Tectónica de Placas (CreativeLab) by Casa Ciências

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

Introdução

Esta atividade Inquiry sobre a tectónica de placas foi concebida no âmbito do CreativeLab_Sci&Math do Instituto Politécnico de Santarém / Escola Superior de Educação de Santarém (IPS/ESES). O CreativeLab_Sci&Math é um projeto didático do Departamento de Matemática e Ciências Naturais da IPS/ESES que visa, entre outros objetivos, a criação, implementação e avaliação de atividades relacionadas com o ensino das Ciências Naturais e da Matemática em ambientes de aprendizagem inovadores. A atividade organiza-se em duas tarefas: Tarefa A: Movimentos verticais da litosfera. Tarefa B: Movimentos horizontais da litosfera. Alguns exercícios das tarefas anteriores foram adaptados para o currículo português a partir da proposta de Fadley & Podolefsky (2017) designada Plate tectonics inquiry. 2

Sugestões para o professor

2.1

Enquadramento curricular

As tarefas podem ser exploradas no seguinte enquadramento curricular do 12.º ano de Geologia (Amador & Silva, 2006): 12.º ano de Geologia Conteúdos concetuais Tarefa A: Movimentos verticais da litosfera

Módulo 1 – Da Teoria da Deriva dos Continentes à Teoria da Tectónica de Placas. A dinâmica da litosfera. 2. Dinâmica da litosfera e grandes estruturas geológicas. 2.1. A convecção do manto terrestre e o movimento das placas litosféricas.

Tarefa B: Movimentos horizontais da litosfera

2.2. Movimentos verticais da litosfera. Equilíbrio isostático. 2.3. Movimentos horizontais da litosfera. Formação de riftes e de cadeias montanhosas.

Objetivos de aprendizagem • Comparar as principais propriedades das placas litosféricas continentais e oceânicas; • Compreender a dinâmica tectónica associada aos movimentos litosféricos verticais. • Identificar os diversos tipos de movimentos litosféricos horizontais. • Compreender a dinâmica tectónica associada aos movimentos litosféricos horizontais; • Explicar como se formam algumas estruturas geológicas, como os riftes e as cadeias montanhosas, no contexto da Teoria da Tectónica de Placas.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

Com as devidas adaptações, as tarefas A e B também podem ser usadas para explorar as seguintes temáticas do programa do 10.º ano de Geologia (Silva et al., 2001): •

Tema I – A Geologia, os geólogos e os seus métodos 4. A Terra, um planeta em mudança. 4.2 O mobilismo geológico. As placas tectónicas e os seus movimentos.

2.2

Enquadramento didático

Para a exploração do tema “2. Dinâmica da litosfera e grandes estruturas geológicas”, Amador e Silva (2006), propõem, nas sugestões metodológicas para esta temática, a realização de simulações, em laboratório, da expansão dos fundos oceânicos em zonas de dorsal e a simulação de zonas de subducção. Sugerem, igualmente, o “estudo através de um modelo analógico (caixa de deformação) do processo de formação de cadeias montanhosas e riftes” (p. 24), com o intuito de “problematizar diversos aspetos, formulando hipóteses e tentando testá-las” (p. 25). Na impossibilidade da realização experimental, em laboratório, das sugestões anteriores, propõe-se a sua substituição pela utilização de um recurso educativo digital: a aplicação Plate Tectonics do projeto PhET Interactive Simulations of the University of Colorado Boulder. Essa aplicação pode ser descarregada em português do brasil em:

https://phet.colorado.edu/pt/simulation/legacy/plate-tectonics

2.3

Sugestões para a exploração da atividade

Duração: 2h. N.º de estudantes por grupo: 2. Equipamentos: 1 computador por cada grupo. No final do documento para o professor apresentam-se propostas de soluções. O documento para o aluno é disponibilizado em formato word para que possa ser alterado pelo docente. Esse documento pode, caso o professor assim o entenda, ser enviado em formato word para feedback, após preenchimento pelos alunos.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

Requisitos técnicos

O equipamento deve ter pré-instalado o software JAVA. O download desse software https://www.java.com/pt_BR/download/

pode

ser

feito

gratuitamente

Bibliografia de apoio ao trabalho:

Sugere-se que os alunos consultem os seguintes documentos da Casa das Ciências: Conceitos

