Placas tectônicas -Plate tectonics

Mapa simplificado das principais placas tectônicas da Terra, mapeadas na segunda metade do século XX (as setas vermelhas indicam a direção do movimento nos limites das placas).
Diagrama das camadas internas da Terra mostrando a litosfera acima da astenosfera (sem escala)

A tectônica de placas (do latim tardio : tectonicus , do grego antigo : τεκτονικός , lit. 'relativo à construção') é a teoria científica geralmente aceita que considera a litosfera da Terra como composta por várias grandes placas tectônicas que foram lentamente movendo desde cerca de 3,4 bilhões de anos atrás. O modelo se baseia no conceito de deriva continental , uma ideia desenvolvida durante as primeiras décadas do século XX. As placas tectônicas passaram a ser geralmente aceitas pelos geocientistas depois que a expansão do fundo do mar foi validada em meados da década de 1960.

A litosfera da Terra, que é a camada externa rígida do planeta (a crosta e o manto superior ), é dividida em sete ou oito placas principais (dependendo de como são definidas) e muitas placas menores ou "plaquetas". Onde as placas se encontram, seu movimento relativo determina o tipo de limite da placa : convergente , divergente ou transformada . Terremotos , atividade vulcânica , formação de montanhas e formação de trincheiras oceânicas ocorrem ao longo desses limites de placas (ou falhas ). O movimento relativo das placas normalmente varia de zero a 10 cm anualmente.

As placas tectônicas são compostas pela litosfera oceânica e pela litosfera continental mais espessa, cada uma encimada por seu próprio tipo de crosta. Ao longo dos limites convergentes, o processo de subducção , ou uma placa se movendo sob a outra, carrega a borda da inferior para o manto ; a área de material perdido é equilibrada pela formação de nova crosta (oceânica) ao longo das margens divergentes pela expansão do fundo do mar. Desta forma, a área total da superfície geoide da litosfera permanece constante. Essa previsão da tectônica de placas também é chamada de princípio da correia transportadora. As teorias anteriores, desde que refutadas, propuseram o encolhimento gradual (contração) ou a expansão gradual do globo .

As placas tectônicas são capazes de se mover porque a litosfera da Terra tem maior resistência mecânica do que a astenosfera subjacente . Variações laterais de densidade no manto resultam em convecção ; isto é, o lento movimento rastejante do manto sólido da Terra. Pensa-se que o movimento das placas seja impulsionado por uma combinação do movimento do fundo do mar afastando- se das cordilheiras devido a variações na topografia (a cordilheira é uma alta topográfica) e mudanças de densidade na crosta (a densidade aumenta à medida que a crosta recém-formada esfria e se move longe do cume). Nas zonas de subducção , a crosta oceânica relativamente fria e densa afunda no manto sobre o ramo de convecção descendente de uma célula do manto . A importância relativa de cada um desses fatores e sua relação uns com os outros não é clara e ainda é objeto de muito debate.

Princípios chave

As camadas externas da Terra são divididas em litosfera e astenosfera . A divisão é baseada em diferenças nas propriedades mecânicas e no método de transferência de calor . A litosfera é mais fria e mais rígida, enquanto a astenosfera é mais quente e flui com mais facilidade. Em termos de transferência de calor, a litosfera perde calor por condução , enquanto a astenosfera também transfere calor por convecção e tem um gradiente de temperatura quase adiabático . Essa divisão não deve ser confundida com a subdivisão química dessas mesmas camadas em manto (compreendendo tanto a astenosfera quanto a porção mantélica da litosfera) e a crosta: um determinado pedaço de manto pode fazer parte da litosfera ou da astenosfera em diferentes vezes dependendo de sua temperatura e pressão.

O princípio fundamental da tectônica de placas é que a litosfera existe como placas tectônicas separadas e distintas , que se deslocam na astenosfera semelhante a um fluido ( sólido visco-elástico ). Os movimentos das placas variam de 10 a 40 mm/ano típicos ( Cordilheira Mesoatlântica ; quase tão rápido quanto as unhas crescem), até cerca de 160 mm/ano ( Placa de Nazca ; quase tão rápido quanto o cabelo cresce). O mecanismo de condução por trás desse movimento é descrito abaixo.

As placas litosféricas tectônicas consistem em manto litosférico coberto por um ou dois tipos de material crustal: crosta oceânica (em textos mais antigos chamada sima de silício e magnésio ) e crosta continental ( sial de silício e alumínio ). A litosfera oceânica média tem tipicamente 100 km (62 mi) de espessura; sua espessura é função de sua idade: com o passar do tempo, ele esfria condutivamente e um manto de resfriamento subjacente é adicionado à sua base. Como é formado nas dorsais meso-oceânicas e se espalha para fora, sua espessura é, portanto, uma função de sua distância da cordilheira meso-oceânica onde foi formado. Para uma distância típica que a litosfera oceânica deve percorrer antes de ser subduzida, a espessura varia de cerca de 6 km (4 milhas) de espessura nas dorsais meso-oceânicas a mais de 100 km (62 milhas) nas zonas de subducção ; para distâncias mais curtas ou mais longas, a espessura da zona de subducção (e, portanto, também a média) torna-se menor ou maior, respectivamente. A litosfera continental tem tipicamente cerca de 200 km de espessura, embora isso varie consideravelmente entre bacias, cadeias de montanhas e interiores cratônicos estáveis ​​dos continentes.

O local onde duas placas se encontram é chamado de limite de placa . Os limites das placas são comumente associados a eventos geológicos, como terremotos e a criação de características topográficas, como montanhas , vulcões , cordilheiras oceânicas e fossas oceânicas . A maioria dos vulcões ativos do mundo ocorre ao longo dos limites das placas, sendo o Anel de Fogo da Placa do Pacífico o mais ativo e amplamente conhecido atualmente. Esses limites são discutidos em mais detalhes abaixo. Alguns vulcões ocorrem no interior das placas, e estes têm sido atribuídos à deformação interna das placas e às plumas do manto.

Conforme explicado acima, as placas tectônicas podem incluir crosta continental ou crosta oceânica, e a maioria das placas contém ambas. Por exemplo, a placa africana inclui o continente e partes do fundo dos oceanos Atlântico e Índico . A distinção entre crosta oceânica e crosta continental é baseada em seus modos de formação. A crosta oceânica é formada nos centros de expansão do fundo do mar, e a crosta continental é formada através do vulcanismo de arco e acreção de terrenos através de processos tectônicos, embora alguns desses terrenos possam conter sequências de ofiolitos , que são pedaços de crosta oceânica considerados parte do continente quando eles saem do ciclo padrão de centros de formação e expansão e subducção abaixo dos continentes. A crosta oceânica também é mais densa que a continental devido às suas diferentes composições. A crosta oceânica é mais densa porque tem menos silício e elementos mais pesados ​​(" máfica ") do que a crosta continental (" félsica "). Como resultado dessa estratificação de densidade, a crosta oceânica geralmente fica abaixo do nível do mar (por exemplo, a maior parte da Placa do Pacífico ), enquanto a crosta continental se projeta acima do nível do mar (veja a página isostasia para explicação deste princípio).

