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3.15: Teoria da Tectônica de Placas - Geociências


Placas tectônicas é uma coleção unificadora de conceitos que explica a maioria das coisas geológicas na Terra e também em outros planetas e luas. (Nota: Placas Tectônicas é o foco do Capítulo 4) A teoria das placas tectônicas explica a estrutura da crosta terrestre e muitos fenômenos associados como resultado da interação de placas litosféricas rígidas que se movem lentamente sobre o manto subjacente.

Placas Tectônicas (definição) (Ilustrado na Figura 3.25.)
• Uma teoria que afirma que a camada externa sólida da Terra (litosfera) se quebrou em pedaços grandes e rígidos chamados pratos que podem se mover em relação uns aos outros deslizando sobre a astenosfera não sólida.
• Acredita-se que as placas se movam devido a uma combinação de convecção na astenosfera e gravidade. Essas forças são discutidas com mais detalhes no Capítulo 4.
• A maioria dos vulcões e terremotos ocorre onde as placas litosféricas sólidas se encontram.


Figura 3.25. Modelo geral que representa os conceitos essenciais apresentados por Teoria da Tectônica de Placas (discutido no Capítulo 4).

Deformação é a ação ou processo de mudança de forma ou distorção, especialmente por meio da aplicação de pressão. Em termos geológicos, deformação se refere a mudanças na crosta terrestre relacionadas à atividade tectônica, particularmente dobrando e falha.

O calor do interior da terra impulsiona a convecção do manto (o material quente sobe, o material frio afunda, Figura 3.19). A ascensão e queda de massas de material no manto criam forças que movem as rochas na litosfera fria e frágil perto da superfície da Terra. Esses movimentos exercem grandes forças, fortes o suficiente para separar continentes, mas a taxa de movimento é extremamente lenta em uma base anual (mensurável em polegadas ou centímetros por ano).

Enquanto o estado fluido das rochas na astenosfera se movem lentamente, o material sólido e frágil na litosfera acumula grande pressão (tensões) e as rochas sofrerão pressão até o ponto de ruptura, causando terremotos que se propagam como um ondas de choque através da Terra.


Teoria da Tectônica de Placas e seu Ensaio de Desenvolvimento

A teoria das placas tectônicas foi introduzida pelo geofísico canadense John Tuzo Wilson (Garrison e Ellis 74). De acordo com a teoria de Wilson & # 8217s, a camada externa da Terra é composta por quase & # 8220doze placas litosféricas principais separadas & # 8221 que flutuam na astenosfera (Garrison e Ellis 74). Quando a astenosfera deformável é aquecida por baixo, ela se expande, torna-se menos densa e sobe (Garrison e Ellis 74).

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Quando a astenosfera atinge a litosfera, ela se desvia, & # 8220levantando e quebrando a crosta & # 8221 para criar as bordas da placa (Garrison e Ellis 74). O par de placas recém-formado desliza para baixo para as cristas de inchaço que se desviam do centro de espalhamento. No local de divergência, o novo fundo do mar é formado (Garrison e Ellis 74). Placas maiores contêm crosta continental e oceânica. As placas principais se acotovelam em torno de & # 8220 como enormes placas de gelo em um lago em aquecimento & # 8221 (Garrison e Ellis 74).

Em termos humanos, o movimento das placas é bastante lento, podendo chegar a 5 centímetros por ano. A interação entre as placas ocorre em fronteiras divergentes, convergentes e de movimento lateral (Garrison e Ellis 74). Freqüentemente, uma placa pode forçar outra dobra em montanhas ou movê-la abaixo da superfície. Existem duas forças que podem causar o movimento da placa:

  1. as placas são moldadas e deslizam para fora das cristas elevadas dos centros de espalhamento
  2. as placas são puxadas para baixo no manto por suas bordas que são densas e frias.

A evidência de muitos séculos de pesquisa indica que o movimento lento das placas tectônicas recria a superfície da Terra, molda ou destrói bacias oceânicas e divide ou expande continentes (Garrison e Ellis 74). Os antigos continentes graníticos, cuja densidade é baixa, cavalgam alto nas placas litosféricas, invadindo a astenosfera que se move abaixo deles em um ritmo lento. Este processo avançou desde o resfriamento e solidificação inicial da crosta terrestre & # 8217s & # 8217s (Garrison e Ellis 76). As placas tectônicas são definidas como as camadas externas frias de correntes de convecção no manto superior (Garrison e Ellis 74).

O sistema de placas é alimentado por calor. Como algumas partes do manto são aquecidas mais do que outras, correntes de convecção são criadas quando o material quente do manto sobe e o material frio desce (Garrison e Ellis 75). O movimento das placas é gerado pela gravidade.

O conceito de placas tectônicas foi desenvolvido a partir das idéias da deriva continental (Garrison e Ellis 74). A teoria da deriva continental foi introduzida pelo pesquisador alemão Alfred Wegener no início do século 20 (Tate). Wegener notou que os restos fósseis de algumas plantas ou animais extintos podiam ser descobertos em vários continentes que não eram adjacentes uns aos outros (Tate). As observações permitiram que Wagner concluísse que, em um passado distante, a configuração dos continentes não era a mesma da época de sua pesquisa. A descoberta de Wegener & # 8217s recebeu o título de & # 8220continental drift & # 8221 (Tate).

A teoria da deriva continental se encaixa na discussão das placas tectônicas porque ambos os fenômenos resultam em mudanças consideráveis ​​na superfície da Terra. Os críticos rejeitaram a possibilidade de deriva continental devido à visão geológica do manto da Terra & # 8217 (Garrison e Ellis 62). No entanto, os cientistas continuaram a desenvolver a teoria de Wegener & # 8217s. Em particular, os cientistas japoneses Kiyoo Wadati e Hugo Benioff argumentam que vulcões e terremotos perto do Japão podem estar relacionados à deriva continental (Garrison e Ellis 73).


