Capitulo 05 - Geodinamica Externa1

Disciplina: GEOLOGIA GERAL; Cursos de : Agronomia e Geografia

Tema 5

TEMA 5: GEODINÂMICA EXTERNA 1.

INTRODUÇÃO

Entende-se por Geodinâmica Externa o conjunto de fenómenos geológicos que ocorrem à superfície da Terra (ou perto dela) e dos agentes que neles tomam parte, e que são responsáveis pelas constantes mudanças que se verificam nessa superfície. Esses agentes são de quatro tipos: gravidade, agentes atmosféricos, água (mares, lagos, rios, etc.) e seres vivos A superfície da Terra (marinha e continental) está coberta por uma camada de sedimentos que, por processos de actuação lenta, acabam por consolidar e dar origem a rochas sedimentares. As rochas sedimentares formam-se tanto em terra como no mar, em ambientes que nos são muito mais familiares do que os ambientes profundos da crusta onde se formam as rochas ígneas e metamórficas. São ambientes que estão ao acesso directo dos nossos olhos. As rochas sedimentares constituem 66% da área dos continentes e, considerando os continentes e oceanos, a sua espessura média é de 2 km. A história da Terra caracteriza-se por mudanças constantes. Muitas dessas mudanças são muito lentas ou mesmo imperceptíveis, mas ao fim de milhares e milhões de anos, os efeitos são dramáticos. As rochas da Terra registaram essas mudanças e elas podem contar-nos histórias fascinantes sobre o seu contínuo desenvolvimento. No capítulo anterior falámos dos processos internos da Terra - magmáticos e metamórficos. As rochas produzidas por estes processos acabam por entrar em contacto com o ar e a água à superfície da Terra. Aqui entra em jogo um conjunto completamente diferente de processos - os processos externos. Estes processos externos atacam as rochas ígneas e metamórficas, alterando os minerais silicatos (e não só) e libertando os seus constituintes para as águas superficiais. Os processos externos originam os solos de que as plantas dependem como modo de vida. No capítulo II falámos da composição da Terra. Além da litosfera, há 3 outras "esferas" de enorme importância para o Homem. Uma é a atmosfera, ou envelope gasoso do planeta; outra é a hidrosfera, constituída pela água líquida dos mares, lagos, rios e oceanos; e finalmente a última é a biosfera, constituída pelo conjunto de seres vivos que vivem à superfície da Terra. Todas estas três esferas são importantes para os processos geológicos, incluindo a formação de rochas e minerais. De referir que as superfícies dos continentes são lugares onde estas três "esferas" interagem entre si e com a litosfera, sendo por isso lugares de intensa actividade química e física. Nos fundos oceânicos a atmosfera não tem acção directa, mas também é intensa a actividade físico-química. Durante estes processos a energia é gasta e transformada, enquanto que os materiais orgânicos e inorgânicos são constantemente sintetizados e decompostos. A principal fonte de energia vem do Sol. O objectivo fundamental deste capítulo é entender os processos (físicos, químicos e biológicos) que levam à formação das rochas sedimentares

2.

AGENTES DA GEODINÂMICA EXTERNA

Como vimos atrás, os agentes da geodinâmica externa são os responsáveis pelas transformações que se verificam à superfície da Terra. Os processos naturais envolvidos estão relacionados com a acção dos rios, vento, ondas, correntes, glaciares, água subterrânea, seres vivos e a atracção da gravidade exercida sobre todos os materiais à superfície. A acção global destes agentes tem como efeito a tendência de alisamento da superfície extremamente irregular da Terra. Poder-se-á então perguntar porque é que a Terra não tem a superfície lisa? Porque precisamente os agentes da geodinâmica interna - tectónica de placas, magmatismo, vulcanismo e metamorfismo - têm tendência a contrariar esta acção, provocando continuamente a formação de cadeias de montanhas e de depressões. 2.1. GRAVIDADE Este é o agente mais espalhado, e que dá origem aos movimentos de terras. É um processo que ocorre em todos os tipos de climas e joga um papel importantíssimo em conjunto com todos os outros agentes.

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Fig. 5.1. Vala aberta no Bairro do Trevo. Março de 2000

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A gravidade tem um papel importante no movimento dos materiais encostas abaixo até pontos de cotas mais baixas, incluindo os rios, onde as correntes os carregam para longas distâncias; origina colapso de cavernas erodidas pela água subterrânea; actua com o vento para originar as dunas; opera tanto nos oceanos como em terra. Um exemplo nítido da acção da gravidade é o buraco criado na Av. Julius Nyerere, junto à entrada do Campus Universitário, aquando das chuvas torrenciais de Janeiro de 2000. A Fig. 5.1 mostra um fenómeno idêntico que ocorreu no Bairro do Trevo na mesma altura. Pode-se ver a dimensão enorme do buraco criado pelo deslizamento de terras terreno abaixo. A Fig. 5.2 mostra os deslizamentos que ocorreram na ponte da Vulcano sobre a Rua da Vala na mesma altura.