Tipos de limites de placa

Existem três tipos de limites de placas, com um quarto tipo misto, caracterizado pela forma como as placas se movem umas em relação às outras. Eles estão associados a diferentes tipos de fenômenos de superfície. Os diferentes tipos de limites de placa são:

limite divergente
  • Limites divergentes ( limites construtivos ou limites extensionais ) ocorrem onde duas placas se separam uma da outra. Em zonas de rifting oceano-oceano, limites divergentes se formam pela expansão do fundo do mar, permitindo a formação de novas bacias oceânicas . À medida que a placa oceânica se divide, a cordilheira se forma no centro de expansão, a bacia oceânica se expande e, finalmente, a área da placa aumenta, causando muitos pequenos vulcões e/ou terremotos rasos. Nas zonas de rifting continente a continente, limites divergentes podem causar a formação de uma nova bacia oceânica à medida que o continente se divide, se espalha, a fenda central colapsa e o oceano preenche a bacia. Zonas ativas de cordilheiras meso-oceânicas (por exemplo, a Cordilheira Mesoatlântica e a Elevação do Pacífico Leste ) e o rifting continente-a-continente (como o Vale e Rift da África Oriental e o Mar Vermelho) são exemplos de limites divergentes.
Limite convergente
  • Limites convergentes ( limites destrutivos ou margens ativas ) ocorrem onde duas placas deslizam uma em direção à outra para formar uma zona de subducção (uma placa se movendo sob a outra) ou uma colisão continental . Em zonas de subducção oceano-continente (por exemplo, a Cordilheira dos Andes na América do Sul e as Montanhas Cascade no oeste dos Estados Unidos), a densa litosfera oceânica mergulha sob o continente menos denso. Os terremotos traçam o caminho da placa que se move para baixo à medida que desce para a astenosfera, uma trincheira se forma e, à medida que a placa subductada é aquecida, ela libera voláteis, principalmente água de minerais hidratados , no manto circundante. A adição de água reduz o ponto de fusão do material do manto acima da laje de subducção, fazendo com que ele derreta. O magma que resulta normalmente leva ao vulcanismo. Em zonas de subducção oceano-oceano (por exemplo, as Ilhas Aleutas , as Ilhas Marianas e o arco insular japonês ), uma crosta mais velha, mais fria e mais densa desliza sob uma crosta menos densa. Esse movimento causa terremotos e uma trincheira profunda se forma em forma de arco. O manto superior da placa subductada então se aquece e o magma sobe para formar cadeias curvas de ilhas vulcânicas. As trincheiras marinhas profundas são tipicamente associadas a zonas de subducção, e as bacias que se desenvolvem ao longo do limite ativo são frequentemente chamadas de "bacias de foreland". O fechamento de bacias oceânicas pode ocorrer em limites de continente a continente (por exemplo, Himalaia e Alpes): colisão entre massas de litosfera continental granítica; nenhuma massa é subduzida; as bordas da placa são comprimidas, dobradas, levantadas.
Limite de transformação
  • Limites transformantes ( limites conservativos ou limites transcorrentes ) ocorrem onde duas placas litosféricas deslizam, ou talvez mais precisamente, passam uma pela outra ao longo de falhas transformantes , onde as placas não são criadas nem destruídas. O movimento relativo das duas placas é sinistral (lado esquerdo em direção ao observador) ou dextral (lado direito em direção ao observador). Falhas transformantes ocorrem através de um centro de espalhamento. Fortes terremotos podem ocorrer ao longo de uma falha. A falha de San Andreas na Califórnia é um exemplo de um limite de transformação exibindo movimento dextral.
  • Outras zonas de limite de placas ocorrem onde os efeitos das interações não são claros, e os limites, geralmente ocorrendo ao longo de um cinturão largo, não são bem definidos e podem mostrar vários tipos de movimentos em diferentes episódios.

Forças motrizes do movimento da placa

Movimento da placa baseado em dados de satélite do Sistema de Posicionamento Global (GPS) da NASA JPL . Cada ponto vermelho é um ponto de medição e os vetores mostram a direção e a magnitude do movimento.

É geralmente aceito que as placas tectônicas são capazes de se mover devido à densidade relativa da litosfera oceânica e à relativa fraqueza da astenosfera. A dissipação de calor do manto é reconhecida como a fonte original da energia necessária para conduzir as placas tectônicas por convecção ou ressurgência e cúpula em grande escala. A visão atual, embora ainda seja uma questão de debate, afirma que, como consequência, uma poderosa fonte geradora de movimento de placas é o excesso de densidade da litosfera oceânica afundando em zonas de subducção. Quando a nova crosta se forma nas dorsais meso-oceânicas, esta litosfera oceânica é inicialmente menos densa que a astenosfera subjacente, mas torna-se mais densa com a idade à medida que esfria e engrossa por condução. A maior densidade da litosfera antiga em relação à astenosfera subjacente permite que ela afunde no manto profundo nas zonas de subducção, fornecendo a maior parte da força motriz para o movimento das placas. A fraqueza da astenosfera permite que as placas tectônicas se movam facilmente em direção a uma zona de subducção. Embora a subducção seja considerada a força mais forte que impulsiona os movimentos das placas, não pode ser a única força, pois existem placas como a placa norte-americana que estão se movendo, mas não estão sendo subduzidas em nenhum lugar. O mesmo é verdade para a enorme Placa da Eurásia . As fontes de movimento das placas são uma questão de intensa pesquisa e discussão entre os cientistas. Um dos pontos principais é que o próprio padrão cinemático do movimento deve ser claramente separado do possível mecanismo geodinâmico que é invocado como força motriz do movimento observado, pois alguns padrões podem ser explicados por mais de um mecanismo. Em suma, as forças motrizes preconizadas no momento podem ser divididas em três categorias com base na relação com o movimento: relacionadas à dinâmica do manto, relacionadas à gravidade (principal força motriz aceita atualmente) e relacionadas à rotação da Terra.

Forças motrizes relacionadas com a dinâmica do manto

Durante grande parte do último quarto de século, a principal teoria da força motriz por trás dos movimentos das placas tectônicas previa correntes de convecção em grande escala no manto superior, que podem ser transmitidas através da astenosfera. Essa teoria foi lançada por Arthur Holmes e alguns precursores na década de 1930 e foi imediatamente reconhecida como a solução para a aceitação da teoria originalmente discutida nos artigos de Alfred Wegener nos primeiros anos do século. No entanto, apesar de sua aceitação, foi muito debatido na comunidade científica porque a principal teoria ainda previa uma Terra estática sem mover continentes até os grandes avanços do início dos anos sessenta.

Imagens bidimensionais e tridimensionais do interior da Terra ( tomografia sísmica ) mostram uma distribuição de densidade lateral variável ao longo do manto. Essas variações de densidade podem ser materiais (da química das rochas), minerais (das variações nas estruturas minerais) ou térmicas (através da expansão e contração térmica da energia térmica). A manifestação dessa densidade lateral variável é a convecção do manto das forças de empuxo.

Como a convecção do manto se relaciona direta e indiretamente com o movimento das placas é uma questão de estudo e discussão em andamento em geodinâmica. De alguma forma, essa energia deve ser transferida para a litosfera para que as placas tectônicas se movam. Existem essencialmente dois tipos principais de forças que influenciam o movimento da placa: fricção e gravidade .

  • Arrasto basal (atrito): movimento da placa impulsionado pelo atrito entre as correntes de convecção na astenosfera e a litosfera sobrejacente mais rígida.
  • Tração da laje (gravidade): Movimento da placa impulsionado por correntes de convecção locais que exercem uma atração para baixo nas placas em zonas de subducção nas fossas oceânicas. A tração da laje pode ocorrer em um cenário geodinâmico onde as trações basais continuam a atuar na placa à medida que ela mergulha no manto (embora talvez em maior extensão atuando tanto no lado inferior quanto no superior da laje).

