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| Figura 11.9: Dente de tubarão fóssil (esquerda) e dentes de tubarão modernos (direita). | |
Figure 11.10: Tiranossauro rex fóssil parecido com um organismo vivo.
Embora possa parecer óbvio hoje em dia, a maioria das pessoas na altura não acreditava que os fósseis fizessem outrora parte de seres vivos. A razão era que os fósseis de amêijoas, caracóis, e outros animais marinhos eram encontrados em montanhas altas, a milhas de qualquer oceano. Duas escolas de pensamento explicaram estes fósseis. Alguns escritores religiosos acreditavam que as conchas foram destruídas durante a inundação bíblica. Mas esta explicação não podia explicar o facto de os fósseis terem sido encontrados não só nas montanhas, mas também dentro delas, em rochas que tinham sido extraídas das profundezas da superfície da Terra. Em busca de uma explicação alternativa, outros escritores propuseram que os fósseis se tinham formado dentro das rochas como resultado de forças misteriosas. Por outras palavras, as conchas, ossos e dentes fósseis nunca fizeram parte de um ser vivo!
Steno tinha outras ideias. Para a Steno, a estreita semelhança entre fósseis e organismos modernos era impossível de ignorar. Em vez de invocar forças sobrenaturais para explicar os fósseis, Steno concluiu que os fósseis foram outrora parte de seres vivos. Procurou então explicar como as conchas fósseis podiam ser encontradas nas rochas longe de qualquer oceano. Como no Tyrannosaurus rex Figura 11.10, os fósseis assemelham-se a organismos vivos.
Superposição de camadas de rocha
Steno propôs primeiro que se uma rocha contivesse os fósseis de animais marinhos, a rocha era formada a partir de sedimentos que eram depositados no fundo do mar. Estas rochas foram então erguidas para se tornarem montanhas. Com base nesses pressupostos, Steno fez uma série notável de conjecturas que são agora conhecidas como Leis de Steno.
Horizontalidade Original
Porque os sedimentos são depositados debaixo de água, irão formar camadas planas e horizontais (Figura 11.11). Se uma rocha sedimentar for encontrada inclinada, a camada foi inclinada após a sua formação.
Continuidade lateral
Sedimentos foram depositados em folhas contínuas que cobriram o corpo de água em que foram depositados. Quando um vale corta através de camadas sedimentares, pode assumir-se que as rochas de cada lado do vale eram originalmente contínuas.
Superposição
Rolhas sedimentares são depositadas uma em cima da outra. Portanto, as camadas mais jovens encontram-se no topo, e as mais velhas na base da sequência.
Relações de corte transversal
Uma formação ou superfície rochosa que corta através de outras camadas rochosas é mais nova do que as camadas rochosas que perturba. Por exemplo, se uma intrusão ígnea atravessar uma série de rochas metamórficas, a intrusão deve ser mais jovem do que as rochas metamórficas que corta (Figura 11.12).
O Grand Canyon fornece uma excelente ilustração das leis de Steno. A Figura 11.13 mostra as muitas camadas horizontais de rochas sedimentares que compõem o desfiladeiro. Isto ilustra bem o princípio da horizontalidade original. As camadas de rocha mais jovens estão no topo do desfiladeiro, enquanto as mais antigas estão na base, o que é descrito pela lei da sobreposição. Camadas rochosas distintas, tais como o calcário Kaibab, podem ser combinadas em toda a grande extensão do desfiladeiro. Sabemos que estas camadas de rocha foram outrora ligadas, o que é descrito na regra da continuidade lateral. Finalmente, o rio Colorado corta através de todas as camadas de rocha sedimentar para formar o desfiladeiro. Com base no princípio das relações transversais, o rio deve ser mais novo do que todas as camadas de rocha que atravessa.
Figure 11.13: Grand Canyon, com a pedra calcária Kaibab visível no topo do canyon.
Determinando a Idade Relativa das Rochas
A idade relativa de uma rocha é a sua idade em comparação com outras rochas. Se se conhecer a idade relativa de duas camadas rochosas, sabe-se qual é mais velha e qual é mais nova, mas não se sabe qual é a idade das camadas em anos. Em alguns casos, é muito complicado determinar a sequência de acontecimentos que levam a uma certa formação. Tomemos o exemplo, Figura 11.14:
O princípio das relações transversais afirma que uma falha ou intrusão é mais jovem do que as rochas que corta. A falha rotulada “E” corta as três camadas de rochas sedimentares (A, B, e C) e também corta através da intrusão (D). Portanto, a falha deve ser a formação mais jovem que se vê. A intrusão (D) corta através das três camadas de rocha sedimentar, pelo que deve ser mais jovem do que essas camadas.