Fig. 5.2. Deslizamento de terras na ponte da Vulcano sobre a Rua da 2.2. Vala. Março de 2000

AGENTES ATMOSFÉRICOS

Os agentes atmosféricos que agem sobre a superfície da Terra são quatro: vento, calor, fenómenos eléctricos e precipitação atmosférica. Mas antes deveremos falar um pouco sobre a atmosfera, que é a camada de gases que envolve o globo terrestre. A Fig. 5.3 mostra em esquema a estrutura da atmosfera em camadas. A parte inferior da atmosfera, que vai até uma altitude de cerca de 10 km (Troposfera), é constituída essencialmente de oxigénio e azoto, com quantidades menores de vapor de água, anidrido carbónico (CO2) e outros gases (Tab. 5.1). Apesar das pequenas quantidades, o CO2 é a principal causa do chamado efeito de estufa, uma vez que este gás age do mesmo modo que o vidro duma estufa que permite a entrada dos raios solares, mas impede que parte da luz reflectida se escape, fazendo com que a energia seja retida e aqueça a estufa. A energia retida na atmosfera é determinada principalmente pela quantidade de CO2. Assim, o gás exerce um controle crítico da temperatura e, consequentemente, do clima, do tamanho das calotes polares e do nível do mar. Entre os 40-80 km acima da superfície, o oxigénio (O 2) é convertido em ozono (O3), que absorve a luz ultravioleta e serve de escudo protector à vida na Terra. Sabe-se que, no início, a vida desenvolveu-se nos mares onde estava protegida desta radiação mortal. Só quando a camada de ozono se começou a formar na atmosfera é que a vida se aventurou em terra. O limite inferior da atmosfera é a superfície dos oceanos e continentes, mas não há uma fronteira superior nítida. Perto da superfície da Terra, o ar está comprimido pelo peso do ar que lhe fica por cima e por isso é muito mais denso. Praticamente todo o ar está até aos 96 km acima da superfície. Acima dos 960 km a atmosfera consiste de hélio e hidrogénio e acima dos 2400 km só existem partículas de hidrogénio.

Fig. 5.3. Estrutura da atmosfera

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Tab. 5.1. Composição da Troposfera. Constituintes Azoto (N2) praticamente constantes Oxigénio (O2) em abundância relativa Árgon (Ar) Anidrido Carbónico (CO2) Constituintes que Vapor de água (H2O) variam em Ozono (O3) abundância Dióxido de Enxofre (SO2) Dióxido de Azoto (NO2) Monóxido de Carbono (CO) Constituintes que Néon (Ne) ocorrem em quantidades Hélio (He) vestigiais Crípton (Kr) Xénon (Xe) Hidrogénio (H2) Metano (CH4) Óxido Nitroso (NO3) Rádon (Rd)

%. Vol. 78.1 20.9 0.9 0.03

Se bem que a atmosfera junto à superfície da Terra seja constituída maioritariamente por azoto, é a presença do oxigénio, CO2 e vapor de água que mais interessa aos geólogos. A grande maioria dos organismos não pode sobreviver sem oxigénio, e o CO 2 é vital para as plantas (fotossíntese). A água, que ocorre como vapor em quantidades relativamente pequenas, desempenha vários papeis vitais: é essencial à grande maioria dos seres vivos, é o principal agente de absorção do calor na atmosfera e é a principal substância envolvida nos processos de erosão e meteorização. A atmosfera está em constante agitação e movimento, como se pode ver pelos padrões climáticos mundiais, agitação e movimento esses que têm como causa principal a energia solar. As deslocações de ar têm o nome de ventos. Devido à forma esférica da Terra, o calor do sol é mais concentrado nas regiões equatoriais do que nas regiões polares (Fig. 5.4). Assim, por cima do Equador a atmosfera é mais quente do que sobre os pólos. Devido a estas mudanças de temperatura, a atmosfera é palco de correntes de convexão (Fig. 5.5), como acontece no manto (ver Capítulo II). Assim, o ar quente do equador circula para os pólos e o ar frio dos pólos circula para o equador, num processo contínuo. É evidente que o esquema da Fig. 5.5 é extremamente simplificado, pois considera a Terra uma superfície lisa, o que não é verdade. A Terra tem enormes Fig. 5.4. Irradiação diferente no equador acidentes geográficos que alteram por completo este modelo simplista, e nos pólos por parte da luz solar dando origem a variações locais a que se dá o nome de microclimas. Vejamos então quais são as acções dos agentes atmosféricos. a)

