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4: Placas Tectônicas - Geociências

4: Placas Tectônicas - Geociências


objetivos de aprendizado

Depois de concluir este capítulo, você deverá ser capaz de:

  • Explique várias linhas de evidência que apóiam o movimento das placas tectônicas.
  • Descreva com precisão o movimento das placas tectônicas ao longo do tempo.
  • Descreva a progressão de uma ilha havaiana e como ela se relaciona com a teoria das placas tectônicas.
  • Descreva as propriedades das placas tectônicas e como isso se relaciona com os mecanismos propostos de condução das placas tectônicas.
  • Ser capaz de descrever e identificar as características que ocorrem em diferentes limites de placa.
  • 4.1: Introdução
    No capítulo um, revisamos o método científico e o significado exato de uma teoria, que é uma explicação bem fundamentada para um fenômeno natural que ainda não pode ser completamente provado. Uma Grande Teoria Unificadora é um conjunto de ideias que é central e essencial para o campo de estudos, como a teoria da gravidade na física ou a teoria da evolução na biologia. A Grande Teoria Unificadora da geologia é a teoria da Tectônica de Placas.
  • 4.2: Evidências do Movimento dos Continentes
    A ideia de que os continentes parecem ter se unido com base em suas formas não é nova. Na verdade. essa ideia apareceu pela primeira vez nos escritos de Sir Francis Bacon em 1620. A hipótese resultante dessa observação é bastante direta: as formas dos continentes se encaixam porque antes estavam conectadas e, desde então, se separaram e se moveram. Esta hipótese está discutindo um evento histórico no passado e não pode ser testada diretamente sem uma máquina do tempo.
  • 4.3: Exercício de Laboratório (Parte A)
    Este laboratório usará duas maneiras diferentes de inserir suas respostas. A maioria das perguntas será de múltipla escolha e enviada online como você fez em laboratórios anteriores. Outras perguntas fornecerão uma caixa em branco para inserir sua resposta como texto. Seu professor avaliará manualmente este texto, de forma que o formato não seja tão importante quanto sua resposta. Este formato permite que você mostre seu trabalho usando símbolos simples e permite que o instrutor veja melhor seu processo de pensamento.
  • 4.4: Hot Spots
    Outra linha de evidência que pode ser usada para rastrear o movimento da placa é a localização de pontos quentes. Os pontos quentes são áreas vulcanicamente ativas na superfície da Terra que são causadas por rochas do manto anormalmente quentes embaixo. Esse calor é o resultado de uma pluma do manto que sobe das profundezas do manto em direção à superfície, resultando em rochas derretidas e vulcões. Essas plumas do manto ocorrem nas profundezas da Terra, de forma que não são afetadas pelo movimento dos continentes ou da crosta sob o oceano.
  • 4.5: Exercício de Laboratório (Parte B)
    Digite “Hawaii” na barra de pesquisa do Google Earth e examine a cadeia de ilhas havaianas. Em uma folha de papel separada, desenhe um mapa das ilhas e identifique o seguinte em seu mapa (certificando-se de incluir os nomes), que será usado para responder às seguintes perguntas.
  • 4.6: Materiais da Placa
    Agora você pode ver muitas linhas diferentes de evidência de que as placas tectônicas estão se movendo (existem muitas linhas adicionais de evidência também). Para construir uma teoria, precisamos de uma explicação ou mecanismo que explique os padrões que vemos. A teoria das placas tectônicas afirma que a camada rígida externa da Terra (a litosfera) é quebrada em pedaços chamados placas tectônicas e que essas placas se movem independentemente acima da porção plástica do manto que flui (Astenosfera).
  • 4.7: Exercício de Laboratório (Parte C)
    Uma propriedade importante das placas geológicas é sua densidade (massa / volume). Lembre-se de que a astenosfera tem propriedades semelhantes a fluido, de modo que as placas tectônicas "flutuam" em relação à sua densidade. Essa propriedade é chamada de isostasia e é semelhante à flutuabilidade na água. Por exemplo, se um navio de carga tem uma carga completa de mercadorias, ele aparecerá mais baixo do que se estivesse vazio porque a densidade do navio é, em média, mais alta.
  • 4.8: Limites da Placa
    As placas tectônicas podem interagir de três maneiras diferentes: elas podem se unir, podem se separar ou podem deslizar umas pelas outras (Figura 4.6). O outro fator que pode ser importante é a composição das placas (crosta oceânica ou continental) que estão interagindo, conforme explorado na seção anterior. Esses três tipos de movimentos, juntamente com os tipos de placas em cada lado da fronteira, podem produzir estruturas e eventos geológicos muito diferentes.
  • 4.9: Exercício de Laboratório (Parte D e E)
    O magma é formado a partir da fusão de rochas em fronteiras convergentes e divergentes. No entanto, os processos que ocorrem para derreter a rocha são bastante diferentes. Três processos diferentes estão envolvidos no derretimento de rochas, como exploraremos no exercício a seguir. Na Figura 4.7 você pode ver um gráfico que descreve uma variedade de condições de temperatura e pressão.
  • 4.10: Mecanismos de Placa Tectônica
    A questão ainda permanece: por que as placas tectônicas se movem? A resposta se resume à gravidade e à convecção do manto. Você já estudou no capítulo dois como o manto flui através do tempo criando correntes de convecção. Essas correntes de convecção fluem por baixo das placas e, através do atrito, puxam-nas ao longo da superfície, bem como quando são subduzidas, o que é uma força chamada sucção da placa. Relacionado a esta força está a tração da laje.
  • 4.11: Exercício de Laboratório (Parte F)
    Esta página contém o exercício de laboratório sobre os mecanismos das placas tectônicas.
  • 4.12: Respostas dos alunos
    A seguir está um resumo das perguntas deste laboratório para facilitar o envio de respostas online.

