Placas tectônicas: o que são, dinâmica, movimentos – Resumo

A teoria das placas tectônicas é o conceito mais importante da geologia moderna. Esta seção apresentará o conceito de placas tectônicas, como funciona, por que é importante e como está moldando o mundo hoje.

As placas tectônicas são frequentemente vista como a peça que faltava no quebra-cabeça para os geólogos. A tectônica de placas explica, direta ou indiretamente, quase todos os tópicos discutidos em geologia. É a cola que une tudo. Antes das placas tectônicas, os geólogos não tinham explicação para essas (e outras) perguntas:

1. O que faz com que as placas tectônicas se movam da maneira que fazem?
2. Por que a crosta oceânica é mais jovem que a crosta continental?
3. Por que os continentes têm a aparência de peças de quebra-cabeça ou estão posicionados como estão?
4. Por que o Japão e a Califórnia são tão propensos a terremotos e vulcões?
5. Como o Himalaia se formou?
6. Por que encontramos evidências de espécies aquáticas no topo do Himalaia e outras áreas montanhosas?
7. Como as montanhas se formam?
8. Por que os oceanos são como são?
9. Quais fatores contribuíram para a ocorrência das eras do gelo?
10. Por que a mesma espécie pode ser encontrada em continentes em lados opostos dos oceanos?

O QUE VOCÊ APRENDERÁ A FAZER

• Descreva e compare diferentes tipos de movimentos de placa, taxas de movimento e os mecanismos de condução e forças envolvidas com cada um.
• Conheça o papel da tecnologia nas placas tectônicas.

Teoria das placas tectônicas

Quando surgiu o conceito de disseminação do fundo do mar, os cientistas reconheceram que era o mecanismo para explicar como os continentes podiam se mover pela superfície da Terra.

Como os cientistas antes de nós, vamos agora fundir as idéias da deriva continental e do fundo do mar na teoria das placas tectônicas.

Assista a este vídeo sobre a deriva continental e o mecanismo de disseminação do fundo do mar para criar placas tectônicas .

Placas Tectônicas da Terra

O fundo do mar e os continentes se movem na superfície da Terra, mas o que está realmente se movendo? Que porção da Terra compõe as “placas” das placas tectônicas?

Esta questão também foi respondida por causa da tecnologia desenvolvida durante os tempos de guerra – neste caso, a Guerra Fria. As placas são feitas da litosfera.

Figura 1. Os terremotos contornam as placas.

Durante a década de 1950 e início dos anos 1960, os cientistas montaram redes de sismógrafos para ver se as nações inimigas estavam testando bombas atômicas.

Esses sismógrafos também registraram todos os terremotos ao redor do planeta. Os registros sísmicos poderiam ser usados ​​para localizar o epicentro de um terremoto , o ponto na superfície da Terra diretamente acima do local onde ocorreu o terremoto.

Os epicentros do terremoto contornam as placas. As cristas meso-oceânicas, as trincheiras e as grandes falhas marcam as bordas das placas, e é aí que ocorrem os terremotos (figura 1).

A litosfera é dividida em uma dúzia de placas maiores e várias menores (figura 2). As bordas das placas podem ser desenhadas conectando os pontos que marcam os epicentros dos terremotos.

Uma única placa pode ser feita de toda a litosfera oceânica ou toda a litosfera continental, mas quase todas as placas são feitas de uma combinação de ambas.

Figura 2. As placas litosféricas e seus nomes. As setas mostram se as placas estão se afastando, movendo-se juntas ou deslizando umas sobre as outras.

O movimento das placas sobre a superfície da Terra é chamado de placas tectônicas . As chapas se movem a uma taxa de alguns centímetros por ano, aproximadamente na mesma proporção que as unhas crescem.

Veja também:

• Placas tectônicas: o que são, dinâmica, movimentos – Resumo
• O que é Deriva Continental
• Processos Geológicos
• Camadas da Terra – Resumo
• Estruturas Geológicas: tipos, formação
• Deformação Crustal
• Tensão e deformação geológica
• Terremotos: causas, consequências – videos e fotos
• Abalo sísmico e ondas sísmicas
• Vulcões: erupção, como se formam, tipos
• Recursos ígneos e depósitos piroclásticos
• Perigos e monitoramento Vulcânico

Como as chapas se movem

Figura 3. A convecção do manto aciona placas tectônicas. O material quente sobe nas cristas médio-oceânicas e afunda nas trincheiras do fundo do mar, o que mantém as placas em movimento ao longo da superfície da Terra.