Referência online

Arco insular

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Arco_Insular

Astenosfera

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Astenosfera

Colisão de placas

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Colis%C3%A3o_de_Placas

Corrente de convecção

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Corrente_de_convec%C3%A7% C3%A3o_(Geologia)

Dorsal oceânica

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Dorsal_Oce%C3%A2nica

Expansão do fundo oceânico

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Expans%C3%A3o_do_Fundo_O ce%C3%A2nico

Falha

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Falha

Fossa tectónica

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Fossa_Tect%C3%B3nica

Limite de placa

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Limite_de_placa

Litosfera

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Litosfera

Rifte

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Rifte

Teoria da isostasia

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Isostasia_(Teoria_da)

Teoria da Tectónica de Placas

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Tect%C3%B3nica_de_placas_( Teoria_da)

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

Proposta de soluções

Tarefa A: Movimentos verticais da litosfera.

1. 1.1.

1.2.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

1.3. a) A temperatura da crosta oceânica à profundidade de 5 km é ligeiramente superior à da crosta continental à mesma profundidade. b) A densidade da crosta oceânica é superior à densidade da crosta continental. c) A espessura da crosta oceânica é inferior à espessura da crosta continental. 1.4. Variável

Variação + Frio

Temperatura Desce

+ Ferro

Densidade

Desce

+ Fino

Espessura Desce

Justificação 1. À medida que a temperatura da crosta + Quente aumenta, a densidade dos materiais que a compõem diminui. 2. A crosta menos densa sobe relativamente a um manto com uma Ascende composição mais densa. 3. À medida que a temperatura diminui, ocorre o fenómeno oposto. 1. Há uma relação direta entre o aumento + Silica da percentagem de ferro na composição da crosta e o aumento da sua densidade. 2. À medida que aumenta a densidade da crosta relativamente ao manto, esta Ascende desce. 3. O aumento da percentagem de sílica na composição da crosta origina o fenómeno contrário. 1. Para a mesma temperatura e + Espesso composição, quanto maior é a espessura da crosta, maior é a sua penetração em profundidade na parte superior do manto (astenosfera). 2. Esse aprofundamento da crosta no Ascende manto é compensado por uma maior elevação à superfície, devido ao fenómeno de isostasia. 3. A diminuição da espessura da crosta origina o fenómeno oposto.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

Tarefa B: Movimentos horizontais da litosfera.

1. 1.1. Crosta do lado esquerdo

Crosta do lado direito

Qual é a crosta mais densa?

Qual é a crosta que sofre subducção?

Forma-se uma fossa?

Formam-se vulcões?

Continental

Oceânica antiga

Sim

Oceânica jovem

Continental

Oceânica jovem

Sim

1.2. 1.2.1. A colisão de uma placa continental com uma placa oceânica antiga origina um ângulo de subducção mais acentuado do que a colisão de uma placa continental com uma placa oceânica jovem. 1.2.2. A colisão de uma placa continental com uma placa oceânica antiga promove a formação de vulcões mais perto da margem continental. A colisão de uma placa continental com uma placa oceânica jovem promove a formação de vulcões mais afastados da margem continental.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

1.3.

1. A crosta oceânica jovem pode originar-se a partir de um movimento divergente entre duas crostas continentais. 2. Quando essas crostas divergem originam um rifte através do qual é expulso material do manto. Esse material solidifica originando uma dorsal oceânica. 3. À medida que mais material ascende a partir do manto, o material anterior é deslocado em direção às margens das crostas continentais, afastando-as progressivamente. 4. A acumulação sucessiva do material proveniente do manto origina, como o passar do tempo, uma crosta oceânica jovem. OU

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

1. A crosta oceânica jovem pode originar-se a partir de um movimento divergente entre duas crostas oceânicas antigas. 2. O movimento divergente destas crostas liberta material do manto através do rifte. Esse material solidifica originando uma dorsal oceânica. 3. À medida que mais material ascende a partir do manto, o material anterior é deslocado em direção às margens das crostas continentais, afastando-as progressivamente. 4. A acumulação sucessiva do material proveniente do manto origina, como o passar do tempo, uma crosta oceânica jovem.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

1.4.