Ultimamente, a teoria da convecção tem sido muito debatida, pois as técnicas modernas baseadas na tomografia sísmica 3D ainda falham em reconhecer essas células de convecção previstas em grande escala. Visões alternativas têm sido propostas.

Tectônica de plumas

Na teoria da tectônica de plumas seguida por numerosos pesquisadores durante a década de 1990, um conceito modificado de correntes de convecção do manto é usado. Afirma que as superplumas surgem do manto mais profundo e são os condutores ou substitutos das principais células de convecção. Essas ideias encontram suas raízes no início dos anos 1930 nas obras de Beloussov e van Bemmelen , que inicialmente se opunham às placas tectônicas e colocavam o mecanismo em uma estrutura fixa de movimentos verticais. Van Bemmelen mais tarde modificou o conceito em seus "Modelos Undation" e usou "Mantle Blisters" como força motriz para movimentos horizontais, invocando forças gravitacionais distantes do domo crustal regional.

As teorias encontram ressonância nas teorias modernas que prevêem pontos quentes ou plumas do manto que permanecem fixos e são substituídos por placas litosféricas oceânicas e continentais ao longo do tempo e deixam seus traços no registro geológico (embora esses fenômenos não sejam invocados como mecanismos reais de condução, mas mais como moduladores).

O mecanismo ainda é defendido para explicar a separação de supercontinentes durante épocas geológicas específicas. Tem seguidores entre os cientistas envolvidos na teoria da expansão da Terra .

Surge tectônica

Outra teoria é que o manto não flui nem em células nem em grandes plumas, mas sim como uma série de canais logo abaixo da crosta terrestre, que fornecem atrito basal à litosfera. Essa teoria, chamada de "surge tectonics", foi popularizada durante as décadas de 1980 e 1990. Pesquisas recentes, baseadas em modelagem computacional tridimensional, sugerem que a geometria das placas é governada por um feedback entre os padrões de convecção do manto e a força da litosfera.

Forças motrizes relacionadas com a gravidade

Forças relacionadas à gravidade são invocadas como fenômenos secundários dentro da estrutura de um mecanismo de direção mais geral, como as várias formas de dinâmica do manto descritas acima. Em visões modernas, a gravidade é invocada como a principal força motriz, através da tração da laje ao longo das zonas de subducção.

O deslizamento gravitacional para longe de uma crista de expansão é uma das forças motrizes propostas, que propõe que o movimento das placas seja impulsionado pela maior elevação das placas nas cristas oceânicas. Como a litosfera oceânica é formada em cristas espalhadas a partir de material quente do manto, ela gradualmente esfria e engrossa com a idade (e, portanto, aumenta a distância da crista). A litosfera oceânica fria é significativamente mais densa do que o material quente do manto do qual é derivada e, portanto, com o aumento da espessura, gradualmente diminui no manto para compensar a carga maior. O resultado é uma ligeira inclinação lateral com maior distância do eixo do cume.

Esta força é considerada uma força secundária e é muitas vezes referida como " empurrão cume ". Este é um nome impróprio, pois não há força "empurrando" horizontalmente; na verdade, as características tensionais são dominantes ao longo das cristas. É mais correto referir-se a este mecanismo como "deslizamento gravitacional", uma vez que a topografia em toda a placa pode variar consideravelmente e as cristas espalhadas são apenas a característica mais proeminente. Outros mecanismos que geram essa força gravitacional secundária incluem o abaulamento flexural da litosfera antes de mergulhar sob uma placa adjacente, produzindo uma característica topográfica clara que pode compensar, ou pelo menos afetar, a influência das cordilheiras oceânicas topográficas. As plumas do manto e os pontos quentes também são postulados para colidir com a parte inferior das placas tectônicas.

Tração da laje : A opinião científica atual é que a astenosfera é insuficientemente competente ou rígida para causar movimento diretamente por fricção ao longo da base da litosfera. A tração da laje é, portanto, mais amplamente considerada a maior força atuando nas placas. Neste entendimento atual, o movimento das placas é impulsionado principalmente pelo peso das placas frias e densas que afundam no manto nas trincheiras. Modelos recentes indicam que a sucção de valas também desempenha um papel importante. No entanto, o fato de a Placa Norte-Americana não estar sendo subduzida em nenhum lugar, embora esteja em movimento, apresenta um problema. O mesmo vale para as placas africana, eurasiana e antártica .

Deslizamento gravitacional para longe da cúpula do manto: De acordo com teorias mais antigas, um dos mecanismos de condução das placas é a existência de astenosfera/domos de manto em grande escala que causam o deslizamento gravitacional das placas litosféricas para longe deles (ver o parágrafo sobre Mecanismos do Manto). Esse deslizamento gravitacional representa um fenômeno secundário desse mecanismo basicamente orientado verticalmente. Encontra suas raízes no Modelo Undation de van Bemmelen . Isso pode atuar em várias escalas, desde a pequena escala de um arco de ilha até a escala maior de toda uma bacia oceânica.

Forças motrizes relacionadas com a rotação da Terra

Alfred Wegener , sendo um meteorologista , propôs forças de maré e forças centrífugas como os principais mecanismos de condução por trás da deriva continental ; no entanto, essas forças foram consideradas muito pequenas para causar movimento continental, já que o conceito era de continentes atravessando a crosta oceânica. Portanto, Wegener mais tarde mudou sua posição e afirmou que as correntes de convecção são a principal força motriz da tectônica de placas na última edição de seu livro em 1929.

No entanto, no contexto das placas tectônicas (aceita desde as propostas de expansão do fundo do mar de Heezen, Hess, Dietz, Morley, Vine e Matthews (veja abaixo) durante o início dos anos 1960), sugere-se que a crosta oceânica esteja em movimento com os continentes que fez com que as propostas relacionadas à rotação da Terra fossem reconsideradas. Na literatura mais recente, essas forças motrizes são:

  1. Arrasto das marés devido à força gravitacional que a Lua (e o Sol ) exerce sobre a crosta terrestre
  2. Deformação global do geóide devido a pequenos deslocamentos do polo rotacional em relação à crosta terrestre
  3. Outros efeitos de deformação menores da crosta devido a oscilações e movimentos de rotação da rotação da Terra em uma escala de tempo menor

Forças que são pequenas e geralmente desprezíveis são:

  1. A força de Coriolis
  2. A força centrífuga , que é tratada como uma ligeira modificação da gravidade

Para que esses mecanismos sejam válidos em geral, devem existir relações sistemáticas em todo o mundo entre a orientação e a cinemática da deformação e a grade geográfica latitudinal e longitudinal da própria Terra. Esses estudos de relações sistemáticas na segunda metade do século XIX e na primeira metade do século XX sublinham exatamente o oposto: que as placas não se moveram no tempo, que a grade de deformação foi fixada em relação ao equador e ao eixo da Terra e que as forças propulsoras gravitacionais geralmente agiam verticalmente e causavam apenas movimentos horizontais locais (as chamadas tectônicas pré-placas, "teorias fixistas"). Estudos posteriores (discutidos abaixo nesta página), portanto, invocaram muitas das relações reconhecidas durante este período de pré-placas tectônicas para apoiar suas teorias (veja revisões desses vários mecanismos relacionados à rotação da Terra, o trabalho de van Dijk e colaboradores).

