Dois Períodos do Paleozóico: Carbonífero e Pérmico

Carbonífero e Pérmico

Os dois períodos seleccionados para este trabalho são o Carbonífero e o Pérmico do Paleozóico.
 

Estes dois períodos pertencem ao Eon Fanerozóico, que vai desde há cerca de 542 Ma até ao presente. Proterozóico significa a existência de vida evidente. Pertencem à Era do Paleozóico que vai de 542 Ma a 251 Ma. Os Períodos do Carbonífero e do Pérmico, vão de 359 Ma a 299 Ma e de 299 Ma a 251 Ma, respectivamente.

Carbonífero

No início do século XIX, em Inglaterra, estabeleceu-se o primeiro período geológico: o carbonífero.

Nos Estados Unidos o Carbonífero pode ser decomposto em Mississipiano (carbonífero inferior) e Pensilvaniano (carbonífero superior). Este sistema foi adoptado para distinguir na maior parte como camadas de carvão que fazem parte do Pensilvaniano e a de rochas calcárias o Mississipiano.

O Período Carbonífero proporcionou condições ideais para a formação de carvão, eventos biológicos diversos, geológicos e climáticos marcaram este Período.

Orogenia/fases tectónicas

Geologicamente, houve uma colisão da Laurásia (Europa, Ásia e América do Norte) e a Gondwana (África, Austrália, Antártida e América do Sul que produziu os Apalaches, cadeia de montanhas da América do Norte e das montanhas hercinianas no Reino Unido. Uma colisão posterior da Sibéria e Europa criou os montes Urais.

Neste período formaram-se os Apalaches, pelo choque da Europa e África com a costa leste dos Estados Unidos (horogenia hercínica).

Fig. 1 -  Distribuição dos continentes e dos mares no início do Período Carbonífero

(entre 360 e 286 Ma).

Fonte: http://www.avph.com.br/carbonifero.htm, consultado em 9-06-2013.

Evolução Climática

O clima era quente e seco mas com o passar do tempo ficou mais frio e húmido. Durante o Carbonífero houve um arrefecimento pronunciado, havendo uma glaciação durante o Pensilvânico, desencadeado pela migração para o Sul da Gondwana. Embora as regiões equatoriais permanecessem quentes e húmidas num clima tropical, os pólos ficaram cobertos por camadas de gelo maciço. Vastos lençóis de gelo cobriam a Gondwana.

Fig. 2 - A Gondwana migrou para o Sul e o clima arrefeceu. Houve uma glaciação.

Fonte: http://www.avph.com.br/carbonifero.htm, consultado em 09-06-2013.

 

Evolução Biológica/Organismos característicos

Os graptólitos dendróides desapareceram. Surgiram grandes florestas e consequente formação de grandes jazidas de carvão. Árvores que caíam em pântanos eram soterradas sem se decomporem, pois havia pouco oxigénio. O soterramento levava a um aumento da temperatura, causando transformações químicas, resultando no carvão, através de várias etapas: turfa – lenhite – hulha – antracite.

Fig. 3 – Reconstituição de uma floresta no Carbonífero.

Fonte: http://palaeos.com/paleozoic/carboniferous/carboniferous.htm, consultado em 9-06.2013.

Uma das inovações evolucionárias carboníferas foi o ovo amniótico, que permitiu a exploração do meio terrestre por determinados tetrápodes. O ovo amniótico permitiu que os antepassados das aves, mamíferos e répteis se reproduzissem em terra impedindo a dessecação do embrião.

No final do carbonífero, os répteis adquiriram a capacidade de se reproduzir em terra.

Havia uma tendência para temperaturas suaves durante o carbonífero, que evidenciou a diminuição de licófitas (plantas do grupo das pteridófitas que apresentam microfilos) e insectos grandes e um aumento do número de samambaias (fetos) gigantes.

O período de Pensilvaniano é identificado pelas grandes jazidas de carvão que existem no mundo datadas desta época. Os fósseis de vida marinha caracterizam o período Mississipiano. Estes fósseis incluem corais solitários Syringopora, corais coloniais tubulares. Outros corais coloniais fósseis incluem Stelechophyllum e Siphonodendron. Outros fósseis índice são os conodontes, eles são utilizados internacionalmente para datar rochas do Mississipiano.
Na vida animal crinóides briozoários em seu ápice. Expansão dos labirintodontes, dos quais surgem os cotilossaurus. Surgem os primeiros animais voadores os insetos.
Na vida vegetal surgem enormes florestas de pteridófitas, plantas de esporos e tecidos vasculares. Surgimento das pteridospermas e destas as primeiras gimnospermas que possuíam sementes.