1. Uma cadeia montanhosa não vulcânica origina-se a partir de um movimento convergente entre duas crostas continentais. 2. Quando essas crostas colidem, como possuem densidade semelhante, não ocorrem fenómenos de subducção, mas sim de enrugamento do material à superfície e em profundidade. Com o passar do tempo, esse enrugamento acentua-se originando cadeias montanhosas. Resposta complementar: A compensação isostática deste fenómeno resulta da penetração da crosta continental no manto. Essa penetração é tanto maior quanto mais elevada for a cadeia montanhosa.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

1.5.

1. Um arco insular, ou seja, um conjunto de ilhas vulcânicas, pode originar-se a partir de um movimento convergente entre uma crosta oceânica antiga e uma crosta oceânica jovem. 2. Quando essas crostas colidem, como a oceânica antiga possui uma densidade superior à oceânica jovem, a primeira sobre subducção em relação à segunda, formando-se uma fossa oceânica. 3. À medida que o material da crosta oceânica antiga se vai aprofundando no manto, sofre fusão em resultado de dois fenómenos: •

do aumento da temperatura à medida que aumenta a profundidade;

•

do atrito gerado pela fricção resultante da subducção da crosta oceânica antiga sob a crosta oceânica jovem;

4. O material que sofreu fusão fica menos denso do que o material circundante e tende a subir em direção à superfície, por baixo da crosta oceânica jovem. 5. Quando emerge à superfície origina, com o passar do tempo, fenómenos vulcânicos que formam uma cadeia vulcânica insular.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

1.6.

1. A falha de St. André origina-se a partir de um movimento transformante entre duas crostas continentais. 2. Quando essas crostas deslizam entre si tangencialmente, originam uma rutura (falha) que, no caso da falha de St André, prolonga-se por cerca de 1290 km. 2. 2.1. 1. A crosta nova origina-se a partir de movimentos divergentes entre placas. Resulta de material do manto que ascende ao nível da zona de rutura (rifte), devido ao movimento de convecção. 2. A crosta antiga sobre subducção quando converge com crostas menos densas. À medida que sofre fusão, aprofunda-se no manto e sofre fusão, passando a fazer parte da composição do material do manto. 2.2. Os limites entre uma crosta oceânica e uma crosta continental situam-se perto da zona descendente das correntes de convecção. A dinâmica desse movimento não permite criar uma zona de afastamento, mas apenas uma zona de convergência. 2.3. Na zona de divergência entre crostas oceânicas forma-se um rifte oceânico e na zona de divergência entre crostas continentais forma-se um rifte valley. Ao nível de ambos os riftes forma-se uma dorsal.

CreativeLab _ Sci&Math

Tectónica de placas

Referências bibliográficas

Amador, F. (Coord.), Silva, M. (2006). Programa de Geologia 12.º ano. Curso Científico-Humanístico de Ciências e Tecnologias. Lisboa: Direção-Geral de Inovação e de Desenvolvimento Curricular. Fadley,

C., & Podolefsky, N. (2017). Plate tectonics inquiry. Retrieved https://phet.colorado.edu/services/downloadservlet?filename=%2Factivities%2F3616%2Fphet-contribution-3616-6450.pdf

from

Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Arco insular. WikiCiências, 2(05):0335. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Astenosfera. WikiCiências, 2(05):0308. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Colisão de placas. WikiCiências, 2(11):0357. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Corrente de convecção. WikiCiências, 2(10):0356. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Dorsal oceânica. WikiCiências, 2(05):0313. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Expansão do fundo oceânico. WikiCiências, 2(05):0315. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Falha. WikiCiências, 2(05):0338. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Fossa Tectónica. WikiCiências, 2(05):0317. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Isostasia (Teoria da). WikiCiências, 2(11):0358. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Limite de placa. WikiCiências, 2(11):0360. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Litosfera. WikiCiências, 2(05):0330. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Rifte. WikiCiências, 2(05):0326. Guerner Dias, A., Freitas, C., Guedes, F., & Bastos, C. (2011). Tectónica de Placas (Teoria da). WikiCiências, 2(05):0328. Silva, C. P., Amador, F. (Coord.), Baptista, J. F., Valente, R. A., Mendes, A., Rebelo, D., & Pinheiro, E. (2001). Programa de Biologia e Geologia 10.º ano. Curso Científico-Humanístico de Ciências e Tecnologias. Lisboa: Ministério da Educação/Departamento do Ensino Secundário.

Aceite para publicação em 28 de julho de 2017