Modelos de dinâmica da Terra aplicados à geologia de Portuga l: relevância da experimentação análoga no ensino e na divulgação da geologia

Tese de doutoramento, Geologia (Geodinâmica Interna), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

A Modelação Análoga é uma metodologia da investigação geológica que registou importantes aperfeiçoamentos nas últimas décadas. Simula as múltiplas fases, especialmente, dos processos endógenos decorridos em largas unidades de espaço e tempo, testando teorias e modelos, e permitindo fazer previsões sobre o comportamento de sistemas geológicos. Contudo, apesar do seu valor didático e explicativo, não existiam dados concretos provenientes da sua aplicação em contextos de aprendizagem (formal e nãoformal), especificamente para resolução de problemas originários da investigação geológica. A Geologia de Portugal, abordada no contexto da Tectónica de Placas e do modelo de Wilson, fornece problemas com interesse científico e didático. No caso do ciclo Varisco, a modelação do prisma acrecionário da Zona Sul Portuguesa, forneceu dados sobre as diferenças de padrões estruturais entre as zonas mais internas e as mais externas e, nestas, sobre a formação de cavalgamentos subhorizontais. No caso do ciclo Alpino, a modelação de uma bacia de desligamento associada à movimentação da Zona de Cisalhamento Porto-Tomar-Ferreira do Alentejo durante o Cenozoico, permitiu tirar ilações sobre relações descritas entre algumas estruturas, a subsidência da bacia e o padrão da rede hidrográfica. São discutidas algumas limitações dos dois modelos e apresentadas sugestões para trabalhos futuros. Estes modelos foram aplicados em contexto didático seguindo uma abordagem de ensino de investigação por resolução de problemas. Os resultados obtidos revelam que, após a atividade de modelação, existem melhorias na compreensão dos conceitos: Tempo Geológico, Espaço Geográfico e Complementaridade (de processos), bem como na complexidade dos raciocínios/modelos mentais aplicados pelos alunos. A Modelação Análoga parece, assim, configurar-se como uma importante estratégia para a compreensão de fenómenos complexos e de larga escala (temporal e espacial), desde que adequadamente aplicada e assente em exemplos/problemas de geologia regional. Sugerem-se planificações didáticas integrando os modelos desenvolvidos e alterações aos curricula, considerando o estado do conhecimento científico atual.

Analogue modelling is a methodology of geological research that recorded significant improvement over the last decades. Simulate the multiple stages, especially of the endogenous processes progressed in large units of space and time and, thus, the evaluation of theories and models designed to describe and predicted the behavior of geological systems. Despite of its didactic and explicative value, there are no real data resulting from its application in learning contexts (formal and non-formal), specifically to solve problems originating in geological research. The Geology of Portugal, addressed in the frame of Plate Tectonics and the Wilson model, provides problems scientific and didactic interested. For the Variscan cycle, the analog model of an accretionary wedge in the South Portuguese Zone provided data on differences in structural patterns between internal and external domains, and in the latter, on the formation of low-angle thrusts. For the Alpine cycle, the modeling of a strike-slip basin related to the Porto-Tomar-Ferreira do Alentejo Shear Zone in Cenozoic allowed to infer about relationships between some structures described, the basin subsidence and the hydrographic network pattern. Limitations of both models are discussed and, on this basis, suggestions for future research are pointed out. These models were applied in a learning context following a problem solving teaching model. The obtained results revealed that, after the analogue modelling activity, evident improvements occurred, on the understanding of the concepts: Geologic Time, Geographical Space and Complementarity of processes and on the increase of the complexity of reasoning /mental models applied by students. Analogue modelling represents therefore an important strategy to understanding complex and largescale (temporal and spatial) phenomena, if properly applied and framed by examples/problems of regional geology. Suggestions for some teaching tutorials with analog models and to curricula changes are made, considering the present state of scientific knowledge.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT, SFRH/BD/43297/2008)