ESTUDOS GEOLÓGICOS NA TERRA

3. ESTUDOS GEOLÓGICOS NA TERRA

   A Geologia (do grego geo = terra, e logos = ciência) é a ciência que tem por objeto a descrição dos materiais que constituem o globo terrestre, o estudo das transformações atuais e passadas que se processaram na Terra, além do estudo dos fósseis, sendo este direcionado à Paleontologia.

   Com o aumento da demanda por materiais provenientes da Terra, o conhecimento e os trabalhos de pesquisa sobre a crosta terrestre nos seus mais variados aspectos vêm aumentando, principalmente no que diz respeito à exploração de petróleo e derivados, carvão mineral e minérios metálicos e não-metálicos.

Concepção da Idade da Terra

   Segundo Teixeira (2000), a ideia de que a Terra poderia ser extremamente antiga, só veio à tona, nos últimos dois séculos, como consequência de dois grandes movimentos da cultura ocidental que consolidaram a Geologia como ciência: o Iluminismo, onde o ser humano deixou de lado as explicações sobrenaturais para fenômenos da Terra por leis naturais com base em pesquisas científicas e emprego do senso comum; e a Revolução Industrial, sendo incrementada a demanda por matérias-primas e por recursos energéticos oriundos da Terra.

   Para a compreensão sobre a datação dos fenômenos geológicos, foram desenvolvidos diversos métodos, por exemplo, os chamados relativos e os absolutos; desde observações de camadas de sedimentos (Nicolau Steno – sécs. XVII e XVIII), superposição e sucessão biótica (Charles Darwin – séc. XIX), mecanismos de resfriamento gradual da Terra (Lorde Kelvin – 1862) até a descoberta da radioatividade em 1896 por H. Becquerel. Com os avanços da ciência, foram feitos elementos químicos, como o Carbono 14, Potássio Argônio, por exemplo. (Teixeira, 2000). A partir de sucessivas tentativas da datação da Terra, elaborou-se um quadro que mostra a sua evolução conforme se vê abaixo:

Estudos dos Materiais da Terra

   A estrutura da crosta terrestre é formada por inúmeros matérias, tais como minerais e rochas. Mas, afinal de contas existe diferença entre rochas e minerais? Para alguns não existem. Minerais são elementos ou compostos químicos resultante de processos inorgânicos, e cristalizados a partir de composições químicas geralmente definidas, sendo encontrados na crosta terrestre ou em corpos extraterrestres. A rocha é um agregado natural, formado de um ou mais minerais que acabam ficando intimamente unidos, porém, embora coesa e dura, a rocha não é homogênea. Ela não apresenta a continuidade física de um mineral, podendo ser subdividida em todos os minerais constituintes.

   De acordo com a composição das rochas, perceberemos a existência de diversos tipos de rochas, sendo os seus principais: ígneas, sedimentares e metamórficas.

   As rochas ígneas ou magmáticas resultam do resfriamento do magma. Quando o resfriamento ocorre no interior da Terra (cristalização dos minerais constituintes ocorre mais lentamente) resultará na formação do tipo ígnea intrusiva ou plutônica, sendo o granito o mais abundante na crosta terrestre; quando o resfriamento do magma ocorre muito rápido (sem cristalização dos minerais constituintes) resulta na formação do tipo ígnea extrusiva ou vulcânica, sendo o basalto o mais abundante deste tipo.

   As rochas sedimentares são formadas a partir do material originado da destruição erosiva de qualquer tipo de rocha produzida pela ação dos agentes de intemperismo e pedogênese sobre uma rocha preexistente, após serem transportados pela ação dos ventos, das águas ou pelo gelo do seu ponto de origem até o local de deposição e posterior litifcação (compactação) da rocha. Portanto, é necessário que exista uma rocha anterior para a formação das rochas sedimentares. É nestas rochas que se localizam a maioria dos fósseis já encontrados na Terra. São também economicamente importantes na medida em que podem ser utilizados como material construção.

   As rochas metamórficas resultam da transformação de uma rocha preexistente no estado sólido, dando-se a transformação sob novas condições pressão e/ou temperatura sobre a rocha preexistente. Esta adaptação é que dá origem ao nome da rocha. Dependendo do caso, poderá ou não mudar a composição mineralógica da rocha. Os principais tipos de rochas metamórficas existentes na crosta terrestre são o mármore e a ardósia, muito utilizados em interiores de casas e edifícios.