Planilha de placas tectônicas da quarta série, quarta série

Subdução divergente e deslizamento lateral. A parte pré-laboratório da lição apresenta os geólogos emergentes às várias camadas que constituem a Terra.

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Placa tectônica do ciclo da placa tectônica 4 objetivos pré-laboratório.

Planilha de placas tectônicas da quarta série, quarta série. Os alunos são convidados a considerar o que terremotos, vulcões e tsunamis têm em comum e, em seguida, ler sobre os três tipos de movimentos das placas. Abrange a deriva continental, espalhando placas tectônicas e correntes de convecção. As planilhas de ciências da quarta série para impressão, guias de estudo e conjuntos de vocabulário.

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Depois de preencher uma folha de identificação das camadas, os alunos simulam os limites das placas e seus movimentos com areia argilosa e papel encerado. Existem 4 testes separados neste pacote, incluindo nível de leitura. Mostrando as 8 primeiras planilhas na categoria tectônica de placas de 4ª série.

Mostrando as 8 primeiras planilhas na categoria vulcões de 4º grau. Este é um teste muito visual e gráfico orientado em placas tectônicas.

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4: Placas Tectônicas - Geociências

Bem-vindo à Semana 4 de Geologia do Noroeste do Pacífico. Os tópicos da palestra desta semana são:

Placas tectônicas

A teoria das placas tectônicas, que surgiu na década de 1960, revolucionou a ciência da geologia e influenciou profundamente nossa compreensão da história geológica do noroeste do Pacífico. Embora ainda existam muitas questões geológicas sem resposta sobre a região, as placas tectônicas lançaram luz sobre a maioria dos aspectos essenciais da geologia do noroeste do Pacífico, como a existência das cordilheiras da costa e da cordilheira de Cascade, a atividade vulcânica da cordilheira de Cascade, a principal terremotos que ocorrem a oeste das Cascades e como pedaços de crosta de lugares distantes passaram a fazer parte da paisagem local. (Exploraremos esse aspecto da geologia do noroeste do Pacífico, as peças exóticas da crosta, em maiores detalhes na próxima semana.)

Teoria da Tectônica de Placas

A teoria das placas tectônicas afirma que a camada rígida externa da Terra, que é chamada de litosfera, consiste em cerca de 12 placas grandes e algumas placas menores. Cada placa está se movendo, impulsionada pelo calor que sai do interior da terra. A litosfera tem, em média, cerca de 100 km (60 milhas) de espessura. A camada abaixo da litosfera é chamada de astenosfera. Ao contrário da litosfera forte e rígida, a astenosfera é uma camada de rocha fraca, à beira do derretimento. A rocha na astenosfera pode fluir como uma massa ou plástico macio. A circulação da astenosfera mole, à medida que extrai o calor do interior mais profundo da Terra, ajuda a impulsionar as placas tectônicas da litosfera em seus movimentos lentos pela face da Terra.

