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title: "Anatomia de um cinturão de montanhas: os Alpes"
book: "Ciências da Terra e do espaço universitárias — 2.º ano"
subject: earth
language: pt
chapter: 13
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/13-anatomia-de-um-cinturao-de-montanhas-os-alpes
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 13 — Anatomia de um cinturão de montanhas: os Alpes

O cume do Matterhorn é feito de gnaisse e gabro que pertenceram um dia à margem da Apúlia, o continente que ficava do lado da África de um oceano desaparecido. As encostas abaixo dele são o fundo desse oceano, serpentinito, gabro e basalto em almofada transformados em eclogito, e, por baixo, no vizinho Monte Rosa, está a borda da Europa. Escalando a pilha, passa-se de um continente, através de um oceano, ao outro. Este capítulo lê os Alpes como uma pilha assim: de onde vieram suas peças, como elas foram empilhadas, quanto terreno o empilhamento consumiu e o que a geofísica vê por baixo.

**O que você já sabe.**

**Do volume do ensino médio**: a colisão continental, a sutura, o encurtamento de uma camada (a fração do seu comprimento perdida), as falhas inversas e os cavalgamentos. **Do volume do primeiro ano**: mapas e seções geológicas; falhas normais, inversas e de empurrão, dobras e vergência; as margens passivas; a crosta oceânica, a lava em almofada e o complexo de [diques](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/5-os-magmas-e-seu-alojamento#def-b2-magma-emplacement-bodies) em lençol; as margens ativas e o prisma de acreção; a isostasia, a raiz de Airy e a anomalia de Bouguer; a [bacia de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland), citada entre as bacias sedimentares. **Do [Capítulo 10](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/10-reacoes-e-facies-metamorficas#ch-b2-metamorphic-facies)**: as fácies xisto azul e eclogito. **Do [Capítulo 11](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/11-termobarometria-e-trajetorias-ptt#ch-b2-pt-paths)**: [trajetórias P–T–t](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/11-termobarometria-e-trajetorias-ptt#def-b2-pt-paths-ptt), [taxas de exumação](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/11-termobarometria-e-trajetorias-ptt#def-b2-pt-paths-exhumation) e [metamorfismo de ultra-alta pressão](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/11-termobarometria-e-trajetorias-ptt#def-b2-pt-paths-uhp).

**Definição 13.1 (Orógeno).**

Um *orógeno* é um cinturão da litosfera encurtado e espessado pela convergência de duas placas, junto com as rochas deformadas e metamorfizadas nele; a cadeia de montanhas é sua expressão em superfície, a crosta espessada por baixo é sua raiz.

## 13.1 Um oceano desaparecido

Os Alpes registram o fechamento de oceanos enquanto as placas africana e europeia convergiam. O principal é o *Tétis Alpino*, formado por dois ramos. Seu ramo sul, o oceano Piemonte–Ligúria, começou a se abrir no Jurássico Médio, quando o Atlântico Central se abriu: o Tétis Alpino pertence cinematicamente à abertura do Atlântico, ao contrário dos oceanos tetianos mais a leste. Radiolaritos, vasas silicosas do mar profundo transformadas em rocha, e calcários de aptychus seguiram o início da expansão, e ainda hoje identificam seus restos. Um ramo norte estreito, o oceano do Valais, provavelmente se abriu no início do Cretáceo. Entre os dois havia uma lasca de continente, a faixa do Briançonnais, que se adelgaça para leste e está ausente dos Alpes orientais.

Ao norte, o oceano era limitado pela margem passiva da Europa, assunto do capítulo de rifts e margens do volume do primeiro ano. Ao sul ficava a *Apúlia*: todo o terreno continental ao sul do Tétis Alpino e ao norte do Neotétis, mais jovem, incluindo o antepaís que hoje fica ao sul dos Alpes. O cume do Matterhorn é um pedaço dela.

O mapa abaixo situa o cinturão e os lugares deste capítulo.

![Os Alpes no modelo de relevo ETOPO1, com os nós a 0.05 uns dos outros: curvas de nível de 1000\, m (claro) e 2000\, m (escuro) e a linha de costa. O nó mais alto desta grade tem 3914\, m, perto do Mont Blanc; os cumes são mais altos, porque um nó da grade amostra uma célula, não um pico. A linha A–B ao longo de 8 L é o perfil traçado na última seção do capítulo. Nomes dos acidentes colocados à mão em suas posições aproximadas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-8a912d3c5b45.svg)

*Os Alpes no modelo de relevo ETOPO1, com os nós a $0.05{}^{\circ}$ uns dos outros: curvas de nível de $1000\,\mathrm{m}$ (claro) e $2000\,\mathrm{m}$ (escuro) e a linha de costa. O nó mais alto desta grade tem $3914\,\mathrm{m}$, perto do Mont Blanc; os cumes são mais altos, porque um nó da grade amostra uma célula, não um pico. A linha A–B ao longo de $8{}^{\circ}$ L é o perfil traçado na última seção do capítulo. Nomes dos acidentes colocados à mão em suas posições aproximadas.*

Como se pode conhecer um oceano que desapareceu? Por pedaços do seu fundo que escaparam à subducção e foram presos no cinturão de montanhas.

**Definição 13.2 (Ofiolito; sequência ofiolítica de Penrose).**

Um *ofiolito* é uma associação característica de rochas máficas a ultramáficas, um pedaço de litosfera oceânica hoje encontrado em terra. A *sequência ofiolítica de Penrose* é a associação completa definida por uma conferência de geólogos em 1972; da base para o topo:

1. um complexo ultramáfico de [harzburgito](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/7-a-fusao-do-manto#def-b2-mantle-melting-peridotites) , [lherzolito](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/7-a-fusao-do-manto#def-b2-mantle-melting-peridotites) e [dunito](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/7-a-fusao-do-manto#def-b2-mantle-melting-peridotites) , geralmente com uma trama de deformação adquirida no estado sólido;
2. um complexo gabroico, em geral com texturas de [cumulato](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/8-a-diferenciacao-magmatica#def-b2-magmatic-differentiation-cumulate) ;
3. um complexo máfico de [diques](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/5-os-magmas-e-seu-alojamento#def-b2-magma-emplacement-bodies) em lençol;
4. um complexo vulcânico máfico, comumente em almofadas.

A definição de Penrose foi um consenso, criticado desde o início e ainda geralmente aceito. Sua sequência é o acamamento da crosta oceânica e do manto superior visto no volume do primeiro ano: lavas em almofada sobre [diques](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/5-os-magmas-e-seu-alojamento#def-b2-magma-emplacement-bodies) em lençol sobre gabro sobre o manto. Os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite), porém, não são um fundo oceânico médio. A maior parte da crosta abissal, a crosta dos oceanos largos, é consumida pela subducção; Coleman argumentou que os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) dos cinturões alpino e cordilheirano se formaram principalmente nos centros de expansão de pequenas bacias oceânicas ou entre arcos insulares, e que os tetianos se formaram onde a crosta continental se afinou ao longo de margens passivas até que um pequeno oceano se abrisse.

Os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) alpinos se encaixam nesse quadro. As unidades derivadas do oceano Piemonte–Ligúria são relíquias de litosfera oceânica e de manto trazido de baixo do continente afinado, o manto subcontinental, e exposto no fundo do mar. No Chenaillet, nos Alpes Ocidentais, o mais bem preservado deles mostra manto exposto, gabros e uma famosa sequência de basaltos em almofada, sem cobertura sedimentar. A fotografia abaixo os mostra.

![Lavas em almofada do ofiolito do Chenaillet, Alpes Ocidentais: cada almofada arredondada é um lobo de basalto que irrompeu e se resfriou no fundo do oceano Piemonte–Ligúria. Fotografia de Lionel Duchoiselle, CC BY-SA 3.0.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/img-c8fa9bc43609.jpg)

*Lavas em almofada do [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) do Chenaillet, Alpes Ocidentais: cada almofada arredondada é um lobo de basalto que irrompeu e se resfriou no fundo do oceano Piemonte–Ligúria. Fotografia de Lionel Duchoiselle, CC BY-SA 3.0.*

O fundo oceânico pode ser datado onde seus gabros se cristalizaram. Zircões de dois metagabros do [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) de Zermatt–Saas, abaixo do Matterhorn, dão $164.0 \pm 2.7\,\mathrm{Ma}$ e $163.5
\pm 1.8\,\mathrm{Ma}$, e os sedimentos ricos em manganês depositados sobre os basaltos têm no máximo $161
\pm 11\,\mathrm{Ma}$: o fundo do oceano Piemonte–Ligúria estava se formando no Jurássico, há cerca de $164\,\mathrm{Myr}$.