Se o alagamento do leito do mar impulsiona as placas, o que impulsiona o alastramento do fundo do mar? Imagine duas células de convecção lado a lado no manto, semelhante à ilustração da figura 3.

1. O manto quente das duas células adjacentes se eleva no eixo da crista, criando uma nova crosta oceânica.
2. O membro superior da célula de convecção se move horizontalmente para longe da crista da crista, assim como o novo fundo do mar.
3. Os membros externos das células de convecção mergulham no manto mais profundo, arrastando também a crosta oceânica. Isso acontece nas trincheiras do mar profundo.
4. O material afunda no núcleo e se move horizontalmente.
5. O material aquece e atinge a zona onde se eleva novamente.

Confira esta animação da convecção do manto  e assista a este vídeo:

Limites de placa

Limites de placa são as bordas onde duas placas se encontram. A maioria das atividades geológicas, incluindo vulcões, terremotos e construção de montanhas, ocorre nos limites das placas. Como duas placas podem se mover uma em relação à outra?

• Limites divergentes das placas : as duas placas afastam-se umas das outras.
• Limites de placa convergentes : as duas placas se movem uma na direção da outra.
• Transforme os limites das placas: as duas placas passam uma pela outra.

O tipo de limite da placa e o tipo de crosta encontrado em cada lado do limite determina que tipo de atividade geológica será encontrada lá.

Limites da placa divergente

As placas se separam nas cristas oceânicas, onde novas formas oceânicas. Entre as duas placas há um vale rift. A lava flui na superfície fria rapidamente para se tornar basalto, mas mais profundamente na crosta, o magma esfria mais lentamente para formar o gabro.

Assim, todo o sistema de cordões é constituído por rochas ígneas extrusivas ou intrusivas. Os terremotos são comuns nas cristas meso-oceânicas, uma vez que o movimento do magma e da crosta oceânica resulta em tremores crustais. A grande maioria das cristas oceânicas está localizada abaixo do mar (figura 4).

Figura 4. (a) A Islândia é o único local onde a crista está localizada na terra: a crista meso-atlântica separa as placas da América do Norte e da Eurásia; (b) O vale do rift no cume médio-atlântico na Islândia.

Figura 5. As placas da Arábia, da Índia e da África estão se separando, formando o Grande Vale do Rift na África. O Mar Morto preenche a fenda com a água do mar.

Confira estas animações:

• Limite de placa divergente na crista meso-oceânica
• Limite da placa divergente

Limites de placas divergentes podem ocorrer dentro de um continente? Qual é o resultado? Rift incontinental (figura 5), ​​o magma se eleva abaixo do continente, fazendo com que ele se torne mais fino, quebre e finalmente se separe. Nova crosta oceânica irrompe no vazio, criando um oceano entre os continentes.

Limites de placa convergentes

Quando duas placas convergem, o resultado depende do tipo de litosfera de que as placas são feitas. Não importa o que, esmagar duas enormes placas de litosfera juntos resulta em geração de magma e terremotos.

Figura 6. A subducção de uma placa oceânica sob uma placa continental causa terremotos e forma uma linha de vulcões conhecida como arco continental.

Oceano-Continente

Quando a crosta oceânica converge com a crosta continental, a placa oceânica mais densa mergulha sob a placa continental. Esse processo, chamado de subducção , ocorre nas trincheiras oceânicas (figura 6). Toda a região é conhecida como zona de subducção .

Zonas de subducção têm muitos terremotos intensos e erupções vulcânicas. A placa subductora provoca a fusão no manto. O magma sobe e entra em erupção, criando vulcões. Estas montanhas vulcânicas costeiras são encontradas em uma linha acima da placa subductora (figura 7). Os vulcões são conhecidos como um arco continental .

Figura 7. (a) Na trincheira que forra a margem oeste da América do Sul, a placa de Nazca está submergindo sob a placa sul-americana, resultando na Cordilheira dos Andes (terras altas de cor marrom e vermelha); (b) A convergência elevou o calcário nas montanhas dos Andes, onde os vulcões são comuns.

O movimento da crosta e do magma causa terremotos. Veja este  mapa de epicentros do terremoto em zonas de subducção . Esta animação mostra a relação entre a subducção da litosfera e a criação de um arco vulcânico .

