Força motriz do movimento de placas

Força motriz de movimento de placas é o mecanismo físico que causa movimento de placas tectônicas. Existem duas forças importantes: tração por peso da placa em subducção, que se encontra na fossa oceânica (slab-pull) e empurrão por expansão de cadeia meso-oceânica (ridge-push). Cálculos quantitativas demostraram que a “slab-pull” é a força principal e a “ridge-push” é a força secundária. A força slab-pull é originada da litosfera oceânica fria e densa em comparação com a astenosfera mais quente e menos densa. No Oceano Pacífico, a slab-pull é predominante. Esta força é causada pela inversão densimétrica da litosfera oceânica, que é fria e densa, em comparação com a astenosfera oceânica, mais quente e menos densa. No Oceano Atlântico, a importância de “ridge-push” é relativamente grande. O Oceano Índico tem características intermediárias.

Ideia que prevalecia até 1975

Ideia antiga sobre a convecção térmica do manto e força motriz de movimento das placas que prevalecia até 1975, segundo Motoki (2008). A espessura da litosfera e a altura dos relevos na superfície da Terra estão exageradas. Nota-se que a expansão simétrica das placas oceânicas.

A teoria de tectônica de placas surgiu em 1968 como uma evolução do modelo de expansão do fundo do oceano. Essas teorias foram originadas do modelo de deriva continental. Durante a década de 1960, sob forte influência do modelo de expansão do fundo do oceano, a força motriz fundamental para movimento das placas foi atribuída à convecção térmica do manto. Isto é, as placas se movimentam horizontalmente sendo arrastadas pela convecção do manto astenosférico, que está presente abaixo da litosfera. A força direta para o movimento das placas era interpretada como a empurrão ativa da cadeia meso-oceânica, denominada “ridge-push”. Naquela época, todas as partes do manto abaixo da litosfera eram interpretadas como a astenosfera, com a espessura de 2800 km. Para explicar esta ideia, foi utilizada a comparação com a água na panela sobre um fogão aceso. Atualmente, este modelo está amplamente divulgado em nível de educação geológica.

Modelo novo a partir de 1975

Ideia nova sobre a convecção térmica do manto e força motriz de movimento das placas a partir de 1975, segundo Motoki (2008). A espessura da litosfera e a altura dos relevos na superfície da Terra estão exageradas. Nota-se que a posição da cadeia meso-oceânica se desloca para o lado esquerdo desta figura conforme movimento das placas.

Por outro lado, o desenvolvimento posterior de pesquisas geofísicas e geológicas causou uma notável evolução do modelo da tectônica de placas. Os trabalhos científicos esclareceram que a astenosfera tem apenas 200 a 300 km de espessura, e não, 2800 km. Abaixo da astenosfera existe a parte rígida denominada mesosfera, de 2500 km de espessura. As fontes do magma dos hot-spots estão presentes na mesosfera e, portanto os hot-spots são considerados como os pontos fixos relativos ao movimento das placas. Com base nos novos resultados, surgiu uma nova ideia sobre o movimento das placas. A convecção do manto não é da forma como considerada anteriormente, mas sim, a subducção das placas em fossa oceânica e movimento horizontal das placas são própria convecção. A força motriz principal de movimento das placas é força de tração de slab na zona de subducção, denominado “slab-pull”. Esta força é causada pela inversão densimétrica da litosfera oceânica, que é fria e densa, em comparação com a astenosfera oceânica, mais quente e menos densa. A expansão da cadeia meso-oceânica é um tectonismo passivo. As direções e velocidades absolutas de movimento das placas são concordantes com esta ideia. O modelo da água quente na panela sobre um fogão apagado representa esta ideia. Apesar da alta consistência científica e ampla aceitação em comunidades acadêmicas, esta ideia está pouco divulgada em nível de educação geológica.

Modelo atual, desde 1994

Na década de 1990, a forma da convecção térmica do manto foi esclarecida visualmente por meio da tomografia sísmica que mostrou a estrutura manto desde a superfície do manto até o contato com o núcleo. A tomografia sísmica do globo inteiro apoia a ideia de que força motriz principal de movimento das placas é a tração de slab. Além disso, revelaram importantes tectonismos causadas pelas plumas quentes e plumas frias, o que possibilitou o surgimento da teoria de tectônica de plumas (Maruyama, 1994).

O que é a força motriz principal?

De fato, existem algumas forças motrizes que causam e/ou dificultam o movimento das placas, tais como tração de slab (slab-pull), empurrão de cadeia meso-oceânica (ridge-push), sucção de fossa oceânica (trench suction) e forças de resistência de tectônica de placas (plate tectonic resistive forces). Os cálculos quantitativos por Forsyth & Uyeda (1975) concluíram que a “slab-pull” é a força principal e a “ridge-push” é a secundária. Isto é, as fossas oceânicas puxam as placas do mundo e as cadeias meso-oceânicas abrem passivamente pela força distensional.

Entretanto, a proporção da importância entre as duas forças depende dos oceanos. O Oceano Atlântico é um oceano jovem, sendo formado há cerca de 80 milhões de anos. A fossa oceânica ainda não surgiu neste oceano e, portanto a expansão é lenta, no máximo 3,5 cm por ano. Ao longo da Cadeia Meso-Atlântic (Mid-Atlantic Ridge), ocorrem três hot-spots derivados de plumas quentes: Islândia, Ascensão e Tristão da Cunha. A tectônica de expansão em torno dessas plumas quentes têm uma grande influência à expansão na cadeia meso-oceânica do Oceano Atlântico Inteiro. Portanto, a importância de ridge-push no Oceano Atlântico é relativamente grande em comparação com os demais oceanos. Por outro lado, o Oceano Pacífico é um oceano antigo, sendo formado há mais de 200 milhões de anos. Por isso, tem fossa oceânica tanto na margem oriental quanto ocidental. Pela forte tração das fossas oceânicas, a expansão da cadeia meso-oceânica (East Pacific Rise) é muito rápida, no máximo 15 cm por ano. A cadeia meso-oceânica foi deslocada da posição original pela força de tração e uma parte da foi subduzida, ou seja, “engolida” pela fossa oceânica. Portanto, os hot-spots não se localizam mais sobre a cadeia meso-oceânica. Neste oceano, slab-pull é muito expressiva e ridge-push é quase desprezível. O Oceano Índico tem características intermediárias entre o Oceano Pacífico e o Oceano Atlântico.

Ligações externas

• Arlo Brandon Weil. Plate Driving Forces and Tectonic Stress, University of Michigan, Ann Arbor, MI. http://www.umich.edu/~gs265/tecpaper.htm#INTRODUCTION

Referências bibliográficas

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• Motoki, A. 2008. Petrologia de Rochas Ígneas. Departamento de Mineralogia e Petrologia Ígnea, Apostila didática, Edição 2008.