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Ilustração da teoria da deriva continental. Deriva Continental Por Sociedade Brasileira de Geologia (SBG) Um blog para terráqueos e terráqueas interessados no que aconteceu nos 4,5 bilhões de anos em que não estiveram por aqui. Feito pela Sociedade Brasileira de Geologia (SBG) em parceria com a Super.

No começo, quase ninguém acreditou que os continentes se moviam

Ainda na época das Grandes Navegações, os europeus perceberam que as costas da África e do Brasil se encaixam como um quebra-cabeça. Mas provar a deriva continental foi um dos maiores esforços intelectuais da história – comparável à descoberta da dupla-hélice do DNA.

Por Umberto Giuseppe Cordani Atualizado em 25 out 2021, 11h27 - Publicado em 22 out 2021, 16h36

Este é o primeiro texto do blog Deriva Continental, escrito pelo geólogo Umberto Giuseppe Cordani

Seres humanos são egocêntricos, visto que tomamos como referência aquilo a que nossos sentidos nos dão acesso: o chão próximo, as montanhas no horizonte, as ondas que chegam à praia. Nossa impressão do Universo tende a ser local e estática. Aqui está o continente, ali está o oceano, as paisagens se repetem, ano após ano. Com efeito, parece que tudo na natureza está onde sempre esteve, ao longo de todo o tempo da história humana.

Porém, se medirmos a distância entre a América do Sul e a África com instrumentos adequados, em momentos diferentes, veremos que elas se afastam uma da outra algo entre 2 cm e 3 cm por ano. Esse movimento é imperceptível na duração de uma vida humana, mas se ele for constante e durável, resulta em grandes distâncias. Tempo não falta, visto que a Terra tem 4,57 bilhões de anos. 

As primeiras suspeitas de que os continentes se movem vieram com os mapas do Oceano Atlântico produzidos após as Grandes Navegações, a partir do século 15 (veja, por exemplo, o mapa abaixo, desenhado por H. Drogenhams por volta de 1600).

Trecho de mapa-múndi rudimentar do século 16, mostrando de forma aproximada as costas da América e da África.
Henderine Drogenhams/Domínio Público

Simplesmente olhando para esses mapas em que as formas da África e da América do Sul se apresentam como pedaços de um quebra-cabeça , Francis Bacon, em 1620, já aventou a hipótese da deriva continental, com África e Brasil inicialmente unidos e afastando-se aos poucos, possibilitando o aparecimento do Oceano Atlântico. 

Mais tarde, observações mais minuciosas se somaram à mera percepção dos contornos das costas. Os cientistas começaram a perceber semelhanças entre rochas e fósseis encontrados em diferentes continentes, até que o geofísico e meteorologista alemão Alfred Wegener apresentou a sua teoria sobre a deriva dos continentes em 1912, e publicou em 1915 seu minucioso estudo com o título Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (em português, “a formação dos continentes e oceanos”).

Nesse livro, Wegener reuniu argumentos a favor da ideia de que os continentes se movem: medidas astronômicas e geofísicas, correlações geológicas, paleontológicas e paleoclimáticas. Para ter uma ideia da força de sua teoria, incluímos a seguir o que consideramos ser o argumento mais persuasivo: as evidências geográficas da glaciação gondwânica, que ocorreu há cerca de 300 milhões de anos, no período geológico Permo-Carbonífero.

Essa glaciação se apresenta disseminada em lugares muito separados entre si – na Antártica, na Austrália, na América do Sul, na África e na Índia, como mostra a figura abaixo. Em todos esses lugares existem rochas sedimentares depositadas praticamente no mesmo tempo, que indicam climas polares como o que atualmente ocupa o continente antártico.

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Ilustração de edição em inglês do livro livro "Die Entstehung der Kontinente und Ozeane" (1915), de Alfred Wegener./Reprodução

Wegener raciocinou que todas as regiões em que essas rochas ocorrem atualmente deveriam estar unidas na época em que se formaram.. Elas estariam agrupadas nas proximidades do Polo Sul do planeta, o qual estaria situado perto da cruz indicada na imagem acima. 

