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title: "As dorsais oceânicas e a litosfera oceânica"
book: "Ciências da Terra e do espaço do ensino médio"
subject: earth
language: pt
chapter: 14
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 14 — As dorsais oceânicas e a litosfera oceânica

Em fevereiro de 1977, um trenó com câmeras rebocado a 2500 metros de profundidade sobre o Rifte de Galápagos, no Pacífico oriental, fotografava quadro após quadro a lava negra e nua da dorsal. Então o seu termômetro registrou uma pequena alta na temperatura da água, e nas fotografias a lava apareceu coberta de centenas de mariscos brancos. Poucos dias depois, o submersível *Alvin* levou dois geólogos até o local: uma água morna e tremulante saía das fendas da lava, e em volta viviam mariscos do tamanho de um antebraço, mexilhões e caranguejos brancos; num mergulho posterior, vermes tubulares de pontas vermelhas. Ninguém esperava vida ali, e por isso não havia nenhum biólogo a bordo. Este capítulo explica o que os geólogos tinham encontrado: como o fundo do oceano é feito nas dorsais, por que ele é quente ali, e o que acontece com ele à medida que se afasta.

**O que você já sabe.**

Nas dorsais, um novo fundo oceânico é feito e se afasta dos dois lados, de modo que a sua idade cresce com a distância ao eixo; as dorsais formam um sistema de cerca de $65\,000\,\mathrm{km}$ de comprimento, com um vale de rifte ao longo das dorsais lentas e uma crista suave ao longo das rápidas ([Capítulo 10](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/10-da-deriva-continental-a-expansao-do-assoalho-oceanico#ch-g11-drift-to-spreading)). As placas se afastam através de uma dorsal a alguns centímetros por ano, mais depressa através da Dorsal do Pacífico Oriental do que através da Dorsal Mesoatlântica ([Capítulo 13](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/13-as-placas-e-os-seus-movimentos#ch-g11-plate-motions)). A [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) é a camada externa rígida, e a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) abaixo dela escoa; a temperatura da [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) sobe apenas cerca de $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro de profundidade, e a temperatura de fusão da rocha do manto sobe com a profundidade ([Capítulo 12](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#ch-g11-lithosphere-asthenosphere)). O magma é rocha fundida abaixo da superfície, o basalto a rocha escura que a lava forma ao esfriar, e uma falha uma ruptura ao longo da qual as rochas se deslocaram (Livro 1, 6º e 7º anos).

## 14.1 A litosfera oceânica

Duas rochas raras na superfície dos continentes formam a maior parte da [litosfera oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere).

**Definição 14.1 (Peridotito).**

O *peridotito* é uma rocha escura, de grão grosso, feita principalmente do mineral olivina, com um pouco de piroxênio. Ele é geralmente verde e denso. Acredita-se que grande parte do manto da Terra seja feita de peridotito.

**Definição 14.2 (Gabro).**

O *gabro* é uma rocha ígnea escura, de grão grosso, feita principalmente de feldspato plagioclásio e piroxênio. Ele tem a mesma composição que o basalto, mas cristalizou lentamente, no fundo do subsolo, o que deu aos seus cristais tempo para crescer. É a rocha mais abundante da [crosta oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) profunda.

Os minerais citados aqui, olivina, piroxênio e feldspato, são descritos no [Capítulo 16](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#ch-g11-minerals).

![À esquerda: gabro, com 9\, cm de largura, com cristais escuros de piroxênio e claros de feldspato grandes o bastante para serem vistos; fotografia Darla Sondrol (CC0). À direita: um pedaço de peridotito verde do manto, trazido para cima dentro da lava basáltica negra de um vulcão no Arizona; fotografia James St. John (CC BY 2.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/img-494bd48ac81b.jpg)

![À esquerda: gabro, com 9\, cm de largura, com cristais escuros de piroxênio e claros de feldspato grandes o bastante para serem vistos; fotografia Darla Sondrol (CC0). À direita: um pedaço de peridotito verde do manto, trazido para cima dentro da lava basáltica negra de um vulcão no Arizona; fotografia James St. John (CC BY 2.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/img-4d3d6601eafd.jpg)

*À esquerda: [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro), com $9\,\mathrm{cm}$ de largura, com cristais escuros de piroxênio e claros de feldspato grandes o bastante para serem vistos; fotografia Darla Sondrol (CC0). À direita: um pedaço de [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) verde do manto, trazido para cima dentro da lava basáltica negra de um vulcão no Arizona; fotografia James St. John (CC BY 2.0).*

**Definição 14.3 (Crosta oceânica; litosfera oceânica).**

A *crosta oceânica* é a crosta do fundo do oceano: cerca de $7\,\mathrm{km}$ de basalto e de [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro), feitos nas dorsais. A *litosfera oceânica* é a crosta oceânica junto com o [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) rígido do manto mais alto, abaixo dela.

Os levantamentos sísmicos em todos os oceanos dão à [crosta oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) uma espessura média de $7.1\,\mathrm{km}$, com variação de $0.8\,\mathrm{km}$ para mais ou para menos, longe das zonas de fratura e dos pontos quentes. As suas camadas são conhecidas por perfurações profundas e por fatias de fundo oceânico antigo empurradas sobre os continentes. Em 2005, um navio-sonda terminou um furo de $1507\,\mathrm{m}$ de profundidade numa crosta de 15 milhões de anos do Pacífico oriental, o primeiro a passar das lavas, através dos diques, até os [gabros](#def-g11-ocean-ridges-gabbro):

- no topo, uma fina cobertura de *sedimentos* , ausente no eixo da dorsal e mais espessa no fundo mais antigo;
- mais de $800\,\mathrm{m}$ de *lavas basálticas* , que irromperam no fundo do mar em lençóis e em *almofadas* , tubos e bolhas arredondados de lava com uma pele vítrea;
- o *complexo de diques* , $346\,\mathrm{m}$ neste furo: centenas de lâminas verticais de basalto, cada uma a fenda congelada pela qual o magma subiu até uma erupção, lado a lado como as páginas de um livro;
- o *[gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro)* , alcançado a $1407\,\mathrm{m}$ abaixo do fundo do mar, o magma que cristalizou lentamente abaixo dos diques, até o [Moho](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/11-as-ondas-sismicas-revelam-o-interior#def-g11-seismic-structure-moho) ;
- abaixo do [Moho](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/11-as-ondas-sismicas-revelam-o-interior#def-g11-seismic-structure-moho) , o *[peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite)* do manto.

