As placas tectónicas são blocos enormes de rocha sólida (pedaços de litosfera). A dimensão das placas na superfície da Terra varia muito, entre meras centenas e milhares de quilómetros de extensão. A espessura também varia, entre menos de 50 km e mais de 250 km.   

As placas tectónicas movem-se de forma lenta mas inevitável. Também sofrem deformações, dobrando-se sob compressão e estirando-se sob extensão. Os sismos tectónicos ocorrem quando as forças entre duas placas são tão intensas que rompem falhas na litosfera sob os nossos pés.   

Actualmente, os cientistas utilizam o Sistema de Posicionamento Global (GPS) e satélites semelhantes para rastrear a forma como pontos específicos da superfície terrestre se movem. Todas as placas têm limites que partilham com as suas placas vizinhas. Essas fronteiras entre placas dividem-se em quatro grandes tipos: convergentes, em que as placas se movem uma contra a outra; divergentes, em que as placas se afastam uma da outra; transformantes, em que as placas se movem lateralmente; e difusas, em que o movimento entre as placas é distribuído ao longo de redes complexas de falhas.   

Portugal Continental está localizado na placa eurasiática (UE). Esta placa tem um limite divergente que afasta a Eurásia da placa norte-americana, e uma região convergente ao longo da qual a Eurásia é empurrada para a placa africana (núbia).  

As placas tectónicas são feitas da litosfera terrestre, que compreende a crosta (a camada sólida mais externa da Terra) e o manto mais alto subjacente. A composição das placas varia consoante sejam continentais ou oceânicas. A crosta continental é composta por materiais leves em comparação com os materiais densos e pesados da crosta oceânica. A crosta e a litosfera continentais são muito mais espessas do que as suas equivalentes oceânicas. A diferença de espessuras e densidades entre o material oceânico e o material continental explica a diferença entre as elevações das suas superfícies. Tal como os icebergues, os continentes têm raízes profundas no interior do manto terrestre.

As placas tectónicas são feitas da litosfera terrestre, que compreende a crosta (a camada sólida mais externa da Terra) e o manto mais alto subjacente. A composição das placas varia consoante sejam continentais ou oceânicas. A crosta continental é composta por materiais leves em comparação com os materiais densos e pesados da crosta oceânica. A crosta e a litosfera continentais são muito mais espessas do que as suas equivalentes oceânicas. A diferença de espessuras e densidades entre o material oceânico e o material continental explica a diferença entre as elevações das suas superfícies.Tal como os icebergues, os continentes têm raízes profundas no interior do manto terrestre.A tectónica de placas e o vulcanismo são evidências da placa dinâmica que é a Terra e de que a sua dinâmica se circunscreve às camadas da crosta e do manto. O manto inferior interage com o núcleo externo — que é líquido e composto de ligas de ferro-níquel e outros elementos — e é aquecido a partir de baixo, pelo que o núcleo externo também contribui para a dinâmica do manto. É a convecção ativa de metal líquido no núcleo externo que gera o campo magnético da Terra, o qual se estende até ao espaço e nos protege da radiação cósmica, incluindo de partículas carregadas de vento solar. O núcleo interno tem uma composição idêntica à do núcleo externo, só que é sólido, conforme demonstra a propagação das ondas sísmicas.

À medida que as placas tectónicas se movem umas em relação às outras — colidindo, separando-se ou deslizando apenas lateralmente — criam as montanhas, as depressões e outras “cicatrizes” que vemos na superfície terrestre.Onde as placas se afastam, ao longo das cristas médio-oceânicas (1), o magma ascende à superfície e arrefece, criando nova crosta oceânica (2). Quando colidem (em 3) contra placas continentais, menos densas e menos pesadas (4), as placas oceânicas, mais densas e mais pesadas, mergulham por baixo daquelas em direção ao interior da Terra, num processo chamado subducção (5).  A subducção (5) também ocorre quando duas placas oceânicas colidem (em 7). À medida que desce para o manto, a placa oceânica liberta água, baixando o ponto de fusão das rochas do manto e gerando magma, que ascende à superfície, o que cria arcos vulcânicos nas placas oceânicas (8) e vulcões nas margens continentais (4). A colisão entre duas placas continentais (em 6) leva à criação de enormes montanhas, devido ao encurtamento e espessamento da litosfera. As cristas médio-oceânicas são muitas vezes compensadas e ligadas por falhas transformantes (9).  As cicatrizes destas falhas numa placa são zonas de fratura (9). A maioria dos sismos são gerados em fronteiras de placas.

