PLATE TECTONICS THEORY Hipotesis of subduction initiation through E arth’s shrinking by cooling

1. PLATE TECTONICS THEORYHipotesisofsubductioninitiationthroughEarth’sshrinkingbycooling Raphael Ranna NationalAgencyofPetroleum - Brazil

2. Ciência e Religião alguma semelhança? Galileu Galilei Nicolau Copérnico Alfred Wegener René Descartes 1

3. Ciência e Religião alguma semelhança? . Paradigmas absolutos, inquestionáveis ao longo do tempo; . A reprodução de conceitos herdados de um “livro sagrado”, ou por um “sábio mestre”; . O repúdio a novas interpretações, por parte principalmente de seus adeptos mais fervorosos.

4. Alguns questionamentos . Se o responsável pela abertura oceânica é a pluma mantélica, por que não há um zoneamento metamórfico nas costas brasileira e africana, datado da época da abertura oceânica? . Porque o magma da cadeia meso-oceânica possui temperatura de aproximadamente 1250°C, temperatura próxima ao esperado para a base da litosfera, e não uma temperatura muito maior, dado que a pluma seria mais quente? . COMO SE INICIA UMA SUBDUCÇÃO???

5. Hipótese da movimentação Tectônica por influência da contração térmica da Terra

6. Contração Planetáriaisto é possível? Planeta Mercúrio Massa: 3,302 x 1023 kg Raio: 2439,7 km Litosfera: 100 a 300 km Manto: 600 km Núcleo: 1800 km – raio Magnetosfera: 220 nT (indícios de núcleo externo líquido) Crédito: NASA, JPL, Mariner 10, Calvin J. Hamilton (LANL)

7. Fontes de calor • Colisão de meteoritos, em especial no início da formação terrestre; • Irradiação solar; • Energia gerada pelo atrito da diferenciação, em especial a diferenciação de material ferroso, se deslocando do manto em sentido ao núcleo; • Fusão nuclear (ainda bastante discutível...); • FISSÃO NUCLEAR (DECAIMENTO RADIOATIVO), tido como a principal fonte de geração de energia. Jeanloz e posteriormente Nimmo estudaram a possibilidade de existência de liga 40K com Fe, em condições nucleares. Segundo aquele, o decaimento deste 40K, às condições de 1200 ppm, seria responsável por gerar no entanto apenas 20% da energia necessária para manter o manto a 7000 K. Ainda: A meia vida do 40K é de 1,3 bilhões de anos. Ou seja, a abundância deste elemento seria o dobro há 1,3 bilhões e o quádruplo há 2,6 bilhões de anos. Se esta é uma fonte importante de provimento calorífico, é lógico pensarmos que seu suprimento de energia também se esgote com o tempo... SEJA QUAL FOR A EXPLICAÇÃO, A TERRA PERDE CALOR, E AS FONTES DE ENERGIA MUITO PROVAVELMENTE ESTÃO DIMINUINDO!

8. Formas de variação de volume por variação na temperatura 2 formas principais: Contração térmica – calculada através do coeficiente de expansividade (dilatação) térmica; Mudança de fase mineral.

9. Como o resfriamento contribui para a Tectônica de Placas Modelo hipotético para o resfriamento de 300 K para a Terra como um todo

10. Divisão da Terra Litosfera Manto Superior Zona de transição Manto inferior Núcleo externo Núcleo interno

11. Resfriamento de 300 K no Núcleo Com o resfriamento, o núcleo interno, apesar de sofrer contração térmica, se expande, acompanhado a solidificação do material nuclear até então fundido, na proximidade de seu contato; O núcleo externo, por sua vez, se contrai;

12. Resfriamento de 300 K no Núcleo . Coeficiente de Expansividade térmica (α) : 1,3 x 10-5 K-1 . Volume do núcleo antes do resfriamento de 300 K:1,752 x 1011 km3 . Volume do núcleo após o resfriamento de 300 K: 1,745 x 1011 km3 O volume perdido pelo núcleo corresponde então a 6,83 x 108 km3, ou o equivalente a 1,81% da litosfera oceânica.

13. Resfriamento de 300 K no Contato Núcleo-Manto Ao final da contração, obtêm-se um núcleo menor e há a criação de “espaço” – na realidade, não há espaço sendo criado, mas alívio de pressão instantâneo local, no contato entre núcleo e manto inferior – na camada D’’

14. Resfriamento de 300 K no Manto As rochas mantélicas se deslocam então para baixo, de forma a retornar a estabilidade compressiva equivalente ao pacote de rocha sobreposto, no contato manto-núcleo. Como resultado, a descompressão é propagada para cima.

15. Resfriamento de 300 K no Manto .α (Manto Inferior) : entre 1 x 10-5 K-1 e 3 x 10-5 K-1 .Volume do manto inferior antes do resfriamento: 5,949 x 1011 km3 .Volume do manto após o resfriamento: 5,909 x 1011 km3 Sendo assim, o volume perdido é igual a 3,98 x 1011 km3, ou o equivalente a 10,57% da litosfera oceânica. Somados, manto inferior e núcleo são responsáveis pela contração equivalente a 12,38% da litosfera oceânica. Esta descompressão se propaga então até a zona de transição do manto superior e inferior. Porém, o manto inferior também perde volume por contração térmica. Este contração amplifica as descompressões.