![As camadas da crosta oceânica, com as profundidades em escala. As espessuras das lavas e dos diques são as do furo profundo perfurado no Pacífico oriental; a espessura total é a média dos levantamentos sísmicos. A cobertura de sedimentos fica mais espessa com a idade do fundo.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/fig-05a4317e8104.svg)

*As camadas da [crosta oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere), com as profundidades em escala. As espessuras das lavas e dos diques são as do furo profundo perfurado no Pacífico oriental; a espessura total é a média dos levantamentos sísmicos. A cobertura de sedimentos fica mais espessa com a idade do fundo.*

![Lava em almofada no Rifte de Galápagos, a cerca de 2500 metros de profundidade, fotografada por um veículo operado remotamente em 2011. Cada almofada é uma língua de lava que congelou por fora no instante em que encontrou a água fria do mar. Fotografia: NOAA Okeanos Explorer Program (domínio público).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/img-0817e8fe9584.jpg)

*Lava em almofada no Rifte de Galápagos, a cerca de 2500 metros de profundidade, fotografada por um veículo operado remotamente em 2011. Cada almofada é uma língua de lava que congelou por fora no instante em que encontrou a água fria do mar. Fotografia: NOAA Okeanos Explorer Program (domínio público).*

## 14.2 Fundir sem aquecer

O manto sob uma dorsal é [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) sólido, como em qualquer outro lugar. No entanto, $7\,\mathrm{km}$ de basalto e de [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro), uma rocha fundida que solidificou, saem dele. De onde vem o material fundido?

**Definição 14.4 (Fusão parcial; fusão por descompressão).**

A *fusão parcial* é a fusão de apenas uma parte de uma rocha: alguns dos seus minerais, ou alguns dos seus componentes, fundem, enquanto o resto continua sólido. A *fusão por descompressão* é a fusão parcial de uma rocha que sobe, e por isso fica cada vez menos comprimida, sem ser aquecida.

Quando duas placas se afastam, a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) sobe sob a dorsal para preencher o vão. Ela sobe depressa demais para perder muito calor, de modo que a sua temperatura cai apenas cerca de $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro na subida. A sua temperatura de fusão, que depende da pressão, cai muito mais depressa: cerca de $3.9\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro a uma profundidade de $50\,\mathrm{km}$. A certa profundidade, a rocha que sobe atinge a sua temperatura de fusão e começa a fundir, embora nenhum calor tenha sido acrescentado.

**Método 14.5 (Onde o manto que sobe funde?).**

1. Escreva a temperatura da rocha que sobe em cada profundidade: a sua temperatura potencial (a temperatura que ela teria na superfície) mais $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro de profundidade.
2. Escreva a temperatura de fusão da rocha em cada profundidade, a partir da pressão nessa profundidade.
3. Encontre a profundidade em que as duas são iguais. Mais fundo, a rocha é sólida; mais acima, ela está parcialmente fundida.

![A temperatura da rocha do manto que sobe sob uma dorsal (azul) e a sua temperatura de fusão (laranja), em função da profundidade. A rocha com temperatura potencial de 1300\, C começa a fundir a 54\, km de profundidade; a rocha 100\, C mais quente (tracejado), já a 85\, km. Temperatura de fusão do peridotito seco obtida em experimentos (Hirschmann, 2000).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/fig-90d5566cde7c.svg)

*A temperatura da rocha do manto que sobe sob uma dorsal (azul) e a sua temperatura de fusão (laranja), em função da profundidade. A rocha com temperatura potencial de $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ começa a fundir a $54\,\mathrm{km}$ de profundidade; a rocha $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ mais quente (tracejado), já a $85\,\mathrm{km}$. Temperatura de fusão do [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) seco obtida em experimentos (Hirschmann, 2000).*

**Exemplo 14.6 (A profundidade da fusão).**

Para um manto de temperatura potencial $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, a rocha que sobe está a $1300 + 0.45 \times 54 \approx 1324\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ quando chega a $54\,\mathrm{km}$, exatamente a sua temperatura de fusão nessa profundidade: a fusão começa a cerca de $54\,\mathrm{km}$ de profundidade. Acima dessa profundidade, a rocha continua fundindo enquanto sobe.

Só uma pequena fração do [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) funde, e o material fundido não é [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite): é basalto. Os líquidos basálticos se reúnem de toda a região de fusão, que vai da profundidade de início até a base da crosta; mais leves que a rocha sólida em volta, eles sobem até o eixo da dorsal. Ali, parte do magma irrompe como lava, parte congela como diques nas fendas pelas quais subiu, e parte cristaliza lentamente mais abaixo como [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro). O [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) sólido que fica para trás, empobrecido do seu basalto, torna-se a parte mantélica da [litosfera oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere).

Onde uma dorsal atravessa uma região de manto mais quente, em volta de um ponto quente, a fusão começa mais fundo, uma coluna de rocha mais longa funde e mais basalto é produzido: ali a crosta tem cerca de $10\,\mathrm{km}$ de espessura em vez de 7. Ao contrário, sob dorsais muito lentas, o manto que sobe tem tempo de perder calor, funde menos e produz uma crosta excepcionalmente fina.

