiferentes,relativosaosmateriaisconstituintes: • •
Composiçãoquímica; Propriedadesfísicas.
Modelosegundoacomposição Modelosegundoacomposição Deacordocomacomposição,admite-sequeaTerraéconstituídabasicamentepor três unidades estruturais concêntricas: crosta, mantos e núcleo, separadas por superfíciesdedescontinuidadereveladaspelavariaçãoacentuadadavelocidadede propagaçãodasondassísmicas. CROSTA – é a zona mais superficial do globo terrestre. Apresenta características diferentesnaszonascontinentaisenaszonasoceânicas. Crostacontinental –temumaespessuramédiade35a40km,podendoatingiros70 km sob as grandes cadeias montanhosas. A crosta continental é essencialmente constituída por rochas siliciosas, entre as quais se destacam rochas metamórficas (gnaisses e micaxistos), granitos e rochas afins, recobertas em algumas zonas por rochassedimentares.Adensidademédiaéde2,7. Acrostacontinentaltemidadevariávelentrealgunsmilhõesdeanose3900M.a. Crostaoceânica –émenosespessa,temcercade5a10kmeédenaturezabasáltica, tendodensidade3,0oumesmoumpoucosuperior.Emalgumaszonasprincipalmente nasregiõesmaispróximasdoscontinentes,crostaoceânicaestárecobertaporuma películadesedimentos.Acrostaoceânicaérelativamentejovem,comidadeinferiora 200M.a. A superfíciede descontinuidade que separa a crostadomanto, descontinuidade de Mohorovicic , foi denunciada pelo comportamento das ondas sísmicas que nela se refractam. MANTO MANTO – estende-se desde a base da crosta até à profundidade de 2883 km, correspondendo esta transição à descontinuidade de Gutenberg . Ê formado essencialmenteporrochasólida,admitindo-sequesejadotipodosperidotitos. O manto apresenta cerca de 80% do volume da Terra e 68% da sua massa. A densidadedevevariarentreos3,3eos5,5. Mantosuperior –estende-seatéaprofundidadede700km,aproximadamente. Mantoinferior –estendeseentreos700kmeos2883kmdeprofundidade. NÚCLEO NÚCLEO – ocupa a partecentral da Terra, a partir dos 2883 km. Cálculos sobre a densidade indicamqueo núcleoé constituídopormateriaismuitodensos,variando a densidadeentre10e13ou14. 23
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Osdadosquersísmicosquerdadensidade,acomposiçãodemeteoritosdotipodos sideritos e a existência do campo magnético levam a admitir que o núcleo é essencialmenteconstituídoporferro(98%)eníquel,associadosaalgunssulfuretos. Núcleo Núcleo externo – está compreendido entre os 2883 km e os 5140 km. A esta profundidadeexisteadescontinuidadedeLehmann . Núcleo interno – tem um raio de 1231 km. Inicia-se à profundidade de 5140 km e estende-seatéaocentro.
Modelosegundoaspropriedadesfísicas Modelosegundoaspropriedadesfísicas O comportamentodas ondas sísmicasque se propagam através do Globo indicia a existênciadezonasconcêntricascomdiferentespropriedadesfísicas,nomeadamente densidade e rigidez. Assim, de acordo com essas propriedades, os geofísicos admitem, do exterior para o interior, a existência das seguintes regiões: litosfera, astenosfera, mesosfera e núcleo (endosfera) , dividido em núcleo externo e núcleo interno . LITOSFERA – compreende a crosta e a parte mais externa do manto superior, apresentandoumaespessuramédiade100km.Sobosoceanosalitosferapoderáter umaespessurade70km,maspodeatingirumaespessurade125a250kmaonível doscontinentes. Osmateriaisestãonoestadosólidoesãorígidos. ASTENOSFERA–oabaixamentodavelocidadedasondassísmicasapartirdabase ASTENOSFERA dalitosferaverifica-seatéumaprofundidadedecercade200km.Depoisavelocidade começa a aumentar novamente. A zona compreendida entre a base da litosfera e cerca de 350 km de profundidade é designada por astenosfera. Nesta zona a temperatura e apressão conjugam-sede tal modoqueasrochas seaproximam do pontodefusão. Seaastenosferativerascaracterísticasreferidas,essazonaémuitoimportantepor duasrazões: aíserãogeradosapartirdomaterialfundidomagmasquepodemsubiratravés domantoedacrosta; permiteosmovimentosdasplacaslitosféricasrígidassuprajacentes. •
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MESOSFERA–estende-sedesdeabasedaastenosferaatéàfronteiradomantocom MESOSFERA onúcleo.Abaixodaastenosferaarochatorna-senovamentemaisrígida,porqueos efeitosdapressãosobrepõem-seaosefeitosdasaltastemperaturas. NÚCLEO (endosfera) – na passagem para o núcleo muda a composição das propriedades físicas. De acordo com as propriedades físicas, distingue-se o núcleo externoeonúcleointerno. 24
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Núcleo Núcleo externo ext erno – presume-se que esteja fundido, ou pelo menos que comporta-se comotal. Núcleointerno Núcleo interno –presume-sequeseencontranoestadosólido.
