Os elementos químicos que estão globalmente presentes são
os mesmos que constituem os minerais mais comuns.
Existem atualmente cerca de 116 elementos químicos,
incluindo 6 gases nobres e 28 elementos que não são
encontrados naturalmente (ou que não tem isótopos estáveis).
Mas, os minerais mais comuns da Terra são compostos por
Está divida em crosta,
A crosta tem espessura
média de 36 km nos
continentes, mas varia ~ 10 km sob os oceanos a ~ 100 km sob as montanhas.
O limite entre a crosta e o
manto superior subjacente é conhecido como
descontinuidade de Mohorovičić (Moho).
O manto constitui
aproxidamente 80% do volume do planeta e
extende-se da crosta até o núcleo externo a 2.891 km.
É dividido entre manto
superior e manto inferior, separados
pela zona de transição do manto.
Deve haver uma outra
camada no limite manto inferior – núcleo.
Este limite é irregular,
e não regular, como mostra a figura.
O núcleo é dividido em externo líquido e interno sólido, extendendo-se até 6.371 km, que é o raio da Terra.
À medida que os minerais são levados para interior da Terra, as pressões e as temperaturas aumentam (de aproximadamente
2.727°C no manto inferior até, possivelmente aproximadamente 5.726°C a 6.726°C no núcleo), o que causa transformações
A densidade geral do material no núcleo é consideravelmente
maior que na crosta da Terra.
Dessa forma, o empacotamento atômico dos minerais no
manto inferior e no núcleo deve ser mais denso que o observado nos materiais da crosta.
A parte superior da crosta, consiste nos materiais mais
próximos da superfície da Terra, composta por uma grande porcentagem de rochas sedimentares e de material
inconsolidado.
No entanto, esta cobertura forma apenas uma fina camada
sobre o embasamento de rochas ígneas e metamórficas que estão nos cinturões de montanhas e nos fundos oceânicos.
Clarke e Washington (1924) estimaram que os 16 km
superiores da crosta consistem em 95% de rochas ígneas(ou seus equivalentes metamórficos), 4% de folhelhos, 0,75% de arenitos e 0,25% de calcários.
Estes autores também estudaram a composição média das
rochas ígneas e concluíram que a composição média esta entre o granito e o basalto, que são os dois tipos de rocha
ígnea mais comuns. Contudo, estes dados não incluem muitas rochas do fundo os oceanos, o que poderia alterar estes
Dos 88 elementos existentes naturalmente, apenas 8
compõem aproximadamente 99% em peso da crosta terrestre, sendo o oxigênio o mais abundante.
Assim, a crosta da Terra consiste quase inteiramente em
compostos de oxigênio que são principalmente silicatos, carbonatos, óxidos, hidróxidos, fosfatos e sulfatos.
Por causa da abundância do oxigênio e de outros elementos
de baixo peso atômico na crosta, a densidade média dela é de aproximadamente 2,8g/cm3. Assim, os minerais conhecidos como minerais formadores de rocha na crosta são, com
poucas exceções, membros dos grupos dos silicatos, óxidos e carbonatos, que possuem o oxigênio como principal ânion.
Outros elementos ocorrem em quantidades muito pequenas e são
chamados de ELEMENTOS TRAÇO. Eles são medidos em partes por milhão (ppm) ou partes por bilhão (ppb). Apesar de sua pouca
abundância, eles podem fornecer informações sobre processos geológicos.
Muitos elementos importantes para a economia tem abundância
média muito baixa da crosta. Por exemplo, em uma típica rocha, o Cu tem abundância de 55ppm, o Pb de 13ppm e o Hg de 0,08ppm.
Os elementos traço podem ocorrer: 1) como elementos que
formam seus próprios minerais e 2) como elementos que estão apenas dispersos em outros minerais.
A separação entre a crosta e o manto superior é associada
com uma grande mudança química de composição crustal rica em silício e alumínio para uma composição mais pobre em
sílica e mais rica em magnésio e ferro do manto.