![Um corte através do eixo de uma dorsal (um desenho, fora de escala). O manto sobe sob o eixo e funde em parte; o material fundido se reúne numa lente de magma sob o eixo e constrói a crosta, que as placas levam embora dos dois lados. As linhas de mesma temperatura (tracejadas) ficam perto da superfície no eixo e cada vez mais fundo longe dele: a litosfera fica mais espessa à medida que esfria.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/fig-57d34d80ac34.svg)

*Um corte através do eixo de uma dorsal (um desenho, fora de escala). O manto sobe sob o eixo e funde em parte; o material fundido se reúne numa lente de magma sob o eixo e constrói a crosta, que as placas levam embora dos dois lados. As linhas de mesma temperatura (tracejadas) ficam perto da superfície no eixo e cada vez mais fundo longe dele: a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) fica mais espessa à medida que esfria.*

## 14.3 Dorsais rápidas e lentas

As dorsais se abrem a velocidades muito diferentes. Calculadas a partir dos polos de rotação do [Capítulo 13](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/13-as-placas-e-os-seus-movimentos#ch-g11-plate-motions), a Dorsal do Pacífico Oriental a $30{}^{\circ}$ Sul se abre a $14.6\,\mathrm{cm}$ por ano, e a Dorsal Mesoatlântica na mesma latitude a $3.3\,\mathrm{cm}$ por ano. A forma do eixo não é a mesma.

Ao longo das dorsais lentas, o eixo é um vale de 1 a $2\,\mathrm{km}$ de profundidade e de 20 a $30\,\mathrm{km}$ de largura. Chega muito pouco magma ao eixo para preencher o vão continuamente: a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) fria e frágil é estirada e se rompe ao longo de falhas.

**Definição 14.7 (Falha normal).**

Uma *falha normal* é uma falha inclinada ao longo da qual o bloco acima do plano de falha desceu em relação ao bloco abaixo dele. As falhas normais se formam onde a crosta é estirada.

O vale de uma dorsal lenta é um bloco que desceu entre [falhas normais](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) voltadas uma para a outra; quase todas mergulham em direção ao eixo. Um bloco rebaixado assim entre [falhas normais](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) se chama *graben*.

Ao longo das dorsais rápidas, o magma chega com frequência suficiente para preencher o vão. O eixo é um alto suave e pouco inclinado, sobre uma lente de magma que fica abaixo dele.

![Cortes através de uma dorsal lenta e de uma dorsal rápida (desenhos, fora de escala; a altura está exagerada). À esquerda: o vale axial de uma dorsal lenta, de 1 a 2\, km de profundidade, desceu entre falhas normais que mergulham em direção ao eixo (setas laranja: os blocos acima das falhas deslizam para baixo). À direita: uma dorsal rápida se eleva suavemente acima de uma lente de magma.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/fig-b6ae7bd93d3e.svg)

*Cortes através de uma dorsal lenta e de uma dorsal rápida (desenhos, fora de escala; a altura está exagerada). À esquerda: o vale axial de uma dorsal lenta, de 1 a $2\,\mathrm{km}$ de profundidade, desceu entre [falhas normais](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) que mergulham em direção ao eixo (setas laranja: os blocos acima das falhas deslizam para baixo). À direita: uma dorsal rápida se eleva suavemente acima de uma lente de magma.*

**Exemplo 14.8 (Uma dorsal lenta e uma dorsal rápida).**

Em um milhão de anos, a Dorsal do Pacífico Oriental a $30{}^{\circ}$ Sul produz $14.6\,\mathrm{cm}/\mathrm{yr} \times 10^6\ \text{anos} = 146\,\mathrm{km}$ de novo fundo oceânico, $73\,\mathrm{km}$ de cada lado; a Dorsal Mesoatlântica na mesma latitude produz $33\,\mathrm{km}$, $16.5\,\mathrm{km}$ de cada lado. O furo profundo do Pacífico oriental entrou numa crosta feita a mais de $20\,\mathrm{cm}$ por ano, uma das expansões mais rápidas já registradas.

## 14.4 As fontes hidrotermais

A crosta jovem no eixo é quente, e é quebrada por fendas. A água do mar encontra um caminho para dentro.

**Definição 14.9 (Circulação hidrotermal; fumarola negra).**

A *circulação hidrotermal* é o escoamento da água do mar para baixo pelas fendas da [crosta oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) quente, onde ela é aquecida pelo magma abaixo e reage com a rocha, e de volta para cima até o fundo do mar, onde sai pelas *fontes hidrotermais*. Uma *fumarola negra* é uma fonte da qual jorra água muito quente carregada de metais dissolvidos; ao encontrar a água fria do mar, sulfetos de ferro e outros minerais precipitam como uma nuvem negra, e constroem uma chaminé em volta da fonte.

A água de uma [fumarola negra](#def-g11-ocean-ridges-hydrothermal) sai tipicamente da sua chaminé a cerca de $350\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, e as águas das fontes podem chegar a $400\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Elas não fervem, porque dois quilômetros e meio de água pesam sobre elas. As chaminés podem crescer mais de $10\,\mathrm{m}$ de altura. Em volta das fontes, bactérias tiram a sua energia do sulfeto de hidrogênio da água da fonte, e alimentam vermes tubulares, camarões e mexilhões: os mariscos do Rifte de Galápagos viviam disso. A maioria das fontes fica ao longo das dorsais meso-oceânicas.