Limites de placas - Onde está a ação

Onde as placas se encontram, elas divergem (se afastam uma da outra), convergem (se movem uma em direção à outra) ou se transformam (deslizam lado a lado em direções opostas, não se movendo nem em direção a nenhuma outra). Processos geológicos profundos ocorrem nesses limites de placa, incluindo:

  • o crescimento da crosta oceânica
  • o crescimento da crosta continental
  • a maioria dos vulcões do mundo
  • a maioria dos terremotos do mundo
  • todas as principais cadeias de montanhas do mundo

Placas tectônicas no noroeste do Pacífico

A coisa mais importante a saber sobre as placas tectônicas do noroeste do Pacífico é que o corredor da costa do Pacífico às montanhas Cascade é uma zona de subducção, a zona de subducção Cascadia. Nesse limite de placa convergente, a placa Juan de Fuca, com sua carapaça de crosta oceânica, está subdividindo-se sob a borda da placa norte-americana, que carrega o continente norte-americano nas costas.

Vanguarda

De acordo com a teoria das placas tectônicas e de acordo com uma ampla gama de evidências geológicas, o movimento Juan de Fuca Pate se curva e começa a entrar na zona de subducção de Cascadia ao largo da costa do noroeste do Pacífico. A borda frontal da zona de subducção Cascadia é incomum por não ter uma trincheira oceânica. Todas as outras zonas de subducção no mundo possuem uma trincheira profunda em sua borda de ataque. Vários fatores foram propostos para explicar a aparente falta de uma trincheira na costa noroeste do Pacífico. Cada fator pode desempenhar um papel. Um fator pode ser que o rio Columbia e outros rios costeiros depositaram tantos sedimentos offshore que a trincheira foi preenchida. Outro fator notável sobre a placa Juan de Fuca é sua lenta taxa de convergência com a América do Norte, que pode formar uma trincheira que é mais raso do que outras zonas de subducção.


A porção costeira da zona de subducção Cascadia, entre a ponta do continente e as Montanhas Cascade, é o local dos terremotos mais poderosos no noroeste do Pacífico. Estes são terremotos de subducção. Eles resultam da placa Juan de Fuca forçando seu caminho mais fundo no manto. O grande terremoto mais recente ocorrido na placa subductiva foi o terremoto Nisqually em fevereiro de 2001, que derrubou partes de prédios em Olympia e Seattle.


Terremotos ainda maiores afetam a costa do noroeste do Pacífico a cada 300 a 600 anos, de acordo com o registro geológico. O último ocorreu na costa 300 anos atrás, em 1700 DC, mudando abruptamente a elevação de partes da costa em até vários m (da ordem de 10 pés) e criando um grande tsunami (uma grande onda de água do oceano) que litorais inundados. A ocorrência do grande terremoto de subducção Cascadia em 1700 é um conhecimento geológico relativamente novo, descoberto por geólogos que pesquisavam depósitos sedimentares ao longo da costa desde 1985, e fez com que planejadores do governo revisassem planos de preparação para emergências e códigos de construção na área para estarem melhor preparados para o próximo grande terremoto e, ao longo da costa, um possível tsunami subsequente.

Complexo Accricionário

As cordilheiras costeiras, incluindo as montanhas Olympic e Willapa Hills em Washington, as montanhas da Ilha de Vancouver na Colúmbia Britânica e as cordilheiras do Oregon, são um complexo de acréscimo, pedaços da crosta oceânica que foram coladas contra a borda de ataque da América do Norte continente. Não há vulcões nas cordilheiras da costa. As cordilheiras da costa têm falhas importantes ao longo das quais pedaços da crosta oceânica foram empurrados para o continente pela convergência das placas.

Bacia Forearc

Em uma zona de subducção, a bacia anterior é a região baixa que fica entre o complexo de acreção e o arco vulcânico. Na zona de subducção Cascadia no estado de Washington, a bacia do antebraço é a planície de Puget Sound. A planície de Puget Sound fica entre o complexo de acréscimos das Montanhas Olímpicas e o arco vulcânico da Cordilheira de Cascade. O Vale Willamette é a extensão sul da bacia do antebraço no Oregon.

Arco Vulcânico

O intervalo de cascata é o arco vulcânico da zona de subducção Cascadia. Como acontece com todos os arcos vulcânicos associados a zonas de subducção, é uma cadeia de vulcões em cone composto (também chamados de estratovulcões). É também uma zona onde a crosta é comprimida e espessada pela tensão de convergência das placas, e as partes mais profundas da crosta foram intrudidas por magmas e metamorfoseadas devido ao calor e pressão adicionais.


As North Cascades, no estado de Washington, sofreram tanto soerguimento e erosão que rochas crustais profundas, incluindo rochas plutônicas e rochas metamórficas de alto grau, estão agora expostas na superfície em grande parte da cordilheira. Os cones compostos ativos do Monte. Baker e Glacier Peak cobrem pontos relativamente pequenos nas Cascatas do Norte.