3.15: Teoria da Tectônica de Placas - Geociências

COMUNICADO DE NOTÍCIAS

Mark Shwartz, News Service (650) 725-0224
e-mail: [email protected]

Os geólogos redefinem a & quotzona proibida & quot da Terra

Para os estudiosos medievais, o Inferno era como uma fornalha ardente - um lugar quente e proibitivo nas profundezas da Terra.

De acordo com os geólogos modernos, realmente existe uma "zona proibida" subterrânea, não a versão bíblica do Inferno, mas uma região subterrânea cuja própria existência pareceria proibida pelas leis da natureza.

"É um princípio aceito pela geologia que temperaturas muito baixas a altas pressões constituem uma 'zona proibida' nunca realizada na Terra", escrevem o professor Juhn G. Liou e o pesquisador associado Ru-Yuan Zhang do Departamento de Ciências Geológicas e Ambientais.

Mas agora, dizem os autores, novas evidências geológicas "lançam dúvidas sobre esse paradigma", com importantes implicações para a compreensão das forças que moldam nosso planeta.

Liou, Zhang e o geólogo Bradley R. Hacker, da Universidade da Califórnia-Santa Bárbara, descrevem suas descobertas em uma edição recente da revista Ciência.

Os autores apontam para uma lei fundamental da geofísica: quanto mais longe você vai no subsolo, mais quente fica e mais intensa é a pressão.

Embora possa ser agradável 75º F três milhas abaixo da superfície, em profundidades extremas você encontraria temperaturas infernais e pressões tão intensas que o carbono comum é transformado em diamantes preciosos.

Os geólogos calculam que, para cada milha que você cava abaixo da superfície da Terra, a temperatura aumenta 15 ° F e a pressão aumenta simultaneamente a uma taxa de cerca de 7.300 libras por polegada quadrada.

As violações da regra dos 15 graus por milha são desconhecidas e constituem a notória zona proibida.

Pelo menos é o que os geólogos costumavam pensar.

Mas pesquisadores ao redor do mundo estão encontrando rochas incomuns que violam o dogma geológico.

Embutidos nas rochas estão pedaços microscópicos de um mineral conhecido como granada, que se cristalizou há milhões de anos sob condições extremas.

A análise química revelou que os fragmentos de granada se formaram 120 milhas no subsolo, onde a pressão é de mais de 800.000 libras por polegada quadrada e a temperatura é normalmente de 2.200 F.

Mas Liou e Zhang determinaram que a granada provavelmente cristalizou a 1.620 F ainda quente pela maioria dos padrões, mas quase 600 graus mais fria do que a temperatura esperada naquela profundidade.

Como é possível que uma temperatura relativamente baixa ocorra a uma pressão tão alta?

Talvez a zona proibida não seja tão proibida afinal, dizem os autores, especialmente quando há placas tectônicas envolvidas.

Placas tectônicas é a teoria de que a crosta terrestre consiste em grandes placas rígidas que se movem horizontalmente e colidem umas com as outras, criando falhas de terremoto e causando o aumento de montanhas.

Acontece que as amostras de granada descobertas nas montanhas Dabie, na China central, faziam parte de um enorme pedaço da Terra chamado placa continental Yangtze (veja a ilustração).

Quando a placa Yangtze colidiu com a igualmente enorme placa sino-coreana há cerca de 250 milhões de anos, o Yangtze foi empurrado para o subterrâneo em um processo chamado & quotsubdução. & Quot

Como as placas subduzidas são parte da crosta terrestre, elas são muito mais frias do que o material rochoso quente encontrado abaixo da superfície.

Os geólogos há muito especulam que, à medida que as placas são empurradas para o subsolo, elas ficam mais frias - mesmo em pressões ultra-altas, como as encontradas 120 milhas abaixo da superfície.

"Nas zonas de subducção, o material rochoso é carregado para baixo mais rápido do que pode aquecer", diz Hacker, o que explica por que cristais de granada podem se formar tão profundamente sob a superfície em temperaturas relativamente baixas.

As rochas incrustadas de granadas não apenas se formaram em grandes profundidades, mas também “voltaram à superfície por algum mecanismo desconhecido”, diz Hacker. “Os geólogos pensaram que a temperatura aumentou a uma taxa de pelo menos 5 ° C por quilômetro (15 ° F por milha) no subsolo”, acrescenta ele, “mas estamos dizendo que as rochas em algumas zonas de subducção aquecem a uma taxa mais lenta. A única maneira de caminharmos sobre essas rochas hoje é se elas permaneceram 'frias' durante sua viagem em direção ao centro da Terra. & Quot

Estudos têm mostrado que as placas continentais podem ser empurradas 30 milhas para o subsolo sem serem destruídas no manto de fogo abaixo. Mas as granadas chinesas fornecem "a primeira evidência de que as rochas continentais foram subduzidas a profundidades de 200 quilômetros (120 milhas)", de acordo com os autores.

"Agora temos provas de que essas zonas frias de subducção estão se aprofundando e subindo mais rápido do que imaginávamos", diz Hacker, embora "mais rápido" seja um termo relativo.

Provavelmente, as granadas levaram cinco milhões de anos para viajar das profundezas da Terra até a superfície - relativamente rápido pelos padrões geológicos.

A compreensão do mecanismo que faz com que as placas continentais afundem tanto no subsolo e depois voltem à superfície proporcionará aos geólogos uma melhor compreensão das tremendas forças que constroem montanhas e criam terremotos e vulcões destrutivos e imprevisíveis.

A descoberta de rochas da zona proibida, escrevem os autores, "agora fornece uma janela revolucionária para a subducção das margens continentais."

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Astenosfera: Porção do manto abaixo da litosfera composta de material parcialmente derretido.

Corrente de convecção: Movimento circular de um fluido em resposta à alternância de aquecimento e resfriamento.

Convergência: O movimento de duas placas uma em direção à outra.

Crosta: Porção externa fina e sólida da Terra.

Divergência: Separação de duas placas à medida que se movem em direções opostas.