Possível efeito de maré nas placas tectônicas

Das muitas forças discutidas acima, a força das marés ainda é altamente debatida e defendida como uma possível força motriz principal das placas tectônicas. As outras forças são usadas apenas em modelos geodinâmicos globais que não usam conceitos de placas tectônicas (portanto, além das discussões tratadas nesta seção) ou propostas como modulações menores dentro do modelo geral de placas tectônicas. Em 1973, George W. Moore do USGS e RC Bostrom apresentaram evidências de uma deriva geral para oeste da litosfera da Terra em relação ao manto, com base na inclinação das zonas de subducção (mergulho raso em direção ao leste, mergulho abrupto em direção ao oeste). . Eles concluíram que as forças das marés (o atraso das marés ou "atrito") causadas pela rotação da Terra e as forças que agem sobre ela pela Lua são uma força motriz para as placas tectônicas. À medida que a Terra gira para o leste sob a Lua, a gravidade da Lua puxa levemente a camada da superfície da Terra de volta para o oeste, exatamente como proposto por Alfred Wegener (veja acima). Desde 1990, essa teoria é defendida principalmente por Doglioni e colaboradores ( Doglioni 1990 ), como em um estudo mais recente de 2006, onde cientistas revisaram e defenderam essas ideias. Foi sugerido em Lovett (2006) que esta observação também pode explicar por que Vênus e Marte não têm placas tectônicas, já que Vênus não tem lua e as luas de Marte são muito pequenas para ter efeitos de maré significativos no planeta. Em um artigo, foi sugerido que, por outro lado, pode ser facilmente observado que muitas placas estão se movendo para o norte e para o leste, e que o movimento predominantemente para oeste das bacias do Oceano Pacífico deriva simplesmente do viés para leste do centro de expansão do Pacífico. (que não é uma manifestação prevista de tais forças lunares). No mesmo artigo, os autores admitem, entretanto, que em relação ao manto inferior, há um leve componente para oeste nos movimentos de todas as placas. Eles demonstraram, porém, que a deriva para o oeste, vista apenas nos últimos 30 Ma, é atribuída ao aumento do domínio da placa do Pacífico em constante crescimento e aceleração. O debate ainda está aberto, e um artigo recente de Hofmeister et al. (2022) reviveu a ideia defendendo novamente a interação entre a rotação da Terra e a da Lua como principais forças motrizes das placas.

Significado relativo de cada mecanismo de força motriz

O vetor do movimento de uma placa é uma função de todas as forças que atuam sobre a placa; no entanto, é aí que reside o problema em relação ao grau em que cada processo contribui para o movimento geral de cada placa tectônica.

A diversidade de configurações geodinâmicas e as propriedades de cada placa resultam do impacto dos vários processos que impulsionam ativamente cada placa individual. Um método de lidar com esse problema é considerar a taxa relativa na qual cada placa está se movendo, bem como a evidência relacionada à importância de cada processo para a força motriz geral na placa.

Uma das correlações mais significativas descobertas até agora é que placas litosféricas ligadas a placas descendentes (subducção) se movem muito mais rápido do que outros tipos de placas. A placa do Pacífico, por exemplo, é essencialmente cercada por zonas de subducção (o chamado Anel de Fogo) e se move muito mais rápido do que as placas da bacia do Atlântico, que estão ligadas (talvez se possa dizer 'soldadas') a continentes adjacentes em vez de subduzir as placas. Pensa-se assim que as forças associadas à placa descendente (puxão da laje e sucção da laje) são as forças motrizes que determinam o movimento das placas, exceto aquelas placas que não estão sendo subduzidas. Esta visão, no entanto, foi contrariada por um estudo recente que descobriu que os movimentos reais da Placa do Pacífico e outras placas associadas com a Elevação do Pacífico Leste não se correlacionam principalmente com a tração da laje ou com o empurrão da laje, mas sim com uma ressurgência de convecção do manto cuja horizontal espalhando-se ao longo das bases das várias placas, as impulsiona por meio de forças de tração relacionadas à viscosidade. As forças motrizes do movimento das placas continuam a ser assuntos ativos de pesquisa em andamento em geofísica e tectonofísica .

história da teoria

Resumo

Mapa detalhado mostrando as placas tectônicas com seus vetores de movimento.

O desenvolvimento da teoria da Tectônica de Placas foi a mudança científica e cultural que se desenvolveu através da aceitação da teoria da Tectônica de Placas que passou por um desenvolvimento de 50 anos de debate científico. O próprio evento da aceitação foi uma mudança de paradigma e pode, portanto, ser classificado como uma revolução científica . Por volta do início do século XX, vários teóricos tentaram, sem sucesso, explicar as muitas continuidades geográficas, geológicas e biológicas entre os continentes. Em 1912, o meteorologista Alfred Wegener descreveu o que chamou de deriva continental, uma ideia que culminou cinquenta anos depois na moderna teoria das placas tectônicas.

Wegener expandiu sua teoria em seu livro de 1915, A Origem dos Continentes e Oceanos . Partindo da ideia (também expressa por seus precursores) de que os atuais continentes já formaram uma única massa de terra (mais tarde chamada Pangea ), Wegener sugeriu que estes se separaram e se afastaram, comparando-os a "icebergs" de sial de baixa densidade flutuando em um mar de sima mais denso . A evidência de apoio para a ideia veio dos contornos em cauda de andorinha da costa leste da América do Sul e da costa oeste da África que Antonio Snider-Pellegrini desenhou em seus mapas e da correspondência das formações rochosas ao longo dessas bordas. A confirmação de sua natureza contígua anterior também veio das plantas fósseis Glossopteris e Gangamopteris , e do terapsídeo ou réptil semelhante a um mamífero Lystrosaurus , todos amplamente distribuídos pela América do Sul, África, Antártica, Índia e Austrália. A evidência de uma união tão antiga desses continentes era patente para os geólogos de campo que trabalhavam no hemisfério sul. O sul-africano Alex du Toit reuniu uma grande quantidade dessas informações em sua publicação de 1937, Our Wandering Continents , e foi além de Wegener ao reconhecer as fortes ligações entre os fragmentos de Gondwana .

O trabalho de Wegener inicialmente não foi amplamente aceito, em parte devido à falta de evidências detalhadas. A Terra pode ter uma crosta e manto sólidos e um núcleo líquido, mas parecia não haver como as porções da crosta se moverem. Muitos cientistas ilustres da época, como Harold Jeffreys e Charles Schuchert , eram críticos ferrenhos da deriva continental.

Apesar de muita oposição, a visão da deriva continental ganhou apoio e iniciou-se um acalorado debate entre "andarilhos" ou "mobilistas" (proponentes da teoria) e "fixistas" (oponentes). Durante as décadas de 1920, 1930 e 1940, o primeiro atingiu marcos importantes propondo que as correntes de convecção podem ter impulsionado os movimentos das placas e que o espalhamento pode ter ocorrido abaixo do mar dentro da crosta oceânica. Conceitos próximos aos elementos agora incorporados nas placas tectônicas foram propostos por geofísicos e geólogos (tanto fixistas quanto mobilistas) como Vening-Meinesz, Holmes e Umbgrove. Em 1941 Otto Ampferer descreveu, em sua publicação "Reflexões sobre o cinema da região atlântica", processos que antecipam o que hoje se chama de expansão e subducção do fundo do mar . Uma das primeiras evidências geofísicas usadas para apoiar o movimento das placas litosféricas veio do paleomagnetismo . Isso se baseia no fato de rochas de diferentes idades apresentarem uma direção de campo magnético variável , evidenciada por estudos desde meados do século XIX. Os pólos norte e sul magnéticos se invertem ao longo do tempo e, especialmente importante em estudos paleotectônicos, a posição relativa do pólo norte magnético varia ao longo do tempo. Inicialmente, durante a primeira metade do século XX, o último fenômeno foi explicado pela introdução do que foi chamado de "deslocamento polar" (ver aparente deslocamento polar ) (ou seja, assumiu-se que a localização do pólo norte estava mudando ao longo do tempo). Uma explicação alternativa, no entanto, era que os continentes haviam se movido (deslocado e girado) em relação ao pólo norte, e cada continente, de fato, mostra seu próprio "caminho polar". Durante o final da década de 1950, foi demonstrado com sucesso em duas ocasiões que esses dados poderiam mostrar a validade da deriva continental: por Keith Runcorn em um artigo em 1956 e por Warren Carey em um simpósio realizado em março de 1956.

