Exercícios: Estrutura e dinâmica da geosfera

A mina mais profunda do mundo atinge apenas cerca de $4\ \text{km}$ de profundidade, enquanto o raio da Terra é de cerca de $6\,370\ \text{km}$. Explica por que razão quase tudo o que sabemos sobre o interior terrestre provém de métodos indiretos, e dá um exemplo de método direto e outro de método indireto.

Ordena as seguintes camadas da geosfera desde a superfície até ao centro do planeta: núcleo interno, manto, núcleo externo, crosta. Indica, em seguida, qual delas ocupa a maior parte do volume terrestre.

Explica por palavras próprias o que é a litosfera, que camadas da geosfera a constituem e em que se distingue da crosta.

As ondas sísmicas de tipo S não atravessam o núcleo externo, enquanto as ondas P atravessam-no, embora reduzindo a sua velocidade. O que nos revela este facto sobre o estado físico do núcleo externo? Justifica a resposta.

Observa o esquema do interior da Terra. Nomeia as camadas assinaladas com os números de 1 a 4 e refere uma característica de cada uma (estado físico ou composição).

No manto existem correntes de convecção: o material quente ascende e o material frio descende. Explica o que origina estas correntes e que relação têm com o movimento da litosfera.

Numa estação sismológica regista-se a chegada das ondas P às 10:14:20 e a das ondas S às 10:14:49 (um atraso de $\Delta t = 29\ \text{s}$). Sabe-se que nessa região da crosta as ondas P viajam a uma velocidade média $v_P = 8,0\ \text{km/s}$ e as ondas S a $v_S = 4,5\ \text{km/s}$.

1. a) Deduz a expressão algébrica que relaciona o intervalo de tempo $\Delta t$ com a distância ao epicentro ($d$) e calcula a que distância exata da estação se encontra o epicentro (considera desprezável a profundidade do hipocentro).
2. b) Um técnico afirma: «Como conhecemos a distância exata, já podemos localizar o epicentro no mapa traçando uma linha reta». Refuta a afirmação dele, explicando que indeterminação geométrica existe, e concebe o método que os sismólogos devem empregar (número mínimo de estações e procedimento gráfico) para localizar com exatidão o epicentro.

Durante uma missão de exploração num planeta rochoso de tamanho semelhante à Terra, um sismógrafo regista um sismo gerado a $100\ \text{km}$ de profundidade. Comprova-se que, a partir dos $2\ 900\ \text{km}$ de profundidade, a velocidade das ondas P sofre uma descida brusca de $13,7\ \text{km/s}$ para $8,1\ \text{km/s}$, e as ondas S deixam de ser detetadas por completo.

1. a) Interpreta que mudanças físicas (densidade e estado de agregação da matéria) ocorrem a essa profundidade e indica o nome da descontinuidade sísmica terrestre análoga, indicando que camadas separa no nosso planeta.
2. b) Prevê que tipos de ondas registaria uma segunda estação sísmica situada nos antípodas do planeta ($180^{\circ}$ em relação ao foco sísmico) e justifica por que razão existe uma «zona de sombra» sísmica para as ondas S.

Numa prospeção mineira profunda regista-se uma temperatura de $15\ ^{\circ}\text{C}$ à superfície e de $75\ ^{\circ}\text{C}$ ao atingir os $2\ \text{km}$ de profundidade.

1. a) Calcula o gradiente geotérmico dessa zona em $^{\circ}\text{C}/100\ \text{m}$ e em $^{\circ}\text{C}/\text{km}$.
2. b) Se este mesmo gradiente se mantivesse constante de forma linear até ao centro da Terra (raio médio: $6\ 371\ \text{km}$), que temperatura teórica se atingiria no núcleo?
3. c) Sabendo que a temperatura real no centro do núcleo se estima entre $5\ 000\ ^{\circ}\text{C}$ e $6\ 000\ ^{\circ}\text{C}$, justifica por que razão o gradiente geotérmico não pode ser linear em todo o interior terrestre e interpreta que mecanismos de transferência de calor (condução na litosfera face à convecção no manto) explicam este comportamento.