Lição prática - Vale do Grande Rifte Africano

Subducção (Parte I) - Zonas de Subducção e Tectónica de Placas

O planeta Terra apresenta actualmente um camada externa sólida (litosfera) fragmentada em diversas placas que se movem umas em relação às outras com cinemática convergente, divergente ou deslizando lateralmente umas em relação às outras (limites destrutivos, construtivos e conservativos, respectivamente), sob a astenosfera mais dúctil. Uma zona de subducção é uma área do planeta Terra onde duas placas tectónicas com cinemática convergente se encontram e uma, geralmente a mais densa, afunda sob a outra em direcção ao manto. As placas oceânicas normalmente mergulham sob as placas continentais ou sob outras placas oceânicas menos densas. Em geral, este fenómeno dá origem a uma zona orogénica e/ou a um arco vulcanico.

Uma ideia paradigmática da Teoria da Tectónica de Placas é a de que é a convecção mantélica que faz mover a litosfera, arrastando as placas tectónicas e permitindo assim o seu movimento. Esta ideia paradigmática está enraizada no seio da comunidade científica e continua a ser introduzida nas disciplinas de introdução à tectónica de placas como um facto aceite. Actualmente, vários cientistas pôem em causa este paradigma afirmando que o manto convecta essencialmente devido ao afundamento da litosfera nas zonas de subducção e que as plumas mantélicas correspondem a um modo secundário da convecção mantélica (Stern, 2004; Hager & O’Connell, 1981; Davis & Richards, 1992). Apesar da base dos continentes poder ser parcialmente arrastada devido à convexão do manto, a ideia pioneira de Forsyth & Uyeda (1975) de que é o excesso de densidade da litosfera junto às zonas de subducção, o afundamento desta e consequente roll-back, que provoca o movimento das placas é hoje fortemente suportada pelos dados geofísicos (Davis, 1992; Anderson, 2002; Conrad & Lithgow-Bertelloni, 2002). A flutuabilidade negativa da litosfera oceânica resulta do aumento da densidade dos silicatos que a contituiem à medida que a temperatura diminui juntamente com o facto de a litosfera espessar à medida que se torna mais antiga. A listosfera torna-se mais densa que a astenosfera subjacente cerca de 20 a 30 milhões de anos depois de se formar nas zonas de rifte (Davis, 1992; Oxburgh & Parmentier, 1977). Após esta fase a densidade da litosfera continua a aumentar bem com a sua massa devido à acumulação de sedimentos no fundo marinho. Esta litosfera torna-se a assim instável e a subducção de lajes de litosfera antiga e densa na astenosfera surge em consequência da necessidade de a Terra manter o seu equilíbrio dinâmico (Stern, 2004). O movimento do manto dá-se porque a placa ao mergulhar arrasta consigo o manto que se encontra sob a laje e suga o manto que se encontra na sua frente (ver figura). Este processo provoca, indirectamente, a ascenção de material mantélico sob as dorsais oceânicas (Hamilton 2003). Lithgow-Bertelloni & Richards (1995) estimam que 90% da força necessária para mover as placas tectónicas é gerada devido ao afundamento da litosfera nas zonas de subducção, sendo que os outros 10% têm origem nas zonas de rifte em consequência do alastramento oceânico (ridge push).

Bibliografia: em construção

Próximos posts sobre o tema (brevemente):

- Quando é que o processo de subducção se iniciou no planeta Terra?

- Como se inicia uma zona de subducção?

Deriva Continental observada

A Placa África está em vias de se dividir em duas duas novas placas tectónicas - a Placa Núbia e a Placa Somália (Ver figuras 1 e 2).

A nova zona de fronteira está a desenvolver-se na zona Este de África onde se localiza um rifte continental - Rifte Este Africano.

Este Rifte terá tido inicio na zona de fronteira entre a Placa Arábia e ter-se-á propagado para Sul ao longo do Rifte Este Africano.

Durante a maior parte do tempo o afastamento das placas, neste local, dá-se a uma velocidade média da ordem de grandeza do crescimento das unhas humanas, no entanto, por vezes ocorrem eventos muito mais dramáticos.

Um deste eventos ocorreu em Setembro de 2005 e foi registado pelos cientistas (com GPS e outros equipamentos). Durante um espaço de poucos dias apareceram na superficie terrestre grandes fracturas profundas e nalgumas zonas as placas afastaram-se mais de 8 metros (ver fotografias). Mais de dois milhares de milhões de metros cúbicos de rocha fundida - magma - ascenderam ao longo da fronteira de placas forçando-as a afastarem-se.

Os cientistas ficaram estupefactos com este acontecimento: ver a tectónica de placas a funcionar e o nascimento de um novo oceano..

Figura 1: Placas Tectónicas (em diferentes tons de cinzento)

Figura 2: Localização do Rifte Este Africano

Fotografia: Tim Wright, University of Leeds

Fotografia: Julie Rowland, University of Auckland

Fotografia: Julie Rowland, University of Auckland

Fotografia: Julie Rowland, University of Auckland

Fotografia: Elizabeth Baker, Royal Holloway, University of London

Fotografia: Elizabeth Baker, Royal Holloway, University of London

Fonte: aqui

Qual o lubrificante da Tectónica de Placas?

