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Objectivos da Lua

• Explicar as leis de sobreposição e horizontalidade original do Steno.

li>Baseado numa secção transversal geológica, identificar as formações mais antigas e mais jovens.Explicar o que representa uma inconformidade.

• Saber como utilizar fósseis para correlacionar camadas rochosas.

Vocabulário

• biozone
• cross-relações de corte
• escala de tempo geológico

cama chavecontinuidade lateralmicrofóssil

• hisite horizontalidade original

idade relacional

• superposição
• unconformidade
• uniformitarismo

Introdução

Algo que esperamos que tenha aprendido com estas lições e com a sua própria experiência de vida é que as leis da natureza nunca mudam. Elas são as mesmas hoje como eram há milhares de milhões de anos atrás. A água congela a 0° C a 1 pressão atmosférica; isto é sempre verdade.

A consciência de que as leis naturais nunca mudam ajuda os cientistas a compreender o passado da Terra, porque lhes permite interpretar pistas sobre como as coisas aconteceram há muito tempo. Os geólogos utilizam sempre processos actuais para interpretar o passado. Se encontrar um fóssil de um peixe num ambiente terrestre seco, será que o peixe se afundou em terra? Será que a rocha se formou na água e depois se moveu? Uma vez que hoje em dia os peixes não se deslocam em terra, a explicação que adere à filosofia de que as leis naturais não mudam é que a rocha se moveu.

Fósseis eram Organismos Vivos

Em 1666, um jovem médico chamado Nicholas Steno dissecou a cabeça de um enorme tubarão branco que tinha sido pescado por um pescador perto de Florença, Itália. Steno ficou impressionado com a semelhança dos dentes do tubarão com os fósseis encontrados nas montanhas e colinas do interior (Figura abaixo).

A maioria das pessoas na altura não acreditava que os fósseis fizessem outrora parte de criaturas vivas. Os autores naquele dia pensavam que os fósseis de animais marinhos encontrados em altas montanhas, a milhas de qualquer oceano, podiam ser explicados de uma de duas maneiras:

• As conchas foram lavadas durante a inundação bíblica. (Esta explicação não podia explicar o facto de que os fósseis eram encontrados não só nas montanhas, mas também dentro das montanhas, em rochas que tinham sido extraídas das profundezas da superfície da Terra)
• Os fósseis formados dentro das rochas como resultado de forças misteriosas.

Mas para Steno, a estreita semelhança entre os fósseis e os organismos modernos era impossível de ignorar. Em vez de invocar forças sobrenaturais, Steno concluiu que os fósseis foram outrora parte de seres vivos. Procurou então explicar como se podiam encontrar conchas marinhas fósseis nas rochas e montanhas longe de qualquer oceano. Isto levou-o às ideias que são discutidas abaixo.

Superposição de camadas de rocha

Steno propôs que se uma rocha contivesse os fósseis de animais marinhos, a rocha formada a partir de sedimentos que se depositaram no fundo do mar. Estas rochas foram então erguidas para se tornarem montanhas. Com base nestes pressupostos, Steno fez uma série notável de conjecturas que são agora conhecidas como as Leis de Steno. Estas leis são ilustradas na Figura abaixo.

Outros cientistas observaram camadas rochosas e formularam outros princípios. O geólogo William Smith (1769-1839) identificou o princípio da sucessão defeituosa, que reconhece que:

• alguns tipos de fósseis nunca são encontrados com certos outros tipos de fósseis (por exemplo, os antepassados humanos nunca são encontrados com dinossauros), o que significa que os fósseis numa camada rochosa representam o que viveu durante o período em que a rocha foi depositada.
• As características mais antigas são substituídas por características mais modernas em organismos fósseis à medida que as espécies mudam ao longo do tempo; por exemplo, dinossauros com penas precedem aves no registo fóssil.
• Espécies fósseis com características que mudam distintamente e rapidamente podem ser usadas para determinar a idade das camadas rochosas com bastante precisão.

p> Geólogo escocês, James Hutton (1726-1797) reconheceu o princípio das relações transversais. Isto ajuda os geólogos a determinar o mais velho e o mais novo de duas unidades de rocha (Figura abaixo).