Os vulcões do nordeste da Califórnia – Pico Lassen, Monte Shasta e o vulcão Medicine Lake – juntamente com o resto das Montanhas Cascade do Noroeste do Pacífico são o resultado da subducção da placa de Juan de Fuca sob a placa norte-americana (figura 8).

A placa de Juan de Fuca é criada pelo leito do mar que se estende ao largo da cordilheira de Juan de Fuca.

Figura 8. As Montanhas Cascata do Noroeste do Pacífico são um arco continental.

Se o magma em um arco continental é félsico, pode ser muito viscoso (espesso) para subir através da crosta. O magma esfriará lentamente para formar granito ou granodiorito. Esses grandes corpos de rochas ígneas intrusivas são chamados de batólitos , que um dia poderão ser elevados para formar uma cadeia montanhosa (figura 9).

Figura 9. O batólito da Sierra Nevada resfriado sob um arco vulcânico há aproximadamente 200 milhões de anos. A rocha está bem exposta aqui no Monte Whitney. Batholiths semelhantes estão provavelmente formando sob os Andes e Cascades hoje.

Oceano oceânico

Quando duas placas oceânicas convergem, a placa mais velha e mais densa se subdivide no manto. Uma vala oceânica marca o local onde a placa é empurrada para baixo no manto.

A linha de vulcões que cresce na placa oceânica superior é um arco de ilha . Você acha que os terremotos são comuns nessas regiões (figura 10)?

Figura 10. (a) A subducção de uma placa oceânica sob uma placa oceânica resulta em um arco de ilha vulcânica, uma fossa oceânica e muitos terremotos. (b) O Japão é um arco de ilha em forma de arco composto de vulcões do continente asiático, como visto nesta imagem de satélite.

Confira esta  animação de um limite de placa continente oceânico .

Continente-Continente

As placas continentais são muito flutuantes para serem subdivididas. O que acontece com o material continental quando colide? Como não tem mais para onde ir, isso cria algumas das maiores cadeias montanhosas do mundo (figura 11).

O magma não pode penetrar nessa crosta espessa, de modo que não há vulcões, embora o magma permaneça na crosta. Rochas metamórficas são comuns devido ao estresse que a crosta continental experimenta. Com enormes placas de crosta colidindo juntas, as colisões continente-continente provocam numerosos e grandes terremotos.

Figura 11. (a) Na convergência continente-continente, as placas empurram para cima para criar uma alta cadeia de montanhas. (b) As montanhas mais altas do mundo, os Himalaias, são o resultado da colisão da Placa Indiana com a Placa Eurasiana, vista nesta foto da Estação Espacial Internacional.

Confira esta curta animação da placa indiana colidindo com a placa da Eurásia .

Veja esta animação do Himalaia subindo.

As Montanhas Apalaches são os remanescentes de uma grande cadeia de montanhas que foi criada quando a América do Norte atingiu a Eurásia há cerca de 250 milhões de anos.

Transformar Limites De Placa

Figura 12. Na Falha de San Andreas, na Califórnia, a Placa do Pacífico está deslizando para noroeste em relação à placa norte-americana, que está se movendo para o sudeste. No extremo norte da imagem, o limite de transformação se transforma em uma zona de subducção.

Os limites da placa de transformação são vistos como falhas de transformação , em que duas placas se movem umas para as outras em direções opostas. As falhas de transformação nos continentes provocam terremotos em massa (figura 12).

A Califórnia é muito geologicamente ativa. Quais são os três principais limites das placas na Califórnia ou perto dela (figura 13)?

1. Um limite de placa de transformação entre as placas do Pacífico e da América do Norte cria a Falha de San Andreas, a falha de transformação mais notória do mundo.
2. Apenas no mar, um limite de placa divergente, a crista de Juan de Fuca, cria a placa de Juan de Fuca.
3. Um limite de placa convergente entre a placa oceânica Juan de Fuca e a placa continental norte-americana cria os vulcões Cascades.

Figura 13. Este mapa mostra os três principais limites da placa na Califórnia ou perto dela.

Uma breve revisão dos três tipos de limites de placa e as estruturas que são encontradas lá é o assunto deste vídeo sem palavras.

Superfície em Mudança da Terra

Os geólogos sabem que Wegener estava certo porque os movimentos dos continentes explicam muito sobre a geologia que vemos. A maior parte da atividade geológica que vemos no planeta hoje é por causa das interações das placas móveis.

Figura 14. Cordilheiras da América do Norte.