A segunda evidência em apoio à deriva continental veio durante o final dos anos 1950 e início dos anos 60 a partir de dados sobre a batimetria dos fundos oceânicos profundos e a natureza da crosta oceânica, como propriedades magnéticas e, de forma mais geral, com o desenvolvimento da geologia marinha . que forneceu evidências para a associação da expansão do fundo do mar ao longo das dorsais mesoceânicas e inversões do campo magnético , publicado entre 1959 e 1963 por Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine & Matthews e Morley.

Avanços simultâneos nas primeiras técnicas de imagem sísmica dentro e ao redor das zonas de Wadati-Benioff ao longo das trincheiras que limitam muitas margens continentais, juntamente com muitas outras observações geofísicas (por exemplo, gravimétricas) e geológicas, mostraram como a crosta oceânica poderia desaparecer no manto, fornecendo o mecanismo para equilibrar a extensão das bacias oceânicas com o encurtamento de suas margens.

Todas essas evidências, tanto do fundo do oceano quanto das margens continentais, deixaram claro por volta de 1965 que a deriva continental era viável. A teoria das placas tectônicas foi definida em uma série de artigos entre 1965 e 1967. A teoria revolucionou as ciências da Terra, explicando uma gama diversificada de fenômenos geológicos e suas implicações em outros estudos, como paleogeografia e paleobiologia .

deriva continental

No final do século 19 e início do século 20, os geólogos assumiram que as principais características da Terra eram fixas e que a maioria das características geológicas, como o desenvolvimento de bacias e cadeias de montanhas, poderiam ser explicadas pelo movimento vertical da crosta, descrito no que é chamado de teoria geossinclinal . Geralmente, isso foi colocado no contexto de um planeta Terra em contração devido à perda de calor no curso de um tempo geológico relativamente curto.

Alfred Wegener na Groenlândia no inverno de 1912–13.

Foi observado já em 1596 que as costas opostas do Oceano Atlântico - ou, mais precisamente, as bordas das plataformas continentais - têm formas semelhantes e parecem ter se encaixado.

Desde então, muitas teorias foram propostas para explicar essa aparente complementaridade, mas a suposição de uma Terra sólida tornou essas várias propostas difíceis de aceitar.

A descoberta da radioatividade e suas propriedades de aquecimento associadas em 1895 levaram a um reexame da idade aparente da Terra . Isso já havia sido estimado por sua taxa de resfriamento sob a suposição de que a superfície da Terra irradiava como um corpo negro . Esses cálculos implicavam que, mesmo que começasse no calor vermelho , a Terra teria caído para sua temperatura atual em algumas dezenas de milhões de anos. Armados com o conhecimento de uma nova fonte de calor, os cientistas perceberam que a Terra seria muito mais velha e que seu núcleo ainda estava quente o suficiente para ser líquido.

Em 1915, depois de ter publicado um primeiro artigo em 1912, Alfred Wegener apresentava argumentos sérios a favor da ideia da deriva continental na primeira edição de A Origem dos Continentes e Oceanos . Nesse livro (reeditado em quatro edições sucessivas até a última em 1936), ele observou como a costa leste da América do Sul e a costa oeste da África pareciam ter sido anexadas. Wegener não foi o primeiro a notar isso ( Abraham Ortelius , Antonio Snider-Pellegrini , Eduard Suess , Roberto Mantovani e Frank Bursley Taylor o precederam apenas para mencionar alguns), mas ele foi o primeiro a reunir fósseis significativos e paleo-topográficos e climatológicos evidências para apoiar esta observação simples (e foi apoiada por pesquisadores como Alex du Toit ). Além disso, quando os estratos rochosos das margens de continentes separados são muito semelhantes, isso sugere que essas rochas foram formadas da mesma maneira, implicando que elas foram unidas inicialmente. Por exemplo, partes da Escócia e da Irlanda contêm rochas muito semelhantes às encontradas em Newfoundland e New Brunswick . Além disso, as Montanhas Caledonianas da Europa e partes das Montanhas Apalaches da América do Norte são muito semelhantes em estrutura e litologia .

No entanto, suas ideias não foram levadas a sério por muitos geólogos, que apontaram que não havia nenhum mecanismo aparente para a deriva continental. Especificamente, eles não viram como a rocha continental poderia atravessar a rocha muito mais densa que compõe a crosta oceânica. Wegener não conseguiu explicar a força que impulsionou a deriva continental, e sua defesa só veio depois de sua morte em 1930.

Continentes flutuantes, paleomagnetismo e zonas de sismicidade

Epicentros de terremotos globais , 1963-1998. A maioria dos terremotos ocorre em cinturões estreitos que correspondem aos locais dos limites das placas litosféricas.
Mapa de terremotos em 2016

Como se observou cedo que embora o granito existisse nos continentes, o fundo do mar parecia ser composto de basalto mais denso , o conceito prevalecente durante a primeira metade do século XX era que havia dois tipos de crosta, denominadas "sial" (crosta de tipo continental). e "sima" (crosta de tipo oceânico). Além disso, supunha-se que uma camada estática de estratos estava presente sob os continentes. Portanto, parecia evidente que uma camada de basalto (sial) subjaz às rochas continentais.

No entanto, com base em anormalidades na deflexão do fio de prumo pelos Andes no Peru, Pierre Bouguer deduziu que as montanhas menos densas devem ter uma projeção para baixo na camada mais densa abaixo. O conceito de que as montanhas tinham "raízes" foi confirmado por George B. Airy cem anos depois, durante o estudo da gravitação do Himalaia , e estudos sísmicos detectaram variações de densidade correspondentes. Portanto, em meados da década de 1950, a questão permaneceu sem solução se as raízes das montanhas estavam presas no basalto circundante ou flutuavam sobre ele como um iceberg.

Durante o século 20, melhorias e maior uso de instrumentos sísmicos, como sismógrafos , permitiram aos cientistas aprender que os terremotos tendem a se concentrar em áreas específicas, principalmente ao longo das fossas oceânicas e nas cordilheiras. No final da década de 1920, os sismólogos começaram a identificar várias zonas sísmicas proeminentes paralelas às trincheiras que normalmente eram inclinadas de 40 a 60° em relação à horizontal e se estendiam por várias centenas de quilômetros na Terra. Essas zonas mais tarde ficaram conhecidas como zonas Wadati-Benioff, ou simplesmente zonas Benioff, em homenagem aos sismólogos que primeiro as reconheceram, Kiyoo Wadati do Japão e Hugo Benioff dos Estados Unidos. O estudo da sismicidade global avançou muito na década de 1960 com o estabelecimento da Rede Mundial de Sismógrafos Padronizados (WWSSN) para monitorar o cumprimento do tratado de 1963 que proíbe testes de armas nucleares acima do solo. Os dados muito aprimorados dos instrumentos WWSSN permitiram aos sismólogos mapear com precisão as zonas de concentração de terremotos em todo o mundo.

