Rochas Sedimentares

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO – UNIVASF
CAMPUS SERRA DA CAPIVARA
COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCINAT
Rochas Sedimentares
Sumário
• Intemperismo
– Tipos de intemperismo (Intemperismo físico, químico e bioquímico);
– Processos intempéricos;
• Sedimento;
– Tipos de sedimento, transporte sedimentar;
• Litificação e Diagênese;
• Rochas sedimentares;
• O que é sedimento?
• Como se formam as rochas sedimentares?
• Qual a importância de se estudar rochas
sedimentares?
Intemperismo
• Conceito – conjunto de modificações de ordem física (desagregação) e química
(decomposição) que as rochas e minerais sofrem ao aflorar na superfície da Terra por ação
de agentes atmosféricos e biológicos.
• Os produtos do intemperismo, rocha alterada e solo, estão sujeitos
aos processos de erosão, transporte e sedimentação;
• A ação destes processos levam à denudação continental, ou seja,
aplainamento do relevo terrestre;
• As áreas mais altas, que passaram por soerguimento, sofrem ação
do intemperismo, onde partículas (sedimentos) produzidas pelo
desgaste das rochas são transportadas para as áreas mais baixas;
• As partículas formadas na área-fonte (onde os sedimentos se formaram) são removidas e
acomodadas em outra região mais baixa (deposição).
• Esse processo é chamado de erosão, quando as partículas são afastadas do seu local de
origem;
Erosão
Transporte
Deposição
• Os agentes de transporte (água, ar,
gelo) irão mover essas partículas
para uma região de acúmulo de
sedimentos;
• Na medida em que novos
sedimentos acumulem, as mais
antigas começam a ser soterradas;
Camada mais
recente.
Camada
mais
antiga soterrada
pela sobrejacente.
• As mudanças físicas e químicas
(incluindo temperatura e pressão)
no pacote sedimentar irá converter
sedimento inconsolidados em
rocha sedimentar;
Arenito (rocha sedimentar siliciclástica)
• Cada região da superfície da Terra apresenta diferentes condições que controlam os
processos intempéricos (maior ou menor taxa de decomposição das rochas);
• São fatores controladores:
1. Clima: variação sazonal da temperatura e distribuição das chuvas;
2. Relevo: influi no regime de infiltração e drenagem das águas pluviais;
3. Fauna e Flora: fornecem matéria orgânica para reações químicas e remobilizam
materiais;
4. Rocha parental: segundo sua natureza apresenta resistência diferenciada aos
processos de alteração intempérica;
5. Tempo de exposição da rocha aos agentes intempéricos;
Tipos de Intemperismo
• Intemperismo Físico ou Mecânico: todos os processos que causam desagregação das
rochas, com separação dos grãos minerais antes coesos e com sua fragmentação,
transformando a rocha inalterada em material descontínuo e friável;
• Contração térmica: ocorre devido
as variações da temperatura ao
longo dos dias e noites e ao longo
das diferentes estações do ano
causando expansão e contração
nos materiais rochosos (eficiente
em desertos);
• Os minerais apresentam diferentes
coeficientes de dilatação térmica
(anisotropia – variação nos eixos
cristalográficos), comportam-se de
forma diferenciada às variações de
temperatura,
provocando
deslocamento relativo entre os
cristais;
• Crioclastia: ocorre quando a água infiltrada nas fraturas da rocha congela,
acompanhado por um aumento de volume de cerca de 9%, exercendo pressão nas
paredes, causando esforços que terminam por aumentar a rede de fraturas,
fragmentando a rocha;
Fragmentação pela ação do gelo. A água ocupa as fissuras da rocha (a), sendo posteriormente congelada,
expandindo e exercendo pressão nas paredes (b). (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
Exemplos de Crioclastia (Frost Wedging)
• Cristalização de sais (Salt Wedging): sais dissolvidos na água formam minerais que
crescem e causam expansão das fissuras, além de sua dilatação térmica em dias mais
quentes ou pela absorção da umidade;
• Alívio de Pressão: fraturas grosseiras paralelas
à superfície que se formam pela expansão do
corpo rochoso; O material que estava
sobreposto sofre erosão aliviando a pressão
sobre a rocha subjacente.