O movimento das placas tectónicas que vemos à superfície está relacionado com a convecção do manto. À medida que deslizam para baixo do manto (2), as densas e frias placas oceânicas provocam um fluxo descendente (3). Algumas placas estagnam em descontinuidades do manto médio, enquanto outras continuam até ao fundo, aos limites do núcleo do manto (3). O fluxo ascendente de material está associado a colunas emergentes de rochas quentes e menos densas do manto (4). Estas colunas podem emergir tanto de níveis rasos como de depósitos profundos. Nas cristas médio-oceânicas (1), as placas divergem, abrindo espaço ao afloramento de manto que criará nova crosta. Os detalhes da convecção do manto e da sua interação com os movimentos tectónicos da superfície continuam a ser motivo de intensa investigação científica.

À medida que as placas tectónicas se movem umas em relação às outras — colidindo, separando-se ou deslizando apenas lateralmente — criam as montanhas, as depressões e outras “cicatrizes” que vemos na superfície terrestre.  Se esvaziássemos os oceanos do planeta, seria possível identificar a maior parte das fronteiras de placas no mapa de relevo.

Quando comparados com a idade da Terra (4500 milhões de anos), os oceanos são muito jovens. Os domínios oceânicos mais antigos e extensos não têm mais de 180 milhões de anos. A explicação está nas placas tectónicas. Os oceanos mais antigos já sofreram todos subducções, estando agora a reciclar o manto.

Science Alive Centre of Estremoz

Science Alive Centre of Faro

O que são placas tectonicas?

Placas Tectónicas e Placas que se movem

O sismómetro é um instrumento que mede o movimento do solo. A Terra pode tremer devido a sismos, erupções vulcânicas, explosões, atividades humanas ou de animais, ao rebentamento de ondas oceânicas contra a costa ou a outras forças aplicadas na superfície terrestre.   

Inicialmente os sismómetros funcionavam em observatórios independentes. Agora, funcionam em redes de dezenas a milhares de sensores, e podemos ver em tempo real os sismos que acontecem em todo o mundo.   

Os sismómetros são muito sensíveis e podem medir o mais pequeno movimento do solo. Na realidade, medem a velocidade da partícula quando o solo é abanado. Se o movimento for mais forte, os sismómetros atingem os seus limites e precisamos de instrumentos menos sensíveis, tais como acelerómetros. Estes medem a aceleração do solo e mantêm-se à escala mesmo durante um forte abanão. 

Sismogramas que mostram o movimento do solo causado por um sismo regional a 120 km da estação sísmica.  Para descrever por completo o movimento do solo, uma estação sísmica precisa de 3 sensores alinhados ao longo de 3 direções ortogonais. Estas são geralmente uma vertical (Z na figura) e duas direções horizontais: norte-sul (N na figura) e este-oeste (E na figura).

Os sismómetros (seta amarela) são instalados no fundo do mar por longos períodos de tempo, de modo a registarem sinais que não são detetados pelas estações sísmicas permanentes em terra. A foto mostra a instalação de um OBS (OceanBottomSeismometer), um sismómetro de fundo oceânico, numa experiência que visa registar vocalizações de baleias de barbas.

Os primeiros sismómetros — ou, mais precisamente, os sismógrafos — eram máquinas grandes e pesadas, de modo a poderem registar sismos do outro lado do mundo. A figura mostra um desses modelos, o sismógrafo Wiechert, com o sensor horizontal à esquerda e o sensor vertical à direita. A massa oscilante é superior a 1 tonelada no sensor vertical.

Instituto Dom Luiz

Instituto Português do Mar e da Atmosfera

IGUC

O que é um sismómetro?

Sismómetro

As ondas sísmicas são causadas pela energia que é libertada quando as rochas se fraturam sob a ação de forças deformantes.   

Existem quatro tipos de ondas sísmicas, divididos em duas categorias: ondas de volume e ondas superficiais.   

As ondas P são as ondas sísmicas mais rápidas e conseguem atravessar qualquer material — sólido, líquido ou gasoso.   

São ondas de som (ou acústicas), também conhecidas como ondas de compressão, visto que as rochas se comprimem e distendem repetidamente, antes de, após a passagem da onda, voltarem à forma original.   

As ondas S são mais lentas do que as P, mas ainda assim mais rápidas do que as ondas superficiais.   

Não conseguem atravessar líquidos nem gases, pelo que não podem atravessar o núcleo externo da Terra, que é feito de metal fundido.   

As ondas de Rayleigh e de Love propagam-se paralelamente ao solo.   

São menos rápidas do que as ondas de volume, mas perdem energia mais devagar.   

As ondas de Rayleigh têm um movimento elíptico vertical e são tipicamente descritas como um movimento de balanço semelhante ao das ondas que sentimos num barco.   

As ondas de Love resultam de uma interação entre ondas S, movendo o solo lateralmente, num plano horizontal, sem causar qualquer movimento vertical.