Enquanto isso, os debates se desenvolveram em torno do fenômeno da deriva polar. Desde os primeiros debates sobre a deriva continental, os cientistas discutiram e usaram evidências de que a deriva polar ocorreu porque os continentes pareciam ter se movido por diferentes zonas climáticas no passado. Além disso, dados paleomagnéticos mostraram que o pólo magnético também mudou com o tempo. Raciocinando de maneira oposta, os continentes podem ter se deslocado e girado, enquanto o pólo permaneceu relativamente fixo. A primeira vez que a evidência do deslocamento polar magnético foi usada para apoiar os movimentos dos continentes foi em um artigo de Keith Runcorn em 1956, e artigos sucessivos dele e de seus alunos Ted Irving (que foi realmente o primeiro a se convencer do fato de que paleomagnetismo suportou a deriva continental) e Ken Creer.

Isso foi imediatamente seguido por um simpósio sobre deriva continental na Tasmânia em março de 1956, organizado pelo Prof. S. Warren Carey , que havia sido um dos apoiadores e promotores da deriva continental desde os anos trinta. a teoria de uma expansão da crosta global , uma teoria que havia sido proposta por outros pesquisadores décadas antes. Nesta hipótese, o deslocamento dos continentes é explicado por um grande aumento no tamanho da Terra desde a sua formação. No entanto, embora a teoria ainda tenha defensores na ciência, isso é geralmente considerado insatisfatório porque não há nenhum mecanismo convincente para produzir uma expansão significativa da Terra. Outros trabalhos durante os anos seguintes logo mostrariam que as evidências também apoiavam a deriva continental em um globo com um raio estável.

Durante os anos trinta até o final dos anos cinquenta, os trabalhos de Vening-Meinesz , Holmes, Umbgrove e vários outros delinearam conceitos que eram próximos ou quase idênticos à moderna teoria das placas tectônicas. Em particular, o geólogo inglês Arthur Holmes propôs em 1920 que as junções de placas podem estar no fundo do mar e, em 1928, que as correntes de convecção dentro do manto podem ser a força motriz. Muitas vezes, essas contribuições são esquecidas porque:

  • Na época, a deriva continental não era aceita.
  • Algumas dessas ideias foram discutidas no contexto de ideias fixas abandonadas de um globo deformado sem deriva continental ou uma Terra em expansão.
  • Eles foram publicados em um episódio de extrema instabilidade política e econômica que dificultou a comunicação científica.
  • Muitos foram publicados por cientistas europeus e, a princípio, não foram mencionados ou receberam pouco crédito nos artigos sobre expansão do fundo do mar publicados pelos pesquisadores americanos na década de 1960.

Expansão e convecção da cordilheira meso-oceânica

Em 1947, uma equipe de cientistas liderada por Maurice Ewing , utilizando o navio de pesquisa Atlantis da Woods Hole Oceanographic Institution e uma série de instrumentos, confirmou a existência de uma elevação no Oceano Atlântico central e descobriu que o fundo do fundo do mar abaixo do camada de sedimentos consistia de basalto, não o granito que é o principal constituinte dos continentes. Eles também descobriram que a crosta oceânica era muito mais fina do que a crosta continental. Todas essas novas descobertas levantaram questões importantes e intrigantes.

Os novos dados que vinham sendo coletados nas bacias oceânicas também apresentavam características particulares em relação à batimetria. Um dos principais resultados desses conjuntos de dados foi que, ao longo do globo, foi detectado um sistema de cordilheiras oceânicas. Uma conclusão importante foi que ao longo desse sistema, novos fundos oceânicos foram sendo criados, o que levou ao conceito de " Grande Rift Global ". Isso foi descrito no papel crucial de Bruce Heezen (1960) baseado em seu trabalho com Marie Tharp , que desencadearia uma verdadeira revolução no pensamento. Uma consequência profunda da expansão do fundo do mar é que nova crosta foi, e ainda é, continuamente criada ao longo das cordilheiras oceânicas. Por esta razão, Heezen inicialmente defendeu a chamada hipótese da " Terra em expansão " de S. Warren Carey (veja acima). Portanto, permaneceu a questão de como nova crosta poderia ser adicionada continuamente ao longo das cordilheiras oceânicas sem aumentar o tamanho da Terra. Na verdade, esta questão já havia sido resolvida por numerosos cientistas durante as décadas de 1940 e 1950, como Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates e muitos outros: subducção" ocorreu. Portanto, quando vários cientistas no início da década de 1960 começaram a raciocinar sobre os dados à sua disposição sobre o fundo do oceano, as peças da teoria rapidamente se encaixaram.

A questão intrigou particularmente Harry Hammond Hess , um geólogo da Universidade de Princeton e contra-almirante da Reserva Naval, e Robert S. Dietz , um cientista do US Coast and Geodetic Survey que primeiro cunhou o termo expansão do fundo do mar . Dietz e Hess (o primeiro publicou a mesma ideia um ano antes na Nature , mas a prioridade pertence a Hess, que já havia distribuído um manuscrito inédito de seu artigo de 1962 em 1960) estavam entre o pequeno número que realmente entendia as amplas implicações da expansão do fundo do mar e como acabaria por concordar com as ideias então pouco convencionais e inaceitáveis ​​de deriva continental e os modelos elegantes e mobilísticos propostos por trabalhadores anteriores como Holmes.

No mesmo ano, Robert R. Coats do US Geological Survey descreveu as principais características da subducção do arco insular nas Ilhas Aleutas . Seu artigo, embora pouco conhecido (e às vezes até ridicularizado) na época, foi chamado de "seminal" e "presciente". Na realidade, isso mostra que o trabalho dos cientistas europeus sobre arcos de ilhas e cinturões de montanhas realizados e publicados durante a década de 1930 até a década de 1950 foi aplicado e apreciado também nos Estados Unidos.

Se a crosta da Terra estava se expandindo ao longo das cordilheiras oceânicas, Hess e Dietz raciocinaram como Holmes e outros antes deles, ela deveria estar encolhendo em outros lugares. Hess seguiu Heezen, sugerindo que a nova crosta oceânica se espalha continuamente para longe das cordilheiras em um movimento semelhante a uma correia transportadora. E, usando os conceitos mobilísticos desenvolvidos antes, ele concluiu corretamente que, muitos milhões de anos depois, a crosta oceânica eventualmente desce ao longo das margens continentais onde as trincheiras oceânicas - cânions estreitos e muito profundos - são formadas, por exemplo, ao longo da borda da bacia do Oceano Pacífico . O passo importante que Hess deu foi que as correntes de convecção seriam a força motriz nesse processo, chegando às mesmas conclusões que Holmes havia décadas antes com a única diferença de que o afinamento da crosta oceânica foi realizado usando o mecanismo de Heezen de espalhar ao longo das cordilheiras. Hess concluiu, portanto, que o Oceano Atlântico estava se expandindo enquanto o Oceano Pacífico estava encolhendo. Como a velha crosta oceânica é "consumida" nas trincheiras (como Holmes e outros, ele pensou que isso foi feito pelo espessamento da litosfera continental, não, como agora se entende, pelo sub-impulso em uma escala maior da própria crosta oceânica no manto) , um novo magma sobe e entra em erupção ao longo das cristas que se espalham para formar uma nova crosta. Com efeito, as bacias oceânicas estão a ser perpetuamente "recicladas", ocorrendo simultaneamente a formação de nova crosta e a destruição da velha litosfera oceânica. Assim, os novos conceitos mobilísticos explicaram perfeitamente por que a Terra não aumenta com a expansão do fundo do mar, por que há tão pouco acúmulo de sedimentos no fundo do oceano e por que as rochas oceânicas são muito mais jovens que as continentais.