Forma e Estrutura da Terra

   Ao contrário do que muitos pensam e falam, a Terra não é redonda. Ela é ligeiramente achatada nos seus polos (elipsoidal ou geoide). A partir de medições indiretas, através do estudo de ondas sísmicas, medida da superfície sabese que o planeta possui mais de 6000 km de profundidade, mostrando que ele é formado por três camadas de composição e propriedades diferentes, a crosta, o manto e o núcleo. (CPRM, 2011) Essas camadas, por sua vez, possuem algumas variações e são, por isso, subdivididas em outras, como mostra a figura:

   A crosta terrestre ou litosfera é a porção externa da Terra, a mais delgada de suas camadas e a que conhecemos melhor. Embora seja composta de material rochoso, portanto sólido e aparentemente de grande resistência, é, na verdade, muito frágil. Está dividida em crosta continental (formada essencialmente de silicatos aluminosos e tem uma composição global semelhante à do granito = SIAL) e crosta oceânica  (composta essencialmente de basalto, formada por silicatos magnesianos = SIMA). Quase metade (47%) deste envoltório da Terra é composta de oxigênio. A crosta é formada basicamente de óxidos de silício, alumínio, ferro, cálcio, magnésio, potássio e sódio. A sílica (óxido de silício) é o principal componente, e o quartzo, o mineral mais comum nela. (CPRM, 2011)

   Logo abaixo da crosta, está o manto, que é a camada mais espessa da Terra. Ele possui uma espessura de 2.950 quilômetros e formou-se há 3,8 bilhões de anos. O manto divide-se em manto superior e manto inferior. O superior ou astenosfera tem, logo abaixo da crosta, uma temperatura relativamente baixa (100 °C), sendo por ele que permite que a crosta terrestre movimenta-se; a astenosfera é a responsável pelo equilíbrio isostático, que leva os blocos da crosta que recebem mais material na superfície a afundarem e os que, ao contrário, são erodidos a subirem. No manto inferior, registra-se uma temperatura bem mais alta, variando de 2.200 ºC a 3.500 °C.

   Há, no manto terrestre, alguns pontos mais quentes que o restante, chamados de hot spots (pontos quentes). Nesses locais, o material do manto tende sempre a subir e a atravessar a crosta. Quando ele consegue isso, forma-se na superfície da Terra um vulcão. Como a crosta é formada de placas em movimento, esse vulcão, com o tempo, sai de cima do ponto quente e, ao ocorrer nova erupção, forma-se outro vulcão.

   Isso pode repetir-se várias vezes, e o resultado é uma fileira de vulcões, dos quais só o último (e mais jovem) está em atividade. No caso de algumas ilhas, estas são formadas a partir a ação dos hot spots. (CPRM, 2011)

   O núcleo é a mais profunda e menos conhecida das camadas que compõem o globo terrestre. Acredita-se que o núcleo terrestre seja formado de duas porções, uma externa, de consistência líquida e outra interna, sólida e muito densa, composta principalmente de ferro (80%) e níquel (por isso, era antigamente chamada de NIFE). O núcleo da Terra gira, como todo o planeta, e acreditam os cientistas que isso gere uma corrente elétrica. Como uma corrente elétrica gera sempre um campo magnético, estaria aí a explicação para o magnetismo terrestre, que faz nosso planeta comportar-se como um gigantesco ímã. Estudos recentes mostram que o núcleo interno gira um pouco mais depressa que o resto do planeta (Assista ao filme “Núcleo – Viagem ao centro da Terra”).

Dinâmica Interna e Externa da Terra

   A Terra é um planeta em constante movimento. Se fosse fotografada a cada ano, veríamos um planeta azul contorcendo-se com os continentes, ora se colidindo ora se afastando.

   Esse contorcimento dos continentes é possível, pois a litosfera não é contínua. Ela é dividida como um “quebra-cabeça”, onde suas “peças” são conhecidas como placas tectônicas que se movimentam sobre o manto da Terra.

