as rochas da crosta terrestre

3 – MATERIAIS TERRESTRES
Neste capítulo serão apresentados os tipos de materiais terrestres que ocorrem
na superfície da Terra. O conhecimento sobre a origem e a classificação de rochas
é de grande importância para o homem, uma vez que é delas que se retira, direta
e/ou indiretamente, todo o suprimento da sua existência. O objetivo principal é
classificar esses materiais segundo suas origens e apresentar suas principais
características e usos.
3.1 – A LITOSFERA
Denomina-se litosfera a parte externa consolidada da Terra, também
chamada de crosta terrestre. Segundo estudos especializados, baseados em dados
modernos fornecidos por estudos geofísicos, a espessura da litosfera varia de 35 a
50 km. A crosta terrestre é constituída de rochas e minerais. Distinguem três grandes
grupos de rochas, segundo sua gênese, sendo : rochas ígneas, sedimentares e
metamórficas. As rochas de origem magmática , inclusive as metamórficas de
matriz ígnea, constituem cerca de 95% do volume total da crosta, no entanto,
ocupam apenas 25% da superfície. Já as rochas sedimentares perfazem 5% do
volume, mas cobrem 75% da superfície, terrestre. As rochas magmáticas exibem
grande variedade, com mais de mil tipos, no entanto é pequeno o número dos
principais minerais. A tabela a seguir mostra a composição mineralógica média das
rochas magmáticas :
Mineral
Feldspato
Quartzo
Piroxênios e anfibólios
Mica
Minerais acessórios
%
59,5
12,0
16,8
3,8
7,0
Rocha é um agregado natural formado de dois ou mais minerais, que
constitui parte essencial da crosta terrestre e é nitidamente individualizado. As
rochas ocorrem em extensões consideráveis, inclusive sendo representadas em
mapas geológicos. Elas são nitidamente individualizadas , porque os minerais se
agregam obedecendo as leis físicas, químicas ou fisico-químicas, dependendo das
condições em que se forma.
3.2 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS TERRESTRES
Até o momento você se familiarizou com as transformações que ocorrem no
planeta. Agora vamos tratar de um dos domínios que sofre transformações: os
materiais terrestres.
A camada sólida externa da Terra, a crosta, é chamada de Litosfera; a água
dos rios, mares e oceanos constitui a Hidrosfera; e o ar que envolve a Terra forma a
Atmosfera. Então, agrupar materiais terrestres distinguindo-os em qualquer um dos
três termos: hidrosfera, atmosfera e litosfera é classificar.
Para classificar é
necessário critérios :
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Classificar consiste em reunir coisas que tem propriedades e/ou características
comuns e para isto são utilizados os critérios de classificação. A classificação é um
instrumento científico importante que permite separar, agrupar, reunir, um grande
número de objetos diferentes em pequenos grupos ou classes de objetos
semelhantes, para um estudo mais fácil e dirigido. Classificação feita a partir de
propriedades observadas e descritas (cor, formato, ... ) é chamada CLASSIFICAÇÃO
DESCRITIVA. É necessário bom senso para decidir quais as características e/ou
propriedades que poderiam ser usadas como base para a classificação.
3.3 – CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
Os materiais que constituem a crosta terrestre são chamados ROCHAS. Para
classificá-los, o critério é o genético, isto é, a maneira segundo a qual estes
materiais se formaram.
A classificação feita baseada na gênese do material é chamada
CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA.
Para classificar materiais neste critério, requer
conhecimento. Este conhecimento você adquirirá no decorrer das próximas aulas,
onde será explicitado detalhadamente a gênese de cada grupo de rocha. De
acordo com este critério genético, as rochas são classificadas em 3 grupos: rochas
ígneas, metamórficas e sedimentares. Estas classes genéticas mantém uma
relação que é chamada de ciclo das rochas.