No mapa da América do Norte (figura 14), onde estão localizadas as cadeias montanhosas? Usando o que você aprendeu sobre as placas tectônicas, tente responder às seguintes perguntas:

1. Qual é a origem geológica do intervalo das cascatas? As cascatas são uma cadeia de vulcões no noroeste do Pacífico. Eles não são rotulados no diagrama, mas ficam entre a Sierra Nevada e a Cordilheira Costeira.
2. Qual é a origem geológica da Sierra Nevada? (Dica: essas montanhas são feitas de intrusões graníticas).
3. Qual é a origem geológica das Montanhas Apalaches ao longo do leste dos EUA?

Figura 15. Cerca de 200 milhões de anos atrás, as Montanhas Apalaches do leste da América do Norte provavelmente já foram tão altas quanto o Himalaia, mas elas foram desgastadas e erodidas significativamente desde o colapso do Pangea.

Lembre-se que Wegener usou a similaridade das montanhas nos lados oeste e leste do Atlântico como evidência de sua hipótese de deriva continental. As montanhas dos Apalaches se formaram em um limite de placa convergente quando Pangea se juntou (figura 15).

Antes da Pangea se unir, os continentes foram separados por um oceano onde o Atlântico está agora. O oceano proto-atlântico encolheu quando o oceano Pacífico cresceu.

Atualmente, o Pacífico está encolhendo conforme o Atlântico está crescendo. Este  ciclo do supercontinente é responsável pela maioria das características geológicas que vemos e muitas outras que se foram há muito tempo (figura 16).

Figura 16. Os cientistas pensam que a criação e a fragmentação de um supercontinente ocorrem a cada 500 milhões de anos. O supercontinente antes de Pangaea era Rodinia. Um novo continente se formará à medida que o oceano Pacífico desaparecer.

Esta animação mostra o movimento dos continentes ao longo dos últimos 600 milhões de anos, começando com o rompimento de Rodínia.

Resumo

• Placas de litosfera se movem por causa de correntes de convecção no manto. Um tipo de movimento é produzido pelo espalhamento do fundo do mar.
• Os limites das placas podem ser localizados descrevendo-se os epicentros do terremoto.
• As placas interagem em três tipos de limites de placa: divergentes, convergentes e transformados.
• A maior parte da atividade geológica da Terra ocorre nos limites das placas.
• Em um limite divergente, a atividade vulcânica produz uma crista oceânica e pequenos terremotos.
• Em um limite convergente com pelo menos uma placa oceânica, uma trincheira oceânica, uma cadeia de vulcões se desenvolve e muitos terremotos ocorrem.
• Em um limite convergente onde as duas placas são continentais, as cadeias de montanhas crescem e os terremotos são comuns.
• Em um limite de transformação, há uma falha de transformação e terremotos gigantescos ocorrem, mas não há vulcões.
• Processos agindo por longos períodos de tempo criam características geográficas da Terra.

Desenvolvendo a Teoria

Em consonância com outras propostas prévias e contemporâneas, em 1912 o meteorologista Alfred Wegener descreveu amplamente o que chamou de deriva continental, expandido em seu livro de 1915 The Origin of Continents and Oceans [1] , e começou o debate científico que terminaria cinquenta anos depois na teoria das placas tectônicas.

A partir da ideia (também expressa pelos seus precursores) de que os continentes atuais formavam uma única massa terrestre (que foi chamada Pangea mais tarde) que se separou, libertando assim os continentes do manto da Terra e comparando-os a “icebergs” de baixo granito de densidade flutuando em um mar de basalto mais denso.

As evidências que sustentam a idéia vieram dos contornos da costa leste da América do Sul e da costa oeste da África, e da combinação das formações rochosas ao longo dessas bordas.

A confirmação de sua natureza contígua anterior também veio das plantas fósseis Glossopteris e  Gangamopteris , e do réstrile do reptile ou mamífero-like Lystrosaurus , todos amplamente distribuídos na América do Sul, África, Antártica, Índia e Austrália.

A evidência de que uma dessas antigas colônias desses continentes era evidente para os geólogos que trabalham no hemisfério sul. O sul-africano Alex du Toit reuniu uma massa de tais informações em sua publicação de 1937, Our Wandering Continents.e foi além de Wegener ao reconhecer as fortes ligações entre os fragmentos de Gondwana.

Figura 17. Mapa detalhado mostrando as placas tectônicas com seus vetores de movimento. (Clique na imagem para abrir uma versão maior do mapa.)

