Fornecer aos alunos noções quantitativas por meio de modelos numéricos dos processos litosféricos terrestres em função do tempo e sua relação com a dinâmica do manto. O curso será ministrado em Python. Espera-se que o aluno, ao final do curso, consiga resolver equações (por métodos numéricos computacionais) de calor e reologia para problemas geológicos simples, criar um programa em Python para calcular temperatura e fluxo de calor para diferentes cenários geológicos, definir conceitos básicos que controlam a reologia da litosfera oceânica e continental, entre outros. Espera-se que o aluno adquira uma noção quantitativa dos processos geodinâmicos e dos métodos numéricos computacionais geodinâmicos.
Introdução ao Python e à Geodinâmica Computacional; O necessário de álgebra linear e cálculo; Resoluções numéricas de equações diferenciais parciais; A equação do contínuo e a equação de Navier-Stokes; Calor: produção, condução e advecção; Calor na litosfera oceânica; Calor na litosfera continental; Reologia da litosfera oceânica; Reologia da litosfera continental; Continentes em extensão; Continentes em colisão.
1. Introdução ao Python: Por que Python? O Jupyter Notebook. Operações básicas. Numpy. Matplotlib, entre outros; 2. Geodinâmica computacional: O que é. Para que serve. Conceitos fundamentais; 3. Equações diferenciais parciais: importância, resoluções analíticas vs. numéricas; 4. A equação do contínuo e a equação de Navier-Stokes: fundamentos de mecânica do contínuo, malhas, pontos Lagrangianos e Eulerianos; 5. Calor: Lei de Fourier de condução de calor; equação de conservação de calor, geração e consumo de calor; soluções numéricas explícita e implícita da equação de conservação de calor, advecção em rochas, magmas e fluidos; 6. Calor na litosfera oceânica: envelhecimento e esfriamento da litosfera oceânica; 7. Calor na litosfera continental: geotermas estáveis, a contribuição dos elementos produtores de calor, geotermas e condições de barreira; 8. Reologia: reologia das rochas, viscosidade efetiva, elasticidade, difusão e deslocamentos por fluência, reologias dependentes da temperatura e do esforço, reologia crustal e mantélica, viscoelasticidade. 9. Continentes em extensão: força necessária para quebrar um continente, análise dos mecanismos de subsidência, modelos de extensão continental; 10. Continentes em colisão: evolução termal de orógenos colisionais, descrição e análise mecânica dos continentes em colisão, quantificando o slab-pull e o ridge-push, cunhas orogênicas.
Stüwe, K. (2007). Geodynamics of the lithosphere. 2nd ed. Springer-Verlag. Gerya, T. (2010). Introduction to Numerical Geodynamic Modelling. Cambridge University Press. Turcotte, D. & Schubert, G. (2014). Geodynamics. 3rd ed. Cambridge University Press. Turcotte, D. & Schubert, G. (2002). Geodynamics. 2nd ed. Cambridge University Press. Lutz, M. (2008) Aprendendo Python. Bookman.