   Essa constatação de que a litosfera terrestre é dividida deu-se com a elaboração de duas teorias principais: a Deriva Continental e a Tectônica de Placas. A origem da Deriva Continental ocorreu em 1960, onde, o filósofo inglês, Francis Bacon observou nos primeiros mapas elaborados da costa dos continentes que haveria um encaixe “perfeito” entre o continente sul-americano e o africano dando ideia da sua união no passado. Mais tarde, em 1912, o geógrafo e climatologista alemão, Alfred Wegener lançou que os continentes foram unidos há cerca de 220 milhões de anos, formando um super-continente chamado Pangea, dando início a sua fragmentação em dois continentes (norte e sul) Laurásia e Gondwana, como é visto da figura abaixo:

   Esta teoria foi apoiada por evidências geológicas encontradas, por exemplo, a presença de fósseis da mesma espécie em regiões da África e Brasil, sendo que esta espécie não poderia nem voar nem nadar; outra é a evidência de glaciação há aproximadamente 300 milhões de anos, na região Sudeste do Brasil, Sul da África, Índia e Oeste da Austrália e Antártica, tendo em vista que essas regiões foram cobertas por camadas de gelo em uma época de clima glacial. Porém esta teoria não conseguiu explicar quais são as forças que movem os continentes.

   No início da década de 1960, foi elaborada a teoria da Tectônica de Placas, postulada pelo geólogo americano Harry Hess, baseada em estudos de magnetismo do fundo oceânico, realizados na porção nordeste do Oceano Pacífico, trouxeram subsídios a favor do conceito da expansão do fundo oceânico, trazendo o material magmático do manto à superfície, formando uma enorme cadeia de montanhas submarinas, denominadas Dorsal Meso-Oceânica. Este material magmático, ao atingir a superfície, se movimentaria lateralmente,  deixando uma fenda na crista da dorsal, porém não continua a crescer porque o espaço deixado pelo material que saiu para formar a nova crosta oceânica é preenchido por novas lavas, que, ao se solidificarem, formam um novo fundo oceânico. Portanto, a Deriva continental e a expansão do fundo dos oceanos seriam uma consequência das correntes de convecção (figura acima), onde os continentes viajariam como passageiros, fixos em uma placa, como se estivessem em uma esteira rolante (TEIXEIRA, 2000).

   Todas essas movimentações geram fenômenos tectônicos que vêm a se formar no relevo que observamos na superfície. Os principais são: orogênese, epirogênese, vulcanismo e abalos sísmico (terremotos).

   A orogênese é o conjunto de movimentos tectônicos que ocorrem de forma horizontal, e pode ter duas configurações: convergente, quando duas placas se chocam; e divergente, quando duas placas se afastam. A primeira provoca a formação ou o rejuvenescimento de montanhas ou cordilheiras, a exemplo da Cordilheira dos Andes (Chile) e do Himalaia (Índia e China) causadas pela deformação compressiva de região mais ou menos extensas de litosfera continental, formando dobramentos e falhas geológicas. A segunda responde pela formação das dorsais (cordilheiras submarinas). A orogênese se produz sempre em bordas de placas, ou seja, nas regiões contíguas ao limite entre duas placas litosféricas cujos terrenos destacados convergem ou divergem.

   A epirogênese refere-se a um conjunto de processos que resultam no movimento vertical da crosta terrestre, sem falhamentos e fraturamentos significativos. Quando este deslocamento dá para cima chamamos de soerguimento e, para baixo, de subsidência. A epirogênese acontece em função de acomodações isostáticas, ou seja, de equilíbrio entre a costa continental e a astenosfera.

   O termo vulcanismo abrange todos os processos e eventos que permitem e provocam a ascensão de material magmático do interior da terra à superfície terrestre, seja em estado gasoso, líquido e sólido (LEINZ, 1987). Os vulcões que conhecemos, ou não, são formados pelo acúmulo externo de material magmático resultantes do levantamento das camadas preexistentes por forças interiores. Graças a sua localização geográfica sobre a Placa Sul-Americana, o Brasil não possui vulcões ativos em sua área, porém na era Mesozoica, principalmente na região Sul, ocorreram intensas atividades vulcânicas, dando origem aos solos ricos em basalto, conhecidos como terra-roxa.