Litosfera: Seção superior rígida do manto combinada com a crosta.

Manto: Camada densa e espessa de rocha que sustenta a crosta terrestre.

Fossa oceânica: Depressão profunda no fundo do mar, criada por uma placa oceânica sendo forçada para baixo na subsuperfície por outra placa superior.

Margem da placa: Os limites onde as placas se encontram.

Pratos: Grandes regiões da superfície da Terra, compostas pela crosta e manto superior, que se movem, formando muitas das principais características geológicas da superfície da Terra.

Expansão dos fundos oceânicos: Processo no qual o novo fundo do mar se forma à medida que a rocha derretida do interior da Terra sobe em direção à superfície, empurrando o fundo do mar existente para fora de seu caminho.

Subdução: Processo tectônico que envolve uma placa sendo forçada para dentro do manto em uma trincheira oceânica, onde eventualmente sofre derretimento parcial.

Movimento de transformação: Movimento horizontal da placa em que uma placa desliza sobre a outra.

A fina porção externa do planeta é a crosta. Abaixo dele está o manto, que é sólido próximo ao topo e & # x0022soft & # x0022 ou parcialmente derretido começando a uma profundidade de cerca de 40 milhas (65 quilômetros) abaixo da superfície. A crosta e a porção rígida do manto compõem a litosfera. A parte macia do manto é chamada astenosfera.

É a litosfera que se divide em placas, que se movem enquanto flutuam sobre a astenosfera subjacente. Existem cerca de oito placas principais e várias placas menores que estão em contato constante umas com as outras. Quando uma placa se move, faz com que outras placas se movam. Essas placas têm muitos formatos e tamanhos diferentes. Algumas, como a placa Juan de Fuca, na costa oeste do estado de Washington, têm áreas de superfície de alguns milhares de quilômetros quadrados. A maior, a placa do Pacífico, é a base da maior parte do Oceano Pacífico e cobre uma área de centenas de milhares de milhas quadradas.


6. O limite da placa divergente

Este é um dos limites possíveis que podem ocorrer entre duas placas. Isso acontece quando as placas começam a se mover em direções opostas uma da outra. É um dos quatro principais tipos de movimentos das placas tectônicas. Uma vez que as placas começam a se afastar umas das outras, zonas de fenda são criadas e são locais com alta atividade vulcânica. Muitas cristas famosas foram formadas dessa forma, incluindo a fenda na África Oriental e o Mar Vermelho.


Crosta lunar [editar | editar fonte]

informa Um protoplaneta teórico chamado "Theia" é pensado para ter colidido com a formação da Terra, e parte do material ejetado para o espaço pela colisão agregada para formar a lua. Conforme a Lua se formou, acredita-se que a parte externa dela tenha se fundido, um "oceano de magma lunar". O feldspato plagioclásio se cristalizou em grandes quantidades neste oceano de magma e flutuou em direção à superfície. As rochas acumuladas formam grande parte da crosta. A parte superior da crosta provavelmente tem uma média de cerca de 88% de plagioclásio (perto do limite inferior de 90% definido para anortosito): a parte inferior da crosta pode conter uma porcentagem maior de minerais ferromagnesianos, como os piroxênios e olivina, mas mesmo assim inferior parte provavelmente tem em média cerca de 78% de plagioclase. & # 918 & # 93 O manto subjacente é mais denso e rico em olivina.

A espessura da crosta varia entre cerca de 20 e 120 e # 160 km. A crosta no lado oposto da Lua tem em média cerca de 12 & # 160 km mais espessa do que a do lado próximo. As estimativas de espessura média caem na faixa de cerca de 50 a 60 e # 160 km. A maior parte dessa crosta rica em plagioclásio formou-se logo após a formação da lua, entre cerca de 4,5 e 4,3 bilhões de anos atrás. Talvez 10% ou menos da crosta consista em rocha ígnea adicionada após a formação do material inicial rico em plagioclásio. As mais bem caracterizadas e mais volumosas dessas adições posteriores são os basaltos de mares formados entre cerca de 3,9 e 3,2 bilhões de anos atrás. O vulcanismo menor continuou após 3,2 bilhões de anos, talvez tão recentemente quanto 1 bilhão de anos atrás. Não há evidências de placas tectônicas.

O estudo da Lua estabeleceu que uma crosta pode se formar em um corpo planetário rochoso significativamente menor que a Terra. Embora o raio da Lua seja apenas cerca de um quarto do da Terra, a crosta lunar tem uma espessura média significativamente maior. Esta crosta espessa formou-se quase imediatamente após a formação da Lua. O magmatismo continuou depois que o período de intensos impactos de meteoritos terminou há cerca de 3,9 bilhões de anos, mas as rochas ígneas com menos de 3,9 bilhões de anos constituem apenas uma pequena parte da crosta. & # 919 e # 93


Como o Posicionamento Continental Afeta o Clima: Parte I & # 8211 Plate Tectonics, Albedo e a Hipótese da Terra SnowBall

Cerca de 700-800 MYA, durante a era Neoproterozóica (no final do Pré-cambriano), foi proposto que o Supercontinente Rodínia ocupava uma posição equatorial na Terra. Talvez contra a intuição, esse arranjo tropical dos continentes pode ter definido o cenário para uma glaciação massiva conhecida como "Terra bola de neve" durante o período criogeniano, apesar das regiões equatoriais receberem a maior parte da luz solar devido à orientação da Terra em relação ao sol . Na verdade, o fato de as regiões equatoriais receberem mais luz solar é parte da razão pela qual os biomas de floresta tropical existem onde eles o fazem. Então, como isso pode ter acontecido? Por que um arranjo continental equatorial tornaria essa glaciação mais provável? Mais sobre a hipótese Snowball Earth em um momento: Porém, de maneira mais geral, quais fatores são capazes de induzir mudanças no clima?

Existem vários deles. Em primeiro lugar, o que queremos dizer com clima e como ele difere do clima?