O manto superior é dominado pelo mineral olivina, seguida
pelo piroxênio.
É possível analisar a composição do manto pelo exame de
amostras trazidas até a superfície por erupções vulcânicas e em falhas geológicas.
Podem ocorrer em basaltos ou em chaminés de kimberlitos.
Kimberlitos são produtos de antigas e violentas erupções vulcânicas que ascendem na superfície em velocidades supersônicas, preservando minerais como o diamante.
Em maiores profundidades e pressão, a zona de transição
possui descontinuidades associadas a mudanças nas propriedades dos materiais sem que haja mudanças na composição química. Exemplo da olivina:
Peso específico: Define-se peso específico como a razão entre o peso da substância em módulo e o seu volume. Portanto, o peso específico é o produto entre a densidade e a aceleração da gravidade.
Não se sabe se a descontinuidade de 660km representa
somente uma mudança na composição ou se representa também uma mudança estrutural.
O manto inferior, abaixo desta descontinuidade, é constituído
pelo mineral Perovskita (óxido de cálcio e titânio, CaTiO3). Estima-se que 80% a 100% do volume desta região seja
formada por minerais com estrutura semelhante a ele,
tornando-o um dos minerais mais abundantes do planeta, embora seja pouco encontrado na superfície.
Para o manto inferior não se pode obter amostras
diretamente, são usados experimentos de laboratório de alta temperatura e pressão e simulações de computadores para determinais quais minerais são estáveis nestes condições.
A transição do manto inferior para o núcleo é uma
descontinuidade química definida.
O núcleo é extremamente denso e representa 30% da massa
da Terra, mas somente 1/6 (17% do seu volume); Este volume é maior do que todo o planeta Marte.
O núcleo externo líquido, de 2.900 – 5.100 km, consiste
fundamentalmente de ferro, além de aproximadamente 2% de níquel.
O núcleo interno sólido, de 5.100 km a 6.371 km, também
consiste em uma liga de ferro-níquel, contendo aproximadamente 20% de níquel.
O núcleo possui pressões que correspondem a 3 milhões de
vezes a pressão atmosférica e temperaturas que atingem 7.600°C.
Estudos e experimentos de minerais em pressões e
temperaturas extremamente altas mostram que esse
ambiente faz com que eles se comportem de maneira muito diferente da observada no manto e na crosta.
Embora não seja possível determinar diretamente esta
composição média, hipóteses e cálculos podem ser feitos
usando limites como a composição média de diferentes tipos de meteoritos e volumes e composições conhecidos do
núcleo, manto e crosta, fornecendo uma estimativa global para a Terra.
Mason e Moore (1982) calcularam a composição da Terra em
porcentagem de peso: Fe com 34.63%; O 29,53%; Si 15,20%; Mg 12,70%; Ni 2,39% S 1,93%; Ca 1,13%; Al 1,09% e sete
outros elementos (Na, K, Cr, Co, Mn, P e Ti) com quantidades de 0,1 a 1% cada um.
A abundância média da Terra variam em relação a abundância
média da crosta.
Isso implica que cerca de 10 a 15 elementos químicos,
apenas, constituem a matéria básica comum à maioria dos minerais.
Para conhecer o interior da Terra, é necessário utilizar
métodos indiretos (sismologia, propriedades físicas, experiências).
O calor interno da Terra e os processos de redistribuição são
importantes para entender os movimentos dentro e entre as camadas da Terra.
Desde o século XIX se especula sobre a constituição interna
da Terra.
Densidade média: 5,5g/cm3;
Densidade da maioria das rochas expostas na superfície: 2,5 –
Embora a maioria dos terremotos estejam a menos de 100 km
de profundidade, eles emitem ondas elásticas em todas as direções, prolongando-se por todo o interior da Terra;
Onda P: velocidade de propagação maior e se propaga no ar e
também no meio líquido.
Onda S: não se propagam em meios líquidos e gasoso, apenas
nos sólidos.
As velocidades de propagação das ondas P e S dependem do