![À esquerda: a circulação hidrotermal no eixo de uma dorsal (um desenho, fora de escala). À direita: uma fumarola negra na Dorsal de Juan de Fuca, com a chaminé coberta de vermes tubulares de brânquias vermelhas; fotografia University of Washington e NOAA (domínio público).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/fig-f5c0e361a557.svg)

![À esquerda: a circulação hidrotermal no eixo de uma dorsal (um desenho, fora de escala). À direita: uma fumarola negra na Dorsal de Juan de Fuca, com a chaminé coberta de vermes tubulares de brânquias vermelhas; fotografia University of Washington e NOAA (domínio público).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/img-54971dd161e1.jpg)

*À esquerda: a [circulação hidrotermal](#def-g11-ocean-ridges-hydrothermal) no eixo de uma dorsal (um desenho, fora de escala). À direita: uma [fumarola negra](#def-g11-ocean-ridges-hydrothermal) na Dorsal de Juan de Fuca, com a chaminé coberta de vermes tubulares de brânquias vermelhas; fotografia University of Washington e NOAA (domínio público).*

**História — O Alvin no Rifte de Galápagos, 1977.**

A expedição, financiada pela National Science Foundation, começou em 8 de fevereiro de 1977 a bordo do navio de pesquisa *Knorr*. O trenó de câmeras ANGUS, rebocado a $2500\,\mathrm{m}$ de profundidade sobre o rifte, registrou uma alta na temperatura da água, e nos mesmos quadros as suas fotografias mostraram centenas de mariscos brancos e conchas marrons de mexilhões sobre a lava. No mergulho 713 do *Alvin*, os geólogos Jack Corliss e Tjeerd van Andel encontraram água a $8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ saindo tremulante das fendas, depois até $17\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, enquanto a água profunda em volta estava a $2\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; mariscos brancos de até $30\,\mathrm{cm}$ de comprimento cobriam uma área de cerca de $50\,\mathrm{m}$ de largura. Não havia nenhum biólogo a bordo: a expedição tinha vindo pela água quente, e encontrou uma comunidade de animais que ninguém tinha imaginado.

## 14.5 Esfriar, engrossar, afundar

À medida que se afasta do eixo, a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) esfria por cima, através do oceano frio acima dela. A camada esfriada fica mais espessa com o tempo: a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) engrossa, de alguns quilômetros no eixo até cerca de cem quilômetros no fundo antigo. A rocha esfriada se contrai e fica mais densa, de modo que a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) flutua mais baixo sobre a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) ([isostasia](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-isostasy), [Capítulo 12](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#ch-g11-lithosphere-asthenosphere)): o fundo do oceano afunda à medida que envelhece. Para um corpo que esfria por condução a partir da sua superfície, a espessura da camada esfriada cresce como a raiz quadrada do tempo.

**Proposição 14.10 (Profundidade do fundo oceânico em função da idade).**

Em média, o fundo oceânico de idade $t$ (em milhões de anos) fica à profundidade

$$
d(t) = 2500 + 350\sqrt{t} \quad \text{metros} \qquad (0 \le t \le 70),
$$

e, para o fundo com mais de cerca de 20 milhões de anos,

$$
d(t) = 6400 - 3200\,e^{-t/62.8} \quad \text{metros}:
$$

o fundo afunda depressa enquanto é jovem, e depois cada vez mais devagar, em direção a cerca de $6400\,\mathrm{m}$. (Admitido: as fórmulas foram ajustadas às profundidades do Pacífico Norte e do Atlântico Norte, corrigidas do peso dos seus sedimentos, por Parsons e Sclater em 1977.)

A raiz quadrada faz o fundo jovem afundar depressa: no seu primeiro milhão de anos, o fundo afunda $350\,\mathrm{m}$, nos três milhões de anos seguintes mais $350\,\mathrm{m}$, e entre 16 e 64 milhões de anos $1400\,\mathrm{m}$, tanto quanto nos seus primeiros dezesseis milhões de anos. A lei exponencial descreve como o fundo antigo para de afundar: ele se comporta como se a placa que esfria tivesse uma espessura fixa, de cerca de $125\,\mathrm{km}$.

![Profundidade do fundo oceânico em função da sua idade: para cada faixa de idade de 5 milhões de anos, a profundidade mediana de todas as células de um grau dos oceanos do mundo, e a amplitude da metade central delas. O fundo jovem segue de perto a lei da raiz quadrada; o fundo mais antigo fica mais raso que as leis, porque as suas células incluem sedimentos e vulcões. Dados: ETOPO1 (NOAA) e as idades do fundo oceânico de Seton e colaboradores (2020); leis de Parsons e Sclater (1977).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-ocean-ridges/fig-e35f39b10fb1.svg)

*Profundidade do fundo oceânico em função da sua idade: para cada faixa de idade de 5 milhões de anos, a profundidade mediana de todas as células de um grau dos oceanos do mundo, e a amplitude da metade central delas. O fundo jovem segue de perto a lei da raiz quadrada; o fundo mais antigo fica mais raso que as leis, porque as suas células incluem sedimentos e vulcões. Dados: ETOPO1 (NOAA) e as idades do fundo oceânico de Seton e colaboradores (2020); leis de Parsons e Sclater (1977).*

As profundidades medidas do fundo jovem concordam com a lei com diferença de cerca de $100\,\mathrm{m}$. No fundo mais antigo, as medianas medidas ficam várias centenas de metros acima das leis. As leis descrevem a profundidade do próprio fundo, como se os seus sedimentos fossem retirados; as células medidas ainda carregam os seus sedimentos, que ficam mais espessos com a idade do fundo e têm mais de um quilômetro de espessura no fundo mais antigo do oeste do Atlântico Norte, e elas incluem montes submarinos e planaltos vulcânicos.

A [litosfera oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) antiga é portanto espessa, fria e densa. O próximo capítulo mostra que ela pode ficar mais densa que a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) abaixo dela e afundar de volta no manto ([Capítulo 15](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/15-as-zonas-de-subduccao#ch-g11-subduction-zones)).

## 14.6 Exercícios

**Exercício 14.1 ★.**

Defina o [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) e o [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro). Qual dos dois pertence à [crosta oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere), e qual ao manto? O [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro) tem a mesma composição que o basalto: por que os seus cristais são tão maiores?