O clima se refere a flutuações locais de curto prazo na temperatura, precipitação, umidade, luz solar, pressão atmosférica, cobertura de nuvens e padrões de vento, enquanto o clima se refere à distribuição média dos padrões climáticos durante longos períodos de tempo (geralmente décadas ou mais).

Não é nenhum segredo que as temperaturas globais médias aumentaram consideravelmente desde o início da revolução industrial. É um assunto de controvérsia política infindável e veemente, particularmente em torno do assunto de causação antropogênica por meio do aumento das concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa & # 8211 principalmente por meio da queima de combustíveis fósseis & # 8211 e o que isso pode significar para os formuladores de políticas.

Registros de temperatura da estação meteorológica, dados paleoclimatológicos de núcleos de gelo e dendroclimatologia (dados de anéis de árvores), perda de geleiras árticas e gelo marinho e aumento do nível do mar convergem para a conclusão de que as temperaturas da superfície terrestre e do mar aumentaram significativamente nos últimos 150 anos ou então, e estão quebrando novos recordes enquanto digito isso.

Posso me aprofundar no fenômeno atual do aquecimento global, suas causas, por que é considerado um problema e o debate público associado a ele em um post posterior. Hoje, porém, quero falar sobre outra coisa. Portanto, por enquanto, basta dizer que se espera que o aquecimento global leve a uma mudança climática mais ampla de forma mais geral. Mas sabemos que o clima mudou naturalmente no passado, então quais são os fatores que podem causar isso?

Existem várias variáveis ​​capazes de mudar o clima da Terra, incluindo o seguinte: Placas tectônicas (movimento continental), mudanças na órbita terrestre & # 8217s (ciclos de Milankovitch), mudanças na produção solar (manchas solares e erupções solares), vulcanismo, asteróide, cometa e impactos de meteoróides, bem como mudanças na composição da atmosfera (ou seja, o efeito estufa).

Placas tectônicas:

Placas tectônicas é a teoria científica de que a camada externa da Terra consiste em uma rede de placas rígidas que deslizam lentamente sobre o manto terrestre, interagem umas com as outras de várias maneiras e são responsáveis ​​pelo movimento continental. A litosfera inclui a crosta externa rígida da Terra, bem como a camada superior do manto. As placas deslizam sobre a camada abaixo dela, uma camada viscoelástica conhecida como astenosfera, que é elástica e dúctil sob estresse de curto prazo, e capaz de convecção e fluxo sob estresse de longo prazo. O movimento das placas litosféricas resulta de uma combinação de influências como gravidade, correntes de convecção e várias forças associadas à rotação da Terra.

As placas tectônicas podem interagir empurrando juntas ao longo de limites convergentes, pelo que uma placa pode deslizar sob outra em um processo denominado subducção. Eles também podem se separar em limites divergentes, é o que ocorre no fundo do mar que se espalha ao longo das dorsais oceânicas. Eles também podem sofrer movimento lateral no que são chamados de limites de transformação, que é quando duas placas adjacentes deslizam uma sobre a outra horizontalmente. Os limites de transformação são geralmente associados ao fundo do oceano, onde compensam o fundo do mar divergente que se espalha nas cristas oceânicas. No entanto, também podem ocorrer em terra, como a Falha de San Andreas na Califórnia, por exemplo. Na verdade, as placas também podem deformar e interagir de maneiras mais complicadas, mas essas são as interações clássicas da tectônica de placas abordadas em seu tratamento 101 típico.

U.S. Geological Survey / map por Jose F. Vigil

As placas tectônicas têm moldado a geografia da Terra por bilhões de anos por meio do movimento continental e são responsáveis ​​pelo layout atual dos continentes (veja essas reconstruções animadas aqui e aqui) O movimento continental por meio do movimento das placas tectônicas pode afetar o clima da Terra, alterando os tamanhos e localizações das massas de terra e calotas polares e alterando os padrões de circulação dos oceanos, que são responsáveis ​​pelo transporte de calor ao redor da Terra, que por sua vez afetam os processos de circulação atmosférica . Por exemplo, mudanças na área continental em latitudes mais altas podem levar a mudanças correspondentes na área de cobertura de gelo permanente, o que pode levar ao que é chamado de feedback de albedo de gelo (ou feedback de albedo de neve). O albedo da Terra é simplesmente a proporção da luz do sol que é refletida de volta para a atmosfera. Um albedo de 0 corresponde a um corpo preto perfeito (absorção total de luz), enquanto um albedo de 1 corresponde a um corpo branco perfeito (reflexão total).

Então, como isso se relaciona com o Supercontinente Rodínia e a hipótese da Terra Bola de Neve? A ideia aqui é que os continentes tropicais refletem mais luz do que o oceano aberto, absorvendo menos calor. Hoje, em contraste, a maior parte do calor é absorvida pelos oceanos tropicais. Como o equador recebe mais luz do sol do que outras latitudes, isso significa que uma porção significativa da luz do sol que entra seria refletida em vez de absorvida.

A neve e o gelo têm albedos ainda mais altos do que a rocha e o solo, então tudo o que era necessário era algum tipo de mecanismo de gatilho para ativar o efeito da era do gelo descontrolado: o resfriamento leva a mais neve e gelo, o que reflete mais luz, o que leva a mais resfriamento, o que leva a mais neve e gelo, e assim por diante.

Crédito: MIT Conceito artístico de uma Idade do Gelo na Terra em todo o planeta. Crédito: iStockphoto

Devo mencionar que, embora a presença de geleiras durante a Criogenia não seja contestada, a hipótese da bola de neve da terra está longe de ser uma ciência estabelecida. Existe ainda uma variante menos extrema que foi apelidada de hipótese da Terra Slush Ball. Independentemente de seus detalhes, ou mesmo se estiver correto, o ponto desta seção é que uma distribuição tropical dos continentes torna possível esse ciclo de feedback auto-reforçador e serve como um exemplo do efeito dramático que o posicionamento continental pode ter sobre o clima mudar a longo prazo.