Mas sem evidências detalhadas e uma força suficiente para impulsionar o movimento, a teoria não era geralmente aceita: a Terra poderia ter uma crosta sólida, um manto e um núcleo líquido, mas parecia não haver maneira de porções da crosta se movimentarem. Distintos cientistas, como Harold Jeffreys e Charles Schuchert, foram críticos sinceros da deriva continental.

Apesar de muita oposição, a visão da deriva continental ganhou apoio e um debate animado começou entre “drifters” ou “mobilistas” (proponentes da teoria) e “fixistas” (oponentes).

Durante as décadas de 1920, 1930 e 1940, o primeiro alcançou importantes marcos propondo que as correntes de convecção poderiam 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 na tectônica de placas foram propostos por geofísicos e geólogos (fixistas e mobilistas) como Vening-Meinesz, Holmes e Umbgrove.

Uma das primeiras evidências geofísicas usadas para apoiar o movimento das placas litosféricas veio do paleomagnetismo. Isto é baseado no fato de que rochas de diferentes idades mostram uma direção variável do campo magnético, evidenciada por estudos desde meados do século XIX.

Os pólos norte e sul magnéticos se invertem no tempo e, especialmente importante em estudos paleotectônicos, a posição relativa do polo norte magnético varia com o tempo.

Inicialmente, durante a primeira metade do século XX, o último fenômeno foi explicado pela introdução do que foi chamado de “vagar polar” (ver vagão polar aparente), isto é, assumiu-se que a localização do pólo norte estava mudando com o tempo.

Uma explicação alternativa, porém, era que os continentes haviam se movido (deslocados e girados) em relação ao pólo norte, e cada continente, na verdade, mostra o seu próprio “caminho de vagar 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 documento em 1956,[2]  e por Warren Carey em um simpósio realizado em março de 1956. [3]

A segunda evidência em apoio à deriva continental ocorreu durante o final dos anos 50 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, mais geralmente, com o desenvolvimento da geologia marinha. o que evidencia a associação entre o leito oceânico espalhado ao longo das cristas meso-oceânicas e as inversões do campo magnético, publicadas entre 1959 e 1963 por Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine & Matthews e Morley.

Avanços simultâneos nas técnicas de imageamento sísmico inicial dentro e ao redor das zonas Wadati-Benioff ao longo das trincheiras que delimitam 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 encurtamento ao longo de suas margens.

Todas essas evidências, tanto do leito oceânico quanto das margens continentais, deixaram claro por volta de 1965 que a deriva continental era viável e que a teoria das placas tectônicas, que foi definida em uma série de artigos entre 1965 e 1967, nasceu com todos seu extraordinário poder explicativo e preditivo. 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

Figura 18. Alfred Wegener na Groenlândia no inverno de 1912-13.

No final do século XIX e início do século XX, os geólogos assumiram que as principais características da Terra eram fixas e que a maioria das características geológicas, tais como o desenvolvimento da bacia e cadeias montanhosas, poderia ser explicada pelo movimento crustal vertical, descrito na chamada teoria geosinclinal. Geralmente, isto foi colocado no contexto de um planeta Terra em contração devido à perda de calor no curso de um tempo geológico relativamente curto.

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 uma vez.

Desde aquela época, 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 provocaram um reexame da aparente idade da Terra. Isso já havia sido estimado por sua taxa de resfriamento e suposição de que a superfície da Terra irradiava como um corpo negro.

Esses cálculos haviam sugerido que, mesmo que começasse com o 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 antiga e que seu núcleo ainda estava suficientemente quente para ser líquido.

Em 1915, depois de ter publicado um primeiro artigo em 1912, Alfred Wegener estava fazendo argumentos sérios para a ideia de deriva continental na primeira edição de A Origem dos Continentes e dos Oceanos.. Nesse livro (reeditado em quatro edições sucessivas até a final em 1936), ele observou como a costa leste da América do Sul e a costa oeste da África pareciam como se estivessem anexadas.

Wegener não foi o primeiro a notar isso (Abraham Ortelius, António Snider-Pellegrini, Eduard Suess, Roberto Mantovani e Frank Bursley Taylor o precederam apenas para mencionar alguns), mas ele foi o primeiro a organizar importantes dados fósseis e paleo-topográficos e climatológicos. evidência 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, 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 Caledonian da Europa e partes das Montanhas Apalaches da América do Norte são muito semelhantes em estrutura e litologia.