O princípio da sobreposição afirma que as unidades de rocha sedimentar mais antigas estão na base, e as mais jovens estão na parte superior. Com base nisso, a camada C é mais antiga, seguida por B e A. Assim, a sequência completa de eventos é a seguinte:
- Camada C formada.
- Camada B formada.
- Camada A formada.
- Quando as camadas A-B-C estavam presentes, intrusão D formada.
- Intrusão D cortada através das camadas A-C.
- Fault E formada, rochas movediças de A a C e intrusão D.
- Ocorreu o tempo e a erosão, formando uma camada de solo sobre a camada A.
Desconformidades em camadas rochosas
Steno descobriu as regras para determinar a idade relativa dos leitos rochosos, mas não tinha uma boa compreensão de quanto tempo levaria a formar estas formações rochosas. Na altura, a maioria dos europeus acreditava que a Terra tinha cerca de 6.000 anos, um número que se baseava na quantidade de tempo estimada para os acontecimentos descritos na Bíblia. Um dos primeiros a questionar esta escala temporal foi um geólogo escocês chamado James Hutton (1726-1797). Muitas vezes descrito como o fundador da geologia moderna, Hutton formulou uma filosofia chamada uniformitarismo: O presente é a chave para o passado. De acordo com o uniformitarismo, os mesmos processos que vemos hoje à nossa volta funcionavam também no passado. Por exemplo, se a erosão e a deposição ocorrem agora lentamente, provavelmente sempre ocorreram lentamente.
Hutton descobriu locais onde leitos de rochas sedimentares se encontram numa superfície erodida. A tal formação chama-se uma inconformidade, ou uma fenda nas camadas rochosas, onde algumas rochas foram erodidas. Hutton reconstruiu a sequência de eventos que levaram a esta formação. Por exemplo, considere a famosa inconformidade em Siccar Point, na costa da Escócia (Figura 11.15).
Figure 11.15: A Inconformidade de Hutton na costa da Escócia.
Com base na figura 15, pelo menos nove eventos geológicos podem ser inferidos:
- Uma série de leitos sedimentares é depositada no fundo do oceano.
- Os sedimentos endurecem em rocha sedimentar.
- As rochas sedimentares são levantadas e inclinadas, expondo-as acima da superfície do oceano.
- Os leitos inclinados são erodidos pela chuva, gelo e vento para formar uma superfície irregular.
- Um mar cobre as camadas rochosas sedimentares erodidas.
- As novas camadas sedimentares são depositadas.
- As novas camadas endurecem em rochas sedimentares.
- Estas camadas são inclinadas.
- Ocorre a elevação, expondo as novas rochas sedimentares acima da superfície do oceano.
Hutton percebeu que era necessário um enorme período de tempo para explicar os repetidos episódios de deposição, formação de rochas, elevação, e erosão que levaram à formação de uma inconformidade, como a de Siccar Point. Hutton percebeu que a idade da Terra não deveria ser medida em milhares de anos, mas sim em milhões de anos.
Matching Rock Layers
Superposição e corte transversal são úteis quando as rochas se tocam umas às outras, mas são inúteis quando as rochas estão a quilómetros de distância ou mesmo continentes separados. Três tipos de pistas ajudam os geólogos a combinar camadas de rochas através de grandes distâncias. A primeira é o facto de algumas formações rochosas sedimentares atravessarem vastas distâncias, reconhecíveis através de grandes regiões. Por exemplo, a formação do xisto Pierre pode ser reconhecida através das Grandes Planícies, desde o Novo México até ao Dakota do Norte. As famosas falésias brancas de Dover, no sudoeste de Inglaterra, podem ser combinadas com falésias brancas semelhantes na Dinamarca e Alemanha.
Uma segunda pista pode ser a presença de um leito chave, ou uma camada de rocha particularmente distinta que pode ser reconhecida através de uma grande área. Os fluxos de cinzas vulcânicas são muitas vezes úteis como leitos chave, porque estão disseminados e são fáceis de identificar. Provavelmente o exemplo mais famoso de um leito de chave é uma camada de argila encontrada na fronteira entre o Período Cretáceo e o Período Terciário, a época em que os dinossauros se extinguiram (Figura 11.16). Esta fina camada de sedimento, com apenas alguns centímetros de espessura, contém uma elevada concentração do elemento irídio. O irídio é raro na Terra, mas comum nos asteróides. Em 1980, uma equipa de cientistas liderada por Luis Alvarez e pelo seu filho Walter propôs que um enorme asteróide atingisse a Terra há cerca de 66 milhões de anos, causando incêndios florestais, chuva ácida e alterações climáticas que exterminaram os dinossauros.
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Figure 11.17: Escala de tempo geológica.