• O corpo rochoso soergue formando juntas de
alívio devido a expansão;
Intemperismo Químico
• Processo pelo qual as rochas
sofrem
desgaste
químico
alterando suas propriedades
físicas e químicas;
• A parte que reage com o fluido
(água, ar, gelo) é a superfície da
rocha;
• Quanto maior for a área de
contato, mais acelerada serão
as reações (+ fragmentos = +
rápida a reação)
• O principal agente é a água da chuva que infiltra e percola as rochas. O CO2 (gás
carbônico) interage com o H2O da atmosfera tornando a chuva ácida.
CO2 + H2O ↔ H2CO3 (ácido carbônico)
H2CO3 ↔ H+ + HCO3- (Íons de H+ e HCO3- bicarbonato)
Essa reação permite uma maior
quantidade de íons de H+ livres para
se combinarem com o CO2
formando o íon bicarbonato 2HCO3
Alteração esferoidal em rochas graníticas.
Ocorre pelo ataque do intemperismo químico nas
arestas da rocha.
• Quando as rochas afloram à superfície da Terra, seus minerais entram em desequilíbrio formando-se outros
minerais mais estáveis nesse novo ambiente;
• Reações:
1. Hidrólise – Ocorre principalmente com silicatos quando em contato com a água. O íon H+ entra nas
estruturas minerais e desloca os cátions alcalinos (K+ e Na+) e alcalino-terrosos (Ca2+ e Mg2+) que são
liberados em solução;
A água da chuva dissolve o K+, Na+ e a SiO2 e
carrega-os em solução pelo escoamento até o
destino final da bacia hidrográfica (oceano);
Os íons H+ combinam-se com o O do feldspato
para formar água na estrutura da Caulinita.
• O Al e o Si se recombinam resultando em minerais neoformados (minerais
secundários);
Importante: Em termos gerais,
Hidrólise consiste numa reação
química entre um mineral e os
íons H+ e OH-.
• Hidratação – consiste na adição de água a um mineral;
– Moléculas de água podem entrar na estrutura mineral, modificando-a e formando um novo mineral;
– Ex: Transformação de Anidrita (CaSO4) em Gipsita (CaSO4.2H2O);
Anidrita (CaSO4)
Cristais de Gipsita
Caverna de Naica - México
• Dissolução – consiste na solubilização completa dos
minerais.
• Os minerais reagem com a água levemente ácida, os
quais dissolvem-se formando íons em solução;
Halita
(NaCl)
A halita é extremamente
instável na presença de
água. Só subsiste em
climas muito secos.
• São exemplos de minerais altamente solúveis: a calcita
(CaCO3 → Ca++ + CO32-) e halita (NaCl → Na+ + Cl-);
• Em presença de água, a calcita dissolve-se nos íons Ca++
+ CO32-. Porém, quanto maior for a acidez da água da
chuva (< n° de íons H+) maior será a quantidade
dissolvida, pois os íons H+ se juntarão ao íon carbonato
(CO32-) para formar o íon bicarbonato (HCO3-);
• Se houver maior quantidade de gás carbônico dissolvido,
íons de bicarbonato de cálcio irão dissolver maiores
quantidades de calcita:
CaCO3 + H2O + CO² → Ca(HCO3)2
Exemplos
dos
efeitos
da
dissolução
do
calcário
em
estátua e terreno
cárstico.
• Em rochas carbonáticas, a dissolução dá origem a relevos cársticos;
Caverna formada pela dissolução De rochas carbonáticas. Observar
estalactites no teto.