16. Curva de Estabilidade Mineral nas proximidades da Zona de transição do manto MANTO INFERIOR Zona de estabilidade da Perovskita (Curva de clapeyron NEGATIVA) : Aumento de volume com resfriamento ZONA DE TRANSIÇÃO Mudança de fase mineral interna: Passagem da Wadsleíta para Ringwoodita (Curva de clapeyron POSITIVA) : Diminuição de volume com resfriamento MANTO SUPERIOR Zona de estabilidade da olivina (Curva de clapeyron POSITIVA) : Diminuição de volume com resfriamento

17. Resfriamento de 300 K no contato Manto Inferior – Zona de Transição Sendo assim, no contato entre o manto inferior e o limite inferior da Zona de transição, um resfriamento acarretaria na transformação de perovskita em ringwoodita, gerando rebaixamento do limite e consequente aumento de volume dos minerais naquela região.

18. Sendo assim, no contato entre o manto inferior e o limite inferior da Zona de transição, um resfriamento acarretaria na transformação de perovskita em ringwoodita, gerando rebaixamento do limite e consequente aumento de volume dos minerais naquela região.

19. O rebaixamento do limite, neste caso, é equivalente a 15 km. Com diferença de volume de 9% entre perovskita e ringwoodita, o volume gerado pela expansão desta região é equivalente a 5,5 x 108 km3, ou 1,46% da litosfera oceânica. O aumento de volume gera então uma anomalia compressiva local.

20. Sendo assim, há descompressão equivalente á subtração total na região de 7,35 108 km3, ou o equivalente a 1,95% da litosfera oceânica. Ademais, há também o efeito da contração térmica na região, à ordem de α = 3 x 10-5 K-1. Sendo assim, há a contração térmica de 1,15 3 x 109 km3, ou o equivalente a 3% de litosfera oceânica. Mais acima, no entanto, o resfriamento promove a passagem de wadsleíta para ringwoodita, a 520 km, e a passagem olivina para wadsleíta, a 410 km, com reduções de volume de 1,8 e 5,1%, respectivamente, em faixas de ascendem 24 km de espessura.

21. Finalmente, há também no manto superior a contração térmica, na ordem de 1,21 x109 km3 ou o equivalente a 3,23% da litosfera oceânica. Estas descompressões continuam a se propagar para cima, até alcançar a base da litosfera.

22. Na base da litosfera, no entanto, as descompressões se concentram, já que a litosfera mais fria possui maior rigidez e, portanto, maior resistência à descompressão. Como consequência, a descompressão local acumulada é tal que propicia a fusão parcial das rochas logo abaixo da litosfera – a astenosfera.

23. Com a evolução do resfriamento, as tensões sob a litosfera são aumentadas.

24. Com as descompressões atingindo o limite da resistência da placa, a mesma é rompida e começa a ser “sugada”, de modo a compensar a anomalia descompressiva e reestabilizar as pressões internas acumuladas no manto superior.

25. Muitas placas são descritas como apresentando mudança de ângulo, sendo este suavizado, ao encontrar o limite superior da ZTM. Este fenômeno poderia ser explicado pela maior facilidade de propagação lateral da placa devido à anomalia descompressiva na região. De forma análoga, as placas são descritas por muitos autores por se horizontalizarem na base da zona de transição. Em parte, este fenômeno ocorre pois, a placa mais fria, precisa ultrapassar a ZTM para se transformar em perovskita. Porém, poderia se considerar a possibilidade da anomalia compressiva local agira como um bloqueio á sua propagação.

26. Relação entre localizações de Zonas de Subducção e a Zona de Transição do manto Gu et al. (1998) Lawrence & Shearer (2006) 221 241 261 Flannagan e Shearer (1998) Espessura da Zona de transição (km)

27. A abertura oceânica seria então resultado da força de subducção. De fato, há três principais fatores que ajudam esta hipótese: Caso fossem as plumas mantélicas as responsáveis pela abertura oceânica, esperar-se-ia que uma zona de metamorfismo de baixa pressão e alta temperatura se formasse ao longo das costas brasileira e oeste-africana, afetando, além das rochas ígneas e metamórficas crustais, também as rochas sedimentares, em especial as das seções rifte e pré-rifte. Salvo casos isolados, isto não é o que se percebe; A ascensão de material, sendo “empurrado” pela pluma mantélica, deveria gerar estruturas compressivas nas proximidades da cadeia meso-oceânica. Não é o que acontece. Ao contrário, o que se percebe são falhamentos normais paralelos à cadeia, tipicamente oriundos de movimento compressivo; Há autores que mediram a temperatura dos magmas da cadeia meso-oceânica e afirmam que os mesmos não são mais quentes que qualquer outro magma, sendo em torno de 1600 K – o que seria de se esperar de magmas da base da litosfera.

28. Prezados, independentemente da validade da hipótese aqui apresentada, nós, como cientistas que somos, temos a obrigação de nos questionar sobre a validade das teorias atualmente apresentadas. SEMPRE! MUITO OBRIGADO!