Na parte 2, concluirei o exemplo do Supercontinente Rodinia e do Snowball Earth discutindo os candidatos para um possível mecanismo de ativação que poderia ter iniciado esse ciclo de feedback de albedo de reforço e discutirei como o clima pode ser afetado por talvez um resultado mais familiar de placa tectônica: cordilheiras.

Referências:

CNRS (Délégation Paris Michel-Ange). (12 de outubro de 2011). & # 8216Snowball Earth & # 8217 hipótese desafiada. ScienceDaily. Obtido em 2 de outubro de 2016 de

Fairchild, I. J., & amp Kennedy, M. J. (2007). Glaciação neoproterozóica no Sistema Terrestre. Jornal da Sociedade Geológica, 164(5), 895-921.

Hoffman, P. F. (2005). 28º DeBeers Alex. Du Toit Memorial Lecture, 2004. Sobre a dinâmica da camada de gelo criogeniana (Neoproterozóica) e as limitações do registro sedimentar glacial. South African Journal of Geology, 108(4), 557-577.

Jacobsen, S. B. (2001). Ciências da terra: hidratos gasosos e deglaciação.Natureza, 412(6848), 691-693.

Li, Z. e Bogdanova, S. e Collins, A. e Davidson, A. e De Waele, B. e Ernst, R. e Fitzsimons, I. et al. 2008. História de montagem, configuração e desmembramento de Rodínia: uma síntese. Pesquisa Pré-cambriana. 160: pp. 179-210.

Riguzzi, F., Et al., Can Earth & # 8217s rotation and tidal despinning drive plate tectonics? Tectonophysics (2009).

Tsvetsinskaya, E. A., C. B. Schaaf, F. Gao, A. H. Strahler, R. E. Dickinson, X. Zeng e W. Lucht, Relacionando o albedo superficial derivado do MODIS a solos e formas de relevo sobre o norte da África e a península Arábica, Geophys. Res. Lett., 29 (9), doi: 10.1029 / 2001GL014096, 2002.


3.15: Teoria das Placas Tectônicas - Geociências

GEOLOGIA 161- Introdução à Geologia (Primavera 2013)

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Livro didático: Essentials of Geology 3ª ou 4ª ed., 2009, de S. Marshak, W. W. Norton & amp Company, Inc., New York, ISBN # 0-393-93238-6, 518 p. mais apêndices.

Manual de laboratório: Manual de Laboratório para Geologia Introdutória,2012 de A. Lundman & amp S. Marshak, W. W. Norton & amp Company, Inc., Nova York, ISBN # 0-393-91328-6, edição personalizada disponível na livraria.

Objetivos do curso: Este curso foi elaborado para dar a você uma compreensão dos materiais e processos geológicos da Terra, familiarizá-lo com os meios pelos quais as conclusões científicas são tiradas sobre os muitos materiais, sistemas e história da Terra, e apresentá-lo a muitos eventos que moldaram a Terra nos últimos 4,6 bilhões de anos. Os tópicos incluem a identificação de minerais e os principais tipos de rochas, identificação e interpretação de deformações básicas, como falhas, dobras e montanhas, teoria das placas tectônicas, conceitos de tempo relativo e cronológico, escala de tempo geológica, reconstrução de ambientes a partir de evidências geológicas, oceanos, rios, Desertos e Águas Subterrâneas.

Estrutura do Curso: O curso tem uma aula teórica e uma seção de laboratório, você deve passar na aula e no laboratório para passar na aula. O grau de laboratório compreende

25% da nota total do curso. Na maioria dos casos, os materiais mostrados durante a palestra serão postados na página da web da sala de aula listada acima, que pode ser revisada conforme sua conveniência. O material na página da web será postado logo após o dia em que foi discutido e, em alguns casos, antes do período de aula. O laboratório se concentrará na aplicação das informações que discutimos na aula para exercícios específicos projetados para permitir que você entenda a Terra e os materiais terrestres, e os processos que afetam a aparência e o comportamento de nosso planeta.

Cuidado: a página da web não substitui a vinda para a aula!
Este é um curso de nível universitário com uma quantidade enorme de material ao qual muitos alunos nunca foram expostos antes. Eu exijo mais do que apenas memorização de material, exijo que você pense e aplique o que você aprendeu aos problemas apresentados a você. O conteúdo da página da web é para fornecer acesso a alguns dos materiais para que você possa revisar e estudar o material após a aula, em vez de tentar ouço para o que tenho a dizer e escreva o que está no slide e Veja no material visual que estou mostrando. Embora você possa fazer 1 ou 2 das 3 tarefas, é muito raro que uma pessoa consiga fazer as três ao mesmo tempo sem perder nada!

Política: Não traga telefones celulares ou bipes para a aula, a menos que eles tenham um vibração modo. Se você escolher trazer esses itens para a aula com um modo de campainha normal ativado, você receberá um aviso e, na próxima vez, será retirado da aula! Não me importo que os alunos cheguem atrasados ​​à aula, pois prefiro que você chegue um pouco atrasado em vez de perder uma aula. Não faça muito barulho ao chegar atrasado e tente não criar o hábito de chegar atrasado às aulas, pois perderá material valioso e informativo. Não fale durante a aula enquanto estou falando, a menos que seja para fazer uma pergunta relacionada à classe. Não traga crianças para a sala de aula ou para o laboratório. A universidade tem excelentes creches e maneiras de acomodar quase todas as circunstâncias. Você pode comer ou beber na sala de aula, desde que a Universidade não se importe e você não faça barulho de crinkling ao desembrulhar os alimentos ou de burping ao terminar de beber. Se você souber com antecedência que há um conflito com a data programada de um exame, você deve me ver antecipadamente para decidir quando você fará o exame. Se por algum motivo você faltar a um exame, deverá me ver para saber se poderá compensar. Tarefas atrasadas serão avaliadas, mas penalizadas em 20% ao dia. Eu agendei o horário de expediente durante a semana, mas estarei em meu escritório entre 8h00 e 18h30 de segunda a sexta-feira e você pode vir me ver a qualquer hora com ou sem hora marcada para discutir qualquer assunto que você escolhe. Se eu não estiver disponível (ou seja, não estiver em meu escritório), você pode deixar uma mensagem com a secretária do departamento, deixar uma mensagem na caixa postal ou me enviar um e-mail e eu responderei o mais rápido possível.