Fig. 4 - Arthropleura, inseto gigante do Carbonífero, de há cerca de 330 Ma.

Fonte: http://www.avph.com.br/arthropleura.htm, consultado em 09-06-2013.

O arthopleura era um gigantesco artrópode que viveu há aproximadamente 330 Ma durante o Carbonífero na América do Norte e na Europa, é o maior artrópode que já existiu, podia ultrapassar dois metros de comprimento, preferiam os ambientes com vegetações abertas e aluviais, em planícies inundadas, assim como rios aterrados. Foram encontrados rastos fósseis nos EUA e na Europa.

 

Pérmico

O Período Pérmico ocorreu entre 299 e 251 Ma. Foi o último Período da era Paleozóica.

 

A separação entre o Paleozóico e o Mesozóico ocorreu no fim do Pérmico na grande extinção maciça, a maior registada na história da vida da Terra. A extinção afetou muitos grupos de organismos em ambientes variados, mas sobretudo as comunidades marinhas, causando a extinção da maioria dos invertebrados marinhos do Paleozóico.

 

Alguns grupos sobreviveram à extinção maciça do pérmico em número extremamente diminuído, porém nunca mais alcançaram o domínio ecológico que tiveram.

 

No ambiente terrestre, uma extinção relativamente menor dos diapsídeos e dos sinapsídeos mudou a maneira de domínio das espécies, dando origem no Triásico à idade dos dinossauros. As florestas gigantes de pteridófitas deram espaço a florestas de gimnospérmicas em definitivo. As coníferas modernas apareceram primeiro no registo fóssil do Pérmico.

Orogenia/fases tectónicas

Neste Período Pérmico continua a orogénese Apalachiana.

Evolução Climática

A geografia da época indica que o movimento das placas tectónicas tinha produzido o supercontinente conhecido como Pangeia.

A Pangeia começava no pólo Norte e ia até ao pólo Sul. A maior parte da superfície da Terra foi ocupada por um único oceano conhecido como Panthalassa e um mar menor ao leste da Pangeia conhecido como Tethys.

Nos eventos geológicos ocorreram enormes glaciações no Sul, pois este ainda estava muito próximo do Pólo no Pérmico Inferior

Fig. 5 - Distribuição dos continentes no Pérmico.

Fonte: http://www.avph.com.br/, consultado em 09-10-2013.

Evolução Biológica/Organismos característicos

A fauna terrestre foi dominada por insectos semelhantes a baratas e animais que não eram nem répteis nem mamíferos (grupo dos Synapsida). Havia anfíbios gigantes, e no mar, tubarões primitivos, moluscos cefalópodes, braquiópodes, trilobites e artrópodes gigantescos como Euriptéridos ou escorpiões do mar. As únicas criaturas voadoras do período eram parentes gigantes das libélulas.

Fig. 6 - Exemplar pertencente a classe Synapsida.

Fonte: http://www.rareresource.com/pho_lystrosaurus.htm, consultado em 09-06-2013.

Apareceram no Carbonífero Superior (Pensilvaniano) e os mais primitivos (os Pelicossauros) foram abundantes principalmente no Permiano Inferior (Cisuraliano).

A flora era caracterizada por árvores do género Glossopteris. Os répteis tiveram grande desenvolvimento, dominando a era seguinte, o Mesozóico.

Fig. 7 - Flora do Pérmico e exemplares do Dimetrodon.

Fonte: http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/ecologia/las_5_extinciones_en_masa/, consultado em 09-06-2013.

No final do Período Pérmico ocorreu a maior extinção em massa da História da Terra, na qual desapareceram 95% das espécies existentes. O filme seguinte é um documentário do Discovery Channel sobre a descoberta das causas da extinção do Pérmico/Triásico.

http://www.youtube.com/watch?v=e1nQ-rw2US4

 

HISTÓRIA DA ESTRATIGRAFIA

INTRODUÇÃO

A Geologia é uma ciência que procura dar resposta a dois tipos de questões: por um lado, compreender a origem da Terra e a sua evolução ao longo do tempo e, por outro, conhecer a natureza dos materiais terrestres bem como os processos dinâmicos que ocorrem à superfície e em profundidade.

Na abordagem actual da história da terra, é difícil compreender o ponto de vista de culturas de há muitos séculos atrás. Este aspecto é particularmente notável quando estudamos os antigos conceitos sobre a idade da terra. Sabemos que nas culturas não ocidentais como as da China e da India, acreditava-se que a Terra era imutável e eterna, ou que as alterações eram cíclicas.