## 13.2 Subductar um oceano, depois um continente

Um oceano se fecha por subducção. Parte do seu fundo, porém, acaba por cima de um continente em vez de por baixo dele, e alguns continentes seguem o oceano para baixo.

**Definição 13.3 (Obducção; subducção continental).**

A *obducção* é o alojamento de uma placa de litosfera oceânica sobre uma margem continental, o [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) cavalgando o continente. A *subducção continental* é a descida de litosfera continental, puxada pela laje oceânica ligada a ela, numa zona de subducção depois que o oceano à sua frente foi consumido.

Houve [obducção](#def-b2-alpine-orogen-obduction) nos Dinarides, a sudeste dos Alpes: [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) do oceano jurássico de Vardar, eles próprios do Jurássico Médio, foram cavalgados no Jurássico Superior sobre um prisma de acreção e sobre a margem da Apúlia. Por muito tempo pensou-se que ela tinha alojado também o [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) do Chenaillet, porque suas rochas mostram apenas um [metamorfismo](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/10-reacoes-e-facies-metamorficas#def-b2-metamorphic-facies-metamorphism) alpino de grau muito baixo. Um estudo recente encontrou relíquias de lawsonita e onfacita em seu gabro e em seu albitito, que situam seu pico alpino a 10 a $11\,\mathrm{kbar}$ e 340 a $360\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: o peso de uma [pilha de nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) de uns 35 a $40\,\mathrm{km}$ de espessura. Os autores concluem que o Chenaillet foi subductado, não obductado, um lembrete de que a leitura de um [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) depende tanto de sua história metamórfica quanto de suas rochas.

### O oceano desce

No Cretáceo, a margem sul, apuliana, do oceano Piemonte–Ligúria tornou-se uma margem ativa: sua fossa se encheu de folhelhos e arenitos, hoje os xistos calcários chamados Bündnerschiefer ou schistes lustrés. Os Alpes orientais registram também uma colisão anterior, o fechamento de um golfo de outro oceano, o Meliata, contra a Apúlia, com um pico de alta pressão por volta de $100\,\mathrm{Ma}$: os Alpes são o produto de duas orogenias, uma cretácea e uma terciária.

O [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) de Zermatt–Saas desceu até a fácies eclogito do [Capítulo 10](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/10-reacoes-e-facies-metamorficas#ch-b2-metamorphic-facies): seus eclogitos atingiram 550 a $600\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e 2.5 a $3.0\,\mathrm{GPa}$, e o pico de pressão foi atingido entre 48 e $44\,\mathrm{Ma}$. Uma lasca dele, em Lago di Cignana, contém coesita e diamantes microscópicos em rochas que começaram como basaltos e sedimentos do fundo oceânico; ela atingiu cerca de $615\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e $2.8\,\mathrm{GPa}$, e seus zircões datam esse ponto mais profundo em $44.1 \pm 0.7\,\mathrm{Ma}$. Um fundo oceânico nascido há $164\,\mathrm{Myr}$ foi subductado, com a idade de 120 milhões de anos, a profundidades de $90\,\mathrm{km}$ ou mais, e depois voltou.

### O continente vem atrás

Quando o oceano desapareceu, a margem da Europa foi arrastada atrás dele. Os quartzitos com coesita do maciço de Dora Maira, vistos no [Capítulo 11](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/11-termobarometria-e-trajetorias-ptt#ch-b2-pt-paths), são crosta continental do lado europeu do oceano que chegou a mais de $90\,\mathrm{km}$, há cerca de $35\,\mathrm{Myr}$, e voltou à velocidade das placas. Datar as rochas de alta pressão através do cinturão dá uma ordem: a própria margem apuliana (a zona Sesia) no Cretáceo Superior, os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) do oceano Piemonte–Ligúria por volta de $44\,\mathrm{Ma}$, a crosta continental europeia no Eoceno Superior. Rubatto e colaboradores a leem como três episódios de subducção que avançam no tempo de sudeste para noroeste, em direção à Europa.

Seguiu-se a colisão: o oceano do Valais, a última faixa oceânica, fechou-se do Eoceno Médio ao Superior, e a partir daí crosta continental foi empilhada sobre crosta continental. A figura abaixo resume a sequência.

![Uma história esquemática dos Alpes, fora de escala (litosfera oceânica em vermelho, continental em cinza, prisma de acreção em laranja, bacias de antepaís em amarelo). (a) O oceano Piemonte–Ligúria se abre entre a Europa e a Apúlia. (b) Seu fundo é subductado sob a Apúlia e transformado em eclogito. (c) A margem europeia é puxada para baixo atrás dele e metamorfizada em ultra-alta pressão. (d) A crosta continental é empilhada em nappes sobre uma raiz espessada, com bacias de antepaís flexurais dos dois lados.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-58c94a0a2621.svg)

*Uma história esquemática dos Alpes, fora de escala (litosfera oceânica em vermelho, continental em cinza, prisma de acreção em laranja, [bacias de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland) em amarelo). (a) O oceano Piemonte–Ligúria se abre entre a Europa e a Apúlia. (b) Seu fundo é subductado sob a Apúlia e transformado em eclogito. (c) A margem europeia é puxada para baixo atrás dele e metamorfizada em ultra-alta pressão. (d) A crosta continental é empilhada em [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) sobre uma raiz espessada, com [bacias de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland) flexurais dos dois lados.*

## 13.3 Nappes, klippen e janelas

As peças de oceano e de continente não foram empilhadas inteiras. Foram raspadas em finas lâminas e levadas para longe.

**Definição 13.4 (Nappe; pilha de nappes).**

Uma *nappe* é uma grande lâmina de rocha, frequentemente com alguns quilômetros de espessura e dezenas de quilômetros de comprimento, transportada ao longo de um cavalgamento de baixo ângulo ou no flanco invertido de uma grande dobra deitada para longe do seu lugar de origem; as rochas de uma nappe são *alóctones*, as que ficaram no lugar, *autóctones*. Uma *pilha de nappes* é um empilhamento de nappes no qual as nappes estruturalmente mais altas geralmente vêm de mais para dentro do [orógeno](#def-b2-alpine-orogen-orogen).

Nos Alpes, a ordem de empilhamento é a geografia do oceano desaparecido virada de cabeça para baixo, e as unidades são nomeadas por sua origem (tabela abaixo).

| unidade (do topo à base) | origem e rochas |
| --- | --- |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) austroalpinas | margem da Apúlia ao norte da Linha Periadriática: lascas de embasamento e de cobertura destacadas de sua crosta inferior |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) Margna–Sesia (zona Sesia, Dent Blanche) | fragmentos separados por rifte da margem apuliana mais externa quando o oceano se abriu |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) peninicas superiores | oceano Piemonte–Ligúria: [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite), manto exumado, xistos calcários |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) peninicas médias | o microcontinente em faixa do Briançonnais |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) peninicas inferiores | oceano do Valais: [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) e xistos calcários |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) subpeninicas | embasamento europeu destacado de sua crosta inferior |
| [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) helvéticas | cobertura rica em calcário da margem europeia próxima, destacada do seu embasamento |
| Alpes Meridionais | Apúlia ao sul da Linha Periadriática: um [cinturão de dobras e cavalgamentos](#def-b2-alpine-orogen-ftb) com vergência para o sul, sobretudo miocênico, de 10 a $15\,\mathrm{km}$ de espessura |

*As principais unidades tectônicas dos Alpes, do topo estrutural para baixo, com o domínio de onde cada uma veio (segundo Schmid e colaboradores).*

A placa superior, a Apúlia, fica por cima; abaixo dela vêm, em ordem, o oceano distante, o Briançonnais, o oceano próximo e a margem europeia, sendo as unidades mais baixas as que estavam mais perto da Europa. Grandes dobras que redobraram as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) depois de empilhadas às vezes perturbam a ordem, e algumas lascas, como o Briançonnais, se acunham ao longo do cinturão.

A erosão então corta a pilha, e duas formas aparecem num mapa.

**Definição 13.5 (Klippe; janela tectônica).**

Uma *klippe* (plural klippen) é um resto isolado de uma [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes), que ficou de pé sobre as rochas abaixo dela quando a erosão removeu o resto da lâmina; ela é cercada por seu cavalgamento basal. Uma *janela tectônica* é um buraco aberto pela erosão através de uma [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes), onde aparecem as rochas abaixo do seu cavalgamento basal, cercado pela [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes).