Acções Térmicas: as acções térmicas fazem-se sobretudo sentir nas regiões com diferenças térmicas diárias ou anuais muito grandes. Um caso típico é o dos desertos, onde durante o dia o calor é imenso, e à noite a temperatura baixa, por vezes abaixo de 0ºC. Quando a temperatura sobe durante o dia, os corpos dilatam e à noite, contraem por abaixamento de Fig. 5.5. Correntes de convexão temperatura, por vezes bruscamente. Só o facto de os materiais atmosférica dilatarem e contraírem alternada e constantemente já é razão suficiente para que os grãos se comecem a separar uns dos outros e a rocha se desagregue, por um lado, e vá criando fracturas (diaclases) por outro. Ainda, sendo as rochas constituídas por grãos de diversos minerais, cada um com o seu coeficiente de dilatação próprio, a resposta de cada mineral às variações de temperatura vai ser diferente, o que ajuda à desagregação e fracturação. Obviamente que estas variações são mais fortes à superfície do que em profundidade, o que faz Fig. 5.6. Acção térmica do gelo-degelo da água. A. Água congelada, com que a desagregação seja mais forte à superfície do que em aumentando os espaços das fracturas; profundidade. Esta é uma razão para a origem dos solos. B. Detritos depositados no sopé do declive por acção da gravidade

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As fracturas e espaços criados pela desagregação das rochas são espaços por onde a água se infiltra. Se as temperaturas forem muito baixas, a pontos de a água congelar, há um aumento de volume da água. Este aumento de volume vai exercer pressões enormes nas rochas, ajudando à fracturação. Por exemplo, a água contida em fracturas congela e o gelo funciona como uma espécie de cunha que vai alargando as fracturas (Fig. 5.6). b)

c)

Acções eléctricas: são exercidas pelo raios e faíscas que podem fragmentar ou fundir as rochas onde caem. Quando um raio cai num terreno, ele descarrega milhões de volts em fracções de segundo. Este enorme fluxo de energia pode fundir o material que encontra, em especial se for solto como a areia, devido às enormes temperaturas criadas. O arrefecimento seguinte é muito rápido, deixando no terreno a verdadeira e a própria forma do raio como uma marca deixada em barro (Fig. 5.7). A estes corpos de aspecto vítreo provocados por descargas eléctricas dá-se o nome de fulgoritos.

Fig. 5.7. Exemplo dum fulgorito

Acções mecânicas: são produzidas pela precipitação atmosférica (chuva) e pelos ventos. Se observarmos uma imagem do impacto duma gota de água sobre a areia, pode ver-se que esta é deslocada por acção do impacto (Fig. 5.8). Se agora milhões destas gotas embaterem em simultâneo sobre uma superfície, podemos imaginar o efeito global durante uma chuvada. A acção também é efectiva sobre rochas duras, mas o seu efeito é imperceptível, e só ao fim de muitos anos é que o efeito é visível. Daí o ditado: água mole em pedra dura tanto bate até que fura! Fig. 5.8. Impacto duma gota de chuva Quando a chuva cai, o impacto de cada gota de chuva tem um efeito profundo na taxa de erosão dum determinado sítio. O impacto pode separar agregados de solo e levantar as partículas até cerca de 1/2 metro de altura e afastá-las a cerca de 1.5 metros de distância. Estes valores variam com o tamanho e velocidade de queda da gota, e das características do solo e da vegetação. O vento resulta de deslocações de ar provocadas por variações de pressão atmosférica e de temperatura. Tem efeitos vários, desde a destruição ao transporte. As acções mecânicas são de vários tipos: destruição, transporte e sedimentação.  Acções de destruição e transporte: o vento desnuda as rochas, arrancando-lhes todas as partículas soltas que se encontram à superfície - deflação. A deflação é tanto mais facilitada quanto menos vegetada for a área. São exemplos destes locais as zonas desérticas e semi-desérticas, as zonas de leitos secos de rios e lagos, etc. As partículas arrancadas são depois transportadas para outros locais, mais ou menos longe do local de origem, em função da força e da duração do vento. As partículas, ao serem transportadas pelo vento, batem umas nas outras e nas rochas, desgastando-se mais ainda, através do processo de abrasão (Fig. 5.9) Todos temos a ideia deste fenómeno quando estamos na praia em dias ventosos e sentimos as picadelas da areia na pele. Nas regiões desérticas são frequentes as tempestades de areia (Fig. 5.10), provocadas por fortes ventos soprando sobre as dunas. Nestes casos o desgaste é particularmente intenso, e as partículas tornam-se polidas e facetadas. Não só o vento é responsável pela destruição e pelo transporte. A água e o gelo também. Na Fig. 5.1 pode ver-se a acção de desgaste das águas da chuva sobre o solo. O mesmo se passa com os glaciares ao se moverem sobre as rochas: desgastam e transportam. A Fig. 5.11 mostra um bloco balançante produzido pelo desgaste das rochas pelas partículas transportadas pelo vento. As acções mecânicas da água como agente atmosférico resume-se à destruição pelo impacto da queda das gotas de chuva no solo.