Esboço do trajeto do raio (setas compridas), do movimento de partículas (setas curtas) e da frente de onda (plano retangular) associados às ondas de volume P e S (setas azuis) e às ondas superficiais (setas vermelhas). O movimento de partículas das ondas S pode ocorrer no plano horizontal (SH) ou no plano vertical (SV). O movimento de partículas S será uma combinação dos dois.

Esboço do trajeto do raio, do movimento de partículas e da frente de onda associados às ondas de volume P e S (setas azuis) e às ondas superficiais (setas vermelhas). As ondas superficiais propagam-se paralelamente à superfície, enquanto as ondas de volume se propagam ao longo de raios curvos através do interior de uma Terra heterogénea, ilustrada pelas cores vermelha e azul. Os traços mostram a localização de duas descontinuidades no manto terrestre.

Sabia que, em 1939, Jeffreys estabeleceu as tabelas de tempo de viagem das fases sísmicas mais importantes, que dizem quanto tempo cada onda sísmica leva a percorrer uma dada distância, e que a margem de erro destas, ainda hoje, é de apenas 0,2 %? A figura mostra uma versão recente e mais abrangente das curvas de tempo de viagem de Jeffreys. A variedade de ondas sísmicas é uma consequência da reflexão e refração, no interior da Terra, das ondas de volume nas principais interfaces.

Observamos uma variedade de ondas sísmicas no nosso planeta porque as ondas de volume que percorrem o interior da Terra sofrem reflexão e refração nas principais interfaces. As letras maiúsculas identificam o tipo de onda e a camada em que cada raio se desloca: P, S, K, I, J. As letras minúsculas indicam reflexões: c, i.

Os sismogramas são registos dos movimentos do solo causados por um sismo. Quando estamos muito próximos dos sismos, o sismómetro (acelerómetro) regista as ondas geradas de forma progressiva a partir de toda a falha. Geralmente, é impossível identificar de forma clara onde começam as ondas S. As ondas superficiais não são visíveis.

Nos eventos menores, a uma curta distância da fonte, é possível identificar de forma clara as ondas P e S no sismograma. As ondas superficiais podem ou não estar presentes.

A grande distância de sismos grandes, os sismogramas são complexos, podendo muitas ondas sísmicas ser identificadas devido à estrutura heterogénea da Terra, o que leva a reflexões e/ou refrações. Nos sismos pouco profundos, a grande distância da fonte, as ondas de maior amplitude (e maior período) são as ondas superficiais.

Em sismos muito grandes, as ondas superficiais que chegam a uma estação percorrem a Terra ao longo de direções opostas, dando a volta ao mundo várias vezes. A grande distância dos sismos, as ondas superficiais têm a maior amplitude.

Os quatro tipos de ondas sísmicas

Ondas P&S

Existem três grandes tipos de falhas: normais, de desligamento e inversas. As forças aplicadas à rocha frágil definem o movimento da falha, o qual, por sua vez, define o tipo de falha. As falhas normais, existentes sobretudo em fronteiras de placas divergentes, são causadas por tensões horizontais, que afastam os dois blocos. As falhas inversas, existentes sobretudo em fronteiras de placas convergentes, são causadas por compressões horizontais, que aproximam os dois blocos. As falhas de desligamento, existentes sobretudo em fronteiras de placas transformantes, são causadas por forças distensivas e compressivas horizontais de magnitudes semelhantes, que movendo os blocos lateralmente.

As falhas nem sempre são fáceis de identificar. A erosão e a sedimentação moldam a paisagem, e por vezes apagam as evidências mais subtis de falhas ativas. Outras falhas são enterradas, e não deixam vestígios visíveis na superfície da terra. São chamadas falhas cegas. Isto torna o mapeamento de falhas activas - onde ocorrerão futuros terramotos - uma tarefa muito difícil para geólogos e geofísicos, especialmente em regiões onde as taxas de actividade tectónica são baixas devido ao movimento lento das placas ou zonas de falhas distribuídas.

Existem três grandes tipos de falhas: normais, de desligamento e inversas. As forças aplicadas a rocha frágil definem o movimento da falha, o qual, por sua vez, define o tipo de falha. As falhas normais, existentes sobretudo em limites de placas divergentes, são causadas por tensões horizontais, afastando os dois blocos. As falhas inversas, existentes sobretudo em limites de placas convergentes, são causadas por compressões horizontais, aproximando os dois blocos. As falhas de desligamento, existentes sobretudo em limites de placas transformantes, são causadas por forças compressivas e distensivas horizontais de magnitude semelhante, movendo os blocos lateralmente.

Caso rompa a superfície terrestre, a falha ativa gera um traço de falha. A imagem mostra a rutura da falha do sismo de Chi Chi, Taiwan, em 1999. 