Política de classificação: As notas da seção teórica são baseadas em 4 exames, 3 valendo 100 pontos cada, ocorrendo aproximadamente a cada quatro semanas, e o Final, que é abrangente e vale 175 pontos. Os exames de aula são curvos em até 10 pontos, com base na pontuação mais alta que chega a 100. Os exames de laboratório não são curvos. A parte de laboratório do curso constitui 25% da sua nota, e você deve passar no laboratório e na aula para passar na aula! Isso significa que você deve ganhar pelo menos 285 pontos de laboratório (105 pontos uma vez convertido para as notas do curso) no laboratório e 320 pontos na palestra a fim de ser avaliado para uma nota de aprovação na classe.

Exames: As datas dos exames são fixas e não serão alteradas. Os tópicos cobertos em cada um dos primeiros 3 exames constituirão todo o material coberto desde o exame anterior. O exame final é semi-abrangente, com 55% cobrindo material novo e 45% cobrindo material antigo. Os exames são de múltipla escolha, verdadeiro ou falso, correspondência e resposta curta. Eles incluem slides de recursos que discutimos em aula. Os exames são curvos com base na pontuação mais alta sendo ajustada para 100, até 10% do total de pontos. Exemplos - 1) A pontuação máxima é 92 de 100. Portanto, todos recebem 8 pontos somados à sua pontuação, e a pontuação máxima torna-se 100 2) A pontuação máxima é 88 de 100. Portanto, todos recebem 10 pontos somados ao total, alcançando a pontuação máxima de 98. Os exercícios e exames de laboratório não são curvos. At the end of the semester, the total points you have earned in lab will be converted to a percentage, and that percentage will be multiplied by the 175 points that the Lab is worth out of the total of 700 possible points. All decimals will be rounded up to the next highest full point in that conversion.

Point Breakdown for Lecture, Lab, and course (Table 1, 2, and 3)


Understanding the theory of plate tectonics can help people better understand Earth's movements. How can knowledge of plate tectonics help people living in areas prone to earthquakes and volcanic eruptions?

Plate tectonics helps us understand the forces that have shaped Australia and the Pacific.

Plate tectonics is the theory that explains how huge blocks of Earth’s crust called “plates” move. Hundreds of mil- lions of years ago, the region was part of a giant continent. This ancient continent also included the land that now makes up South America, Africa, and India. Over time, Earth’s plates separated. The giant continent slowly broke apart.

The movement of tectonic plates also helps explain the region’s unique plant and animal populations. After the region broke away from other areas millions of years ago, its plants and animals were cut off from the rest of the world.

plate tectonics provides an explanation of how earthquakes, mountains, and oceans are formed .

A good theory provides explanations of why things happen. Also the a good theory provides predictions based on the explanations.

Plate tectonics explains why and where earthquakes occur. This makes it possible to make predictions about earthquakes.

Plate tectonics explains why and where mountains are formed.

The oceans according to plate tectonics are formed by divergent boundaries.

Plate tectonics changes and challenges ideas about geology. This makes Plate tectonics important to the study of geology.


When did Plate Tectonics begin on Earth, and what came before?

Two of my favorite topics of geoconversation are how new subduction zones get started and when in Earth’s history did plate tectonics begin? Both are fascinating geoscientific questions but we seem to be making more progress on the first topic than on the second. The plate tectonic revolution changed our science forever but in the excitement of the late 1960’s when the paradigm shifted, the question of what makes the plates move was neglected. Yes it was mantle convection, but was convection driven by hot deep mantle rising or cold dense lithosphere sinking? Geodynamicists soon began investigating and now they tell us that it is mostly the sinking of dense lithosphere in subduction zones, pulling the plates and moving them. The most important consideration is that hotter asthenospheric mantle is slightly (

1%) less dense than colder overlying lithospheric mantle, so these want to change places. This sometimes happens during detachment and delamination of lithospheric mantle but generally happens by subduction, the end-on sinking of lithosphere beneath asthenosphere.

Our modern understanding of what drives the plates shows us that the key to understanding how subduction zones form is by understanding the density and strength of oceanic lithosphere. It also tells us that we should be thinking about lithospheric strength and density when we try to answer the question “When did plate tectonics start on Earth?” Certainly the Archean mantle 2.5 to 3.8 Ga was hotter than is the modern mantle. Consequently, Archean lithosphere would have thinner and more buoyant, and on this basis alone a reasonable person would conclude that plate tectonics must have been more difficult back then. In spite of this, most geoscientists think that plate tectonics was underway in Archean time. Regardless of your opinion on this matter, the question of when did plate tectonics start (WDPTS?) is one of the most important – and exciting – unresolved questions in the history of the solid Earth. I find this to be a particularly interesting question because EVERYONE can get involved: graduate students, undergraduate students, K-12 students, professors, amateurs, the media. We can’t agree on the answer yet so let’s discuss it!

The key to answering WDPTS? must be to reconstruct Earth’s tectonic history, using both first-order understanding of how large silicate bodies cool and proper interpretation of the rock record, particularly those mineral and rock assemblages that are diagnostic of plate tectonic records of independent plate motions, subduction and collision. One possibility is that Earth has always had plate tectonics. This follows from a strict interpretation of the Principle of Uniformity, which basically states that “the present is the key to the past”. Following strict Uniformitarianist logic, because we definitely have plate tectonics today, Earth must have always had plate tectonics. But strict adherence to Uniformitarianism is ridiculous, as Stephen Jay Gould pointed out in his first peer-reviewed paper (Gould, 1965). Uniformitarianism is very useful when you are trying to explain how the Earth came to be to a bunch of religious nuts who think the Earth is 6000 years old and that humans and dinosaurs coexisted, but it is not useful when trying to understand Earth’s tectonic history for the simple reason that it inhibits inquiry.