Um terceiro tipo de pista que ajuda os cientistas a comparar diferentes camadas de rocha é o índice de fósseis. Recorde-se que os fósseis índice são os restos de organismos que estavam disseminados mas que só existiram durante um período de tempo relativamente curto. Se duas unidades de rocha contêm ambas o mesmo tipo de fóssil índice, a sua idade é provavelmente muito semelhante.
Como os cientistas recolheram fósseis de todo o mundo, reconheceram que as rochas de diferentes idades contêm tipos distintos de fósseis. Este padrão levou à criação da escala temporal geológica e ajudou a inspirar a teoria da evolução de Darwin (Figura 11.17).
Cada era, período, e época da escala temporal geológica é definida pelos fósseis que apareceram nessa época. Por exemplo, as rochas paleozóicas contêm tipicamente trilobitas, braquiópodes, e fósseis crinoides. A presença de ossos de dinossauros indica que uma rocha é da era Mesozóica, e o tipo particular de dinossauro permitirá que a rocha seja identificada como Triássica, Jurássica, ou Cretácea. A Era Cenozóica é também conhecida como a Era dos Mamíferos, e o Período Quaternário representa a época em que os primeiros humanos se espalharam pela Terra.
Lesson Summary
Nicholas Steno formulou pela primeira vez os princípios que permitem aos cientistas determinar as idades relativas das rochas no século XVII. Steno declarou que as rochas sedimentares são formadas em camadas contínuas e horizontais, com camadas mais jovens sobre as camadas mais antigas. Um século mais tarde, James Hutton descobriu a lei das relações transversais: uma falha ou intrusão ígnea é mais jovem do que as rochas que atravessa. Hutton foi também o primeiro a aperceber-se da vasta quantidade de tempo que seria necessária para criar uma inconformidade, um lugar onde as rochas sedimentares se encontram acima de uma superfície erodida.
Outros métodos entram em jogo quando se comparam camadas de rocha que estão separadas por uma grande distância. Muitas formações rochosas sedimentares são grandes e podem ser reconhecidas em toda uma região. Camadas rochosas distintas, chamadas camas-chave, são também úteis para a correlação de unidades rochosas. Os fósseis, especialmente os fósseis de índice, são a forma mais útil de comparar diferentes camadas rochosas. As alterações dos fósseis ao longo do tempo levaram ao desenvolvimento da escala temporal geológica.
Perguntas de revisão
- No século XV, um agricultor encontra uma rocha que se parece exactamente com uma casca de amêijoa. O que é que o agricultor provavelmente concluiu sobre a forma como o fóssil lá chegou?
- Qual das Leis de Steno é ilustrada por cada uma das seguintes imagens na Figura 11.18?
- Qual é a sequência de unidades de rocha na Figura 11.19, do mais velho ao mais novo?
- Que tipo de formação geológica é mostrada no afloramento da Figura 11.20, e que sequência de eventos representa?
- Os três afloramentos da Figura 11.21 estão muito afastados. Com base no que se vê, que fóssil é um fóssil índice, e porquê?
Figure 11.18: Ilustração das Leis de Steno.
Figure 11.19: Sequência de unidades de rocha.
Figure 11.20: Outcrop.
Figure 11.21: Fósseis.
Vocabulário
relações transversais Um dos princípios da Steno que afirma que uma intrusão ou falha é mais jovem do que as rochas que corta. escala temporal geológica Uma divisão da história da Terra em blocos de tempo distinguidos por eventos geológicos e evolutivos. leito chave Uma camada rochosa distinta e generalizada que se formou num único momento. continuidade lateral Um dos princípios de Steno que afirma que uma camada rochosa sedimentar se estende lateralmente tão larga como a bacia em que se forma. horizontal original Um dos princípios de Steno que afirma que as camadas sedimentares eram horizontais ou planas no momento em que foram depositadas. idade relativa A idade de um objecto em comparação com a idade de outros objectos. sobreposição Um dos princípios de Steno que afirma que numa sequência de camadas de rochas sedimentares, a camada mais velha está na base e a camada mais jovem está no topo. inconformidade Uma fronteira entre rochas de idades muito diferentes. As inconformidades são frequentemente marcadas por uma superfície erosiva. uniformitarismo A ideia de que os processos geológicos que moldam a terra hoje em dia agiram basicamente da mesma forma ao longo da história da Terra.
Pontos a considerar
- Na época de Nicholas Steno, porque é que a maioria das pessoas não acreditava que os fósseis eram restos de organismos antigos?
- Como é que Steno explicava a presença de fósseis marinhos nas altas montanhas?
- Qual era o significado das não conformidades para James Hutton?
- Como se pode determinar a idade relativa de duas camadas rochosas que estão muito afastadas?