Ademais, a glaciação gondwânica, em todas as situações em que aparece, se encontra associada a fósseis de plantas do gênero Glossopteris, típicas de climas frios, o que reforça o argumento de que esses continentes estariam unidos, há 300 milhões de anos, em baixas latitudes.

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Daderot/Wikimedia Commons

A figura abaixo representa justamente a situação hipotética dos continentes no Permo-Carbonífero todos eles reunidos no supercontinente batizado por Wegner de Pangeia. 

Pangeia
Kieff/Creative Commons

O restante da superfície do planeta seria ocupado por um grande oceano, denominado mais tarde Panthalassa. A situação geográfica atual do planeta seria o resultado da fragmentação da Pangeia, e da sucessiva dispersão, lenta e progressiva, de seus fragmentos continentais, que teria ocorrido a partir de 200 milhões de anos atrás.

Oposição à teoria

Apesar das evidências importantes trazidas por Wegener, houve uma forte oposição à teoria, especialmente por parte de geofísicos. O principal motivo para a refutação era o mecanismo preconizado para a deriva, em que continentes deslizariam sobre um substrato supostamente rígido. Em bom português: que força plausível, na face da Terra, seria capaz de tirar do lugar um naco de rocha do tamanho da África? 

O principal opositor foi sem dúvida o físico australiano Harold Jeffreys. Em suas palavras, “não há força evidente que seja suficientemente forte para mover os continentes”. Entretanto, os geólogos que trabalhavam no Hemisfério Sul e que conheciam boa parte de África e América do Sul tinham motivos para acreditar na possibilidade da teoria de Wegener, ao verificar as muitas similaridades geológicas entre esses dois continentes.

Um personagem importante dessa história foi o geólogo sul-africano Alex Du Toit, que trabalhou na África do Sul e no Brasil, e produziu em 1927 a comparação geológica da figura abaixo, que foi inclusive utilizada por Wegener na quarta edição de seu livro, publicada em 1929.

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A. L. Du Toit/Reprodução

Du Toit mostrou a correlação entre duas grandes bacias sedimentares: Bacia do Paraná, no Brasil, e a bacia do Karroo, na África do Sul. Elas estão separadas por cerca de 5.000 km de Oceano Atlântico, mas possuem evolução geológica similar. Nas sequências de rochas formadas no período Permiano Inferior (com cerca de 270 milhões de anos), um pequeno lagarto do gênero Mesosaurus aparece em ambas as bacias fósseis.

Fóssil de mesossaurus

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Anirbid Sircar/Wikimedia Commons

Seria viável pensar que esse pequeno réptil poderia atravessar um oceano inteiro para habitar em situações ambientais específicas similares, mas tão distantes entre si? É muito mais razoável imaginar que, na época, os dois continentes eram um só. (Na Bacia do Paraná, o ambiente em que vivia o Mesosaurus pode ser visitado no Parque Geológico de Assistência, localizado próximo da cidade de Rio Claro, em São Paulo.)

A figura abaixo mostra a parte meridional da Pangéia, denominada Gondwana, indicando a correlação de várias áreas com o mesmo tipo de fósseis, até o final do período Permiano e início da Era Mesozóica.

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Aproximadamente na mesma época, o geólogo inglês Arthur Holmes, pioneiro em pesquisas sobre radioatividade e sua utilização para determinar a idade de rochas e minerais, publicou alguns trabalhos sobre a dinâmica interna do planeta Terra. (Para entender como funciona a datação com isótopos radioativos, leia este texto).

Entre 1927 e 1935, Holmes escreveu vários artigos sobre correntes de convecção do manto terrestre. “Convecção” é um movimento que acontece em fluidos. Conforme a parte de baixo do fluido se aquece, ela se torna menos densa e sobe. Por outro lado, a parte mais fria, que está no topo, desce. A camada externa do planeta que contem a crosta continental, chamada litosfera, funciona como uma tampa rígida forçando o manto, que é sólido, mas se comporta como um fluido viscoso, a formar celas de convecção com movimento circular;

Em escalas de tempo geológicas o movimento circular de subidas e descidas empurra a litosfera com os continentes para lá e para cá, fornecendo a tal força misteriosa que seria necessária para explicar a deriva.