Earth is the only known silicate planet that has plate tectonics, so plate tectonics is probably a special way that viscous, rocky planets cool. Once we escape the Uniformitarianist straitjacket, we can see that a hotter early Earth may have cooled in a different way than the present Earth. Certainly we all know that there were different conditions in the Precambrian, which makes up 88% of all geologic time. We know that the interior of the early Earth was much hotter than that of today, for a number of reasons. For example, heat production due to radioactive decay at 4 Ga was

3x that of today. Other causes of early heating include heat of accretion, the Sun’s T-tauri event (beginning of H fusion), core differentiation, and the Mars-size impact events. How much hotter was the early Earth? We don’t know but we do know that there are vanishingly few rocks from the first 800 Ma of Earth’s history, as expected for a hot early Earth.

Earth cooled sufficiently that 3.8 Ga rocks are fairly common (e.g. Greenland, Africa) but still, Earth must have been much hotter in the Archean than it is today. How did a hotter mantle affect our planet’s style of heat loss, i.e. tectonic style? Some conclude that a hotter mantle would have resulted in a greater total length of global spreading ridges, which means smaller plates and faster moving plates. Certainly a hotter Earth would have caused more extensive melting and thicker oceanic crust – komatiitic oceanic crust seems likely. It is also likely the oceanic lithosphere would have been thinner and more depleted and that the underlying asthenosphere would have been hotter. I surmise that Archean lithosphere would have been hotter, thinner, and less dense it also would have been weaker and more prone to necking and breaking. These characteristics would have made it easier for sufficiently dense Archean lithosphere to trade places with buoyant Archean asthenosphere but this would have made subduction – which requires coherent plates – more difficult. We can (and should) stake out an opinion, but who knows for sure? Each of us should consider what we know about how our planet operates today and mentally explore how the hotter early Earth would have been similar or different than the plate tectonic Earth of today.

I discussed some of these issues with an eminent geoscientist, who argued that plate tectonics has always been operating on Earth. I asked him why he thought this and he replied “How else can you generate magmas and deform rocks?” There is no doubt that the Archean Earth witnessed a lot of igneous activity and deformation, maybe more than experienced by the modern Earth, but this does not require plate tectonics. This is vividly demonstrated by the examples of Venus and Mars, which today suffer intense deformation and magmatic activity but without plate tectonics.

For me, the most important evidence that Plate Tectonics operated at a given time interval is the preservation of ophiolites, blueschists, and ultra-high pressure (UHP) metamorphic terranes from a given time period somewhere on the globe. For those unfamiliar with what I call the “Smoking guns”* of Plate Tectonics’ (Fig. 1): ophiolites are fragments of oceanic crust and upper mantle (lithosphere) emplaced on continental crust (where geologists can study them). Ophiolites should have but sometimes lack extensive gabbros or sheeted dike complexes, but at a minimum an ophiolite should include tectonized harzburgitic mantle and pillowed tholeiite.

Figure 1: Histograms showing ages of preserved plate tectonic indicators for the last 3 Ga
of Earth history. Histograms are grouped into three types of plate-tectonic indicators: (a)
oceanic lithosphere (ophiolites), (b) subduction zone metamorphic products (jadeitites,
blueschists, and lawsonite eclogites), and (c) continental margins and collision zones
(gem corundum, UHP metamorphic rocks, and passive continental margins. Modified from Stern et al. (in press).

Blueschists are fragments of oceanic crust that have been metamorphosed 40-60 km deep in the distinctive high-P, low T environment of a subduction zone. This produces the diagnostic Na-amphibole known as glaucophane. UHP terranes are slivers of continental sediments which have been subducted even deeper than blueschists, to depths of 100 km. Pressures like this are required to produce UHP-diagnostic phases of diamond or a high-P polymorph of SiO2 known as coesite. Both blueschists and UHP terranes require a two way ticket, down to be metamorphosed in a subduction zone, and back to the surface to be greeted by enthusiastic geologists. Excepting a few 1.9 Ga ophiolites, all three ‘smoking guns’ first appear in Neoproterozoic time, less than 1 billion years ago. I am very impressed by the fact that the vast majority of these three primary indicators of plate tectonics are so young, other geoscientists are less impressed (Fig. 2). More details about the nature of these three petrotectonic indicators can be found in Stern (2005) and Stern (2008).

Fig. 2: Different views about Plate Tectonic Smoking guns. My views are on the
left, the views of some/many other geoscientists are on the right.
Thanks to Julian Pearce for cartoon on right.

WTPTS? does not take up much of my research time but it is fun because it keeps me thinking about all the ways that Earth’s tectonic history can be interrogated. I wonder if there is some type of ore deposit or other rock association that could be used as a new plate tectonic indicator. Eclogites are also potential plate tectonic indicators. One type of eclogite forms when oceanic crust is metamorphosed at 50 km or more deep in a subduction zone but the term also can be used to describe any garnet-pyroxene rock produce by non-plate tectonic processes, for example in the lower continental crust as high-P cumulates or accompanying crustal thickening. Bob Coleman and colleagues wrote an interesting review entitled “Eclogites and Eclogites” that discussed some of these issues (Coleman et al., 1965). Subduction-related eclogites are a particular variety of clinopyroxene-garnet that contain Pyrope (Mg-Al) garnet and omphacite (jadeite-rich garnet). We need some kind of a “discrimination diagram” to distinguish subduction-related eclogites from those of other origins and then we could compile the distribution in time of subduction-related eclogites and use this as an independent petrotectonic indicator to help answer the question WDPTS? A few years ago, Tatsuki Tsujimori and co-authors looked at another subgroup of eclogites which must be subduction-related, those containing lawsonite (Tsujimori et al., 2006). Lawsonite is a hydrous calcium aluminum silicate that is typical of blueschist facies environments, and all known lawsonite-bearing eclogites are Phanerozoic (Fig. 1).