O Grand Canyon fornece uma excelente ilustração dos princípios acima referidos. As muitas camadas horizontais de rocha sedimentar ilustram o princípio da horizontalidade original (Figura abaixo).

• As camadas de rocha mais jovens estão no topo e as mais velhas estão na base, o que é descrito pela lei da sobreposição.
• As camadas de rocha distintiva, tais como o arenito Coconino, são combinadas através da ampla extensão do desfiladeiro. Estas camadas de rocha foram outrora ligadas, tal como se afirma pela regra da continuidade lateral.
• O rio Colorado corta todas as camadas de rocha para formar o desfiladeiro. Com base no princípio das relações transversais, o rio deve ser mais novo que todas as camadas de rocha que atravessa.

Determinando as Idades Relativas das Rochas

Princípios de Steno e Smith são essenciais para determinar as idades relativas das rochas e camadas rochosas. No processo de datação relativa, os cientistas não determinam a idade exacta de um fóssil ou rocha, mas olham para uma sequência de rochas para tentar decifrar os tempos em que um evento ocorreu em relação aos outros eventos representados nessa sequência. A idade relativa de uma rocha é então a sua idade em comparação com outras rochas. Se souber a idade relativa de duas camadas rochosas, (1) Sabe qual é mais velha e qual é mais nova? (2) Sabe qual é a idade das camadas em anos?

Um website interactivo sobre idades relativas e tempo geológico é encontrado aqui: http://www.ucmp.berkeley.edu/education/explorations/tours/geotime/gtpage1.html

Em alguns casos, é muito complicado determinar a sequência de eventos que levam a uma certa formação. Consegue descobrir o que aconteceu por que ordem (Figura abaixo)? Escreva-o e depois verifique os seguintes parágrafos.

O princípio das relações transversais declara que uma falha ou intrusão é mais jovem do que as rochas que corta. A falha corta as três camadas de rochas sedimentares (A, B, e C) e também a intrusão (D). Portanto, a falha deve ser a característica mais jovem. A intrusão (D) corta através das três camadas de rochas sedimentares, pelo que deve ser mais jovem do que essas camadas. Pela lei da sobreposição, C é a rocha sedimentar mais antiga, B é mais jovem e A é ainda mais jovem.

A sequência completa dos acontecimentos é:

1. Camada C formada.

2. Camada B formada.

3. Camada A formada.

4. Depois das camadas A-B-C estarem presentes, a intrusão D cortou as três.

5. Falha E formada, rochas movediças de A a C e intrusão D.

6. A meteorologia e a erosão criaram uma camada de solo sobre a camada A.

Idade da Terra

p>Durante a época de Steno, a maioria dos europeus acreditava que a Terra tinha cerca de 6.000 anos, um número baseado no tempo estimado para os eventos descritos na Bíblia. Um dos primeiros cientistas a questionar esta suposição e a compreender o tempo geológico foi James Hutton. Hutton viajou pela Grã-Bretanha no final do século XVII, estudando rochas sedimentares e os seus fósseis (Figura abaixo).

Frequentemente descrito como o fundador da geologia moderna, Hutton formulou o uniformitarismo: O presente é a chave para o passado. De acordo com o uniformitarismo, os mesmos processos que operam na Terra hoje também operaram no passado. Porque é que a aceitação deste princípio é absolutamente essencial para podermos decifrar a história da Terra?

p>Hutton questionou a idade da Terra quando olhou para sequências de rochas como a que se segue. Nas suas viagens, descobriu lugares onde leitos de rochas sedimentares jazem sobre uma superfície erodida. Nesta lacuna nas camadas rochosas, ou inconformidade, algumas rochas foram erodidas. Por exemplo, considere a famosa inconformidade em Siccar Point, na costa da Escócia (Figura abaixo).