Ilustração das correntes de convecção no interior da Terra.
Arthur Holmes - Physical Geology/Reprodução

Cordilheiras submarinas

Nas décadas de 1950 e 1960 grandes avanços ocorreram nas ciências geológicas. Possivelmente, o mais importante foi o da oceanografia, realizado por membros do Observatório Lamont Doherty de New York. Eles pesquisaram a topografia do fundo dos oceanos, que tornou evidente a existência de um extenso sistema de dorsais, elevações oceânicas submersas, contínuo em todos os oceanos e associado a atividades tectônicas modernas como vulcanismo e terremotos.

 Ao mesmo tempo, verificava-se que as idades medidas em rochas da crosta oceânica, tipo ilhas vulcânicas, montes submarinos e do próprio fundo oceânico, eram sempre menores do que 250 milhões de anos. Isso contrasta com aquelas medidas em continentes, em que as rochas podem ser mais antigas. A rocha mais velha já medida, por exemplo, fica no Canadá, e tem cerca de 4 bilhões de anos.

Conhecer melhor os oceanos permitiu que os norte-americanos Harry Hess e Robert Dietz, separadamente, formulassem a hipótese do crescimento dos fundos oceânicos a partir da posição das dorsais. Nelas, haveria a formação de uma crosta oceânica nova, por erupções vulcânicas provenientes do manto que está embaixo. Em seguida, por causa das correntes de convecção, similares ao que foi indicado por Holmes, esse material iria afastando-se da dorsal em situação simétrica, e seria substituído por material sucessivamente mais novo, sempre na posição da mesma dorsal.

Diagrama fisiográfico do Atlântico Norte.
B.C. Heezen & M. Tharp/Wikimedia Commons

Em 1963, essa hipótese seria confirmada por Frederick Vine e Drummond Matthews, em um artigo no periódico Nature. Eles mostraram a existência de anomalias magnéticas ao longo da dorsal do Atlântico Norte. Elas são alternadamente positivas e negativas, por causa da magnetização diferente de suas rochas vulcânicas, as quais teriam sido adicionadas à crosta oceânica durante sucessivos períodos de polaridade normal e reversa do campo magnético.

A confirmação da deriva dos continentes

Com esses novos conhecimentos, provenientes de diversos campos da ciência, a teoria de Wegener foi ganhando aos poucos, mas continuamente, a atenção da comunidade de geocientistas, e foi renovada a controvérsia entre os defensores do fixismo, que defendiam os continentes e oceanos fixos, e os partidários do mobilismo, que apoiavam a deriva dos continentes.

Nos primeiros anos da década de 1960, geofísicos da Universidade de Newcastle utilizaram computadores para reconstruir a posição que teriam os continentes em volta do Atlântico, na Pangéia. Essa reconstrução, mostrada abaixo, foi discutida numa reunião ocorrida na Royal Society em 1964.

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E.C. Bullard, J.E. Everett and A.G. Smith/Reprodução

Visto o encaixe quase perfeito entre Brasil e África, era preciso verificar se a idade das rochas dos dois lados do Atlântico batiam entre si. Vários laboratórios de geocronologia produziram datações de rochas em ambos os lados do oceano. 

Datações utilizando Rubídio-Estrôncio (Rb-Sr) e Potássio-Argônio (K-Ar) já eram disponíveis do lado africano, já que Inglaterra e França faziam pesquisa nas rochas de suas colônias. Ao longo da costa africana, da Costa do Marfim até Gana, aparece o Cráton do Oeste Africano. Trata-se de uma porção da litosfera que fica estável, e poderia ser encontrada na América do Sul, caso os continentes estivessem conectados no passado. Do sul de Camarões ao Gabon, aparece o Cráton do Congo. Essas regiões cratônicas possuíam idades conhecidas próximas a dois bilhões de anos.