3.4 – ROCHAS ÍGNEAS
As rochas ígneas se formam pela consolidação por resfriamento de magma
(ação vulcânica). Denomina-se magma (do grego magma, magmatos = pasta) o
material rochoso fundido a altas temperaturas, originado no manto ou na crosta
terrestre.O magma origina-se a grandes profundidades (no máximo 300 km), na
parte inferior da crosta ou na porção superior do manto. Sua composição e
características são discutíveis, já que o magma não pode ser estudado em seu
local de origem, entretanto, pelo estudo das lavas, magma que extravasa pelos
vulcões, pode-se ter uma boa idéia, embora se considere que haja uma grande
perda de voláteis durante este processo. O magma é uma mistura física e
quimicamente complexa que pode ser definida da seguinte maneira : fluído natural
muito quente constituído por uma fusão de silicatos e mostrando proporções
variadas de água, elementos voláteis ou cristais em processo de crescimento. Do
ponto de vista físico-químico, os componentes essenciais são :
- uma fase líquida , mantida em fusão pela temperatura elevada, constituída
essencialmente por uma solução altamente complexa de um grande número
de componentes, a maior parte dos quais de natureza silicática;
- uma fase gasosa, mantida em solução por pressão, constituída
predominantemente por H2O e quantidades menores de CO2, HCl, HF, SO2, etc.;
- uma fase sólida, formada por cristais de composição essencialmente silicática,
em fase de crescimento ou natureza residual, assim como de fragmentos de
rocha.
Apostila de Geociências – capítulo 3
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A composição química essencial dos magmas é, em
termos de óxidos, algo aproximadamente conforme as
proporções ilustradas na tabela a seguir , acrescido de
traços de MnO , TiO2 e mais proporções variadas de
elementos voláteis :
Composição
SiO2
Al2O3
FeO – Fe2O3
MgO
CaO
Na2O
K2O
%
30-80
3-25
0-13
0-25
0-16
0-11
0-10
A denominação magma pode ser utilizada genericamente para designar este
material enquanto o mesmo se comportar como um fluido viscoso e retiver uma
mobilidade potencial. O magma pode se deslocar de seu lugar de origem em
pulsos, dirigindo-se a locais de menor pressão. Quando o magma extravasa a
superfície terrestre, passa a ser chamado de lava. Magma e lava diferem
substancialmente no que diz respeito a sua cristalização e, conseqüentemente, as
rochas que irão originar.
Quando o magma se solidifica no interior da crosta, quer seja próximo ao seu
lugar de origem ou longe dele, denominar-se-á a rocha como ÍGNEA INTRUSIVA ou
PLUTÔNICA .
Já
quando
a
solidificação das lavas ocorre
na superfície da crosta, em
contato
íntimo
com
a
atmosfera e hidrosfera, sob
condições
ambientais
de
temperatura e pressão, após o
extravasamento da lava no
transcorrer
de
episódios
vulcânicos, resultam rochas
denominadas
ÍGNEAS
EXTRUSIVAS ou VULCÂNICAS .
Apostila de Geociências – capítulo 3
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O ambiente físico de consolidação das rochas intrusivas é marcadamente
diferente do das rochas extrusivas. As rochas intrusivas se consolidam portanto em
ambientes de pressões e temperaturas altas e moderadas. As rochas extrusivas se
consolidam sob condições de baixa temperatura e pressão, que diferem
imensamente do ambiente do qual o magma se originou. Em conseqüência disto,
o resfriamento de um magma que virá a formar uma rocha intrusiva é mais lento, e
mais demorado que o de uma ROCHA EXTRUSIVA que resfria rapidamente. o
resfriamento total de um derrame espesso de lava, que originará uma rocha Ígnea
extrusiva, por exemplo, se dá em tempo histórico: dezenas e talvez algumas
centenas de anos; já um corpo intrusivo plutônico pode demandar alguns milhões
de anos para resfriar.
rocha ígnea extrusiva
rocha ígnea intrusiva
A granulação pode ser considerada, de um modo genérico, como critério
indicativo das condições de resfriamento das rochas:
- as rochas extrusivas exibem granulação muito fina, densa, formada de micro
minerais indistintos a olho nu, isto em decorrência da sua cristalização rápida;
- as rochas intrusivas, em decorrência da cristalização mais demorada de seus
minerais exibem granulação grossa a média, os cristais não obedecem
seqüência, são distribuídos ao acaso.
3.4.1 - Estrutura do vulcão
A forma topográfica do vulcão depende do tipo de lava (composição
química, viscosidade, conteúdo de gases e temperatura das lavas).
- Lavas pouco viscosas (pobres em sílica) constituem edifícios vulcânicos com
flancos suaves, e os derrames são extensos e espessos (pois espalham com mais
facilidade) (Havaí).