![Uma nappe (em cor) sobre o seu autóctone (cinza) depois da erosão, numa seção esquemática: onde seu cavalgamento basal (linha grossa) se arqueia, a erosão cortou a nappe e abriu uma janela tectônica para as rochas de baixo; na frente, um resto da nappe fica isolado sobre o autóctone, uma klippe.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-5d742567e79c.svg)

*Uma [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes) (em cor) sobre o seu autóctone (cinza) depois da erosão, numa seção esquemática: onde seu cavalgamento basal (linha grossa) se arqueia, a erosão cortou a [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes) e abriu uma [janela tectônica](#def-b2-alpine-orogen-klippe) para as rochas de baixo; na frente, um resto da [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes) fica isolado sobre o autóctone, uma [klippe](#def-b2-alpine-orogen-klippe).*

Os Alpes estão cheios das duas. O Matterhorn é uma [klippe](#def-b2-alpine-orogen-klippe): seu cume pertence ao sistema de cavalgamento da Dent Blanche, um testemunho de rochas apulianas no topo de todo o prisma, com seus gnaisses e gabros de idade permiana repousando sobre os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) da [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes) de Zermatt–Saas e da zona do Combin, que repousam por sua vez sobre as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) do Monte Rosa e do Grand St Bernard do lado europeu (fotografia abaixo). Na frente norte dos Alpes ocidentais, [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) de cobertura vindas de muito dentro do cinturão formam os Préalpes Romandes e as klippen da Suíça central. Nos Alpes orientais, duas janelas se abrem através da tampa austroalpina: a janela da Engadina, onde xistos do oceano do Valais com xistos azuis aparecem sob os últimos restos do Briançonnais, e a janela dos Tauern, maior, onde a margem europeia e lascas do Tétis Alpino saem de baixo das [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) austroalpinas.

![A face nordeste do Matterhorn (4478\, m), vista de Zermatt: sua pirâmide superior é gnaisse e gabro apulianos do sistema de cavalgamento da Dent Blanche, uma klippe sobre os ofiolitos do Tétis Alpino. Fotografia de Ximonic (Simo Räsänen), CC BY-SA 4.0.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/img-a6fb45e220e0.jpg)

*A face nordeste do Matterhorn ($4478\,\mathrm{m}$), vista de Zermatt: sua pirâmide superior é gnaisse e gabro apulianos do sistema de cavalgamento da Dent Blanche, uma [klippe](#def-b2-alpine-orogen-klippe) sobre os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) do Tétis Alpino. Fotografia de Ximonic (Simo Räsänen), CC BY-SA 4.0.*

### Descolamentos e as duas peles

As [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) e as lâminas de cavalgamento se movem sobre superfícies de fraqueza.

**Definição 13.6 (Descolamento).**

Um *descolamento* (em francês, *décollement*) é uma superfície de baixo ângulo ao longo da qual uma sequência de rochas se destaca das que estão abaixo e desliza sobre elas, os dois lados se deformando independentemente; ele geralmente segue uma camada fraca, como um evaporito ou um folhelho.

**Definição 13.7 (Tectônica de pele fina e de pele grossa).**

A *tectônica de pele fina* é a deformação de uma cobertura sedimentar destacada do seu embasamento ao longo de um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) basal: a cobertura se dobra e cavalga enquanto o embasamento abaixo fica indeformado. A *tectônica de pele grossa* é a deformação na qual o embasamento está envolvido, cobertura e embasamento se encurtando juntos em falhas que cortam até o embasamento.

**Definição 13.8 (Cinturão de dobras e cavalgamentos).**

Um *cinturão de dobras e cavalgamentos* é um cinturão de dobras e falhas de empurrão que encurta a parte externa de um [orógeno](#def-b2-alpine-orogen-orogen) e se propaga em direção ao seu antepaís; os cavalgamentos sobem em degraus a partir do [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) através das camadas, e as dobras crescem sobre eles.

Os Alpes têm as duas peles. As [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) helvéticas são um [cinturão de dobras e cavalgamentos](#def-b2-alpine-orogen-ftb) de pele fina, os calcários mesozoicos da margem europeia próxima destacados do seu embasamento. Sua base é o cavalgamento de Glarus, onde camadas vermelhas permianas repousam sobre [flysch](#def-b2-alpine-orogen-foreland) cenozoico. No Mioceno, ao contrário, blocos de embasamento dos maciços externos, embasamento europeu encurtado e espessado (os maciços do Aar, do Mont Blanc, de Belledonne, do Pelvoux e do Argentera), foram cavalgados para cima com sua cobertura: cavalgamento de pele grossa.

O Jura, o arco de cristas a noroeste do planalto suíço, é o exemplo clássico de pele fina. No Mioceno Superior e no Plioceno, sua cobertura mesozoica foi dobrada e cavalgada sobre um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) nos evaporitos fracos do Triássico Médio e Superior, enquanto o embasamento abaixo dele, que continua dos maciços externos sob a bacia da [Molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland), não foi envolvido: na leitura clássica, o empurrão veio dos distantes maciços externos. A sismologia acrescentou desde então um capítulo de pele grossa. Os terremotos de Saint-Ursanne em 2000 tiveram sua fonte a menos de um quilômetro de profundidade e um mecanismo de cavalgamento, um cavalgamento raso ativo na cobertura, enquanto outros estudos encontram falhas do embasamento reativadas desde o fim do Plioceno. Se o Jura ainda está destacado do seu embasamento é objeto de debate.

**No campo — Ler um contato de cavalgamento.**

Entre Flims e o Walensee, no leste da Suíça, corre o cavalgamento de Glarus, um dos mais notáveis grandes cavalgamentos de baixo ângulo dos Alpes. Ao longo dele, camadas vermelhas permianas, o Verrucano, repousam sobre [flysch](#def-b2-alpine-orogen-foreland) cenozoico, rochas muito mais antigas sobre rochas mais jovens. Entre elas, uma faixa fina e fortemente cisalhada de calcário forma o contato: o calcário de Lochseiten, no qual o deslocamento, de pelo menos 30 a $40\,\mathrm{km}$, se concentrou. No século XIX, Heim leu a estrutura como duas enormes dobras deitadas frente a frente; Escher von der Linth tinha lido um único cavalgamento, e a leitura do cavalgamento prevaleceu. Um geólogo que encontra um contato assim verifica três coisas: se rochas mais antigas repousam sobre mais jovens, o que nenhum acamamento comum pode fazer; se as camadas dos dois lados são truncadas no contato; e se o próprio contato é uma faixa de rocha cisalhada e recristalizada, e não um plano de acamamento.

## 13.4 Bacias de antepaís: flysch e molassa

Um cinturão de montanhas carrega a placa sobre a qual se apoia, e a placa se curva para baixo à sua frente.

**Definição 13.9 (Bacia de antepaís; flysch; molassa).**

Uma *bacia de antepaís* é uma bacia sedimentar alongada que se forma entre um [orógeno](#def-b2-alpine-orogen-orogen) e o continente estável à sua frente, onde a placa é curvada para baixo pela carga do prisma de cavalgamentos; ela é mais profunda junto à frente de cavalgamento e é ela própria progressivamente cavalgada. O *flysch* é o preenchimento de águas profundas de uma tal bacia, sobretudo turbiditos de arenito e folhelho depositados enquanto a bacia está subalimentada. A *molassa* é seu preenchimento posterior, marinho raso e continental, sobretudo conglomerados e arenitos vindos do cinturão em erosão, depositados quando o aporte enche a bacia.

A curvatura é a flexão elástica da litosfera, tratada num capítulo do terceiro ano; aqui importa apenas seu efeito sobre a bacia. Sinclair descreveu a primeira [bacia de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland) alpina, de idade paleocena a oligocena, como uma “trindade subalimentada”: calcários do lado continental, lama hemipelágica no meio, turbiditos de águas profundas contra a frente de cavalgamento. À medida que os cavalgamentos avançavam, a bacia se movia com eles: através da Suíça, sua linha de costa continental avançou para noroeste a 8.5 a $12.9\,\mathrm{mm}$ por ano, e a bacia migrou com uma forma quase constante por pelo menos $210\,\mathrm{km}$ sobre a placa europeia.