No entanto, suas idéias 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 forma a crosta oceânica. Wegener não pôde explicar a força que impulsionou a deriva continental, e sua reivindicação não veio até depois de sua morte em 1930.

Continentes Flutuantes, Paleomagnetismo e Zonas de Sismicidade

Como se observou desde cedo que, embora o granito existisse nos continentes, o leito oceânico parecia ser composto de basalto mais denso, o conceito prevalecente durante a primeira metade do século XX era que havia dois tipos de crosta, denominada “sial” (tipo continental). e “sima” (crosta do tipo oceânico). Além disso, supunha-se que uma camada estática de estratos estivesse presente nos continentes. Portanto, parecia aparente que uma camada de basalto (sial) é a base das rochas continentais.

Figura 19. Epicentros do terremoto global, 1963-1998

No entanto, com base nas anormalidades na deflexão da linha de prumo pelos Andes no Peru, Pierre Bouguer havia deduzido que montanhas menos densas devem ter uma projeção descendente na camada mais densa embaixo.

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 os estudos sísmicos detectaram variações de densidade correspondentes. Portanto, em meados da década de 1950, a questão permaneceu sem solução quanto a saber se as raízes das montanhas estavam cerradas no basalto 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 trincheiras oceânicas e das cristas.

No final da década de 1920, os sismólogos começaram a identificar várias zonas proeminentes de terremotos paralelas às trincheiras que normalmente se inclinavam a 40-60 ° da horizontal e se estendiam por centenas de quilômetros na Terra.

Essas zonas mais tarde ficaram conhecidas como zonas de Wadati-Benioff, ou simplesmente zonas de Benioff, em homenagem aos sismólogos que os reconheceram pela primeira vez, 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 Sismográfica Padronizada (WWSSN) para monitorar a conformidade do tratado de 1963 que proíbe o teste de armas nucleares no solo. Os dados muito melhorados dos instrumentos da WWSSN permitiram que os sismólogos mapeassem precisamente as zonas de concentração de terremotos em todo o mundo.

Enquanto isso, os debates se desenvolveram em torno dos fenômenos do wander polar. Desde os primeiros debates sobre a deriva continental, os cientistas discutiram e utilizaram evidências de que a deriva polar ocorrera porque os continentes pareciam ter passado por diferentes zonas climáticas durante o passado.

Além disso, dados paleomagnéticos mostraram que o pólo magnético também se alterou durante o tempo. Raciocinando de maneira oposta, os continentes poderiam ter mudado e rodado, enquanto o pólo permanecia relativamente fixo.

A primeira vez que a evidência de polaridade magnética foi usada para apoiar os movimentos dos continentes foi em um artigo de Keith Runcorn em 1956, e sucessivos trabalhos dele e de seus alunos Ted Irving (que foi o primeiro a ser convencido do fato de que paleomagnetismo suportado deriva continental) e Ken Creer.

Isto foi imediatamente seguido por um simpósio na Tasmânia em março de 1956. Neste simpósio, a evidência foi usada na teoria de uma expansão da crosta global.

Nesta hipótese, o deslocamento dos continentes pode ser simplesmente explicado por um grande aumento no tamanho da Terra desde sua formação.

No entanto, isso era insatisfatório porque seus defensores não podiam oferecer um mecanismo convincente para produzir uma expansão significativa da Terra. Certamente não há evidências de que a lua tenha se expandido nos últimos 3 bilhões de anos; outro trabalho logo mostraria que a evidência era igualmente de apoio à deriva continental em um globo com um raio estável.

Durante os anos trinta até o final dos anos cinquenta, obras de Vening-Meinesz, Holmes, Umbgrove e numerosas outras descreveram 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 das placas ficassem sob o mar e, em 1928, que as correntes de convecção dentro do manto pudessem ser a força motriz. Muitas vezes, essas contribuições são esquecidas porque:

• Na época, a deriva continental não foi aceita.
• Algumas dessas idéias foram discutidas no contexto de idéias fixistas abandonadas de um globo deformador sem deriva continental ou uma Terra em expansão.
• Eles foram publicados durante 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 trabalhos sobre disseminação do fundo do mar publicados pelos pesquisadores norte-americanos na década de 1960.

Espalhamento e Convecção Mid-Oceanic Ridge

Em 1947, uma equipe de cientistas liderado por Maurice Ewing utilizando navio de pesquisa da Woods Hole Oceanographic Institution a Atlantis e uma variedade de instrumentos, confirmou a existência de um aumento no Oceano Atlântico central, e descobriu que o chão do fundo do mar abaixo da camada de os sedimentos consistiam de basalto, não o granito que é o principal constituinte dos continentes.