• Oxidação – decomposição dos minerais pela
ação oxidante de O2 e CO2 dissolvidos na água;
• O Fe nos minerais ferromagnesianos primários
(silicatos – Fe2+ + SiO2) encontra-se sob forma
Fe2+ (ferro ferroso) que é liberado em solução,
oxida-se em Fe3+ (ferro férrico – os elétrons
perdidos são ganhos pelo oxigênio) e precipita
em forma de goetita (FeOOH = Fe2O3.nH2O)
ou Hematita (FeO+3 + O2-2  Fe2O3);
+ H2 O 
Piroxênio
Hematita
Produtos do Intemperismo Químico
• Solutos - metais alcalinos (Na, K), terras
raras (Mg, Ca, Sr) são lixiviados (levados em
solução) e carreados para os oceanos, lagos
e precipitados como calcários, dolomitos e
outros evaporitos;
• Minerais
recém-formados
Argilominerais, óxidos-hidróxidos de Fe;
Caulinita
-
Solo
• Resíduos - parte não solúvel na água em
condições superficiais (quartzo, feldspatos,
micas)
dependendo
do
grau
de
intemperismo;
Intemperismo Biológico
• Conceito – resulta da atividade
orgânica sobre a rocha;
• Tipos:
1)
Dissolução bioquímica: ação de
bactérias e ácidos húmicos (restos
vegetais em decomposição);
2)
Biofísico (Fraturamento): causado
pelas raízes das árvores e plantas;
Líquens (associação de algas e fungos) sobre rocha – ação bioquímica
Ação do crescimento de raízes, alargando as fissuras e contribuindo
para a fragmentação da rocha.
Matacão
Sedimento
• Conceito – é todo material sólido que se
deposita, que se depositou ou que é passível
de se depositar.
Conchas
Sedimento
• Todo o material resultante dos processos
intempéricos são sedimentos;
• O destino final do transporte sedimentar é a
deposição;
Argila
Classificação dos sedimentos de acordo com o seu tamanho
• Granulometria - é a medida ou estudo do tamanho do grão, logo, areia se refere a diâmetro de qualquer
material sedimentar;
Tipos de Sedimentos
Siliciclásticos
• Baseia-se na gênese do material sedimentar;
• Sedimentos clásticos, siliciclásticos ou detríticos –
material terrígeno (rico em quartzo e feldspato); Ex. de
rochas: conglomerados, arenitos, siltitos, argilitos;
Bioquímicos
• Sedimentos Bioquímicos – partículas precipitadas por
atividade bioquímica; Ex de rochas: calcários, dolomitos;
– Rochas fosfáticas: fosforitos;
– Rochas silicosas: silexitos, radiolaritos, diatomitos;
• Sedimentos Químicos – partículas carregas em forma de
íons e colóides; Ex de rochas: evaporitos = gipsita, anidrita
e carnalita; rochas ferruginosas;
Químicos
Transporte Sedimentar
• Transporte – carreamento dos produtos do intemperismo de um local para o outro;
• O transporte se dá por meios fluidos - ar, água, geleira, massa viscosa (sedimento + ar/água);
• O transporte domina nas partes mais íngremes de onde os sedimentos são retirados (erosão¹) e
depositados nas regiões mais baixas;
¹Erosão = processo de desgaste natural da superfície terrestre. Implica perda de sedimento da área fonte.
• Tipos de transporte (é função da
energia do agente e tamanho do
sedimento):
1.
2.
3.
Tração (arrasto + rolamento) = cascalho e
areia;
Saltação (tração intermitente) = cascalho e
areia;
Suspensão = areia, silte e argila;
Transporte de solutos:
1.
2.
Solução verdadeira = íons;
Solução coloidal = parte da fração argila e
sílica;
Agentes de Transporte
• O agente de transporte é o meio pelo qual o sedimento
é deslocado da área fonte até a bacia sedimentar;
• Sofrem influência direta da gravidade;
• Podem ser reconhecidos pelos processos e formas
(estruturas e feições deposicionais) deixadas nos
depósitos sedimentares;
• A maioria dos sedimentos são transportados por
correntes de ar e água. Neste contexto, inclui-se o gelo
(geleiras) em menor proporção;
Estratificação cruzada em duna atual.