**Solução de Exercício 14.1.**

O [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) é uma rocha escura, de grão grosso, feita principalmente de olivina, com um pouco de piroxênio; grande parte do manto é feita dele. O [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro) é uma rocha ígnea escura, de grão grosso, de feldspato plagioclásio e piroxênio, a rocha mais abundante da [crosta oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) profunda. O [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro) pertence à crosta, o [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) ao manto. O [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro) cristalizou lentamente, no fundo, sob o fundo do mar, onde o magma esfriou devagar: os seus cristais tiveram tempo para crescer. A lava basáltica esfriou depressa no fundo do mar, e os seus cristais ficaram pequenos.

**Exercício 14.2 ★.**

Liste as camadas da [litosfera oceânica](#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) do fundo do mar para baixo. O furo profundo do Pacífico oriental chegou a $1507\,\mathrm{m}$ abaixo do fundo do mar: que fração de uma crosta de $7.1\,\mathrm{km}$ ele atravessou?

**Solução de Exercício 14.2.**

Do fundo do mar para baixo: sedimentos (nenhum no eixo), lavas basálticas (almofadas e derrames em lençol), complexo de diques, [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro) e, abaixo do [Moho](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/11-as-ondas-sismicas-revelam-o-interior#def-g11-seismic-structure-moho), o [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) do manto. O furo atravessou $1507/7100 \approx 0.21$, cerca de um quinto da crosta: os [gabros](#def-g11-ocean-ridges-gabbro) profundos e o [Moho](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/11-as-ondas-sismicas-revelam-o-interior#def-g11-seismic-structure-moho) nunca foram alcançados por uma sonda.

**Exercício 14.3 ★.**

Usando $d = 2500 + 350\sqrt{t}$, encontre a profundidade do fundo oceânico de 0, 9 e 25 milhões de anos.

**Solução de Exercício 14.3.**

$d(0) = 2500\,\mathrm{m}$; $d(9) = 2500 + 350 \times 3 = 3550\,\mathrm{m}$; $d(25) = 2500 + 350 \times 5 = 4250\,\mathrm{m}$.

**Exercício 14.4 ★.**

Defina uma [falha normal](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault). Numa dorsal lenta, que força produz as [falhas normais](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault), e em que sentido se movem os blocos acima das falhas?

**Solução de Exercício 14.4.**

Uma [falha normal](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) é uma falha inclinada ao longo da qual o bloco acima do plano de falha desceu em relação ao bloco abaixo. Numa dorsal lenta, as placas estiram a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) fria e frágil: ela é esticada, e se rompe. Os blocos acima das falhas deslizam para baixo, em direção ao eixo, e o vale axial é o bloco que desceu entre elas.

**Exercício 14.5 ★.**

A água de uma [fumarola negra](#def-g11-ocean-ridges-hydrothermal) sai a cerca de $350\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Por que ela não ferve? O que é a “fumaça” negra?

**Solução de Exercício 14.5.**

Ela não ferve por causa da pressão: mais de dois quilômetros de água pesam sobre ela, e sob essa pressão a água continua líquida muito acima de $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. A “fumaça” negra é uma nuvem de grãos minúsculos de sulfetos de ferro e de outros minerais, que precipitam quando a água quente da fonte, rica em metais dissolvidos, encontra a água fria do mar.

**Exercício 14.6 ★★.**

Usando a figura da fusão: (1) a que profundidade um manto de temperatura potencial $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ começa a fundir, e a que temperatura? (2) E um manto $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ mais quente? (3) Qual dos dois produz a crosta mais espessa? Por quê?

**Solução de Exercício 14.6.**

(1) A cerca de $54\,\mathrm{km}$ de profundidade, a cerca de $1324\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (2) A cerca de $85\,\mathrm{km}$ de profundidade, a cerca de $1400 + 0.45 \times 85 \approx
1438\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (3) O manto mais quente começa a fundir mais fundo, de modo que uma coluna mais longa de rocha que sobe funde antes de chegar à crosta: ele produz mais basalto, e uma crosta mais espessa.

**Exercício 14.7 ★★.**

Uma rocha do manto que sobe, de temperatura potencial $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, está a $1345\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ a uma profundidade de $100\,\mathrm{km}$, onde a sua temperatura de fusão é de $1489\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. (1) Quantos graus abaixo da sua temperatura de fusão ela está? (2) Ela começa a fundir a $54\,\mathrm{km}$. Em quantos graus por quilômetro, em média, a diferença se fechou na subida? (3) A rocha foi aquecida?

**Solução de Exercício 14.7.**

(1) $1489 - 1345 = 144\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ abaixo da sua temperatura de fusão. (2) Ela sobe $100 - 54 = 46\,\mathrm{km}$; a diferença se fecha em $144/46 \approx 3.1\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro, em média. (3) Não: na subida, a rocha até esfria um pouco, cerca de $0.45 \times 46 \approx
21\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. É a sua temperatura de fusão que cai, muito mais depressa, à medida que a pressão diminui.

**Exercício 14.8 ★★.**

A Dorsal do Pacífico Oriental se abre a $14.6\,\mathrm{cm}$ por ano a $30{}^{\circ}$ Sul, e a Dorsal Mesoatlântica a $3.3\,\mathrm{cm}$ por ano. Supondo uma expansão simétrica, quanto tempo cada dorsal leva para produzir $1000\,\mathrm{km}$ de fundo de um lado?

**Solução de Exercício 14.8.**

As semitaxas são de $7.3\,\mathrm{cm}$ e $1.65\,\mathrm{cm}$ por ano, isto é, $73\,\mathrm{km}$ e $16.5\,\mathrm{km}$ por milhão de anos. Para produzir $1000\,\mathrm{km}$ de fundo de um lado: $1000/73 \approx 13.7$ milhões de anos para a Dorsal do Pacífico Oriental, $1000/16.5 \approx 61$ milhões de anos para a Dorsal Mesoatlântica.