Faixa magnética

Faixa magnética do fundo do mar.
Uma demonstração de tarja magnética. (Quanto mais escura a cor, mais próxima da polaridade normal)

A partir da década de 1950, cientistas como Victor Vacquier , usando instrumentos magnéticos ( magnetômetros ) adaptados de dispositivos aerotransportados desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos , começaram a reconhecer estranhas variações magnéticas no fundo do oceano. Essa descoberta, embora inesperada, não foi totalmente surpreendente porque se sabia que o basalto – a rocha vulcânica rica em ferro que compõe o fundo do oceano – contém um mineral fortemente magnético ( magnetita ) e pode distorcer localmente as leituras da bússola. Essa distorção foi reconhecida pelos marinheiros islandeses já no final do século XVIII. Mais importante, porque a presença de magnetita dá ao basalto propriedades magnéticas mensuráveis, essas variações magnéticas recém-descobertas forneceram outro meio para estudar o fundo do oceano profundo. Quando a rocha recém-formada esfria, esses materiais magnéticos registravam o campo magnético da Terra na época.

À medida que mais e mais o fundo do mar foi mapeado durante a década de 1950, as variações magnéticas acabaram não sendo ocorrências aleatórias ou isoladas, mas revelaram padrões reconhecíveis. Quando esses padrões magnéticos foram mapeados em uma ampla região, o fundo do oceano mostrou um padrão parecido com uma zebra : uma faixa com polaridade normal e a faixa adjacente com polaridade invertida. O padrão geral, definido por essas bandas alternadas de rocha polarizada normal e inversamente, ficou conhecido como faixa magnética e foi publicado por Ron G. Mason e colaboradores em 1961, que não encontraram, porém, uma explicação para esses dados em termos de expansão do fundo do mar, como Vine, Matthews e Morley alguns anos depois.

A descoberta da tarja magnética exigia uma explicação. No início da década de 1960, cientistas como Heezen, Hess e Dietz começaram a teorizar que as cordilheiras meso-oceânicas marcam zonas estruturalmente fracas onde o fundo do oceano estava sendo rasgado em dois longitudinalmente ao longo da crista da cordilheira (veja o parágrafo anterior). O novo magma das profundezas da Terra sobe facilmente através dessas zonas fracas e eventualmente irrompe ao longo da crista das cordilheiras para criar uma nova crosta oceânica. Este processo, inicialmente denominado de "hipótese da correia transportadora" e mais tarde chamado de expansão do fundo do mar, operando ao longo de muitos milhões de anos, continua a formar novos fundos oceânicos em todo o sistema de dorsais oceânicas de 50.000 km de comprimento.

Apenas quatro anos após a publicação dos mapas com o "padrão zebra" das faixas magnéticas, a ligação entre a expansão do fundo do mar e esses padrões foi corretamente colocada, independentemente por Lawrence Morley , e por Fred Vine e Drummond Matthews , em 1963, agora chamado de Hipótese de Vine-Matthews-Morley . Essa hipótese ligou esses padrões a inversões geomagnéticas e foi apoiada por várias linhas de evidência:

  1. as listras são simétricas em torno das cristas das cordilheiras meso-oceânicas; no cume do cume ou perto dele, as rochas são muito jovens e tornam-se progressivamente mais velhas longe do cume do cume;
  2. as rochas mais jovens na crista do cume sempre têm polaridade atual (normal);
  3. faixas de rocha paralelas à crista do cume alternam em polaridade magnética (normal-reversa-normal, etc.), sugerindo que elas foram formadas durante diferentes épocas documentando os (já conhecidos de estudos independentes) episódios normais e reversos do campo magnético da Terra.

Ao explicar tanto o striping magnético semelhante a uma zebra quanto a construção do sistema de dorsais oceânicas, a hipótese de expansão do fundo do mar (SFS) rapidamente ganhou adeptos e representou outro grande avanço no desenvolvimento da teoria das placas tectônicas. Além disso, a crosta oceânica agora passou a ser apreciada como uma "gravação" natural da história das inversões do campo geomagnético (GMFR) do campo magnético da Terra. Hoje, estudos extensivos são dedicados à calibração dos padrões de reversão normal na crosta oceânica, por um lado, e escalas de tempo conhecidas derivadas da datação de camadas de basalto em sequências sedimentares ( magnetoestratigrafia ), por outro, para chegar a estimativas de taxas de propagação passadas. e reconstruções de placas.

Definição e refinamento da teoria

Depois de todas essas considerações, a Tectônica de Placas (ou, como foi inicialmente chamada de "Nova Tectônica Global") tornou-se rapidamente aceita no mundo científico, e numerosos artigos se seguiram que definiram os conceitos:

  • Em 1965, Tuzo Wilson , que desde o início havia sido um promotor da hipótese de expansão do fundo do mar e deriva continental, adicionou o conceito de falhas transformantes ao modelo, completando as classes de tipos de falhas necessárias para tornar a mobilidade das placas no globo dar certo.
  • Um simpósio sobre deriva continental foi realizado na Royal Society de Londres em 1965, que deve ser considerado como o início oficial da aceitação das placas tectônicas pela comunidade científica, e cujos resumos são publicados como Blackett, Bullard & Runcorn (1965) . Neste simpósio, Edward Bullard e colegas de trabalho mostraram com um cálculo de computador como os continentes ao longo de ambos os lados do Atlântico se ajustariam melhor para fechar o oceano, que ficou conhecido como o famoso "Bullard's Fit".
  • Em 1966, Wilson publicou o artigo que se referia a reconstruções de placas tectônicas anteriores, introduzindo o conceito do que hoje é conhecido como " Ciclo de Wilson ".
  • Em 1967, na reunião da União Geofísica Americana , W. Jason Morgan propôs que a superfície da Terra consiste em 12 placas rígidas que se movem umas em relação às outras.
  • Dois meses depois, Xavier Le Pichon publicou um modelo completo baseado em seis placas principais com seus movimentos relativos, que marcou a aceitação final pela comunidade científica das placas tectônicas.
  • No mesmo ano, McKenzie e Parker apresentaram independentemente um modelo semelhante ao de Morgan usando translações e rotações em uma esfera para definir os movimentos das placas.

Implicações para a biogeografia

A teoria da deriva continental ajuda os biogeógrafos a explicar a distribuição biogeográfica disjunta da vida atual encontrada em diferentes continentes, mas com ancestrais semelhantes . Em particular, explica a distribuição gondwana das ratitas e da flora antártica .

Reconstrução de placas

A reconstrução é usada para estabelecer configurações de placas passadas (e futuras), ajudando a determinar a forma e composição de antigos supercontinentes e fornecendo uma base para a paleogeografia.

Definindo os limites da placa

Os limites atuais das placas são definidos por sua sismicidade. Os limites das placas anteriores dentro das placas existentes são identificados a partir de uma variedade de evidências, como a presença de ofiolitos que são indicativos de oceanos desaparecidos.