Estratificação cruzada de paleoduna
• Estratificação de paleocanal preenchido
(ambiente de sedimentação fluvial);
Paleocanal em seção
transversal
• Marcas onduladas assimétricas em seção
transversal indicando fluxo aquoso fluvial;
Fundo de rio atual
Ondulações preservadas em
arenito (paleoleito)
Marcas onduladas assimétricas vista em perfil
– indicam origem fluvial.
Marcas onduladas em planície de maré atual
• Marcas onduladas (ripple marks) simétricas
indicando transporte e deposição de sedimentos
em meio aquoso oscilatório (ondas) – ambiente
costeiro marinho;
Bifurcação sinuosa
África do Sul
Parque Nacional dos Fiordes, Alaska (EUA)
• Pavimento polido e estriado moderno formado pelo
deslocamento de uma geleira (glacial/glacier) sobre
substrato rochoso.
Plataforma de abrasão
Geleira Athabasca - Canadá
Geleira
Estrias
Estrias
Povoado de Calembre –
Piauí, Brasil.
Central Park, Nova Iork, EUA.
Litificação e Diagênese
Sedimentos Inconsolidados
• Litificação – processo pelo qual os sedimentos antes
incoerentes passam a ser coerentes (unidos);
• Ocorre pelo aumento de Temperatura e Pressão (taxa
média aumento T c/prof. 30° C/km; P = 1 atm a cada
4,4m);
• Pode ser parcial ou total;
• Ocorre logo após a deposição ou depois de muito tempo;
Sedimentos Consolidados
Diagênese:
Sedimentos compactados
Processos geológicos atuantes sobre sedimentos
depositados, depósitos residuais* e sobre rochas
sedimentares e todos os demais tipos de rochas na
superfície da crosta terrestre nos primeiros milhares de
metros de profundidade (engloba o intemperismo);
Durante a diagênese ocorrem (3 principais processos):
Compactação  Fenômeno físico que conduz a
diminuição da porosidade entre os grãos;
Cimentação  associado à precipitação química de
substâncias que preenchem os espaços vazios entre os
grãos;
Cimento de calcita (azul) entre grãos de quartzo
Recristalização  mudanças no tamanho, forma e orientação dos cristais, preservando a
espécie mineral;
• Condições físico-químicas controladoras:
• Baixa temperatura (até cerca de 200°C,
dependendo da reatividade do material);
• Baixas pressões (no máximo até 2000
Kg/cm2);
• Abundância de soluções aquosas (desde
água da chuva até salmouras muito
concentradas);
• Gases (CO2, O2, CH4, H2S, etc...).
• Características:
• É um processo em curso que
continua para algumas rochas
mesmo após uma amostra ser
coletada;
• Processos físicos: compactação,
dissolução por pressão;
• Processos químicos: cimentação,
dissolução,
substituição,
recristalização;
Rochas Sedimentares: Classificação
1. Terrígenas, detríticas ou siliciclásticas;
Componentes de uma rocha
clástica
Grão ou partícula Corresponde à fração clástica principal, que dará o nome à rocha;
Matriz
Trata-se do material clástico fino entre os grãos de um arenito, como silte e/ou argila;
Cimento
Corresponde à parte da rocha que une os grãos. Trata-se de uma massa de quartzo ou calcita;
Porosidade
primária
É uma feição efêmera, modificável pelo soterramento, correspondendo ao volume da
distribuição dos poros que o agregado sedimentar tinha no momento da deposição.