**Exercício 14.9 ★★.**

As dorsais têm cerca de $65\,000\,\mathrm{km}$ de comprimento. Suponha que elas se abram em média a $5\,\mathrm{cm}$ por ano e produzam uma crosta de $7.1\,\mathrm{km}$ de espessura. (1) Que área de novo fundo oceânico elas produzem por ano? (2) Que volume de crosta? (3) Quanto tempo elas levariam para produzir uma área igual à dos oceanos, $3.6 \times 10^{8}\,\mathrm{km}^{2}$?

**Solução de Exercício 14.9.**

(1) $5\,\mathrm{cm}$ equivalem a $5 \times 10^{-5}\,\mathrm{km}$: $65000 \times 5 \times 10^{-5} =
3.25\,\mathrm{km}^{2}$ de novo fundo por ano. (2) $3.25 \times 7.1 \approx
23\,\mathrm{km}^{3}$ de crosta por ano. (3) $3.6 \times 10^8 / 3.25 \approx 1.1
\times 10^8$ anos, cerca de 110 milhões de anos: nesse ritmo, as dorsais poderiam produzir todo o fundo oceânico em cerca de cem milhões de anos, um tempo curto em comparação com a idade da Terra. É por isso que nenhum fundo oceânico é muito antigo.

**Exercício 14.10 ★★.**

Um vale axial tem $1.5\,\mathrm{km}$ de profundidade. Ele desceu ao longo de duas [falhas normais](#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) voltadas uma para a outra, cada uma mergulhando a $60{}^{\circ}$. (1) Quanto cada falha se deslocou ao longo do seu plano? (2) Quanto os dois lados se afastaram horizontalmente por causa das duas falhas? (3) O vale tem $25\,\mathrm{km}$ de largura: as falhas sozinhas o produziram?

**Solução de Exercício 14.10.**

(1) O plano de falha faz $60{}^{\circ}$ com a horizontal, e o rebaixamento é o lado vertical de um triângulo retângulo cuja hipotenusa é o deslocamento: $1.5/\sin60{}^{\circ} \approx 1.73\,\mathrm{km}$. (2) Cada falha afasta os lados horizontalmente $1.5/\tan60{}^{\circ} \approx 0.87\,\mathrm{km}$; as duas falhas juntas, cerca de $1.73\,\mathrm{km}$. (3) Não. Os $25\,\mathrm{km}$ são a distância entre as falhas que limitam o bloco rebaixado, não o estiramento, que é de apenas cerca de $1.7\,\mathrm{km}$; e a dorsal continua a se abrir por novos diques e lavas no eixo, além das falhas.

**Exercício 14.11 ★★.**

Usando $d = 6400 - 3200\,e^{-t/62.8}$, encontre a profundidade do fundo de 25 e de 100 milhões de anos, e quanto o fundo afunda entre essas idades. Compare o primeiro valor com o da lei da raiz quadrada.

**Solução de Exercício 14.11.**

$d(25) = 6400 - 3200\,e^{-25/62.8} \approx 6400 - 3200 \times 0.672 \approx
4251\,\mathrm{m}$; $d(100) = 6400 - 3200\,e^{-100/62.8} \approx 6400 - 3200
\times 0.203 \approx 5749\,\mathrm{m}$. Entre 25 e 100 milhões de anos, o fundo afunda cerca de $1500\,\mathrm{m}$. A lei da raiz quadrada dá $2500 + 350 \times 5 = 4250\,\mathrm{m}$ a 25 milhões de anos: as duas leis concordam onde ambas se aplicam.

**Exercício 14.12 ★★★.**

Uma coluna de manto de $100\,\mathrm{km}$ de espessura esfria $700\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ em média. A rocha se contrai $\alpha = 3.2 \times 10^{-5}$ do seu comprimento para cada grau de resfriamento. (1) Quanto a coluna encurta? (2) À medida que ela afunda, a água do mar ($1025\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$) preenche o espaço acima dela; com uma densidade do manto de $3380\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, a [isostasia](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-isostasy) faz o fundo afundar $s = \rho_m\,\alpha\,\Delta T\,L/(\rho_m - \rho_w)$. Calcule $s$. (3) Compare com o afundamento total que a lei exponencial permite, de $2500\,\mathrm{m}$ a $6400\,\mathrm{m}$.

**Solução de Exercício 14.12.**

(1) $\alpha\,\Delta T\,L = 3.2 \times 10^{-5} \times 700 \times 100 =
2.24\,\mathrm{km}$. (2) $s = 3380 \times 2.24/(3380 - 1025) = 7571/2355 \approx
3.2\,\mathrm{km}$. (3) A lei exponencial permite $6400 - 2500 =
3900\,\mathrm{m}$ de afundamento ao todo: o resfriamento e a contração sozinhos explicam cerca de quatro quintos disso, com valores simples para a queda de temperatura e a espessura.

**Exercício 14.13 ★★★.**

A fusão começa a $54\,\mathrm{km}$ de profundidade num manto a $1300\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, e a $85\,\mathrm{km}$ num manto a $1400\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; nos dois, a fusão continua até a base da crosta, a cerca de $7\,\mathrm{km}$ de profundidade. (1) Compare os comprimentos das duas colunas de fusão. (2) Se cada quilômetro de rocha que sobe desse a mesma quantidade de material fundido, que espessura teria a crosta sobre o manto mais quente, para uma crosta de $7.1\,\mathrm{km}$ sobre o manto normal? (3) Compare com os $10.3\,\mathrm{km}$ medidos onde as dorsais encontram um manto mais quente.