O sismo de Spitak de 1988, com uma magnitude de 6,8 na escala de Mercalli, ceifou a vida a milhares de pessoas e causou uma devastação generalizada na Arménia. Também rompeu a superfície, tal como mostra a figura.

O sismo de agosto de 1999 em Izmit, na Turquia, foi causado pela rutura de uma falha de desligamento. Provocou um grande movimento lateral entre os dois lados da falha, tal como se pode ver claramente pelos carris.

O movimento contínuo das falhas ativas desloca rios, origina relevos e gera caraterísticas geográficas que podem ser avistadas do ar e até de satélites no espaço. O traço da falha de San Andreas patente na figura é um bom exemplo disso.

O movimento contínuo das falhas ativas também origina no fundo do mar relevos postos a nu por levantamentos batimétricos de alta resolução. As setas mostram o traço da falha da Planície Abissal da Ferradura (a sudoeste de Portugal Continental) no fundo do oceano, o qual tem mais de 100 km de comprimento e evidencia um deslocamento vertical superior a 1000 metros em determinados locais. É uma das falhas apontadas como podendo ter estado na origem do terramoto e do tsunami de 1755.

Mapa das falhas ativas (linhas contínuas) e das falhas ativas prováveis (linhas tracejadas) identificadas em Portugal e na zona oceânica envolvente. Em terra, a atividade das falhas é muito lenta, com taxas inferiores a 0,5 milímetros por ano. A taxa de atividade das falhas ao largo é em grande parte desconhecida.

EFSM20 (EuropeanFault-SourceModel 2020): modelo de 2020 que mostra as falhas sismogénicas europeias que podem dar origem a sismos num futuro próximo.

Sismos e falhas

Sismos e Falhas

Há cerca de 250 milhões de anos, todos os continentes estavam unidos, formando um único supercontinente conhecido por Pangeia.Com o tempo, os continentes deslocaram-se para as posições que ocupam atualmente.  

A superfície terrestre é como um puzzle de placas tectónicas. Os movimentos das placas continentais e oceânicas moldam a paisagem, gerando vulcões, sismos, montanhas e bacias ao longo das fronteiras entre as placas.

Ao longo da história do nosso planeta, os continentes têm vagueado pela superfície, ligando-se umas vezes, para formar supercontinentes, e afastando-se outras. Rodínia foi um supercontinente neoproterozoico que se ligou há 1,1-0,9 biliões de anos e se separou há 750-633 milhões de anos. As massas de terra voltaram a ligar-se há cerca de 250 milhões de anos, formando o supercontinente Pangeia. Com o tempo, os continentes deslocaram-se para as posições que detêm atualmente. Ainda hoje, continuam a mover-se relativamente uns aos outros.  

A superfície terrestre é como um puzzle de placas tectónicas. Os movimentos das placas continentais e oceânicas moldam a paisagem, gerando vulcões, sismos, montanhas e bacias nos limites das placas. 

Há cerca de 200 000 000 anos, os continentes ligaram-se para formar o supercontinente Pangeia. De então para cá, os continentes foram-se afastando lentamente até atingir as posições atuais. E ainda hoje continuam a mover-se.

Science Alive Centre of Faro (currently closed)

O que é a deriva dos continentes?

Deriva dos Continentes

As massas de terra — ou, por outras palavras, os continentes — são caraterísticas muito antigas do nosso planeta, datando de até cerca de 4 biliões de anos. Os oceanos, em contrapartida, são muito jovens. As rochas oceânicas mais antigas datam de há cerca de 200 milhões de anos. A crosta oceânica é constantemente gerada em dorsais médio-oceânicas e consumida em zonas de subducção, ao passo que os continentes se mantêm à tona na superfície terrestre.

Acredita-se que, ao longo da história do nosso planeta, os continentes se foram ciclicamente ligando, para formar supercontinentes, e depois separando. 

O mar atinge o seu nível mais elevado na história do nosso planeta quando os continentes se começam a afastar e as bacias oceânicas ficam muito rasas.

Os continentes estão rodeados de plataformas continentais, partes dos blocos continentais que se encontram submersas devido à erosão oceânica. Para resolver o "puzzle dos continentes", são as margens das plataformas continentais que se encaixam umas nas outras e não os limites dos continentes acima do nível do mar.

Video of Plate Tectonics, from 540Ma to the Modern World (Scotese Animation)

A Plate Tectonic Puzzle , by the American Museum of Natural History

Pangea Breakup and Continental Drift, Physical Puzzle, by Tanya Atwater, UCSB

Grotzinger, J. & Jordan, T. H. (2020). Understanding Earth, 8th ed. MacMillan.

https://en.wikipedia.org/wiki/Pangaea#/media/File:Pangaea_200Ma.jpg

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