Em contraste, em South Cascades, no estado de Washington, a maioria das rochas na superfície são vulcânicas, assim como em todas as Cascade Range no Oregon e no norte da Califórnia. Na parte sul da Cordilheira das Cascatas, a maioria das rochas ígneas plutônicas e rochas metamórficas regionais estão presumivelmente enterradas sob a cobertura vulcânica.

The Backarc

O Columbia Plateau em Washington e o Central Oregon Plateau estão no backarc da zona de subducção Cascadia, atrás do arco vulcânico. As zonas de subdução comumente apresentam alguma atividade vulcânica no backarc, junto com pequenas fissuras da crosta.

Alguns geólogos propuseram que o riftamento do backarc e o vulcanismo é o que causou a formação do Basalto do Rio Columbia. No entanto, o Basalto do Rio Columbia é uma das maiores erupções de erupções de basalto conhecidas na Terra, em termos de volume e área. Esses volumes largos e grossos de basalto são conhecidos como basalto de inundação. Não se acredita que o basalto de inundação ocorra como resultado do vulcanismo backarck impulsionado pelas placas-tecônicas. A hipótese do hotspot para a origem dos basaltos do rio Columbia passou a ser apoiada pela maioria dos geólogos. Por essa hipótese, o mesmo ponto de acesso subjacente ao Parque Nacional de Yellowstone agora era responsável pelos Basalts do Rio Columbia e vulcanismo relacionado no leste do Oregon na época do Mioceno.

O Ciclo do Rock

James Hutton apresentou o conceito de ciclo de rocha em detalhes pela primeira vez no final do século XVIII. Uma ideia-chave do ciclo das rochas é que todos os materiais geológicos podem ser, e são, transformados em outros materiais geológicos por meio dos processos geológicos sistemáticos da Terra.

Magma

No ciclo das rochas, a rocha derretida, o magma, é o ponto de partida. As rochas podem derreter e produzir magma por vários meios. Uma é elevar a temperatura o suficiente. Se o magma máfico, que é o tipo mais quente de magma e se origina do derretimento do manto superior, sobe e invade a crosta continental, pode elevar a temperatura da rocha na crosta o suficiente para fazer com que ela derreta. Quando o magma máfico do manto se mistura com o magma félsico que se forma pelo derretimento da crosta, o magma intermediário é o resultado. Magma intermediário é o tipo de magma predominante em arcos vulcânicos em zonas de subducção como a Cordilheira da Cascata.

As rochas quentes do manto (e todas as rochas do manto são quentes) podem derreter pela adição de água. Uma placa subdutora com crosta oceânica libera muita água nas profundezas do manto. Essa água então faz com que as rochas do manto derretam, formando magma máfico que sobe para a crosta acima. Pode ser por isso que todas as zonas de subducção têm cadeias de vulcões acima do local onde a placa subdutora atinge uma profundidade no manto de cerca de 100 km (60 milhas), já que essa pode ser a profundidade em que a placa libera a maior parte de sua água.

Uma terceira maneira pela qual as rochas quentes no manto podem derreter é diminuindo a pressão. O magma é menos denso do que a rocha sólida, portanto, uma queda suficiente na pressão sobre a rocha quente nas profundezas da terra, que anteriormente tinha sido impedida de derreter pela alta pressão no interior da terra, permitirá que as rochas comecem a derreter. Abaixo dos limites divergentes das placas, a rocha quente da astenosfera sobe. À medida que a rocha que flui da astenosfera sobe para profundidades mais rasas, ela encontra pressão mais baixa. Isso faz com que a rocha da astenosfera ascendente derreta. O magma máfico resultante sobe, esfria e se solidifica em rocha ígnea, formando uma nova crosta oceânica em limites de placas divergentes.

Rochas ígneas

A rocha ígnea é magma solidificado. Se o magma solidificar em profundidade dentro da crosta, forma rocha plutônica, como granito ou granodiorito. Se entrar em erupção na superfície da terra e se solidificar lá, formará rocha vulcânica. Algumas rochas vulcânicas, como andesito e basalto, são formadas a partir de fluxos de lava solidificados. Outras rochas vulcânicas se formam a partir de material piroclástico solidificado de erupções explosivas, como a cinza vulcânica que se solidifica em uma rocha vulcânica conhecida como tufo.

Sedimentos

Todas as rochas na superfície da Terra são alteradas, ou "quebradas", por mudanças na temperatura, reações químicas com o ar e a água, atividades biológicas como raízes de plantas e bactérias nas rochas e no solo e a força da gravidade. Essas reações químicas e forças físicas fazem com que as rochas se degradem física e quimicamente. O resultado é sedimento. A erosão e o transporte removem os sedimentos e os depositam, geralmente em camadas e geralmente a alguma distância de onde foram intemperizados e erodidos pela primeira vez. Duas classes de sedimentos surgem desses processos: clástico e químico.