**Solução de Exercício 14.13.**

(1) $54 - 7 = 47\,\mathrm{km}$ contra $85 - 7 = 78\,\mathrm{km}$: a coluna mais quente é $78/47 \approx 1.66$ vez mais longa. (2) $7.1 \times 1.66 \approx
11.8\,\mathrm{km}$. (3) Os $10.3\,\mathrm{km}$ medidos são mais espessos que o normal, como previsto, mas menos que a estimativa: os quilômetros mais profundos da coluna, logo acima do início da fusão, dão menos material fundido que os mais rasos, de modo que a hipótese da mesma quantidade de material fundido por quilômetro superestima.

**Exercício 14.14 ★★★.**

As profundidades medianas medidas do fundo oceânico são de $3114\,\mathrm{m}$ a uma idade de $3.75$ milhões de anos, $4018\,\mathrm{m}$ a $22.5$, $4465\,\mathrm{m}$ a $42.5$ e $4648\,\mathrm{m}$ a $62.5$. (1) Calcule a profundidade dada pela lei da raiz quadrada em cada idade, e a diferença com a medição. (2) Como a diferença muda com a idade? (3) Explique-a.

**Solução de Exercício 14.14.**

(1) A lei dá $3178\,\mathrm{m}$, $4160\,\mathrm{m}$, $4782\,\mathrm{m}$ e $5267\,\mathrm{m}$; as medianas medidas são mais rasas em $64\,\mathrm{m}$, $142\,\mathrm{m}$, $317\,\mathrm{m}$ e $619\,\mathrm{m}$. (2) A diferença cresce com a idade. (3) A lei dá a profundidade do próprio fundo, corrigida dos seus sedimentos; as células medidas carregam os seus sedimentos, que são mais espessos no fundo mais antigo, e incluem montes submarinos e planaltos vulcânicos, que são mais rasos que o fundo em volta.

**Exercício 14.15 ★★★.**

O ponto crítico da água fica a $374\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e $22.064\,\mathrm{MPa}$: acima dessa pressão, a água não ferve a nenhuma temperatura. (1) Calcule a pressão da água a $2500\,\mathrm{m}$ de profundidade (água do mar $1025\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, $g = 9.8\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$, mais os $0.1\,\mathrm{MPa}$ da atmosfera). (2) A água de uma fonte pode ferver nessa profundidade, por mais quente que esteja? (3) Abaixo de cerca de que profundidade isso vale para todas as fontes?

**Solução de Exercício 14.15.**

(1) $p = 1025 \times 9.8 \times 2500 \approx 25.1\,\mathrm{MPa}$, mais $0.1\,\mathrm{MPa}$: cerca de $25.2\,\mathrm{MPa}$. (2) Isso fica acima da pressão crítica, $22.064\,\mathrm{MPa}$: a água da fonte não pode ferver, por mais quente que esteja. (3) A pressão chega a $22.064\,\mathrm{MPa}$ à profundidade $(22.064 - 0.1) \times 10^6/(1025 \times 9.8) \approx 2190\,\mathrm{m}$: toda fonte mais funda que cerca de $2200\,\mathrm{m}$ está livre da ebulição.

## 14.7 Problema: a vida de um pedaço do fundo do Pacífico

**Problema 14.1.**

Problema de fim de semana — da dorsal ao oceano profundo

Um pedaço de fundo oceânico nasce hoje na Dorsal do Pacífico Oriental a $30{}^{\circ}$ Sul, onde as placas do Pacífico e de Nazca se afastam a $14.6\,\mathrm{cm}$ por ano. Ele se move para oeste com a placa do Pacífico. Tome a expansão como simétrica, a crosta com $7.1\,\mathrm{km}$ de espessura e a lei de profundidade $d = 2500 + 350\sqrt{t}$ metros ($t$ em milhões de anos).

**Parte I — Nascimento na dorsal.**

1. Qual é a [semitaxa de expansão](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/10-da-deriva-continental-a-expansao-do-assoalho-oceanico#def-g11-drift-to-spreading-spreading-rate) , em centímetros por ano e em quilômetros por milhão de anos?
2. A que profundidade nasce o pedaço de fundo?
3. Liste as rochas de que ele é feito, do fundo do mar até a base da [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) .
4. O magma que o formou veio do manto abaixo. Explique como o manto fundiu sem ser aquecido.
5. Que volume de crosta esta dorsal produz a cada milhão de anos, dos dois lados, para cada quilômetro do seu comprimento?

**Parte II — A viagem.**

6. A que distância da dorsal estará o pedaço depois de 1, 4, 16 e 64 milhões de anos, se a taxa não mudar?
7. Quanto tempo ele levará para percorrer $2000\,\mathrm{km}$ ?
8. Por que a distância real depois de 64 milhões de anos pode diferir da resposta da questão 6?
9. Perto da dorsal, a água do mar circula pela crosta jovem e sai pelas fontes. Por que essa circulação para no fundo antigo?
10. Sobre que placa viaja o pedaço, e para que tipo de limite de placa essa placa o leva, do seu lado oeste?

**Parte III — Afundar ao envelhecer.**

11. Calcule a sua profundidade a 1, 4, 16 e 64 milhões de anos.
12. Quanto ele afunda durante os seus primeiros 16 milhões de anos, e entre 16 e 64 milhões de anos? Comente.
13. Com que idade ele chega a uma profundidade de $4000\,\mathrm{m}$ ?
14. Compare a sua profundidade a 64 milhões de anos com a lei exponencial, $6400 - 3200\,e^{-t/62.8}$ .
15. A profundidade mediana medida do fundo oceânico de 60 a 65 milhões de anos é de $4648\,\mathrm{m}$ . Explique a diferença.