A bacia da [Molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland) do norte dos Alpes, que se estende dos Alpes Marítimos até Viena, começou a subsidir no Eoceno Superior. O [flysch](#def-b2-alpine-orogen-foreland) do Oligoceno Inferior, hoje encontrado sobre as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) helvéticas, registra uma última fase de águas profundas; do Oligoceno Superior ao Mioceno Superior, rios espalharam cascalhos e areias continentais vindos das montanhas jovens. O nome é antigo: H.-B. de Saussure introduziu *molasse* em 1779. O preenchimento se espessa em direção ao cinturão: no setor austríaco, até mais de $4000\,\mathrm{m}$ na frente de cavalgamento, e em outros pontos da bacia uma única sucessão de conglomerados fluviais do Oligoceno Superior tem cerca de $4\,\mathrm{km}$ de espessura. A parte sul da bacia foi cavalgada: a faixa aflorante austríaca, com cerca de $60\,\mathrm{km}$ de largura, é menos de um quarto da antiga largura da bacia. A própria [molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland) cavalgada está presa nos cavalgamentos como a [Molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland) Subalpina, lascas de conglomerado mergulhando para o sul ao longo da borda norte do cinturão.

Ao sul dos Alpes, a planície do Pó repousa sobre o antepaís adriático, pouco deformado, dos Alpes Meridionais. Seus sedimentos mais jovens, pliocenos e pleistocenos, cobrem em parte estruturas alpinas em discordância e são em parte deformados pelos últimos cavalgamentos dos Alpes Meridionais e dos Apeninos.

![Uma bacia de antepaís em duas etapas (esquemático). (a) No início, a placa curvada subside mais depressa do que chegam os sedimentos: águas profundas contra o prisma de cavalgamentos, onde se acumulam turbiditos (flysch). (b) Mais tarde, o cinturão em erosão fornece mais do que a bacia pode conter: rios a enchem de cascalhos e areias (molassa), e o prisma cavalga seus próprios detritos.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-a4f7a58c8384.svg)

*Uma [bacia de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland) em duas etapas (esquemático). (a) No início, a placa curvada subside mais depressa do que chegam os sedimentos: águas profundas contra o prisma de cavalgamentos, onde se acumulam turbiditos ([flysch](#def-b2-alpine-orogen-foreland)). (b) Mais tarde, o cinturão em erosão fornece mais do que a bacia pode conter: rios a enchem de cascalhos e areias ([molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland)), e o prisma cavalga seus próprios detritos.*

## 13.5 Ler a história: seções e geofísica

Um mapa mostra onde estão as unidades; uma seção geológica mostra como elas se dispõem em profundidade, e ela pode ser testada.

**Definição 13.10 (Seção balanceada).**

Uma *seção balanceada* é uma seção geológica de rochas deformadas, traçada paralelamente à direção de transporte, que pode ser restaurada a um estado indeformado geologicamente razoável sem ganhar nem perder rocha: os comprimentos das camadas-guia e as áreas das unidades rochosas na seção se conservam entre os estados deformado e restaurado.

A restauração é ancorada por *linhas de fixação* (em inglês, *pin lines*), linhas que atravessam as camadas nas extremidades da seção, escolhidas onde as rochas não deslizaram umas sobre as outras.

**Proposição 13.11 (Balanço de comprimento e de área).**

Entre duas linhas de fixação separadas por uma distância $l$ no estado deformado, seja uma camada-guia de comprimento $l_0$, medido ao longo da camada, e seja uma camada de espessura original $t$ e de área de seção transversal $A$. Se o comprimento e a área se conservam no plano da seção,

1. a camada media $l_0$ antes da deformação, o encurtamento é $e = 1 - l/l_0$ e a distância de encurtamento é $S = l_0 - l$ ;
2. o comprimento restaurado da camada é $l_0 = A/t$ ;
3. se um horizonte-guia estava a uma profundidade $d$ acima de um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) plano, a área de rocha erguida acima do nível original do horizonte, sua *área excedente* $A_e$ , é igual a $S\,d$ ; logo $d = A_e/S$ .

![Balanço de comprimento de uma camada-guia dobrada em chevrons com flancos mergulhando 40 (acima), e a mesma camada restaurada entre suas linhas de fixação (abaixo), em escala verdadeira. Cada flanco conserva seu comprimento; a camada dobrada se estende por l = 30.0 40 = 23.0\, km, um encurtamento de 1 - 40 = 23.4\,\%.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-8e7fd9d6ce11.svg)

*Balanço de comprimento de uma camada-guia dobrada em chevrons com flancos mergulhando $40{}^{\circ}$ (acima), e a mesma camada restaurada entre suas linhas de fixação (abaixo), em escala verdadeira. Cada flanco conserva seu comprimento; a camada dobrada se estende por $l = 30.0\cos40{}^{\circ} = 23.0\,\mathrm{km}$, um encurtamento de $1 - \cos40{}^{\circ} =
23.4\,\%$.*

**Demonstração.** (1) Uma camada que não se estica nem se encurta ao longo do seu comprimento o conserva; o encurtamento é a fração de comprimento perdida, como no ensino médio. (2) Antes da deformação, a camada é uma faixa de comprimento $l_0$ e espessura $t$, de área $l_0 t$, e a área se conserva. (3) Antes da deformação, a rocha entre o nível do horizonte-guia e o [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) preenchia uma faixa de $l_0$ de comprimento e $d$ de espessura. Depois dela, entre as linhas de fixação, a mesma rocha preenche uma faixa de $l$ de comprimento, do [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) até o nível original do horizonte, de área $l\,d$, mais a área excedente empurrada acima desse nível. A conservação dá $l_0 d = l\,d + A_e$, logo $A_e = (l_0 -
l)\,d = S\,d$. A relação dá a profundidade de um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) oculto a partir de uma área excedente e de um encurtamento medidos. ∎

**Método 13.12 (Restaurar uma seção).**

1. Escolha-se uma seção paralela à direção de transporte e duas linhas de fixação onde não houve deslizamento entre as camadas.
2. Meça-se cada camada-guia ao longo do seu comprimento entre as linhas de fixação, contando cada parte repetida por um cavalgamento.
3. Estendam-se as camadas planas em seus comprimentos medidos, mantendo a ordem das camadas, e redesenhem-se as falhas na seção restaurada: seus cortes devem se alinhar, sem lacunas nem sobreposições.
4. Compare-se: camadas de uma mesma lâmina de cavalgamento devem se restaurar no mesmo comprimento; as áreas das camadas, divididas por suas espessuras, devem dar também os mesmos comprimentos. Uma seção que falha não é admissível tal como foi traçada.

O balanceamento é um teste de uma seção, não uma prova dela, e suas hipóteses importam. No Jura, perto do Chasseral, o balanço de comprimento do topo do Jurássico dá $5.1\,\mathrm{km}$ de deslocamento, mas o balanço de área e a modelagem direta dão $11.3\,\mathrm{km}$: os $6.2\,\mathrm{km}$ adicionais foram transportados ao longo de um segundo [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement), superior, nos folhelhos jurássicos e transmitidos a dobras mais ao norte. Uma camada-guia tinha deixado escapar metade do movimento. O mesmo estudo pesou, e não precisou, duas outras leituras comuns no Jura: altos do embasamento empurrando as dobras para cima, e núcleos de anticlinais espessados por evaporitos triássicos que fluem para dentro deles, um processo que invalida o balanço de área, pois a camada de evaporitos já não conserva sua espessura.

### Quanto encurtamento?

Aplicado a transectos inteiros, o balanceamento dá o encurtamento total do cinturão, e as respostas diferem conforme as hipóteses. Através dos Alpes Centrais, ao longo do transecto NFP-20, as estimativas do encurtamento colisional foram de cerca de $125\,\mathrm{km}$ em trabalhos anteriores, $160\,\mathrm{km}$ em uma compilação de 2015 e $144\,\mathrm{km}$ em uma revisão de 2021; somar o deslizamento dextral na Linha Periadriática, que deslocou a Apúlia lateralmente ao longo do cinturão, eleva a convergência total para entre 206 e $250\,\mathrm{km}$, conforme o deslizamento suposto. Nos Alpes Ocidentais, as estimativas vão de 124 a $243\,\mathrm{km}$. Cada uma delas é uma soma de peças restauradas, cada uma com suas próprias linhas de fixação e suas próprias suposições sobre o que a erosão e a subducção removeram.

### O que a geofísica vê

As seções em profundidade se apoiam na geofísica. Perfis de sísmica de reflexão profunda foram levantados através do cinturão (ECORS–CROP nos Alpes Ocidentais, NFP-20 Oeste e Leste na Suíça, TRANSALP no leste), e redes densas de sismômetros mapeiam hoje o Moho a partir de funções do receptor, as conversões de ondas P telessísmicas em ondas S na base da crosta. O mapa AlpArray, construído a partir de mais de cem mil funções do receptor, encontra o Moho a cerca de $30\,\mathrm{km}$, valor típico dos continentes, em torno do cinturão, e a 55 a $60\,\mathrm{km}$ sob os Alpes; o Moho europeu mergulha suavemente de cerca de $30\,\mathrm{km}$ no noroeste até cerca de $55\,\mathrm{km}$ sob a cadeia. A seção esquemática abaixo resume como são lidos os perfis NFP-20 através dos Alpes Centrais.