1. Uma série de leitos sedimentares foi depositada no fundo do oceano.

2. Os sedimentos endureceram em rocha sedimentar.

3. As rochas sedimentares são erguidas e inclinadas, expondo-as acima do nível do mar.

4. Os leitos inclinados foram erodidos para formar uma superfície irregular.

5. Um mar cobriu as camadas de rochas sedimentares erodidas.

6. Novas camadas sedimentares foram depositadas.

7. As novas camadas endureceram em rochas sedimentares.

8. Toda a sequência de rochas foi inclinada.

9. Ocorreu uma elevação, expondo as novas rochas sedimentares acima da superfície do oceano.

Desde que ele pensou que os mesmos processos em funcionamento na Terra hoje funcionavam ao mesmo ritmo no passado, ele teve de prestar contas de todos estes eventos e da quantidade desconhecida de tempo em falta representada pela inconformidade, Hutton percebeu que esta sequência de rochas por si só representava uma grande quantidade de tempo. Ele concluiu que a idade da Terra não deveria ser medida em milhares de anos, mas em milhões de anos.

Matching Up Rock Layers

Superposição e corte transversal são úteis quando as rochas se tocam umas às outras e a continuidade lateral ajuda a igualar as camadas de rocha que estão próximas, mas como é que os geólogos correlacionam as camadas de rocha que estão separadas por distâncias maiores? Há três tipos de pistas:

1. Formações rochosas distintas podem ser reconhecidas através de grandes regiões (Figura abaixo).

2. Duas unidades rochosas separadas com o mesmo fóssil índice são de idade muito semelhante. Que características acha que um fóssil índice deve ter? Para se tornar um fóssil índice o organismo deve ter (1) sido generalizado de modo a ser útil para identificar camadas rochosas em grandes áreas e (2) ter existido durante um período de tempo relativamente curto de modo a que a idade aproximada da camada rochosa seja imediatamente conhecida.

Muitos fósseis podem ser qualificados como fósseis índice (Figura abaixo). Os amonites, trilobites, e graptolites são frequentemente utilizados como fósseis índice.

Microfósseis, que são fósseis de organismos microscópicos, são também fósseis índice úteis. Os fósseis de animais que derivaram nas camadas superiores do oceano são particularmente úteis como fósseis índice, uma vez que podem estar distribuídos por áreas muito grandes.

Uma unidade biostratigráfica, ou biozone, é uma camada rochosa geológica que é definida por um único fóssil índice ou um conjunto fóssil. Um biozone também pode ser usado para identificar camadas rochosas através de distâncias.

3. Um leito chave pode ser usado como um fóssil índice uma vez que um leito chave é uma camada distinta de rocha que pode ser reconhecida através de uma grande área. Uma unidade de cinza vulcânica pode ser um bom leito de chave. Um famoso leito de chave é a camada de argila na fronteira entre o Período Cretáceo e o Período Terciário, a época em que os dinossauros se extinguiram (Figura abaixo). Esta argila fina contém uma alta concentração de irídio, um elemento raro na Terra mas comum nos asteróides. Em 1980, a equipa pai-filho de Luis e Walter Alvarez propôs que um enorme asteróide atingisse a Terra há 66 milhões de anos e causasse a extinção em massa.

A Escala de Tempo Geológico

Para poder discutir a história da Terra, os cientistas precisavam de alguma forma de se referir aos períodos de tempo em que os acontecimentos aconteceram e os organismos viveram. Com a informação que recolheram a partir de evidências fósseis e utilizando os princípios de Steno, criaram uma listagem de camadas rochosas desde as mais antigas até às mais jovens. Depois dividiram a história da Terra em blocos de tempo com cada bloco separado por eventos importantes, tais como o desaparecimento de uma espécie de fóssil do registo rochoso. Uma vez que muitos dos cientistas que primeiro atribuíram nomes aos tempos na história da Terra eram da Europa, deram nomes aos blocos de tempo das cidades ou outros locais onde foram encontradas as camadas de rocha que representavam esse tempo.

Destes blocos de tempo os cientistas criaram a escala de tempo geológica (Figura abaixo). Na escala de tempo geológico, as idades mais jovens estão no topo e as mais velhas na base. Porque pensa que os períodos de tempo mais recentes estão divididos de forma mais fina? Acha que as divisões na Figura abaixo são proporcionais à quantidade de tempo representada em cada período de tempo na história da Terra?