Detríticas - Rochas Rudáceas (macroclásticas)
• Se formam pela acumulação de sedimentos (30% > 2mm) sendo estes arredondados
(conglomerado) ou angulosos (brecha);
Conglomerado
Brecha
Grãos arredondados
Conglomerado
Grãos angulosos Brecha
• Denominação
textura:
quanto
a
1. Ortoconglomerado: clastos
suportados pelo arcabouço
(clastos em contato);
2. Paraconglomerado: clastos
suportados
pela
matriz
(separados pela matriz);
Ortoconglomerado
Paraconglomerado
Detríticas – Mesoclásticas (arenáceas ou psamíticas)
• Grupo mais importante estando presente em aproximadamente 30% da cobertura da Terra;
• As partículas que as compõem tem tamanho de 1 a 0,063mm (fração areia);
• Importância econômica: geralmente apresentam importantes reservatórios de águas subterrâneas;
Arenito – quartzo é o mineral mais abundante
ARENITO ARCOSIANO ou ARCÓSIA
Feldspato está presente em proporções >50% (arenito arcosiano) ou > 90% (arcósia);
Detríticas – Microclásticas (lutáceas)
• Rochas sedimentares compostas por sedimentos nas frações silte e argila
(< 0,0625 mm) – Silte e Argila;
• Classificação é baseada nas proporções de argila:
Lutitos (generalização)
a) % de argila < 1/3 – Siltito;
b) % de argila > 1/3 e < 2/3 – Lamito;
c) % de argila > 2/3 argilito (se maciço) ou folhelho (se em camadas);
FOLHELHO (Shale) – Rocha sedimentar de granulação muita fina e laminada
Argilito
Siltito
Lamito (Silte + Argila)
http://petro.uniovi.es/Docencia/myp/Macro/Sedimentarias/lutita.jpg
2. Rochas Bioquímicas:
•
São rochas compostas por partículas
precipitadas por atividade bioquímica;
•
Classificam-se em:
1.
2.
3.
4.
Carbonáticas – Calcários e Dolomitos (CaMg(CO3)2
(ricas em CaCO3);
Silicosas – Silexitos, Radiolaritos e Diatomitos (ricas
em sílica – SiO2);
Carbonosas – Grupos húmicos (carvão) e
sapropélicos (hidrocarbonetos);
Fosfáticas – Fosforitos;
Coquinas
Calcário
Rochas Carbonáticas
Calcário
Calcário
Diatomito
Rochas Silicosas
Diatomito
Silexito
Silexito
Artefato lítico de Sílex (nódulo silicoso – quartzo
microcristalino)
Radiolários – protozoário marinho com esqueleto
silicoso de configuração radial. ZAPATA &
OLIVARES, 2005.
Diatomáceas – algas unicelulares, plantônicas, compostas
por carapaças silicosas dispostas em vesículas.
Diatomito – rocha leve e porosa.
Radiolaritos
Rochas Carbonosas
• Grupo húmico – formado em situ (não há transporte);
Lignito
Carvão
Turfa
Rochas Carbonosas
• Grupo sapropélico: matéria orgânica transportada e depositada de
suspensão;
Folhelho betuminoso – rico em matéria
orgânica, material extraído por destilação.
Rochas Fosfáticas
• Esquema de formação:
4.7cm de
diâmetro
Fosforitos
Guano em piso de caverna
Arquipélago de São Pedro e São Paulo
Rochas fosfáticas
3. Rochas Químicas (Evaporitos):
• Rochas constituídas
quimicamente
dominantemente
por
partículas
precipitadas
Classificação:
• Rochas evaporíticas (evaporitos): gipsita CaSO4.2(H2O), anidrita (CaSO4), halita (NaCl),
silvita(KCl), carnallita KMgCl3.6(H2O), bischofita MgCl2.6(H2O), boratos, nitratos,
fluoretos;
• Rochas Ferruginosas: rochas com > 15% de teor de ferro;
Evaporitos
Carnalita
Gipsita
Halita – “Rocha sal”
Ferruginosas
http://petro.uniovi.es/Docencia/myp/Macro/Sedimentarias/ferruginosa.jpg
Importância
• Econômica:
– Indústria eletrônica, construção civil, engenharia aeronáutica;
– Depósitos de placers (ilmenita, rutilo, cassiterita, monazita, ouro,
diamante, gemas);
– Carvão, petróleo, gás natural e água;
• Científica:
– Estudo dos fósseis: origem e evolução da vida;
– Reconstrução de paleoambientes;
Recapitulando
• O que é sedimento?
• Como se formam as rochas sedimentares?
• Qual a importância de se estudar rochas sedimentares?
Referências Complementares
• Vídeos sobre transporte sedimentar:
http://geofaculty.uwyo.edu/heller/sed_video_downloads.htm
Próxima aula
Aula 8
Rochas Metamórficas