Na Grécia clássica acreditava-se que a Terra sofre alterações com o tempo, sendo as mesmas regidas pelas leis da natureza. Este ponto de vista naturalista foi seguido pelos romanos e alguns filósofos como Plínio o Velho, que dedicou parte da sua vida a investigações científicas tendo falecido vítima (33AD-79AD), mas que faleceu sufocado pelas cinzas do vulcão do Vesúvio. O seu sobrinho Plínio, o Moço, vinte e cinco anos após a erupção, em duas cartas dirigidas ao historiador Tácito, narrou detalhadamente os eventos, tornando-se assim o primeiro vulcanologista da História. As erupções do tipo da ocorrida no Vesúvio, por essa razão são chamadas Plinianas.

Depois da queda do império Romano, a cultura ocidental foi dominada pela fé cristã e pela ideia de que a idade da Terra não excede alguns milhares de anos. Segundo o Primeiro Livro do Antigo Testamento ­– O Livro do Génesis ­– os homens foram criados no início e é a sua existência que justifica a existência da Terra. Antes do século XIX, as pessoas viam as alterações na superfície da Terra como evidências de que o fim dos tempos estava próximo e não como mudanças normais. A ideia generalizada de que as rochas foram formadas no início da “criação da Terra” atrasou o desenvolvimento do conhecimento dos processos de formação das rochas.

A ideia de uma Terra estática só começou a ser corrigida quando se deu relevo à observação dos fósseis. Encontrar um fóssil marinho no topo de uma montanha, longe do mar, colocava algumas questões. No início do século V AC, o filósofo Xenofanes de Colofon encontrou algumas conchas nos picos de Malta e presumiu que essa ilha estivera em tempos coberta pelo mar.

Na Idade Média esta suposição foi negada e esses misteriosos vestígios eram designados por fosseis, da palavra latina fossilis, “tirado da terra”. Nessa categoria incluíam-se não apenas os materiais de origem orgânica que hoje designamos fósseis, mas também outros minerais e cristais. A existência destes vestígios em rochas duras era difícil de explicar e por essa razão alguns diziam que eles era consequência de “forças plásticas”, ou “brincadeiras”  da natureza ou do demónio confundindo assim os crentes. Outros acreditavam que os fósseis haviam sido trazidos pelo grande dilúvio de Noé, mas a presença de fósseis constituía um mistério face à crença de que rochas duras eram permanentes.

Na Renascença alguns eruditos começaram a duvidar das ideias anteriormente aceites. Depois das grandes descobertas e feitos de Leonardo da Vinci, ele deu uma explicação mais moderna para a presença de conchas no topo dos montes Apeninos. Ele acreditava ostras aí descobertas eram vestígios de organismos vivos trazidos pelos rios dos Alpes e enterrados na lama. A lama dos rios e as conchas nela contidas tinham ambas petrificado sendo posteriormente elevadas para a sua posição nas montanhas. Apesar de defender uma visão dinâmica da Terra, Da Vinci intrigava-se pela presença de algumas conchas antigas próximas de outras mais modernas.

OS FUNDADORES DA GEOLOGIA

Segundo a abordagem de Juan Antonio Vera Torres (in: Estratigrafia - principios y métodos, 1994) para conhecer os fundadores da Geologia, e portanto da Estratigrafia, deve-se estudar a obra de diferentes autores desde Steno (século XVII) a Lyell (século XIX). Em muitos casos, as suas teses constituíram, no seu tempo, uma rutura com as ideias preconcebidas que vinham desde a Idade Média.

Nicolaus Steno (1638-1686) foi o primeiro a definir um estrato como unidade de tempo de depósito limitado por superfícies horizontais com continuidade lateral. Instituiu o princípio da sobreposição, segundo o qual numa sucessão de estratos, os inferiores são os mais antigos e os superiores os mais modernos, o que permite ordenar os materiais cronologicamente. Também este autor considerou que, quando um estrato se está a formar provoca a consolidação dos extractos inferiores. Steno desenvolveu outras duas ideias fundamentais para o desenvolvimento da Estratigrafia: os extractos originalmente depositaram-se de forma como horizontal e as superfícies de estratificação são e foram lateralmente contínuas, o que constitui a base do “princípio da horizontalidade original e continuidade lateral dos estratos”.

Figura 1 - Retrato de Nicolaus Steno, no final da vida converteu-se ao catolicismo e foi ordenado padre.

António Lazzaro Moro (1687-1764) estabeleceu o que se pode considerar a primeira subdivisão estratigráfica dos materiais da superfície terrestre diferenciando as montanhas de rochas maciças, não estratificadas, de outras montanhas mais jovens formadas por rochas estratificadas, que podem conter fósseis contemporâneos do depósito.