   Os terremotos são movimentos naturais da crosta terrestre que se propagam por meio de vibrações. São registrados mais de 1 milhão de abalos sísmicos por ano na Terra. As regiões que mais sofrem com esses abalos são as localizadas nas bordas da placas tectônicas ou zonas tectônicas instáveis. Mais uma vez o Brasil está isento de abalos sísmicos por localizar-se ao centro da Placa Sul-Americana, porém não está isento de sentir as vibrações dos terremotos continentais ocasionados em localidades próximas ao seu território, como no Chile, Bolívia e Peru, por exemplo, assim também como são sentidos em alguns lugares do Brasil os abalos de terremotos oceânicos. Nas áreas emersas, a crosta terrestre é formada por três tipos de estruturas geológicas, as quais são caracterizadas pelos tipos de rochas predominantes e o seu processo de formação, e pelo tempo geológico em que surgiram. Essas estruturas geológicas são os dobramentos modernos, os maciços antigos (escudos cristalinos), e as bacias sedimentares. Os Dobramentos Modernos são os trechos da crosta terrestre de formação recente e, por essa razão, compostos por rochas mais flexíveis e maleáveis, situadas relativamente  próximas às zonas de contato entre placas tectônicas (zonas convergentes). Devido à pressão de uma placa sobre a outra, esta parte da crosta dobra-se num processo lento e contínuo, dando origem às montanhas. Os Maciços Antigos, também chamados escudos cristalinos, são os terrenos mais antigos da crosta terrestre, datando das eras Pré-cambrianas e constituídas basicamente por rochas magmáticas e metamórficas. Nos maciços que se formaram na era Proterozoica ocorrem as jazidas de minerais metálicos, como, por exemplo, as de ferro, ouro, manganês, prata, cobre, alumínio, estanho. A pressão do magma sobre estas estruturas antigas provoca fraturas ou falhas na litosfera e, posteriormente, o deslocamento vertical de grandes blocos, soerguendo e rebaixando a superfície. Já as Bacias Sedimentares começaram a se formar apenas na era Paleozoica, resultando da acumulação de sedimentos provenientes do desgaste das rochas; de organismos vegetais ou animais; ou mesmo de camadas de lavas vulcânicas solidificadas. É nestas estruturas que se formam importantes recursos minerais energéticos, como o petróleo e o carvão mineral.

Estrutura Geológica do Brasil

   A realização de estudos direcionados ao conhecimento geológico é de extrema importância para saber quais são as principais jazidas minerais e quantidades que existem no subsolo. Tal informação proporciona o racionamento da extração de determinados minérios (termo utilizado apenas quando o mineral ou rocha apresentar um importância econômica), de maneira que não comprometa sua reserva para o futuro.

   O Brasil, por apresentar uma grande extensão territorial, possui estrutura geológica composta por três tipos distintos: escudos cristalinos, bacias sedimentares e terrenos vulcânicos. Os Escudos Cristalinos ocupam aproximadamente 36% do território nacional, ocorrendo sua formação na era Précambriana. Ela apresenta composição diferente conforme os terrenos arqueozoicos (32% do território nacional) e proterozóicos (4% do território). No primeiro, é possível encontrar rochas como o granito, gnaisses, grafita e elevações como a Serra do Mar, estendida a 1500 km do litoral do Espírito Santo ao litoral sul de Santa Catarina. Sua formação é a mais antiga, apresentando pequena riqueza mineral. Já nos terrenos proterozoicos, há rochas metamórficas que formam jazidas minerais (ferro, níquel, chumbo, ouro, prata, diamantes e manganês). A serra dos Carajás, no estado do Pará, é um terreno proterozoico, onde localiza-se a maior mina de ferro acéu aberto do mundo, tendo o minério de ferro dessas jazidas o mais puro do mundo.

   As Bacias Sedimentares recobrem cerca de 60% do território brasileiro, sendo constituídas de espessas camadas de  rochas sedimentares, consequência da intensa deposição de sedimentos de origem marinha, glacial e continental nas partes mais baixas do relevo. Nesses terrenos, é possível encontrar petróleo e carvão mineral, além de minerais radioativos (urânio e tório), xisto betuminoso, areia, cascalho e calcário. No Brasil, existem bacias sedimentares de grande extensão (a Amazônica, do Parnaíba – chamada também de Meio-Norte -, a do Paraná e a Central) e de pequena extensão (do Pantanal Mato- Grossense, do São Francisco – esta muito antiga -, do Recôncavo Tucano – produtora de petróleo – e a Litorânea.