![Uma seção crustal esquemática através dos Alpes Centrais, do Jura à planície do Pó (fora de escala; segundo as interpretações dos transectos NFP-20 compiladas por Schmid e colaboradores). A crosta europeia, com o Jura dobrado e destacado do seu topo, mergulha sob as nappes helvéticas, o maciço do Aar e a pilha de nappes peninicas; ao sul da Linha Periadriática, a crosta apuliana com a cunha do corpo de Ivrea fica acima do Moho europeu, e os Alpes Meridionais cavalgam para o sul sobre a planície do Pó.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-6fa0c0fc8d10.svg)

*Uma seção crustal esquemática através dos Alpes Centrais, do Jura à planície do Pó (fora de escala; segundo as interpretações dos transectos NFP-20 compiladas por Schmid e colaboradores). A crosta europeia, com o Jura dobrado e destacado do seu topo, mergulha sob as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) helvéticas, o maciço do Aar e a [pilha de nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) peninicas; ao sul da Linha Periadriática, a crosta apuliana com a cunha do corpo de Ivrea fica acima do Moho europeu, e os Alpes Meridionais cavalgam para o sul sobre a planície do Pó.*

![Perfil A–B ao longo de 8 L. Acima: altitude média e máxima dos nós do ETOPO1 numa faixa de 0.25 de cada lado do meridiano. Abaixo: as profundidades do Moho lidas neste meridiano no mapa de funções do receptor do AlpArray (Michailos e colaboradores, CC BY 4.0), e o Moho que a isostasia local de Airy poria sob o relevo médio da faixa, para uma crosta de 30\, km e densidades de 2700 e 3300\, kg\, m-3.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-34254f8f53a1.svg)

*Perfil A–B ao longo de $8{}^{\circ}$ L. Acima: altitude média e máxima dos nós do ETOPO1 numa faixa de $0.25{}^{\circ}$ de cada lado do meridiano. Abaixo: as profundidades do Moho lidas neste meridiano no mapa de funções do receptor do AlpArray (Michailos e colaboradores, CC BY 4.0), e o Moho que a isostasia local de Airy poria sob o relevo médio da faixa, para uma crosta de $30\,\mathrm{km}$ e densidades de 2700 e $3300\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$.*

O perfil acima confronta a raiz com o modelo de Airy do volume do primeiro ano. Sob a parte mais alta do perfil, onde o relevo médio da faixa atinge $2.74\,\mathrm{km}$ a $46.5{}^{\circ}$ N, uma raiz de Airy local poria o Moho a $30 + 4.5 \times 2.74 = 42.3\,\mathrm{km}$; ele é observado a $36.3\,\mathrm{km}$. Cerca de cem quilômetros mais ao sul, na borda da planície do Pó, onde o relevo médio é de apenas $0.65\,\mathrm{km}$, o Moho observado é o mais profundo do perfil, $61.2\,\mathrm{km}$. A raiz não está sob os picos: ela está deslocada em direção à Apúlia. No trecho onde há leituras, sua seção transversal, medida abaixo de $30\,\mathrm{km}$, é de cerca de $2300\,\mathrm{km}^{2}$, contra cerca de $1500\,\mathrm{km}^{2}$ para as raízes de Airy do relevo acima dela. A compensação local da topografia atual não explica a raiz. Pfiffner e colaboradores apontam uma carga extra: o corpo de Ivrea, uma cunha de manto e crosta inferior adriáticos dentro do cinturão, que ajudou a curvar a placa europeia para baixo.

A gravimetria conta a mesma história de outra maneira. O mapa pan-alpino de anomalia de Bouguer mostra um mínimo gravimétrico alpino de $-100$ a $-170\,\mathrm{mGal}$ ao longo da cadeia, mais profundo nos Alpes Centrais, devido à crosta leve da raiz espessada; um mínimo da bacia do Pó de cerca de $-80$ a $-140\,\mathrm{mGal}$; e, entre os Alpes Ocidentais e a planície do Pó, o estreito máximo gravimétrico de Ivrea, de até $+40\,\mathrm{mGal}$, onde essa crosta inferior e esse manto densos chegam perto da superfície.

## 13.6 Uma cronologia dos Alpes

Reunir as datas deste capítulo dá a história do cinturão numa só tabela (tabela abaixo).

| época | evento |
| --- | --- |
| Jurássico Médio | o oceano Piemonte–Ligúria se abre; seus gabros se cristalizam a $164\,\mathrm{Ma}$ |
| início do Cretáceo | o oceano do Valais se abre ao norte do Briançonnais |
| cerca de $100\,\mathrm{Ma}$ | pico de alta pressão da orogenia cretácea nos Alpes orientais |
| Cretáceo Superior | a margem apuliana (zona Sesia) é subductada; a margem apuliana do oceano é ativa |
| 48 a $44\,\mathrm{Ma}$ | o fundo oceânico de Zermatt–Saas atinge seu ponto mais profundo, coesita e diamante em Lago di Cignana |
| Eoceno Médio a Superior | o oceano do Valais se fecha; a bacia da [Molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland) começa a subsidir |
| $35\,\mathrm{Ma}$ | crosta continental de Dora Maira em ultra-alta pressão |
| Oligoceno e Mioceno | o cavalgamento de Glarus; cascalhos de [molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland) enchem o antepaís norte (do Oligoceno Superior ao Mioceno Superior) |
| Mioceno | soerguimento de pele grossa dos maciços externos; os Alpes Meridionais cavalgam para o sul |
| Mioceno Superior a Plioceno | dobramento de pele fina do Jura |
| hoje | o nivelamento mostra um soerguimento relativo das rochas de até $1.3\,\mathrm{mm}$ por ano no núcleo dos Alpes Centrais |

*Os Alpes em onze etapas; as fontes são citadas nas seções acima.*

A última linha não é o fim da convergência. Nivelamentos repetidos através dos Alpes Centrais dão um soerguimento relativo das rochas de cerca de $-0.4\,\mathrm{mm}$ por ano ao norte do Jura a $1.3\,\mathrm{mm}$ por ano no núcleo da cadeia, enquanto as medidas de GPS sugerem que os Alpes Centrais não estão convergindo hoje. Champagnac e colaboradores leem o soerguimento como a recuperação isostática de uma crosta que está sendo aliviada pela erosão: as montanhas sobem porque são desgastadas.

## Exercícios

Dados para os exercícios: $g = 9.8\,\mathrm{m}\,\mathrm{s}^{-2}$, $G = 6.674 \times 10^{-11}\,\mathrm{m}^{3}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{s}^{-2}$.

**Exercício 13.1 ★.**

Numa seção geológica, uma camada de calcário medida ao longo de suas dobras entre duas linhas de fixação tem $36.0\,\mathrm{km}$ de comprimento; as linhas de fixação estão a $27.0\,\mathrm{km}$ uma da outra. (a) Usando a [Proposição 13.11](#prop-b2-alpine-orogen-balance), calcule o encurtamento $e$ e a distância de encurtamento $S$. (b) O que tem de ser verdade sobre a camada para que a resposta seja válida?

**Solução de Exercício 13.1.**

(a) $e = 1 - 27.0/36.0 = 0.25$, isto é, $25\,\%$; $S = 36.0 - 27.0 =
9.0\,\mathrm{km}$. (b) A camada deve ter conservado seu comprimento (sem estiramento nem adelgaçamento ao longo dela), a seção deve ser paralela à direção de transporte, e as linhas de fixação devem marcar lugares onde as camadas não deslizaram umas sobre as outras.

**Exercício 13.2 ★.**

Num mapa geológico, (a) uma mancha oval de gnaisse de $4\,\mathrm{km}$ de comprimento repousa sobre calcário jurássico, com um contato que é um cavalgamento mergulhando para dentro, sob o gnaisse, em todo o contorno; (b) uma área alongada de folhelho cretáceo é cercada por gnaisse, ao longo de um cavalgamento que mergulha para fora, sob o gnaisse, em todo o contorno. Nomeie cada estrutura e diga o que a erosão fez em cada caso.