Fig. 5.9. Grãos polidos e facetados por acção do vento

Fig. 5.10. Tempestade de areia em Porto Sudão, junto ao Mar Vermelho

Fig. 5.11. Rocha balançante como resultado da acção do vento. Jardim dos Deuses, Colorado, EUA 86

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 Acções de sedimentação: a sedimentação dá-se quando a velocidade e a força dos agentes transportadores diminui a ponto de ser inferior à atracção da força da gravidade, ou quando estes agentes encontram no seu caminho obstáculos que impeçam o transporte (Fig. 5.12). d)

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Fig. 5.12. Acumulação de areia atrás dum obstáculo

Acções químicas: são variadas as acções químicas provocadas pelos agentes atmosféricos principalmente a água (H2O) e gases atmosféricos (O2, CO2 e H2O). As rochas mais facilmente atacáveis são os calcários, através das águas gaso-carbónicas, isto é, com CO 2 dissolvido, em que estas atacam o carbonato de cálcio (insolúvel) em bicarbonato de cálcio (solúvel), segundo a reacção:

CaCO 3  H2 O  CO 2  Ca(HCO3 ) 2 carbonato

bicarbonato…

O bicarbonato de cálcio é depois levado em solução pela água. As rochas calcárias são assim corroídas, abrindo-se buracos e cavidades que, com o tempo, se vão alargando, chegando a tornarse verdadeiras grutas, como as da Fig. 5.13. Sabe-se também que o CO2 na presença da água ataca os silicatos aluminosos (feldspatos, micas, etc.), transformando-os em minerais de argila, em sílica e carbonatos solúveis. Nas rochas com ferro, este é oxidado pelo oxigénio do ar, formandose óxidos de ferro de aspecto terroso, sendo as rochas como que pulverizadas à superfície, com um aspecto avermelhado-acastanhado.

Fig. 5.13. Grutas calcárias de Mira D’Aire, Portugal

2.3. ÁGUA A água, como agente da geodinâmica externa já foi referida anteriormente, ao se falar da sua acção como agente atmosférico: água e vapor de água, participante em acções de desgaste e química. Veremos agora a acção da água no seu sentido mais completo, isto é, como água continental, oceanos e água na forma sólida (gelo). 2.3.1. Águas Continentais Engloba-se neste grupo as águas dos cursos de água (rios, riachos, ribeiros), das bacias interiores (lagos, lagoas, mares) e subterrâneas. Todos estes tipos de água têm efeitos mais ou menos profundos na alteração da crusta, quer através de acções construtivas quer destrutivas. 2.3.1.1. Rios, Riachos, Ribeiros Os rios são agentes de erosão, transporte e sedimentação. Quer dizer, arrancam os materiais sobre os quais correm (erosão), transportam esse material a distâncias mais ou menos longas corrente abaixo (transporte), depositando mais tarde esse material (sedimentação), ou no fundo do seu leito, ou nas suas margens, ou descarregando-o ainda em lagos, mares e oceanos. A Fig. 5.1 mostra uma vala cavada pelas águas das chuvas que, devido à sua força e quantidade, se transformaram provisoriamente num rio caudaloso que erodiu todo aquele material, transportou-o encosta abaixo e descarregou-o nas águas da baía de Maputo. Se hoje formos à praia junto ao Miramar, vemos que a areia da praia tem uma cor avermelhada e não branca, como era antes, resultado de fenómenos idênticos que se verificaram nas barreiras ao longo da Av. Julius Nyerere, em frente ao Campus Universitário da UEM. A Fig. 5.14 mostra uma fotografia aérea da Baía de Maputo, onde estão assinalados os rios Umbelúzi, Maputo e Incomáti, podendo ver-se nas zonas marcadas por A, B e C, as manchas de material trazidos para as águas da Baía por estes rios. Os rios transportam não só os materiais que eles próprios arrancam dos locais por onde passam, mas também aqueles materiais que lhes são fornecidos pelas águas das chuvas e pelos deslizamentos de terras ao longo dos seus cursos.

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