Another rock association that needs to be looked into for the purpose of addressing WTPTS? is the distribution of calc-alkaline batholiths through time. Batholiths mark the exhumed roots of magmatic arcs, exposed by a few km of erosion to remove the volcanic cover, and can be expected to persist as distinctive hallmarks of subduction until they are covered up by sediments. How can we recognize subduction-related batholiths in the rock record? We shouldn’t be happy with just a few trace element diagrams as sufficient to identify arc-like igneous rocks. Someone should develop a more robust set of characteristics and use these to define subduction-related batholiths. These characteristics should include a combination of geographic extent (how many km long and wide?), magmatic geochemical characteristics (e.g., K and isotopic gradients, and position relative to where the forearc basin and trench were (inferred from ophiolites, blueschists, and subduction-related eclogites), temporal features (subduction zones and thus magmatic arcs should be active for tens to hundreds of millions of years), and of course igneous rock compositions.

I continue to look for ways to interrogate the rock record for information about WDPTS? This investigation should be as broad as possible. I recently co-authored a Geology paper on the topic Plate Tectonic Gemstones (Stern et al., in press), which identified gemstones that are diagnostic of plate tectonic processes of subduction and collision. The subduction gemstone is Jade, which consists of nephrite (amphibole) and jadeite (pyroxene). Nephrite can form in other tectonic environments but jadeite only forms 25-70 km deep (0.8 – 2 GPa) under the cool (300-500°C) conditions found in subduction zones. All 19 known localities of jadeite are Phanerozoic in age (Fig. 1). The collision gemstone is ruby, which is gem corundum containing

1% Cr2O3, an impurity that gives the gemstone its deep red color. Rubies form by hot metamorphism (500°- 800°C, 0.2 – 1.0 GPa), especially when passive margin sediments (esp. aluminous shales) get involved in continental collision. We summarized 32 ruby deposits and all but two are Neoproterozoic (Fig. 1). These gemstones are particularly useful because they form so deeply that erosion should reveal, not remove these. Our understanding of the global distribution of the gemstones ruby and jadeite are further indicators that subduction and collision – and therefore plate tectonics – are geologically young phenomena.

There should also be a way to use the temporal distribution of certain ore deposits to answer the question WDPTS? We haven’t made much progress in this aspect yet, but maybe someone will figure something out about this record. A while back I thought that porphyry copper deposits, which are clearly related to subduction, might be ‘smoking guns’ but now I understand that erosion is likely to remove all evidence of these deposits after a few tens of millions of years.

By now you have probably reached a point where you either think that there is some merit in these digital scribblings, or you may have concluded that I am full of unlithified coprolites. Regardless of what you think about WDPTS?, it must have begun at some time after Earth formed. I have shared my opinion about when this was, and some of the reasons for this opinion. Whenever “the great tectonic revolution” happened, there must have been a different tectonic style that it replaced. What was Earth’s pre-plate tectonic style?

To better understand Earth’s early tectonic style we must start from first principles. We know that the farther we go back in time, the hotter Earth’s mantle must have been. The lithosphere must have been correspondingly thinner and weaker and the asthenosphere must have been weaker and melted more extensively. Abundant mafic outpourings have loaded weak lithosphere, depressing it into the eclogite stability field (T>580°C, P>1.3 GPa) where the increase in density due to eclogitization would have stimulated further sinking, ultimately forming detached sinking diapirs, much as happens today during delamination. Archean greenstone belts must have been dominated by downwellings where weak lower crust delaminated and sank. The downwelling zones must have been flanked by mantle upwelling zones (Fig. 3). Hamilton (2007) concluded that dense mafic and ultramafic lavas erupted atop mobile felsic crust during the Archean produced a density inversion that led to the downfolding of volcanic rocks at the same time as domes of felsic middle crust flowed up and around the keel, resulting in the characteristic (keel-and-dome) structure of Archean greenstone belts. The lower panel on Fig. 3 summarizes one idea of what may have happened in the mostly “weak lithosphere vertical tectonics” of the early Earth.

Figure 3: Upper panel shows a simplified version of modern plate tectonics, driven
by the edgewise sinking of strong, dense lithosphere in subduction zones. Lower
panel shows a cartoon of how Earth’s tectonic regime might have been before plate
tectonics began. In a hotter Earth, thin, weak lithosphere sank vertically, similar to
modern scenarios of delamination or “drip tectonics”.

OK, enough ramblings. This brief essay has hopefully stimulated the reader’s interest in the grand question of when Earth’s modern tectonic regime was established. I encourage the reader to join the fun and excitement of this investigation. It’s easy to join and contribute to the discussion we are just feeling our way around this problem. One route forward is to identify those rocks that, in your opinion, most likely formed by plate tectonic processes, and make these your “smoking guns” for plate tectonics. The occurrence of these through time may be an important indicator. It will also be fun to watch how this line of inquiry evolves and what new ideas are advanced over the next few years.

*’The term “smoking gun” was originally, and is still primarily, a reference to an object or fact that serves as conclusive evidence of a crime. In addition, its meaning has evolved in uses completely unrelated to criminal activity: for example, scientific evidence that is highly suggestive in favor of a particular hypothesis is sometimes called smoking gun evidence. Its name originally came from the idea of finding a smoking (i.e., very recently fired) gun on the person of a suspect wanted for shooting someone, which in that situation would be nearly unshakable proof of having committed the crime (from Wikipedia).

Coleman, R.G., Lee, D.E., Beatty, L.B., and Brannock, W.W., 1965. Eclogites and Eclogites: Their Differences and Similarities. Bull. Geological Society America 76, 483-508.

Gould, S. J. 1965. Is Uniformitarianism Necessary? American Journal of Science 263, 223-238.


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