**Solução de Exercício 13.2.**

(a) Uma [klippe](#def-b2-alpine-orogen-klippe): o gnaisse é um resto isolado de uma [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes) repousando sobre seu autóctone; a erosão removeu o resto da lâmina em todo o seu redor. (b) Uma [janela tectônica](#def-b2-alpine-orogen-klippe): a erosão cortou a [nappe](#def-b2-alpine-orogen-nappes) de gnaisse e expôs as rochas mais jovens abaixo do seu cavalgamento basal, que por isso mergulha para longe da janela em todos os lados.

**Exercício 13.3 ★.**

(a) Liste as quatro unidades da [sequência ofiolítica de Penrose](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) da base para o topo, e associe cada uma a uma camada da crosta oceânica ou do manto. (b) O [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) do Chenaillet mostra manto exposto, gabro e basaltos em almofada, e nenhuma cobertura sedimentar. Que unidade de Penrose essa lista deixa de fora? (c) Por que os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) não dão uma amostra representativa do fundo dos oceanos largos?

**Solução de Exercício 13.3.**

(a) Complexo ultramáfico (o manto superior); complexo gabroico (a crosta oceânica inferior); complexo de [diques](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/5-os-magmas-e-seu-alojamento#def-b2-magma-emplacement-bodies) em lençol (a crosta média); complexo vulcânico, em almofadas (a crosta superior). (b) O complexo de [diques](https://one-course.com/books/earth/4/pt/chapter/5-os-magmas-e-seu-alojamento#def-b2-magma-emplacement-bodies) em lençol. (c) A maior parte da crosta dos oceanos largos é consumida pela subducção; os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) que sobrevivem em terra se formaram sobretudo em pequenas bacias oceânicas ou entre arcos insulares, e os tetianos onde um continente se afinou até que um pequeno oceano se abrisse.

**Exercício 13.4 ★.**

Subindo o Matterhorn pelo sul, um alpinista atravessa sucessivamente as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) do Monte Rosa e do Grand St Bernard, os [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) de Zermatt–Saas, a zona do Combin e os gnaisses do sistema de cavalgamento da Dent Blanche. (a) Dê o domínio de origem de cada um. (b) Que placa era a placa superior durante a subducção? (c) Por que essa ordem é uma regra geral na [pilha de nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes), e o que pode quebrá-la?

**Solução de Exercício 13.4.**

(a) [Nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) do Monte Rosa e do Grand St Bernard: o lado europeu (o Briançonnais e a margem passiva europeia); Zermatt–Saas e zona do Combin: o oceano Piemonte–Ligúria; sistema da Dent Blanche: a margem da Apúlia. (b) A Apúlia, que termina por cima. (c) A placa superior não é subductada, e as lascas raspadas da placa inferior se empilham abaixo dela na ordem em que a placa inferior chegou: o oceano distante primeiro, a margem próxima por último e mais embaixo. Um dobramento posterior da pilha, ou cavalgamentos fora de sequência, podem perturbar a ordem.

**Exercício 13.5 ★★.**

Os Alpes Centrais apresentam uma anomalia de Bouguer de cerca de $-170\,\mathrm{mGal}$. (a) Usando a placa de Bouguer do volume do primeiro ano, $\Delta g = 2\pi G\,\Delta\rho\,h$, encontre a espessura $h$ de uma placa infinita com déficit de densidade $\Delta\rho = 500\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$ (crosta substituindo manto) que dá essa anomalia. (b) As funções do receptor mostram uma raiz de cerca de $25\,\mathrm{km}$ abaixo de uma crosta de $30\,\mathrm{km}$. Que anomalia daria uma placa infinita dessa espessura? (c) Por que a anomalia observada é menor?

**Solução de Exercício 13.5.**

(a) $2\pi G\,\Delta\rho = 2\pi\times6.674\times10^{-11}\times500 =
2.097 \times 10^{-7}\,\mathrm{s}^{-2}$; $h = 1.70\times10^{-3}/2.097\times10^{-7} = 8.1\,\mathrm{km}$. (b) $2.097\times10^{-7}\times25\,000 = 5.24 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}\,\mathrm{s}^{-2}$, cerca de $-524\,\mathrm{mGal}$. (c) A raiz não é uma placa infinita: é um corpo de algumas dezenas de quilômetros de profundidade e com mais ou menos a largura do cinturão, de modo que ela atrai menos um ponto da superfície do que o faria uma placa da mesma espessura estendida ao infinito; corpos densos como a zona de Ivrea acrescentam anomalias positivas, e o contraste de densidade em profundidade pode ser menor do que o suposto.

**Exercício 13.6 ★★.**

Gabros do [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) de Zermatt–Saas se cristalizaram a $164\,\mathrm{Ma}$; o [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) atingiu seu ponto mais profundo a $44\,\mathrm{Ma}$, a $2.8\,\mathrm{GPa}$. (a) Que idade tinha a litosfera oceânica quando foi subductada? (b) Converta a pressão em profundidade com uma densidade média de sobrecarga de $3000\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$, depois de $3300\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$. (c) Compare com os “mais de $90\,\mathrm{km}$” citados para essa rocha.

**Solução de Exercício 13.6.**

(a) $164 - 44 = 120\,\mathrm{Myr}$. (b) $z = P/(\bar\rho g)$: $2.8\times10^9/(3000\times9.8) = 95.2\,\mathrm{km}$; $2.8\times10^9/(3300\times9.8) =
86.6\,\mathrm{km}$. (c) “Mais de $90\,\mathrm{km}$” fica dentro desse intervalo: a profundidade depende tanto da densidade média escolhida para a sobrecarga quanto da pressão.

**Exercício 13.7 ★★.**

Uma camada está dobrada em chevrons cujos flancos retos mergulham todos com o ângulo $\theta$. (a) Mostre que o encurtamento é $e = 1 - \cos\theta$. (b) Que mergulho dos flancos dá $30\,\%$ de encurtamento? (c) Que encurtamento dão flancos mergulhando $40{}^{\circ}$ e $60{}^{\circ}$? Confira o primeiro com a figura dos chevrons da seção sobre o balanceamento.

**Solução de Exercício 13.7.**

(a) Um flanco de comprimento $L$ mergulhando com o ângulo $\theta$ se estende por $L\cos\theta$ na horizontal; todos os flancos têm o mesmo mergulho, logo $l = l_0\cos\theta$ e $e = 1 - l/l_0 = 1 - \cos\theta$. (b) $\cos\theta = 0.70$: $\theta = 45.6{}^{\circ}$. (c) $1 - \cos40{}^{\circ} =
23.4\,\%$, como na figura dos chevrons; $1 - \cos60{}^{\circ}
= 50\,\%$.

**Exercício 13.8 ★★.**

Uma cobertura de $2.0\,\mathrm{km}$ de espessura está dobrada e cavalgada sobre um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) plano. Entre linhas de fixação hoje a $42\,\mathrm{km}$ uma da outra, sua área em seção é de $118\,\mathrm{km}^{2}$. (a) Encontre seu comprimento restaurado, $S$ e $e$. (b) Calcule a área excedente e a profundidade do [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) abaixo do topo original da cobertura. (c) O resultado é coerente?

**Solução de Exercício 13.8.**

(a) $l_0 = 118/2.0 = 59.0\,\mathrm{km}$; $S = 59.0 - 42 = 17.0\,\mathrm{km}$; $e = 17.0/59.0 =
28.8\,\%$. (b) $A_e = 118 - 42\times2.0 = 34.0\,\mathrm{km}^{2}$; $d = 34.0/17.0 =
2.0\,\mathrm{km}$. (c) Sim: o [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) fica na base da cobertura de $2.0\,\mathrm{km}$, abaixo do seu topo; a cobertura está destacada sobre sua base.

**Exercício 13.9 ★★.**

Ao longo do perfil a $8{}^{\circ}$ L deste capítulo, a altitude média da faixa é de $2.74\,\mathrm{km}$ a $46.5{}^{\circ}$ N, onde o Moho é lido a $36.3\,\mathrm{km}$, e de $0.65\,\mathrm{km}$ a $45.55{}^{\circ}$ N, onde ele é lido a $61.2\,\mathrm{km}$. (a) Com uma crosta de referência de $30\,\mathrm{km}$, $\rho_c = 2700\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$ e $\rho_m =
3300\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$, calcule a profundidade do Moho de Airy nos dois lugares. (b) Compare com as leituras. (c) O que a comparação diz sobre como a raiz alpina é sustentada?