A Terra é um sistema dinâmico e a sua superfície é um lugar muito activo. A superfície da Terra é constituída por um conjunto de placas litosféricas que se movem umas em relação às outras, estas podem chocar entre si formando cadeias de montanhas, roçam gerando sismos ou afastam-se permitindo a ascensão de magmas até à superfície, criando continuamente nova litosfera.

Por vezes uma placa litosfera afunda sob outra formando uma zona de subducção. Este processo permite que a litosfera seja reciclada no manto. Desta forma à medida que nova litosfera é criada nas zonas de afastamento das placas (riftes) a litosfera mais antiga (mais fria e mais densa) é consumida nas zonas de subducção. Estes processos permitem a manutenção do volume total da litosfera ao mesmo tempo que permitem a libertação de calor gerado pelos processos radioactivos que têm lugar no interior do planeta, impedindo que a Terra se expanda.

Pelo que se sabe a Terra é uma caso único no sistema solar. No entanto os cientistas ainda estão longe de perceber o que mantém as placas litosféricas lubrificadas de modo a poderem movimentar-se.

Existem algumas ideias e a maior parte da comunidade geológica está convencida que o segredo está na Astenosfera, a camada adjacente à Litosfera e sobre a qual esta última se desloca. A existência de uma camada dúctil é um um ponto essencial no enquadramento actual Teoria da Tectónica de Placas. É esta camada que permite que a Litosfera bóie e se mova ao longo da superfície da Terra empurrada pelas correntes de convecção do manto.

Sob os continentes o topo da Litosfera está a cerca de 150 km, enquanto que sob os oceanos pode encontrar-se a bem menos de 60 km. A base da Astenosfera encontra-se a cerca de 220 km, lugar onde esta passa a ter características de manto propriamente dito, bastante menos "flexível".

Mas afinal o que torna a Astenosfera tão dúctil?

Esta é uma pergunta que tem dado cabo da cabeça dos cientistas desde que a Teoria da Tectónica de Placas começou a tomar forma. Hoje acreditamos estar mais perto da resposta.

Esta resposta vem do enorme esforço que tem sido realizado quer em termos numérico/computacionais quer a nível experimental, reproduzindo as condições existentes no interior do planeta.

Para Björn Winker da Universidade de Frankfurt na Alemanha acredita que a chave deste mistério é a água. Segundo o mesmo: "É necessário ter água na astenosfera de modo a que esta possa deformar-se plasticamente. Esta água não se encontra no estado liquido, mas sim formando grupos hidroxilos (OH-) com estrutura cristalina.

Mas aqui surge uma nova questão: como é que aquela água está ali?

Estudos recentes revelaram que solubilidade da água torna-se mínima às condições de pressão e temperatura existentes na astenosfera. Os estudos revelaram também que nestas condições os minerais mantélicos eram incapazes de incorporar toda a água existente no manto nas suas estruturas cristalinas. Deste modo a água em excesso formaria um fundente silicatado rico em água.

Há muito que se sabe que a presença uma pequena quantidade de fundente numa rocha diminui drasticamente a sua resistência mecânica.

Este modelo denominado de "Modelo da Solubilidade da Água" é elegante e permite explicar porque é que a Astenosfera é tão dúctil, permitindo assim que as placas litosfericas se desloquem e que a Tectónica se desenrole.

A Tectónica de Placas é talvez a característica geológica mais distinta que o nosso planeta apresenta, influenciando directa ou indirectamente muitos outros processos biológicos, atmosféricos e oceanográficos.

Texto adaptado daqui

O que são dobras?

Um das grandes realizações do século XX foi a elaboração da teoria da Tectónica de Placas. Esta teve por base a teoria da Deriva Continental e o conceito de Alastramento Oceânico.

A Teoria da Tectónica de Placas tem como objectivo explicar como e porquê a Litosfera (Crusta e uma fracção do Manto) se desloca sobre a Astenosfera.

A Litosfera é constituída por diversas "placas", denominadas "Placas Tectónicas" que se deslocam umas em relação às outras. O motor deste movimento é ainda alvo de intensos debate, mas pensa-se que este movimento é causado pelas correntes de convecção do Manto.

As placas ao movimentarem-se entre si causam a deformação das rochas presentes nas zonas junto às suas fronteiras. Esta deformação pode ser frágil (falhas) ou dúctil (dobras). As dobras formam-se geralmente em zonas mais profundas da litosfera, onde a temperatura é mais elevada, potenciando a deformação dúctil das rochas. A disciplina que estuda a deformação causada pela a interacção das placas tectónicas é a Geologia Estrutural.

As dobras são de extrema importância para a geologia porque permite estudar a história da Tectónica de Placas, isto é permite obter informações acerca de placas antigas que já não existem actualmente e das suas interacções.

Tectónica de Placas

Evolução da distribuição das massas continentais nos últimos 750 milhões de anos. Retirado daqui.

A modelar o planeta há pelo menos 3.8 mil milhões de anos. Pelo menos é o que dizem estes senhores num artigo poublicado ontem na Science.

Notícia via Público.

Mais informações aqui e mais animações e imagens aqui e aqui.