Movimentos anteriores da placa

Acredita-se que o movimento tectônico tenha começado por volta de 3 a 3,5 bilhões de anos atrás.

Vários tipos de informações quantitativas e semiquantitativas estão disponíveis para restringir os movimentos anteriores da placa. O ajuste geométrico entre os continentes, como entre a África Ocidental e a América do Sul, ainda é uma parte importante da reconstrução das placas. Os padrões de tarja magnética fornecem um guia confiável para os movimentos relativos das placas desde o período Jurássico . As trilhas dos hotspots fornecem reconstruções absolutas, mas elas só estão disponíveis no Cretáceo . Reconstruções mais antigas dependem principalmente de dados de pólos paleomagnéticos, embora estes apenas restrinjam a latitude e a rotação, mas não a longitude. A combinação de pólos de diferentes idades em uma placa específica para produzir trajetórias polares aparentes fornece um método para comparar os movimentos de diferentes placas ao longo do tempo. Evidências adicionais vêm da distribuição de certos tipos de rochas sedimentares , províncias faunísticas mostradas por grupos fósseis específicos e a posição dos cinturões orogênicos .

Formação e separação dos continentes

O movimento das placas causou a formação e separação de continentes ao longo do tempo, incluindo a formação ocasional de um supercontinente que contém a maioria ou todos os continentes. O supercontinente Columbia ou Nuna formou-se durante um período de 2.000 a 1.800 milhões de anos atrás e se separou cerca de 1.500 a 1.300 milhões de anos atrás . Acredita-se que o supercontinente Rodínia tenha se formado há cerca de 1 bilhão de anos e tenha incorporado a maioria ou todos os continentes da Terra, e dividido em oito continentes há cerca de 600  milhões de anos . Os oito continentes mais tarde se reuniram em outro supercontinente chamado Pangea ; Pangea dividiu-se em Laurásia (que se tornou a América do Norte e Eurásia) e Gondwana (que se tornaram os continentes restantes).

Acredita-se que o Himalaia , a cordilheira mais alta do mundo, tenha sido formado pela colisão de duas placas principais. Antes da elevação, eles foram cobertos pelo Oceano Tethys .

placas atuais

Mapa das placas tectônicas

Dependendo de como são definidas, geralmente existem sete ou oito placas "principais": africana , antártica , eurasiana , norte-americana , sul-americana , pacífica e indo-australiana . Este último é por vezes subdividido nas placas indiana e australiana .

Existem dezenas de placas menores, as sete maiores das quais são: Arabian , Caribbean , Juan de Fuca , Cocos , Nazca , Philippine Sea e Scotia .

O movimento atual das placas tectônicas é hoje determinado por conjuntos de dados de satélite de sensoriamento remoto, calibrados com medições de estações terrestres.

Outros corpos celestes (planetas, luas)

O aparecimento de placas tectônicas em planetas terrestres está relacionado à massa planetária, com planetas mais massivos do que a Terra a exibirem placas tectônicas. A Terra pode ser um caso limítrofe, devido sua atividade tectônica à água abundante (sílica e água formam um eutético profundo ).

Vênus

Vênus não mostra nenhuma evidência de placas tectônicas ativas. Há evidências discutíveis de tectônica ativa no passado distante do planeta; no entanto, eventos ocorridos desde então (como a hipótese plausível e geralmente aceita de que a litosfera venusiana engrossou muito ao longo de várias centenas de milhões de anos) tornaram difícil restringir o curso de seu registro geológico. No entanto, as numerosas crateras de impacto bem preservadas foram usadas como um método de datação para datar aproximadamente a superfície venusiana (uma vez que até agora não há amostras conhecidas de rocha venusiana a serem datadas por métodos mais confiáveis). As datas derivadas estão predominantemente na faixa de 500 a 750 milhões de anos atrás , embora idades de até 1.200  milhões de anos tenham sido calculadas. Esta pesquisa levou à hipótese bastante aceita de que Vênus passou por um ressurgimento vulcânico essencialmente completo pelo menos uma vez em seu passado distante, com o último evento ocorrendo aproximadamente dentro da faixa de idades superficiais estimadas. Embora o mecanismo de um evento térmico tão impressionante continue sendo uma questão debatida nas geociências venusianas, alguns cientistas defendem os processos que envolvem o movimento das placas até certo ponto.

Uma explicação para a falta de placas tectônicas em Vênus é que em Vênus as temperaturas são muito altas para a presença de água significativa. A crosta terrestre é encharcada de água e a água desempenha um papel importante no desenvolvimento das zonas de cisalhamento . A tectônica de placas requer superfícies fracas na crosta ao longo das quais as fatias da crosta podem se mover, e pode ser que tal enfraquecimento nunca tenha ocorrido em Vênus por causa da ausência de água. No entanto, alguns pesquisadores continuam convencidos de que as placas tectônicas são ou já foram ativas neste planeta.

Marte

Marte é consideravelmente menor que a Terra e Vênus, e há evidências de gelo em sua superfície e em sua crosta.

Na década de 1990, foi proposto que a dicotomia da crosta marciana foi criada por processos tectônicos de placas. Os cientistas hoje discordam e pensam que foi criado pela ressurgência dentro do manto marciano que engrossou a crosta das Terras Altas do Sul e formou Tharsis ou por um impacto gigante que escavou as Terras Baixas do Norte .

Valles Marineris pode ser um limite tectônico.

Observações feitas do campo magnético de Marte pela espaçonave Mars Global Surveyor em 1999 mostraram padrões de listras magnéticas descobertas neste planeta. Alguns cientistas interpretaram isso como exigindo processos tectônicos de placas, como a expansão do fundo do mar. No entanto, seus dados falham em um "teste de reversão magnética", que é usado para ver se eles foram formados invertendo as polaridades de um campo magnético global.

Satélites gelados

Alguns dos satélites de Júpiter têm características que podem estar relacionadas à deformação do estilo das placas tectônicas, embora os materiais e mecanismos específicos possam ser diferentes da atividade das placas tectônicas na Terra. Em 8 de setembro de 2014, a NASA relatou ter encontrado evidências de placas tectônicas em Europa , um satélite de Júpiter - o primeiro sinal de atividade de subducção em outro mundo além da Terra.

Titã , a maior lua de Saturno , mostrou atividade tectônica em imagens tiradas pela sonda Huygens , que pousou em Titã em 14 de janeiro de 2005.

Exoplanetas

Em planetas do tamanho da Terra, a tectônica de placas é mais provável se houver oceanos de água. No entanto, em 2007, duas equipes independentes de pesquisadores chegaram a conclusões opostas sobre a probabilidade de placas tectônicas em super-Terras maiores com uma equipe dizendo que as placas tectônicas seriam episódicas ou estagnadas e a outra equipe dizendo que as placas tectônicas são muito prováveis ​​em super -Terras. -terras mesmo se o planeta estiver seco.

A consideração das placas tectônicas é parte da busca por inteligência extraterrestre e vida extraterrestre .

Veja também

Referências

Citações

Fontes

livros

Artigos

Coates, Robert R. (1962), "tipo de magma e estrutura crustal no arco Aleutiano.", In: The Crust of the Pacific Basin. Monografia da União Geofísica Americana, 6, pp. 92–109. , Série de Monografias Geofísicas, 6:92 , Bibcode : 1962GMS.....6...92C , doi : 10.1029 /GM006p0092 , ISBN 9781118669310

links externos

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