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SISMOLOGIA SISMOLOGIA Umsismo sismoéummovimentovibratóriobruscodasuperfícieterrestre,amaiorpartedas sismo vezes devido a uma súbita libertação de energia em zonas instáveis do interior da Terra.Oestudodosfenómenosrelacionadoscomaocorrênciadossismosconstituia sismologia. sismologia Os sismos que são sentidos pela população designam-se por macrossismos macrossism os . A maioria dos sismos, porém, não causa danos significativos ou são mesmo imperceptíveis,designando-se,nesteúltimocaso,pormicrossismos microssismos. microssismos CAUSASDOSSISMOS CAUSASDOSSISMOS Umsismorepresentaotermodeumasériedefenómenosquetêmlugar,namaioria doscasos,nointeriordaTerra.Osmecanismossãodiversoseocorremnaturalmente, salvoemalgunscasos,emquesãoprovocadosintencionalmentepeloHomem,com finscientíficos.
Ossismosnaturaistêmdesignaçõesrelacionadascomascausasqueosprovocam. •
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Sismosdecolapso Si smosdecolapso –sãodevidosaabatimentosemgrutasecavernasouao desprendimentodemassasrochosasnasencostasdasmontanhas. Sismos vulcânicos – são provocados por fortes pressões que um vulcão experimentaantesdeumaerupção epormovimentosdemassasmagmáticas relacionadoscomfenómenosdevulcanismo[46]. Sismos tectónicos – são devidos a movimentos tectónicos. A maioria dos sismos,pelomenososdemaiorimportância,temestaorigem.
Os cientistas sabem que a crosta terrestre está continuamente a ser distorcida por forçasquesegeramnointeriordoGlobo.Essasforçaspodemser: 26
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Compressivas (A) (A) – os materiais são comprimidos, tendendo a diminuir a distânciaentreasmassasrochosas. Distensivas(B) Distensivas(B)–levamaoestriamentoealongamentodomaterial,aumentando (B) adistânciaentreduasmassasrochosas. Cisalhamento (C) (C) (C) (C) – os materiais são submetidos a pressões que provocam movimentos horizontais, experimentando alongamento na direcção do movimentoeestreitamentonadirecçãoperpendicularaoalongamento.
Ateoriaquemelhorexplicaaocorrênciadesismosdevidosàactuaçãodasreferidas forçaséa teoriadoressaltoelástico ,propostapeloamericanoH.F.Reid H.F.Reidem1911 1911. H.F.Reid 1911 Segundo esta teoria, as rochas, quando sujeitas a forças contínuas, armazenam energiadurantelongosperíodosdetempo,deformando-se.
Se as tensões em dado momento ultrapassar o limite de plasticidade do material rochoso, dá-se a ruptura e a deslocação, com enorme libertação de energia acumulada,porvezesduranteséculos,oqueprovocaumsismo. Apósosismo,asrochasretomamaformaoriginal,istoé,deixamdeestardeformadas, recomeçandoumnovociclo.Arepetiçãododeslizamentosísmicopodedurarmilhares oumesmomilhõesdeanos,provocandograndesdeslocações.