   Os terrenos vulcânicos no Brasil são áreas que sofreram a ação de derramamentos vulcânicos, localizados, principalmente, na Bacia do Paraná (Sul do país). Esse processo originou a formação de rochas como o basalto, onde a sua decomposição é responsável por fertilizar o solo, que no Brasil, essas áreas são denominadas de “terra roxa”. Durante o fim do século XIX e o início do século XX, foram plantadas nestes domínios, grandes lavouras de café, fazendo com que surgissem várias ferrovias e propiciasse o crescimento de cidades, como São Paulo, Londrina, Itu, Ribeirão Preto e Campinas. Atualmente, além do café, são plantadas outras culturas, como algodão, cana-de-açúcar e laranja. A Bacia do Paraná não se destaca somente pela concentração de terraroxa, mas também por alocar um imenso depósito de água potável: o Aquífero Guarani, um enorme lençol freático que ocupa uma área de 1.200.000 km², estendendo-se, além do Brasil, por Argentina, Uruguai e Paraguai.

APROPRIAÇÃO DOS RECURSOS MINERAIS

   Os minerais têm uma grande importância por conta das suas diversas utilidades no cotidiano de nossas vidas, tendo a litosfera como a principal fonte de extração desses minerais. Os minérios, que dela são extraídos, por exemplo, tornaram-se imprescindíveis para a manutenção das atividades agrícolas, industriais e de construção civil, além de serem produtos que utilizamos no cotidiano, como baterias de relógio, jóias, a grafite com a qual escrevemos o giz do professor e o sal de cozinha. E como já foi dito, recebem esta denominação, os minerais que obtêm uma importância econômica.

Os minerais apresentam-se na natureza de diferentes maneiras.

   Alguns deles são encontrados isoladamente, outros fazem parte da composição de rochas. As rochas exploradas comercialmente, como o basalto, o mármore e a argila, são retiradas da natureza em estado bruto e posteriormente tratadas conforme a sua finalidade de uso. O basalto é muito conhecido e utilizado no mundo todo, especialmente na pavimentação de estradas e na construção civil; o mármore, mineral bastante comum na superfície da Terra é muito utilizada na construção civil, principalmente como ornamentação; e a argila é formada de sedimentos muito finos e, quando misturados com a água, torna-se uma massa maleável, muito utilizada na fabricação de utensílios como vasos, azulejos, pisos, etc.

PETRÓLEO E SEUS DERIVADOS

   O petróleo faz parte de diversos produtos do nosso dia-a-dia. Além dos combustíveis, ele também está presente em fertilizantes, plásticos, tintas, borracha, entre outros. Esse óleo de origem fóssil, que levou milhões de anos para ser formado nas rochas sedimentares, se tornou a principal fonte de energia do mundo moderno. Aqui no Brasil, a maior parte das reservas está nos campos marítimos, em lâminas d’água com profundidades maiores do que as dos demais países produtores.

   Existem dois tipos de petróleo encontrados, principalmente no Brasil: o pesado e o leve. O pesado é encontrado em campos marítimos e terrestres, necessitando, na parte do seu processamento, uma capacidade maior das suas unidades de refino para que seja convertido em combustíveis nobres, além de exigir um maior esforço para o escoamento dos poços até as refinarias por conta da sua alta densidade e viscosidade. Já o petróleo leve é o óleo de alta qualidade facilitando o seu processamento nas refinarias, produzindo maior volume de gasolina e óleo diesel.

   Nas refinarias, o óleo bruto passa por uma série de processos até a obtenção dos produtos derivados, como gasolina, diesel, lubrificantes, nafta, querosene de aviação. Outros produtos obtidos a partir do petróleo são os petroquímicos. Eles substituem uma grande quantidade de matérias-primas, como madeira, vidro, algodão, metais, celulose e até mesmo as de origem animal, como lã, couro e marfim.