**Parte IV — A sua densidade e o seu destino.**

16. Aos 64 milhões de anos, tome a sua [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) com $100\,\mathrm{km}$ de espessura e, em média, $700\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ mais fria que a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) . Com $\alpha = 3.2 \times 10^{-5}$ por grau, em que fração a parte mantélica ficou mais densa? Partindo de $3380\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ , qual é a sua densidade?
17. A sua crosta tem $7.1\,\mathrm{km}$ de espessura, com uma densidade de $2900\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ . Calcule a densidade média dos $100\,\mathrm{km}$ inteiros de [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) .
18. Compare com a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) abaixo dela, tomada a $3380\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ .
19. O que uma [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) assim pode fazer quando chega a uma fossa?
20. Conclua: a que profundidade fica este pedaço de fundo quando tem 64 milhões de anos?

**Solução de Problema 14.1.**

**1.** $14.6/2 = 7.3\,\mathrm{cm}$ por ano, isto é, $73\,\mathrm{km}$ por milhão de anos.

**2.** À profundidade do eixo da dorsal, $d(0) = 2500\,\mathrm{m}$.

**3.** Do fundo do mar para baixo: lavas basálticas (almofadas e derrames em lençol), complexo de diques e [gabro](#def-g11-ocean-ridges-gabbro), cerca de $7.1\,\mathrm{km}$ de crosta ao todo; abaixo do [Moho](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/11-as-ondas-sismicas-revelam-o-interior#def-g11-seismic-structure-moho), o [peridotito](#def-g11-ocean-ridges-peridotite) do manto, até a base da [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere), que ainda é muito fina no eixo. Os sedimentos vão se depositar sobre ele mais tarde.

**4.** Quando as placas se afastam, a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) sobe sob a dorsal. A sua temperatura cai apenas cerca de $0.45\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ por quilômetro, enquanto a sua temperatura de fusão cai muito mais depressa à medida que a pressão diminui. A cerca de $54\,\mathrm{km}$ de profundidade, as duas se encontram: a rocha começa a fundir, e continua fundindo enquanto sobe, sem que nenhum calor seja acrescentado ([fusão por descompressão](#def-g11-ocean-ridges-partial-melting)).

**5.** A cada milhão de anos, a dorsal produz $2 \times 73 = 146\,\mathrm{km}$ de fundo dos seus dois lados; para cada quilômetro de dorsal, o volume de crosta é $146 \times 7.1 \times 1 \approx 1040\,\mathrm{km}^{3}$.

**6.** $73 \times t$: $73\,\mathrm{km}$, $292\,\mathrm{km}$, $1168\,\mathrm{km}$ e $4672\,\mathrm{km}$.

**7.** $2000/73 \approx 27$ milhões de anos.

**8.** As placas mudam de velocidade e de direção ao longo de dezenas de milhões de anos, como mostra a curva da cadeia Havaí–Imperador ([Capítulo 13](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/13-as-placas-e-os-seus-movimentos#ch-g11-plate-motions)); a taxa de hoje não precisa valer por 64 milhões de anos.

**9.** Longe do eixo, a crosta já não fica sobre uma lente de magma: ela esfria, e já não há calor suficiente abaixo para impulsionar a circulação e aquecer a água.

**10.** A oeste da Dorsal do Pacífico Oriental, o pedaço viaja na placa do Pacífico. Para oeste, a placa do Pacífico termina ao longo de fossas profundas, onde afunda sob as suas vizinhas: zonas de subducção ([Capítulo 15](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/15-as-zonas-de-subduccao#ch-g11-subduction-zones)).

**11.** $d(1) = 2850\,\mathrm{m}$, $d(4) = 2500 + 700 = 3200\,\mathrm{m}$, $d(16) = 2500 + 1400 = 3900\,\mathrm{m}$, $d(64) = 2500 + 2800 = 5300\,\mathrm{m}$.

**12.** $3900 - 2500 = 1400\,\mathrm{m}$ durante os primeiros 16 milhões de anos, e $5300 - 3900 = 1400\,\mathrm{m}$ entre 16 e 64 milhões de anos: o mesmo afundamento, num tempo três vezes mais longo. O fundo afunda cada vez mais devagar à medida que envelhece.

**13.** $350\sqrt{t} = 1500$ dá $\sqrt{t} \approx 4.29$, logo $t \approx 18.4$ milhões de anos.

**14.** $6400 - 3200\,e^{-64/62.8} \approx 6400 - 3200 \times 0.361
\approx 5245\,\mathrm{m}$, cerca de $55\,\mathrm{m}$ a menos que a lei da raiz quadrada: as duas leis concordam com diferença de cerca de $1\,\%$.

**15.** A mediana medida é cerca de $650\,\mathrm{m}$ mais rasa que a lei. A lei descreve o fundo corrigido do peso dos seus sedimentos; as profundidades medidas incluem os sedimentos, muitas dezenas de milhões de anos deles num fundo assim, e os montes submarinos e os planaltos vulcânicos, e tudo isso torna o fundo medido mais raso.

**16.** $\alpha\,\Delta T = 3.2 \times 10^{-5} \times 700 = 0.0224$: a parte mantélica fica $2.24\,\%$ mais densa, $3380 \times 1.0224 \approx 3456\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

**17.** A parte mantélica tem $100 - 7.1 = 92.9\,\mathrm{km}$ de espessura. Densidade média: $(7.1 \times 2900 + 92.9 \times 3456)/100 \approx (20590 + 321060)/100
\approx 3416\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

**18.** $3416 > 3380$: a [litosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) antiga como um todo é cerca de $36\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, cerca de $1\,\%$, mais densa que a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere) abaixo dela. A crosta leve já não basta para compensar a sua parte mantélica fria e densa.

**19.** Sendo mais densa que a [astenosfera](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/12-litosfera-e-astenosfera#def-g11-lithosphere-asthenosphere-lithosphere), ela pode afundar de volta no manto numa fossa: a subducção, assunto do próximo capítulo.

**20.** Aos 64 milhões de anos, o pedaço de fundo fica a cerca de $5300\,\mathrm{m}$: cerca de **5.3 km** de profundidade, $2.8\,\mathrm{km}$ mais fundo do que onde nasceu.