Eles também descobriram que a crosta oceânica era muito mais fina que a crosta continental. Todas essas novas descobertas levantaram questões importantes e intrigantes.

Os novos dados que foram coletados nas bacias oceânicas também mostraram características particulares em relação à batimetria. Um dos principais resultados desses conjuntos de dados foi que, em todo o mundo, um sistema de cordilheiras oceânicas foi detectado.

Uma conclusão importante foi que, ao longo deste sistema, o novo fundo oceânico estava sendo criado, o que levou ao conceito de “Grande Rift Global”. Isto foi descrito no papel crucial de Bruce Heezen (1960), [4] o que provocaria uma verdadeira revolução no pensamento.

Uma conseqüência profunda da expansão do fundo do mar é que a nova crosta foi, e ainda está sendo, continuamente criada ao longo das cristas oceânicas. Portanto, Heezen defendeu a chamada hipótese de “expansão da Terra” de S. Warren Carey (ver acima).

Então, ainda permanece a pergunta: como pode uma nova crosta ser continuamente adicionada ao longo das cristas oceânicas sem aumentar o tamanho da Terra? Na realidade, esta questão já tinha sido resolvido por inúmeros cientistas durante os anos quarenta e os cinquenta anos, como Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates e muitos outros:

A crosta em excesso desapareceram ao longo do que eram chamados de fossas oceânicas, onde os chamados “ subdução ”ocorreu. Portanto, quando vários cientistas no início dos anos sessenta começaram a raciocinar sobre os dados à sua disposição sobre o fundo do oceano,

A questão particularmente intrigou Harry Hammond Hess, um geólogo da Universidade de Princeton e um contra-almirante da Reserva Naval, e Robert S. Dietz, um cientista da Coast and Geodetic Survey dos EUA que primeiro cunhou o termo espalhamento do fundo do mar .

Dietz e Hess (o primeiro publicou a mesma idéia um ano antes na Nature , [5]  mas a prioridade pertence a Hess que já havia distribuído um manuscrito inédito de seu artigo de 1962 em 1960) [6]  estavam entre os poucos que realmente entenderam o amplas implicações da disseminação do fundo do mar e como ele acabaria por concordar com as idéias pouco convencionais e inaceitáveis ​​da deriva continental e os modelos elegantes e mobilistas propostos por trabalhadores anteriores como Holmes.

No mesmo ano, Robert R. Coats, do US Geological Survey, descreveu as principais características da subducção de ilhas em ilhas Aleutas. Seu trabalho, apesar de pouco notado (e até mesmo ridicularizado) na época, já foi chamado de “seminal” e “presciente”.

Na verdade, ele realmente mostra que o trabalho dos cientistas europeus em arcos de ilhas e cinturões de montanhas foi realizado e publicado durante a década de 1930 até a década de 1950 foi aplicada e apreciada também nos Estados Unidos.

Se a crosta terrestre se expandia ao longo das cristas oceânicas, Hess e Dietz raciocinaram como Holmes e outros antes deles, deve estar encolhendo em outro lugar. Hess seguiu Heezen, sugerindo que a nova crosta oceânica se espalha continuamente para longe das cordilheiras em um movimento similar ao da correia transportadora.

E, usando os conceitos mobilísticos desenvolvidos anteriormente, ele concluiu corretamente que muitos milhões de anos depois, a crosta oceânica finalmente desce ao longo das margens continentais, onde trincheiras oceânicas – cânions muito profundos e estreitos – são formadas, por exemplo, ao longo da borda da bacia do Oceano Pacífico.

O passo importante que Hess fez foi que as correntes de convecção seriam a força motriz neste processo, chegando às mesmas conclusões que Holmes tinha décadas antes, com a única diferença de que o afinamento da crosta oceânica era realizado usando o mecanismo de Heezen de se espalhar ao longo das cristas.

Hess concluiu então 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 era feito pelo espessamento da litosfera continental, não, como agora entendido, por submergir em uma escala maior da própria crosta oceânica no manto) , o novo magma se ergue e entra em erupção ao longo das cristas se espalhando para formar uma nova crosta.

Com efeito, as bacias oceânicas estão sendo continuamente “recicladas”, com a criação de novas crostas e a destruição da velha litosfera oceânica ocorrendo simultaneamente. Portanto,

Magnetic Striping

Figura 20. Tiras magnéticas no fundo do mar

A partir dos anos 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 variações magnéticas ímpares no fundo do oceano.