**Solução de Exercício 13.9.**

(a) A raiz de Airy é $4.5h$: a $46.5{}^{\circ}$ N, $4.5\times2.74 = 12.3\,\mathrm{km}$, um Moho a $42.3\,\mathrm{km}$; a $45.55{}^{\circ}$ N, $4.5\times0.65 = 2.9\,\mathrm{km}$, um Moho a $32.9\,\mathrm{km}$. (b) Sob o terreno alto, o Moho está $6.0\,\mathrm{km}$ mais raso do que Airy prevê; sob a borda da planície do Pó, está $28.3\,\mathrm{km}$ mais fundo. (c) A raiz não é compensada localmente: ela está deslocada para o sul e é maior do que o relevo exige. A placa se curva como um todo sob as cargas que pesam sobre ela (o suporte regional de um capítulo do terceiro ano), e uma dessas cargas, o corpo de Ivrea, não é topografia de modo algum.

**Exercício 13.10 ★★★.**

Na seção do Chasseral, no Jura, o balanço de comprimento do topo do Jurássico dá $5.1\,\mathrm{km}$ de deslocamento; o balanço de área e a modelagem dão $11.3\,\mathrm{km}$, dos quais $6.2\,\mathrm{km}$ foram transportados ao longo de um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) superior nos folhelhos do Jurássico Médio. (a) Que fração do deslocamento a camada do topo do Jurássico registrou? (b) Mostre que os números fecham, e explique por que a camada superior deixa escapar parte do movimento. (c) Que lição geral isso dá para o balanceamento com uma única camada-guia?

**Solução de Exercício 13.10.**

(a) $5.1/11.3 = 0.45$: menos da metade. (b) $5.1 + 6.2 = 11.3\,\mathrm{km}$. O topo do Jurássico fica acima do [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) superior; os $6.2\,\mathrm{km}$ transportados ao longo desse [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) passaram por baixo das dobras da seção e foram gastos em estruturas mais ao norte, de modo que a camada superior nunca se encurtou desse valor dentro da seção. (c) Uma única camada-guia registra apenas o encurtamento das camadas a que pertence; cada [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) acima ou abaixo dela pode levar deslocamento para dentro ou para fora da seção. Balanceiem-se várias camadas, e confira-se com as áreas.

**Exercício 13.11 ★★★.**

Através dos Alpes Centrais, foram estimados cerca de $200\,\mathrm{km}$ de encurtamento dirigido para o norte, e a Linha Periadriática tem um rejeito dextral leste–oeste de cerca de $100\,\mathrm{km}$, talvez 50, talvez 150. (a) Some os dois como vetores perpendiculares e dê a convergência total para cada rejeito. (b) Que ângulo a convergência faz com a direção norte–sul para um rejeito de $100\,\mathrm{km}$? (c) Por que a escolha do rejeito importa mais do que o terceiro algarismo significativo do encurtamento?

**Solução de Exercício 13.11.**

(a) Para um rejeito de $100\,\mathrm{km}$, $\sqrt{200^2 + 100^2} = 223.6\,\mathrm{km}$; para $50\,\mathrm{km}$, $\sqrt{200^2 + 50^2} = 206.2\,\mathrm{km}$; para $150\,\mathrm{km}$, $\sqrt{200^2 + 150^2} = 250.0\,\mathrm{km}$. (b) $\arctan(100/200) = 26.6{}^{\circ}$ em relação à direção norte–sul, uma linha de convergência próxima da N$150{}^{\circ}$E citada por Rosenberg e colaboradores. (c) O rejeito é incerto em $\pm50\,\mathrm{km}$, o que desloca a convergência total em cerca de $20\,\mathrm{km}$ para um lado ou para o outro; o terceiro algarismo do resultado está muito abaixo dessa incerteza.

**Exercício 13.12 ★★★.**

A parte suíça da [bacia de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland) alpina migrou pelo menos $210\,\mathrm{km}$ para noroeste sobre a Europa, com sua linha de costa avançando a 8.5 a $12.9\,\mathrm{mm}$ por ano. (a) Por que intervalo de durações durou a migração? (b) No setor austríaco, a faixa aflorante atual, com cerca de $60\,\mathrm{km}$ de largura, é menos de um quarto da antiga largura da bacia. Qual era a menor largura antiga possível, e quanto da bacia está escondido sob os cavalgamentos? (c) Por que uma [bacia de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland) nunca pode ser preservada por inteiro?

**Solução de Exercício 13.12.**

(a) $210/12.9 = 16.3\,\mathrm{Myr}$ a $210/8.5 = 24.7\,\mathrm{Myr}$ ($\mathrm{km}$ dividido por $\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ dá milhões de anos). (b) Mais de $4\times60 = 240\,\mathrm{km}$; pelo menos $240 - 60 = 180\,\mathrm{km}$ da bacia estão hoje sob os cavalgamentos alpinos ou foram erodidos. (c) A bacia se forma na frente do prisma de cavalgamentos e migra com ele: sua parte interna está sempre sendo cavalgada pelos cavalgamentos que a carregam, e seu preenchimento mais antigo fica preso nos cavalgamentos, como a [Molassa](#def-b2-alpine-orogen-foreland) Subalpina.

**Problema 13.1.**

Problema de fim de semana — restaurar a seção

Um [orógeno](#def-b2-alpine-orogen-orogen) de tipo alpino é atravessado por uma seção-modelo (uma geometria inventada pelo próprio livro, indicada como modelo) composta de cinco domínios, do antepaís ao lado oposto: um [cinturão de dobras e cavalgamentos](#def-b2-alpine-orogen-ftb) de antepaís, hoje com $48\,\mathrm{km}$ de largura; uma [pilha de nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) externas, $15\,\mathrm{km}$; um maciço de embasamento, $22\,\mathrm{km}$; uma zona interna de [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) continentais e [ofiolitos](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite), $20\,\mathrm{km}$; e uma retrocunha com vergência para o sul, $48\,\mathrm{km}$ (figura abaixo). Os comprimentos estão em quilômetros do início ao fim.

![A seção-modelo do problema de fim de semana: larguras atuais dos seus cinco domínios, em quilômetros (153 ao todo; uma geometria inventada).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-alpine-orogen/fig-b618dca3899e.svg)

*A seção-modelo do problema de fim de semana: larguras atuais dos seus cinco domínios, em quilômetros (153 ao todo; uma geometria inventada).*

**Parte I — Balanço de comprimento do cinturão de antepaís.** Entre suas duas linhas de fixação, a $48.0\,\mathrm{km}$ uma da outra, o topo do calcário principal é formado por dez segmentos retos (extensão horizontal $\Delta x$, mergulho), listados a partir do antepaís; além disso, uma lâmina de cavalgamento cobre um trecho plano da mesma camada, de $6.0\,\mathrm{km}$ de comprimento, que se repete por baixo dela.

| segmento | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| $\Delta x$ ($\mathrm{km}$) | 8.0 | 3.0 | 3.0 | 5.0 | 2.5 | 2.5 | 6.0 | 4.0 | 4.0 | 10.0 |
| mergulho (${}^{\circ}$) | 0 | 35 | 35 | 0 | 50 | 50 | 10 | 40 | 40 | 5 |

1. Calcule o comprimento ao longo da camada dos segmentos 2, 5 e 8.
2. Calcule o comprimento total da camada entre as linhas de fixação, incluindo o trecho repetido.
3. Por que o trecho escondido sob a lâmina de cavalgamento deve ser contado?
4. Calcule o encurtamento $e$ e a distância de encurtamento $S$ do cinturão de antepaís.
5. A base do calcário, medida da mesma maneira, tem $60.2\,\mathrm{km}$ de comprimento. De quanto, e de que porcentagem, as duas camadas discordam? A seção é aceitável?
6. O que teria significado um comprimento de $54.0\,\mathrm{km}$ para a base?

**Parte II — Balanço de área e o descolamento.** A cobertura entre o [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) e o topo do calcário tinha $2.4\,\mathrm{km}$ de espessura antes da deformação; sua área entre as linhas de fixação é medida como $146\,\mathrm{km}^{2}$.

7. Calcule o comprimento restaurado da cobertura a partir da sua área.
8. Compare com o resultado do balanço de comprimento da questão 2.
9. Calcule a área excedente, erguida acima do topo original da cobertura.
10. Deduza a profundidade do [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) abaixo desse nível, e compare-a com a espessura da cobertura.
11. Se a área fosse de $160\,\mathrm{km}^{2}$ , que comprimento restaurado ela daria? Que processo, citado no Jura, poderia fazer a área e o comprimento discordarem dessa maneira?
12. Por que este cinturão é de pele fina, e como deveria ser o topo do embasamento abaixo dele?