Os sedimentos clásticos são fragmentos desgastados, fraturados e erodidos de rochas sólidas e minerais. Areia, cascalho, pedregulhos, silte e lama fina feita essencialmente de argila, são todos sedimentos clásticos. Dos minerais comuns que ocorrem nas rochas, o quartzo é o mais resistente ao intemperismo químico e físico, razão pela qual os sedimentos clásticos sujeitos a processos de intemperismo de longo prazo tendem a se tornar ricos em quartzo. É por isso que muitas areias de praia são ricas em quartzo.

A argila é um mineral estável em condições úmidas na superfície da Terra e se forma pelo intemperismo e alteração química de outros minerais comuns, como os feldspatos. Como resultado, a argila é um tipo muito comum de sedimento clástico.

Alguns dos elementos químicos das rochas e minerais se dissolvem na água, gerando sedimentos químicos. Os sedimentos químicos se formam quando esses elementos dissolvidos se cristalizam e se separam de volta à água, formando sedimentos como carbonato de cálcio no fundo do oceano ou uma camada de sal no fundo de um lago em evaporação.

Alguns sedimentos químicos se formam por meio de um intermediário biológico, como sedimentos siliciosos feitos de minúsculos "cascas" de diatomáceas e sedimentos carbonáticos que consistem em partes duras acumuladas de organismos feitos de minerais carbonáticos calcita ou dolomita.

Rochas sedimentares

Quando o sedimento é enterrado fundo o suficiente sob mais sedimento, ele será compactado pelo aumento da pressão, cimentado pela pressão e pelo calor e litificado em rocha sedimentar. A rocha sedimentar clástica é um sedimento clástico litificado. A rocha sedimentar química é um sedimento químico litificado.

Metamorfismo e rochas metamórficas

Qualquer tipo de rocha - ígnea, sedimentar ou metamórfica - que está sujeita a uma grande mudança nas condições irá recristalizar. Ele cultiva um novo conjunto de minerais que são estáveis ​​nas condições alteradas. A recristalização metamórfica é impulsionada por altas temperaturas, altas pressões ou fluidos quentes que percolam a rocha. A recristalização é chamada de metamorfismo e transforma a rocha em rocha metamórfica. Uma rocha não derrete para que ocorra o metamorfismo.

Rochas adjacentes a uma intrusão ígnea dentro da crosta são metamorfoseadas pelo calor do magma sem uma mudança significativa na pressão. Isso é chamado de metamorfismo de contato.

Rochas enterradas, estressadas e aquecidas como resultado de processos tectônicos agindo em uma região sofrerão aumento de temperatura, aumento de pressão e estresse direcionado - estresse que empurra ou puxa mais em uma direção do que em outra. Isso é chamado de metamorfismo regional. Rochas metamórficas regionais desenvolvem tipos distintos de estratificação metamórfica devido à tensão direcionada que atua sobre elas à medida que se recristalizam. A rocha metamórfica regional, incluindo gnaisse e xisto, é característica dos núcleos de cordilheiras e do nível de "embasamento" da crosta continental (junto com rocha ígnea plutônica, como granito ou granodiorito).

A maior parte do metamorfismo na crosta terrestre ocorre em duas localizações de placas tectônicas - limites de placas divergentes e limites de placas convergentes. Em limites de placas divergentes no fundo do oceano, a água do mar infiltra-se para baixo na crosta, é aquecida pelo magma que sobe do manto em direção à crista que se espalha e é circulada de volta pela crosta pelo calor crescente. Este calor e a água quente nas rochas fazem com que as rochas se metamorfoseiem.

Os limites das placas convergentes, particularmente as zonas de subducção, são os principais locais de metamorfismo regional e de contato. Na placa subdutora e na base de um complexo de acréscimo, as rochas são rapidamente lançadas profundamente na terra, sujeitando-as a pressões relativamente altas, mas não a temperaturas muito altas. Como resultado, as rochas metamórficas no complexo de acréscimo de uma zona de subducção tendem a ter minerais estáveis ​​em pressões relativamente altas e baixas temperaturas na terra.

No arco vulcânico de uma zona de subducção, as rochas nas profundezas da crosta são metamorfoseadas pelo calor de todo o magma que sobe para a crosta abaixo dos vulcões, junto com a pressão das forças compressivas das placas convergentes. Como resultado, as rochas metamórficas que se formam no arco vulcânico tendem a ter minerais estáveis ​​em temperaturas mais altas junto com pressões mais altas.


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