Essa descoberta, embora inesperada, não foi totalmente surpreendente, pois era sabido 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 fornece as propriedades magnéticas mensuráveis ​​do basalto, essas variações magnéticas recém-descobertas forneceram outro meio para estudar o fundo do oceano. Quando a rocha recém-formada esfria,

Figura 21. Uma demonstração de striping magnético. (Quanto mais escura a cor, mais próxima da polaridade normal)

Como mais e mais do fundo do mar foi mapeado durante a década de 1950, as variações magnéticas acabaram por não ser ocorrências aleatórias ou isoladas, mas em vez disso revelaram padrões reconhecíveis.

Quando esses padrões magnéticos eram mapeados em uma ampla região, o fundo oceânico mostrava um padrão semelhante a uma zebra: uma faixa com polaridade normal e a faixa adjacente com polaridade invertida.

O padrão geral, definido por essas bandas alternadas de rochas polarizadas normalmente e reversamente, ficou conhecido como striping magnético, e foi publicado por Ron G. Mason e colaboradores em 1961, que não encontraram, no entanto, uma explicação para esses dados. termos de propagação do fundo do mar, como Vine, Matthews e Morley, alguns anos depois.

A descoberta do striping magnético exigia uma explicação. No início da década de 1960, cientistas como Heezen, Hess e Dietz começaram a teorizar que cordilheiras oceânicas marcam zonas estruturalmente frágeis, onde o leito oceânico estava sendo rasgado em dois ao longo da crista da cordilheira (ver o parágrafo anterior).

O novo magma das profundezas da Terra se eleva facilmente através dessas zonas fracas e, eventualmente, irrompe ao longo da crista das cristas para criar uma nova crosta oceânica.

Esse processo, inicialmente denominado “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 um novo fundo oceânico em todo o sistema de dorsais meso-oceânicos de 50.000 km de extensão.

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

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

Ao explicar tanto a faixa magnética zebra quanto a construção do sistema de dorsais meso-oceânicas, a hipótese do alastramento do fundo do mar (SFS) rapidamente ganhou conversões e representou outro grande avanço no desenvolvimento da teoria das placas tectônicas.

Além disso, a crosta oceânica passou a ser apreciada como um “registro em fita” natural da história das inversões do campo geomagnético (GMFR) do campo magnético da Terra.

Hoje, estudos extensos 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 seqüências sedimentares (magnetostratigrafia), para chegar a estimativas de taxas de propagação passadas. e reconstruções de placas.

Definição e Refino da Teoria

Depois de todas essas considerações, a Plate Tectonics (ou, como inicialmente se chamava “New Global Tectonics”), tornou-se rapidamente aceita no mundo científico, e numerosos artigos seguiram definindo os conceitos:

• Em 1965, Tuzo Wilson, que havia sido um promotor da hipótese de propagação do fundo do mar e deriva continental desde o início, acrescentou o conceito de falhas de transformação ao modelo, completando as classes de tipos de falhas necessárias para fazer a mobilidade das placas no globo. exercite-se.
• Um simpósio sobre a deriva continental foi realizado na Royal Society of London em 1965, que deve ser considerado como o início oficial da aceitação das placas tectônicas pela comunidade científica, e quais resumos são publicados como Blacket, Bullard & Runcorn (1965). Neste simpósio, Edward Bullard e colaboradores mostraram com um cálculo de computador como os continentes ao longo de ambos os lados do Atlântico seriam os mais adequados para fechar o oceano, o que ficou conhecido como o famoso “Bullard’s Fit”.
• Em 1966, Wilson publicou o artigo que se referia a reconstruções tectônicas de placas anteriores, introduzindo o conceito do que hoje é conhecido como o “Ciclo de Wilson”.
• Em 1967, na reunião da American Geophysical Union, W. Jason Morgan propôs que a superfície da Terra consiste de 12 placas rígidas que se movem em relação umas às outras.
• Dois meses depois, Xavier Le Pichon publicou um modelo completo baseado em 6 placas principais com seus movimentos relativos, o que marcou a aceitação final pela comunidade científica das placas tectônicas.
• No mesmo ano, McKenzie e Parker apresentaram, de forma independente, um modelo semelhante ao de Morgan, usando translações e rotações em uma esfera para definir os movimentos da placa.