Praticamente não existiam datações de rochas no lado sul-americano na época. Liderando o programa de pesquisa geocronológico, o cientsta Patrick Hurley, responsável pelo laboratório do Massachusetts Institute of Technology (MIT), contatou em 1964 o então recém-formado laboratório de geocronologia da USP. Ele perguntou se os brasileiros poderiam ajudar na coleta de amostras na região costeira norte e nordeste do Brasil. Os componentes da equipe da USP concordaram com o pedido, desde que a USP pudesse datar as mesmas rochas pelo método K-Ar. A parceria MIT-USP foi formada. A equipe coletou as amostras no Brasil, que foram analisadas na USP e no MIT entre 1964 e 1966.

P.M. Hurley, F.F.M. de Almeida, G.C. Melcher, U.G. Cordani, J.R. Rand, K. Kawashita, P. Vandoros. W.H. Pinson & H.W. Fairbairn.
P.M. Hurley, F.F.M. de Almeida, G.C. Melcher, U.G. Cordani, J.R. Rand, K. Kawashita, P. Vandoros. W.H. Pinson & H.W. Fairbairn. Test of continental drift by means of radiometric ages. Science 144: 495-500. 1967/Reprodução

Os resultados obtidos com as datações do MIT e da USP superaram as expectativas. A impressionante coerência deles, mostrada pela figura acima, confirmou a correlação entre idade das das regiões correspondentes da América do Sul e da África. Na parte africana, já eram bem definidas as regiões ocupadas pelos crátons do Oeste Africano e do Congo, bem como a região mais jovem situada entre eles.

As datações efetuadas no norte do Brasil encontraram um pedaço do Cráton Oeste Africano que permaneceu na América do Sul após a separação entre os continentes. Atualmente, a região é denominada “Cráton de São Luís”. Apareceram também na Bahia algumas rochas antigas, como contraparte do Cráton do Congo, que fazem parte do Cráton do São Francisco.

A correlação Brasil-África que resultou da parceria USP-MIT foi apresentada primeiramente por Patrick Hurley num simpósio da Geological Society of America em 1966, e publicada em seguida na revista Science em 1967.

A excelente correlação obtida no teste geocronológico logo produziu uma mudança na mentalidade da comunidade geológica internacional em relação à importância do mobilismo na dinâmica do planeta – e foi fundamental para advento do novo paradigma das Geociências, que estava emergente. Em 1968, Patrick Hurley, com base nos resultados obtidos, publicou um artigo definitivo, na revista Scientific American, intitulado “The confirmation of continental drift”.

O  novo paradigma das Geociências: a Tectônica de Placas

A década de 1960 tem sido considerada o marco da principal revolução científica das geociências, algo comparável à descoberta da dupla hélice do DNA na biologia. A confirmação da deriva dos continentes foi uma das peças fundamentais para a formulação da Tectônica de Placas, graças às considerações advindas da geologia, da paleontologia, da oceanografia e da geofísica. Nesta última, em especial, foram fundamentais os avanços nos estudos de sismologia e geomagnetismo. 

Possivelmente, o primeiro artigo publicado sobre tectônica de placas foi o de McKenzie e Parker na revista Nature, em 1967Eles mostraram, de modo simples e elegante, o deslocamento relativo de pequenas placas oceânicas rígidas ao redor de polos de rotação numa esfera, na região nordeste do Oceano Pacífico. 

Pouco depois, modelos globais abrangentes foram desenvolvidos, como o de Xavier Le Pichon, no Journal of Geophysical Research, em 1968. Ele relacionava a tectônica de placas com o crescimento dos fundos oceânicos e com a deriva continental. O novo paradigma a respeito da dinâmica do planeta forneceu a base para o entendimento de praticamente todos os grandes enigmas da geologia, tais como a origem e o desenvolvimento de cinturões de montanhas, trincheiras oceânicas, sistemas vulcânicos, falhamentos maiores entre outros.

A controvérsia que durou cinco décadas foi crucial para que as geociências atingissem a sua grande revolução científica dos anos 1960. Isso só foi possível por meio da colaboração de  pesquisadores de várias partes do mundo, atuando em diversos campos das ciências geológicas, paleontológicas, geofísicas e oceanográficas.

A contribuição brasileira do laboratório de geocronologia da Universidade de São Paulo foi fundamental nas comparações geológicas entre América do Sul e África, justamente para documentar a confirmação da deriva dos continentes – um pilar fundamental da revolução mobilista que deu origem à Tectônica de Placas.

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