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EFEITOSDOSSISMOS EFEITOSDOSSISMOS– DOSSISMOS –ONDASSÍSMICAS ––ONDASSÍSMICAS ONDASSÍSMICAS Normalmenteumsismonãoéumfenómenoisolado.Frequentementesãoprecedidos de pequenos abalos, designados abalos premonitórios ou preliminares , os quais constituemumalertaparaumpossívelsismoprincipal.Apósoabaloprincipalseguemsetambém,muitasvezes,abalosdemenorintensidadedesignadosporréplicas réplicas . AzonadointeriordoGloboondetemorigemarupturaousimplesmenteadeslocação das rochas denomina-se foco sísmico ou hipocentro . Os sismos podem ser classificadosdeacordocomaprofundidadedofoco,em: Superficial Fococomprofundidadeentre0e100km Superficial Intermédio Fococomprofundidadeentre100e300km Intermédio Profundo Fococomprofundidadeentre 300e700km • • •
Alibertação súbitade energia,lentamenteacumuladanofocosísmico,traduz-se,em parte, pela vibração das partículas rochosas que transmite segundo superfícies concêntricasdenominadasondassísmicas ondassísmicas .Duranteumsismo,aspartículasdoterreno vibramnaverticalenahorizontal.
Cada frente deonda separa uma região que experimenta uma perturbação sísmica particular de uma região que ainda a não experimentou [52]. Qualquer trajectória perpendicularàfrentedeondadenomina-seraiosísmico raiosísmico . Paracadasismooepicentro epicentro éazonadasuperfíciedoGloboondeosismoésentido emprimeirolugare,emgeral,commaiorintensidade.Oepicentroéolocalquefica maispróximodohipocentro,emvirtudedeseencontrarnaverticalqueporelepassa. Quandooepicentrodeumsismoselocalizanooceano,podeoriginar-seumavaga enorme chamada maremoto ou tsunami , ou também rãs de de maré . Essas vagas, atingindo a costa, varrem o litoral, provocando, algumas vezes, mais destruição e mortequeoprópriosismo. 28
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Avelocidadedavagaqueconstituiummaremotoestárelacionadacomaprofundidade emcadalugar.Odecréscimodaprofundidadeagecomoumtravãodavelocidadeda baseda vaga. Contrariamente, a crista da vaga não experimenta directamente esta diminuiçãodavelocidade,tendendoaelevar-secadavezmaisearebentarsobrea costacomumaforçadedestruiçãoterrível. Asondassísmicaspodempropagar-senointeriordoGlobo, ondasprofundas oude volume ,e,eventualmente,atingirasuperfícieondesepropagam, ondassuperficiais . Nasuperfície,as vibrações transmitem-seás construçõese aoutrasobrashumanas, podendoultrapassarograudeplasticidadedosmateriaisecausar-lhesdanosdiversos ouatémesmoadestruiçãototal. Asondassísmicasclassificam-sedeacordocomomodocomoaspartículasoscilam emrelaçãoàdirecçãodepropagação.
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Consideremosascaracterísticasfundamentaisdecadatipodeondassísmicas. OndasP –estasondassãocaracterizadaspelavibraçãodaspartículasparalelamente à direcção de propagação. A propagação produz-se por uma série de impulsos alternados de compressão e de distensão através das rochas, havendo, portanto, variaçõesdovolumedomaterial.Estasondaspropagam-seemmeiossólidos,líquidos egasosos.
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OndasS –aspartículasvibramnumplanoperpendicularàdirecçãodepropagação. Estasondasprovocammudançadaformadomaterial,masnãodovolume.Apenasse propagamatravésdecorpossólidos. Ondas superficiais – propagam-se ao longo da superfície do Globo e resultam de interferênciasdeondasdotipoP PedotipoS S.sãoasresponsáveispelamaiorpartedas P destruiçõesquandoocorreumterramoto.Podemserdedoistipos: OndasdeLove –aspartículasvibramhorizontalmente,fazendoadirecçãode vibraçãoumângulorectocomadirecçãodepropagação. •
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Ondas Ondas de de Rayleigh – as partículas descrevem um movimento elíptico, num planoperpendicularàdirecçãodepropagação,provocandonosoloondulações semelhantesasondasmarinhas[56].