Em que eon, era, período e época vivemos agora? Vivemos na época Holocénica (por vezes chamada de época recente), período Quaternário, era Cenozóica, eon Fanerozóico.

Lesson Summary

• Nicholas Steno formulou os princípios do século XVII que permitem aos cientistas determinar as idades relativas das rochas. Steno afirmou que as rochas sedimentares são formadas em camadas horizontais contínuas, com camadas mais jovens sobre camadas mais antigas.
• William Smith e James Hutton descobriram mais tarde os princípios de relações transversais e sucessão faunística.

li>Hutton também se apercebeu da vasta quantidade de tempo que seria necessário para criar uma inconformidade e concluiu que a Terra era muito mais velha do que as pessoas na altura pensavam.

• A filosofia orientadora de Hutton e dos geólogos que vieram depois dele é: O presente é a chave do passado.
• Para correlacionar camadas rochosas que estão separadas por uma grande distância, procurando formações rochosas sedimentares que são extensas e reconhecíveis, fósseis índice, e leitos chave.
• As alterações dos fósseis ao longo do tempo levaram ao desenvolvimento da escala temporal geológica, que ilustra a ordem relativa em que os acontecimentos na Terra ocorreram.

Perguntas de revisão

1. Um agricultor do século XV encontra uma rocha que se parece exactamente com uma casca de amêijoa. O que é que ele provavelmente concluiu sobre como é que o fóssil lá chegou?
2. Qual das Leis de Steno é ilustrada por cada uma das imagens na Figura abaixo?
   
3. Qual é a sequência de unidades rochosas na Figura abaixo, do mais velho ao mais novo?
   
4. Que tipo de formação geológica é mostrada no afloramento da Figura abaixo, e que sequência de eventos representa?
   
5. Os três afloramentos da Figura abaixo estão muito afastados. Com base no que se vê, que fóssil é um fóssil índice, e porquê?
   
6. Porque é que a escala temporal geológica inicial não incluiu o número de anos atrás que os eventos aconteceram?
7. Dinossauros foram extintos há cerca de 66 milhões de anos. Que período de tempo geológico foi o último em que os dinossauros viveram?

li>Li>Se suponha que enquanto se caminha nas montanhas de Utah, se encontra um fóssil de um animal que viveu no fundo do oceano. Aprende-se que o fóssil é do período do Mississipiano. Como era o ambiente durante o Mississipiano em Utah?

8. Porquê as rochas sedimentares são mais úteis do que as rochas metamórficas ou ígneas para estabelecer as idades relativas das rochas?
9. Que é provável que seja mais frequentemente encontrado nas rochas: fósseis de criaturas marinhas muito antigas ou criaturas terrestres muito antigas?

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Outras Leituras / Links Suplementares

• Um documento do US Geological Survey sobre Rochas, Fósseis e Tempo: http://pubs.usgs.gov/gip/fossils/contents.html
• Tente adivinhar os fósseis misteriosos nestas imagens e veja se está certo. Há mais nos arquivos: http://www.ucmp.berkeley.edu/exhibits/mysteryfossil/mysteryfossil.php
• Um “Museu Virtual de Fósseis” interactivo http://fossils.valdosta.edu/.
• O registo fóssil na América do Norte http://www.paleoportal.org/.
• Um excerto do livro “The Seashell on the Mountaintop” encontra-se aqui http://alan-cutler.com/excerpt.html
• Determinando a idade das rochas e dos fósseis: http://www.ucmp.berkeley.edu/fosrec/McKinney.html

Pontos a Considerar

• Como é que as ideias preconcebidas no tempo de Steno faziam as pessoas cegas à realidade do que os fósseis representam?
• Como é que Steno explicava a presença de fósseis marinhos nas altas montanhas?
• Porquê o reconhecimento por Hutton de não conformidades tão significativas?
• Pode ser determinada a idade relativa de duas camadas rochosas que estão muito afastadas?
• Pode ser também utilizado os mesmos princípios utilizados para estudar a história da Terra para estudar a história de outros planetas?