O MANTO TERRESTRE

O MANTO SUPERIOR

O manto superior inicia sob a crosta oceânica a uma profundidade média de 6 km e sob a crosta continental a uma profundidade média de 35 km, atingindo profundidades de até 400 km. A descontinuidade entre a crosta e o manto é denominada descontinuidade de Mohorovicic.

Evidências baseadas em dados geofísicos, geológicos, petrológicos e extraterrestres indicam que a sua composição é peridotítica. As velocidades das ondas sísmicas são tipicamente de 8,0 - 8,2 km/s, as quais são maiores do que as da crosta inferior (6,5 - 7,8 km/s). Os dados geofísicos demonstraram que entre 50 e 200 km de profundidade ocorre uma diminuição na velocidade das ondas P (longitudinais) e uma forte atenuação das ondas S (transversais). Esta região é conhecida como zona de baixa velocidade.

Composição química

O modelo mais aceito atualmente é baseado no peridotito, que é uma família de rochas ultrabásicas tipicamente compostas por olivina magnesiana (aprox. 80%) e piroxênio (cerca de 20%). Essas rochas ocorrem em cinturões de montanhas dobradas, ilhas oceânicas e em kimberlitos.

As evidências experimentais mostram que a fusão parcial de peridotito pode originar os basaltos oceânicos nas condições de pressão e temperatura existentes no manto superior, sendo que este processo ocorre provavelmente na zona de baixa velocidade.

Os estudos efetuados em seqüências ofiolíticas e na litosfera oceânica tem demonstrado que a formação de 5 km de crosta oceânica efetua-se às custas da porção mais superficial do manto superior. O grau de fusão parcial deve ser de 25%, empobrecendo esta zona em componentes de mais baixa temperatura de fusão. Existem evidências de que o manto torna-se menos empobrecido com o aumento da profundidade.

Composição mineralógica

Informações importantes sobre a mineralogia do manto superior foram obtidas por meio de estudos de ofiolitos, os quais representam provavelmente secções do assoalho oceânico englobadas pela crosta continental, apresentando características um pouco diferentes daquelas encontradas nas rochas da crosta oceânica, mas podem ser considerados como representativos das mesmas.

Os peridotitos do tipo granada-lherzolito (olivina (60%), orto e clinopiroxênio (30%), espinélio + granada + plagioclásio (10%)) representam provavelmente os peridotitos do manto primitivo, que ao sofrerem fusão parcial originam líquidos basálticos, deixando como resíduos harzburgitos (olivina (80%) e ortopiroxênio (20%)) e dunitos (olivina). Em um gráfico Pressão x Temperatura observa-se que em profundidades menores a mineralogia deve ser a de um plagioclásio-lherzolito (freqüentemente encontrado em ofiolitos) e com o aumento da pressão passaria para espinélio-lherzolito (nódulos em basaltos alcalinos) e em pressões maiores ainda a mineralogia estável é a de granada-lherzolito (nódulos em kimberlitos). 

A ZONA DE TRANSIÇÃO

Resultados experimentais recentes indicam que os saltos na velocidade das ondas sísmicas relacionados com o aumento de densidade em função da profundidade envolveriam a estrutura cristalina (mudanças de fase), mas não envolveriam mudanças na composição química.

A olivina presente nas rochas do manto superior é fortemente magnesiana (80-100% de Mg2SiO4), e para esta composição a correspondente mudança de fase, que transforma a olivina (estrutura menos empacotada) em olivina beta (estrutura mais empacotada), ocorre em pressões de 110-130 kbar, ou em torno de 400 km de profundidade.

Em torno de 650 km, é provável que ocorra a transformação da olivina beta para uma estrutura ainda mais compactada, com um aumento de densidade em torno de 10%.

A última descontinuidade ocorre aproximadamente na profundidade de 1.050 km e é onde existem menos certezas a respeito das mudanças de fase ocorrentes nesta região. A maioria dos pesquisadores aceita que parte da olivina do manto superior, já transformada na estrutura de ilmenita, passa para estruturas do tipo perovskita e cálcio-ferrita com aumentos na densidade de 7 e 10%.

O MANTO INFERIOR

A densidade nesta região aumenta linearmente de 4,6 g/cm3 até 5,5 g/cm3. Aparentemente nenhuma mudança de fase importante ocorre no manto inferior, apesar de ocorrerem pequenos gradientes de velocidade em 1.230 e 1.540 km. Desta forma, acredita-se que o aumento na velocidade deve ocorrer principalmente como resultado da compactação de um material de composição uniforme.

Vários modelos têm sido propostos sugerindo que o manto inferior contém mais ferro do que o manto superior. Neste caso, a razão Fe/Mg variaria de 0,25 no manto superior a 0,6 no manto inferior. O aumento na massa atômica média aumentaria a densidade até valor observado, sem a necessidade de estruturas complexas.

Estes modelos tem gerado muitas discussões, pois se o manto inferior é mais denso do que o superior seria difícil ocorrer movimentos de convecção. Por outro lado, existindo convecção no manto todo seria difícil manter as heterogeneidades químicas por grandes intervalos de tempo. Entretanto, estas dificuldades podem ser contornadas admitindo-se a existência de células de convecção independentes no manto.