Osmovimentosdosoloprovocadospelasondassísmicaspodemserregistadosem aparelhos especializados, chamados sismógrafos , e o registo obtido denomina-se sismograma .
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INTENSIDADESÍSMICAEMAGNITUDE INTENSIDADESÍSMICAEMAGNITUDE Umsismopodeseravaliadopelasuaintensidadeoupelamagnitude. A intensidadeéumparâmetroquetememcontaosefeitosproduzidopelosismoem intensidade pessoas, objectos e estruturas.Umadasescalas maiscorrentementeutilizadasé a escalainternacional(MMI),queresultoudeumamodificação,feitaem1956,daescala proposta por Mercalli-Sieberg em 1902. Consta de doze graus baseados em percepçõeseemacontecimentosqualitativos.
Apósadeterminaçãodaintensidadedeumsismoemvárioslocaisdaregiãoondeele foisentidoelocalizadooepicentro,podeobter-seumacartadeisossistas cartadeisossistas .Paraisso, traça-seemtornodoepicentrolinhascurvas,denominadasisossistas isossistas ,quedelimitam osdomíniosdeigualintensidadesísmica. Amagnitude magnitude deumsismoestárelacionadacomaenergialibertadanofoco.Sócerca de20%a 30% dessaenergiaé propagada sob aformadeondas, sendoa restante dissipadasobaformadecalor. 32
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Ossismosdegrandesmagnitudessãorelativamenteraros. Os sismos com magnitude inferior a 2 geralmente não são sentidos, mas são registados.Sóossismoscommagnitudesuperiora5provocamdanosmateriais. Paracadasismoexistemmuitasintensidades,deacordocomadistânciaaoepicentro, masháapenasumamagnitude. DISTRIBUIÇÃOGEOGRÁFICADOSSISMOSETECTÓNICADEPLACAS DISTRIBUIÇÃOGEOGRÁFICADOSSISMOSETECTÓNICADEPLACAS Cercade95%daenergialibertadapelossismosverifica-seaolongodeumnúmero relativamente limitado de zonas do Globo. Existem áreas de grandes actividades sísmicascontrastandocomoutrasmaisestáveis.Entreasáreasdegrandeactividade destacam-se: •
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Cinturacircumpacífica –designa-sepor“aneldefogo”doPacífico,éondese registam 80% dos sismos terrestres. Este anel é constituído pelas cadeias montanhosasdaparteocidentaldocontinenteamericano,docabodeHornaté ao Alasca, cruza para a Ásia, estendendo-se para sul através do Japão, Fillipinas,NovaGuinéeilhasFilipinasatéàNovaZelândia. Cintura mediterrânico- – estende-se de Gibraltar até ao Sudoeste mediterrânico -asiática -asiática asiático,ondeocorremcercade15%dossismos. Zonas correspondentes às grandes cristas cristas oceânicas – formam uma faixa contínuaqueseestendepormilharesdequilómetros.
AsáreasdegrandeactividadesísmicacoincidemcomzonasinstáveisdaTerraque ficamgeralmentenasfronteirasdeplacaslitosféricas.Cercade95%dossismosdo 33
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Globoocorrememfalhaslocalizadasjuntoàsfronteirasesãodesiganadaspor sismos interplacas inter placas . Apenas 5% dos sismos têm origem em falhas activas localizadas no interiordasplacas,distanciadosdasfronteiras,constituindoossismosintraplacas sismosintraplacas .
Entreaszonasdemaiorsismicidadepodemdestacar-se: •
Fronteiras convergentes – as zonas de maior sismicidade, como a cintura circumpacífica e a cintura mediterrânico-asiática, correspondem a zonas estreitas e alongadas caracterizadas, por vezes, pela presença de grandes fossas,ondesedáasubduçãodeplacaslitosféricas.Aolongodasreferidas zonasgeram-seforçasdetensãoeforçasdecompressãoqueprovocamfalhas responsáveispelagrandeactividadesísmica.
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