Giovanni Arduino (1713-1795) distinguiu quatro tipos de materiais: primários (rochas não estratificadas e sem fósseis), secundários (rochas estratificadas, com fósseis), terciários (formados com restos das anteriores e junto das mesmas) e vulcânicos. Todos os termos anteriores continuam em uso na nomenclatura actual, apesar de corresponder a acepções diferentes.

Johann Gottlob Lehman (1719-1767) ajustou a classificação ao texto da Bíblia e chamou aos materiais primários “rochas da Criação”. A maior contribuição deste autor para a estratigrafia foi o levantamento das primeiras sucessões estratigráficas, aplicando o “princípio da sobreposição” apresentado por Steno.

Georges-Louis Leclerc, Conde de Buffon (1707-1788) , considerado como um dos cientistas mais influentes do século XVIII, rompeu com a tradição de considerar a Terra como muito jovem (poucos milhares de anos) e sugeriu que como mínimo teria 75 000 anos. Foi o primeiro cientista que admitiu que a Terra havia sofrido ao longo do tempo variações na distribuição das terras e mares.

Abraham Gottlob Werner (1749-1817), professor de Mineralogia da Escola de Minas de Friburgo (Saxónia) é, numa perspectiva histórica, outra das grandes personalidades da ciência do século XVIII, embora alguns o considerem o responsável pelo atraso no progresso da Geologia. Defendeu a teoria “neptunista”, que tentava explicar a génese  de todas as rochas por precipitação química nos mares primitivos. Esta teoria encontrou o seu contraponto na teoria “plutonista” de Hutton e que deu lugar a grande controvérsia científica. Do ponto de vista da Estratigrafia, as contribuições de Werner foram a aplicação de uma divisão de materiais baseada na de Lehmann e a utilização pela primeira vez do conceito de “formação” aplicado aos conjunto de rochas estratificadas caracterizadas pela sua litologia e que corresponde a uma mesma idade. Sobrevalorizou a utilidade da correlação litoestratigráfica a partir da ideia errónea de considerar as formações de extensão mundial.

James Hutton (1726-1797), médico de formação, apesar de nunca exercer essa profissão, dedicou-se à agricultura e indústria na sua Escócia natal e foi um apaixonado pela Geologia, sendo considerado numa perspectiva histórica, o verdadeiro fundador da Geologia Moderna. Apesar disso, durante a sua vida as suas ideias ou passaram despercebidas ou foram objecto de duras críticas, entre elas as de Werner e seus discípulos, uma vez que eram contraditórias com as das ideias dominantes da época e além disso, eram produzidas por alguém que não pertencia a nenhuma Universidade de prestígio ou organismo oficial. Depois da sua morte, as opiniões de Hutton foram amplamente difundidas por diversos autores, em primeiro lugar pelo seu amigo John Playfar (1748-1819) na sua obra “Illustrations of the Huttonian Theory of The Earth” (1802) em que se completam as ideias de Hutton com enfoque histórico que as torna mais compreensíveis e atractivas. Hutton considerava a Terra como um corpo em mudança em que as rochas e os solos antigos são continuamente erosionados e os produtos dessa erosão são transportados pelas linhas de água até aos oceanos onde se depositam formando novos sedimentos estratificados que se consolidam e dão origem a rochas, as quais podem elevar-se e assim iniciar dar lugar a um novo processo de erosão. A maior contribuição de Hutton consistiu na sua teoria do “uniformismo”, segundo a qual os processos que têm ocorrido na história da Terra têm sido uniformes e semelhantes aos actuais. Mediante a aplicação do método “actualista” realizou as primeiras estimativas da velocidade dos processos que levaram a pensar que a idade da Terra era muito maior do que se supunha anteriormente. Hutton afirmou, num texto de 1788 sobre a idade da Terra, que, de acordo com investigações realizadas, não se encontram vestígios de um princípio nem perspectivas de um fim.

Figura 3 – James Hutton

fonte: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10c.html, consultado em 6-01-2013

A teoria do “uniformismo” e o método “actualista”, que actualmente constituem pilares fundamentais da Estratigrafia não chegaram a ser aceites pela comunidade científica senão 40 anos após a sua morte. Hallam (1985), citado por Torres (1994), descreve como as ideias revolucionárias de Hutton se afastavam tão radicalmente das vigentes na sua época, nomeadamente da doutrina do “catastrofismo”, a qual pretendia explicar todos os fenómenos geológicos como quase instantâneos, dos quais o dilúvio era o melhor exemplo. Foi precisamente nos trinta anos após a morte de Hutton que a teoria do “castratofismo” alcançou ao maior grau de aceitação. Só após 10 anos de dura controvérsia (1830-1840) se abandonou de forma generalizada a teoria do “catastrofismo” e se aceitou a do “uniformismo-actualismo”.