**Parte III — As nappes externas e seu ritmo.** A camada-guia das três [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) externas se restaura em 22, 18 e $25\,\mathrm{km}$; a pilha abrange hoje $15\,\mathrm{km}$. No maciço de embasamento, o topo do embasamento se restaura em $30\,\mathrm{km}$ contra $22\,\mathrm{km}$ hoje. O cinturão de antepaís se deformou entre 11 e $4\,\mathrm{Ma}$, as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) entre 30 e $20\,\mathrm{Ma}$.

13. Calcule o comprimento restaurado da [pilha de nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) e sua distância de encurtamento.
14. Calcule seu encurtamento $e$ e compare-o com o do cinturão de antepaís.
15. Calcule o encurtamento do maciço de embasamento. Que tipo de tectônica é esse?
16. Calcule as taxas médias de encurtamento do cinturão de antepaís e das [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) , em milímetros por ano.
17. Em que direção a deformação migrou através da seção? Essa é a ordem dos Alpes?
18. Some os encurtamentos dos três domínios externos.

**Parte IV — A zona interna, o oceano e a seção inteira.** Lascas de [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) na zona interna se restauram em $18\,\mathrm{km}$. Suponha que o oceano tenha sido subductado de 85 a $45\,\mathrm{Ma}$ a uma taxa média de $0.5\,\mathrm{cm}$ por ano. As [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) continentais da zona interna se restauram em $60\,\mathrm{km}$ contra $20\,\mathrm{km}$ hoje, e a camada-guia da retrocunha em $70\,\mathrm{km}$ contra $48\,\mathrm{km}$.

19. Que comprimento de litosfera oceânica foi subductado?
20. Dê uma largura mínima para o oceano.
21. Por que é apenas um mínimo?
22. Calcule o encurtamento da zona interna e o da retrocunha.
23. Some o encurtamento colisional dos cinco domínios, e compare-o com as estimativas para os Alpes Centrais deste capítulo.
24. Verificação crustal: restaure a seção em toda a sua largura com uma crosta de $30\,\mathrm{km}$ , e compare a área crustal com a de hoje, uma média de $45\,\mathrm{km}$ sobre os $153\,\mathrm{km}$ atuais. Que fração da crosta falta na seção atual, e para onde ela foi? Dê o encurtamento colisional total através da seção, arredondado ao quilômetro.

**Solução de Problema 13.1.**

**Parte I.**

**1.** $3.0/\cos35{}^{\circ} = 3.66\,\mathrm{km}$; $2.5/\cos50{}^{\circ} =
3.89\,\mathrm{km}$; $4.0/\cos40{}^{\circ} = 5.22\,\mathrm{km}$.

**2.** $8.00 + 2\times3.66 + 5.00 + 2\times3.89 + 6.0/\cos10{}^{\circ} +
2\times5.22 + 10.0/\cos5{}^{\circ} = 8.00 + 7.32 + 5.00 + 7.78 + 6.09 + 10.44 + 10.04 =
54.67\,\mathrm{km}$; com o trecho repetido, $l_0 = 60.7\,\mathrm{km}$.

**3.** A camada sob a lâmina de cavalgamento é a mesma camada, levada para baixo da lâmina pelo cavalgamento: antes do cavalgamento, ela estava alinhada com o resto. Deixá-la de fora restauraria a camada curta demais.

**4.** $e = 1 - 48.0/60.7 = 0.209$, isto é, $20.9\,\%$; $S = 60.7 - 48.0 =
12.7\,\mathrm{km}$.

**5.** $60.7 - 60.2 = 0.5\,\mathrm{km}$, $0.5/60.7 = 0.8\,\%$: dentro da precisão da medida; a seção é aceitável.

**6.** $60.7 - 54.0 = 6.7\,\mathrm{km}$, $11\,\%$: as duas camadas de uma mesma lâmina não podem se restaurar em comprimentos tão diferentes. A seção não seria admissível tal como traçada: uma estrutura faltando ou mal desenhada, uma linha de fixação no lugar errado, movimento para fora do plano da seção, ou um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) entre as duas camadas.

**Parte II.**

**7.** $146/2.4 = 60.8\,\mathrm{km}$.

**8.** Ele difere de $60.7\,\mathrm{km}$ em $0.1\,\mathrm{km}$: o comprimento e a área concordam.

**9.** $A_e = 146 - 48.0\times2.4 = 146 - 115.2 = 30.8\,\mathrm{km}^{2}$.

**10.** $d = 30.8/12.7 = 2.43\,\mathrm{km}$, igual aos $2.4\,\mathrm{km}$ da cobertura dentro da precisão dos dados: o [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) é a base da cobertura.

**11.** $160/2.4 = 66.7\,\mathrm{km}$, $6.0\,\mathrm{km}$ a mais do que o comprimento da camada. O espessamento dos evaporitos na base da cobertura, que fluem para os núcleos das anticlinais, acrescenta área sem acrescentar comprimento; o balanço de área com espessura constante então falha.

**12.** A cobertura se moveu sobre um [descolamento](#def-b2-alpine-orogen-decollement) em sua base e o embasamento não foi envolvido. Sob o cinturão, o topo do embasamento deve ser plano ou mergulhar suave e regularmente, sem ser cortado pelos cavalgamentos acima dele.

**Parte III.**

**13.** $22 + 18 + 25 = 65\,\mathrm{km}$; $S = 65 - 15 = 50\,\mathrm{km}$.

**14.** $e = 50/65 = 76.9\,\%$, contra $20.9\,\%$ no cinturão de antepaís: as [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) são muito mais encurtadas.

**15.** $30 - 22 = 8\,\mathrm{km}$ ($e = 26.7\,\%$). O próprio embasamento está encurtado: [tectônica de pele grossa](#def-b2-alpine-orogen-skin).

**16.** Cinturão de antepaís: $12.7/(11 - 4) = 1.81\,\mathrm{km}/\mathrm{Myr}$, isto é, $1.81\,\mathrm{mm}$ por ano; [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes): $50/(30 - 20) = 5.0\,\mathrm{mm}$ por ano.

**17.** As [nappes](#def-b2-alpine-orogen-nappes) (30 a $20\,\mathrm{Ma}$) se deformaram antes do cinturão de antepaís (11 a $4\,\mathrm{Ma}$): a deformação migrou para fora, em direção ao antepaís. Essa é a ordem dos Alpes: o cavalgamento de Glarus no Oligoceno e no Mioceno, os maciços externos no Mioceno, o Jura no Mioceno Superior e no Plioceno.

**18.** $12.7 + 50 + 8 = 70.7\,\mathrm{km}$.

**Parte IV.**

**19.** $0.5\,\mathrm{cm}\,\mathrm{yr}^{-1}\times40\,\mathrm{Myr} = 0.005\times4\times10^7 =
2.0 \times 10^{5}\,\mathrm{m} = 200\,\mathrm{km}$.

**20.** $200 + 18 = 218\,\mathrm{km}$.

**21.** Só se conta o que está preservado ou é inferido: partes do oceano podem ter sido subductadas antes de $85\,\mathrm{Ma}$ ou mais depressa do que a taxa média, lascas de [ofiolito](#def-b2-alpine-orogen-ophiolite) podem ter sido erodidas ou levadas para fora da seção, e uma convergência oblíqua à seção traz fundo oceânico que a seção não vê.

**22.** Zona interna: $60 - 20 = 40\,\mathrm{km}$ ($e = 66.7\,\%$); retrocunha: $70 - 48 = 22\,\mathrm{km}$ ($e = 31.4\,\%$).

**23.** $12.7 + 50 + 8 + 40 + 22 = 132.7\,\mathrm{km}$; dentro do intervalo das estimativas para os Alpes Centrais, cerca de 125 a $160\,\mathrm{km}$ de encurtamento colisional (antes de somar o deslizamento direcional).

**24.** Largura restaurada: $153 + 132.7 = 285.7\,\mathrm{km}$; crosta restaurada: $285.7\times30 = 8571\,\mathrm{km}^{2}$; crosta atual: $153\times45 = 6885\,\mathrm{km}^{2}$. Falta: $8571 - 6885 = 1686\,\mathrm{km}^{2}$, $19.7\,\%$ da crosta restaurada; ela foi erodida (e despejada nas [bacias de antepaís](#def-b2-alpine-orogen-foreland)) ou subductada com a crosta inferior para dentro do manto. Sem essas perdas, a crosta teria em média $8571/153 = 56\,\mathrm{km}$ de espessura. O encurtamento colisional total através da seção é de **$133\,\mathrm{km}$**.