Figura  - Hutton foi o primeiro autor que interpretou correctamente uma descontinuidade angular - a famosa descontinuidade de Siccar Point na costa escocesa, onde os arenitos devónicos sub-horizontais repousam sobre xistos e grauvaques silúricos quase verticais. 

Fonte: http://www.geos.ed.ac.uk/undergraduate/field/siccarpoint/, consultado em 6-01-2013

O inglês William Smith (1769-1839) é possivelmente o primeiro que se dedica à geologia aplicada – a ele se deve o levantamento dos primeiros mapas geológicos. Uma notável contribuição de Smith foi demonstrar a constância das séries de formações geológicas em áreas geográficas extensas. Para este autor, cada formação (extracto ou grupo de extractos) tem uma continuidade lateral que permite diferenciá-la num mapa. Outra importante contribuição foi demonstrar que grupo de extractos continha um tipo de fósseis e que uma formação com litologias homogéneas se pode subdividir em função do seu conteúdo em fósseis. Formula assim o “principio da correlação”.

Em França, Georges Cuvier (1769-1832) e Alexandre Brongniart (1770-1847) estudaram os materiais terciários da bacia de Paris aplicando a metodologia de Smith e reconheceram as diferentes associações de fósseis, a partir das quais delimitaram episódios marinhos e lacustres. Estes autores estabeleceram as bases para a actual Bioestratigrafia.

Charles Lyell (1797-1875) é outra personagem interessante, advogado de formação, ensinou Geologia no Kings College of London durante 2 anos (1831-1832) e que dedicou a sua vida à geologia, tendo subsistido em grande medida graças aos direitos de autor do seu livro “Principles of Geology”, publicado em três volumes, atingindo 11 edições. Foi o principal difusor das teorias huttonianas. Partindo da ideia cíclica de erosão-depósito, Lyell precisou que a erosão se equilibrava com a sedimentação e a subsidência, num sistema uniforme com flutuações em torno de um valor médio. Desenvolveu amplamente a teoria huttoniana do “uniformismo” como sistema e ”actualismo” como método, baseando-se em múltiplas observações em diversos territórios (Inglaterra, Escócia, França e Itália). A publicação do famoso livro trás consigo a referida controvérsia “catastrofistas-uniformistas que acabou em 1840, com o reconhecimento geral desta nova teoria o que proporcionou um desenvolvimento espectacular da Geologia nas décadas seguintes.

 Figura ...  - Extracto do tratado de Lyell “Principles of Geology” (1838)

Fonte:http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Lyell consultado em 6-01-2013

O DESENVOLVIMENTO DA GEOLOGIA NO SÉCULO XIX

O início de uma fase de grande desenvolvimento da Geologia é marcado com a fundação da Sociedade Geológica de Londes em 1807, a que se seguiram em datas próximas as de outros países do centro da Europa, assim como a publicação das primeiras revistas científicas dedicadas monograficamente à Geologia e das primeiras cartas geológicas.

Ao longo do século XIX publicam-se diferentes tratados de Geologia nos quais se constatao contínuo crescimento do corpo de doutrina da mesma. Para este grande desenvolvimento contribui o aumento considerável de investigações geológicas em regiões geográficas cada vez mais diversas e os estudos sobre os processos actuais que mediante a aplicação das teorias de Hutton e Lyell facilitaram o entendimento dos processos antigos evidenciados nas rochas sedimentares.

Reserva-se uma atenção especial à classificação e ordenação no tempo dos materiais estratificados, em especial os fossilíferos. Ao longo deste século definiram-se as eras geológicas que se mantêm até à actualidade, apesar de logicamente terem sofrido alguns ajustamentos nos seus limites. Estabelece-se assim uma divisão do tempo geológico a nível mundial baseada nos fósseis.

Do ponto de vista doutrinal, por um lado estabelece-se a discussão sobre as causas da alteração dos organismos (fósseis) ao longo do tempo, que encontra explicação nas teorias de Darwin (1859) e por outro alimenta-se a controvérsia acerca da idade da absoluta da Terra. Estas controvérsias com os quais os vários grupos de investigadores tentavam comprovar as suas teorias distintas, vieram contribuir de forma significativa para o avanço da ciência e em particular da Geologia.

No último terço do século teve lugar a primeira campanha oceanográfica, que sulca os oceanos entre 1872 e 1876 …  

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