- Lavas mais viscosas (rica em sílica) não fluem com facilidade, resultando em
edifícios com flancos íngremes e constituídos em geral pelo material fragmentado
por explosões (Ex:Vesúvio na Itália).
Apostila de Geociências – capítulo 3
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A figura 1 ilustra o modelo teórico de um vulcão, onde o reservatório
magmático (ou câmara magmática) pode se situar na litosfera ou na astenosfera.
O magma parte daí por meio da chaminé até a cratera, onde é expelido
formando a lava vulcânica. Outros condutos, como fraturas no edifício vulcânico,
também podem trazer o magma para a superfície.
Figura 1 – Modelo teórico de um vulcão (Retirado de Teixeira et al., 2000).
3.4.2 - Produtos do vulcanismo
Gases vulcânicos – 60 a 90% do vapor d’água é proveniente da água
suterrânea e o resto do próprio magma. Outros gases: H, O, HCl, H2S, NH4, S,
K etc.
Lavas – forma líquida ou fluída com T de 600 a 1200oC.
Piroclastos –componentes sólidos formado por fragmentos retirados das
rochas encaixantes do próprio cone ou de provenientes de profundidades
maiores. Varia desde poeira vulcânica (tufos e cinzas) até blocos com 1m3
de diâmetro.
Bombas – fragmentos semi-sólidos lançados a grandes alturas ao mesmo
temoi em que os gases são expulsos.
Gêiseres e fontes térmicas – quando a água da chuva infiltra no subsolo o
calor da câmara magmática causa, por condução térmica, o
aquecimento o aqüífero. Assim a água subterrânea se superaquece e o seu
volume se expande. Com a expansão cria-se um jato violento de vapor e
água aquecida (geiser) drenada do aqüífero, alcançando a superfície por
um conduto qualquer. Após a redução da pressão, o processo é
interrompido enquanto a recarga do aqüífero continua, reiniciando o
fenômeno.
Fumarolas – quando o processo descrito acima envolve temperaturas
maiores, ocorrem as emanações de gases e vapor.
Apostila de Geociências – capítulo 3
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Panela de lama – quando a água superaquecida contendo gases ácidos
dissolvem as rochas encaixantes removendo material fino que se acumula
em “panelas” superficiais de lama quente.
A figura 2 a seguir ilustra os principais produtos vulcânicos.
Figura 2 – Mecanismo de funcionamento de gêiseres, fumarolas e fontes térmicos
(Retirado de Teixeira et al., 2000).
3.4.3- Distribuição geográfica dos vulcões atuais
Nenhuma parte da Terra esteve livre de vulcanismo durante a era geológica,
mas no período atual, a atividade vulcânica tem sido limitada a regiões bem
definidas.
existem cerca de 500 a 600 vulcões ativos na Terra.
cerca de 62% da atividade vulcânica mundial ocorre ao longo das costas
do Oceano Pacífico (Cinturão do Fogo). Outros 14% estão distribuídos nos
arcos de ilhas da Indonésia. 17% estão nas ilhas do Pacífico Central,
Oceano Índico e Oceano Atlântico. Os restantes 7% referem-se a
ocorrências no Mediterrâneo, norte da Ásia menor e centros de continentes
(África Oriental).
esta distribuição é explicada através do conceito de placas litosféricas, ou
seja, as atividades sísmicas e VULCÂNICAS correspondem aos limites de
placas tectônicas.
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3.4.4 – Classificação das rochas ígneas
As rochas ígneas, dada sua complexidade, exigem métodos de investigação
refinados para uma classificação precisa, tais como análise química, petrográfica,
entre outras. No entanto, é possível executar uma classificação por meio de
processos mais simples sem análises químicas, mas simplesmente pelo método
macroscópico das amostras ( observação a olho nu ). Para tanto, analisam-se as
características das amostras de rocha quanto a uma série de critérios, que
fornecem parâmetros mais ou menos definidos. A associação dos diversos
parâmetros obtidos, permite enquadrar a rocha, com maior ou menor rigor, em
uma classificação que a distingue dos outros tipos genéticos.
Características :
Ígneas extrusivas :
granulação fina, densa, formada por micro minerais indistintos a olho nu
(resfriamento rápido);
coloração predominantemente escura (em função do baixo teor de SiO2 e
da presença de minerais de ferro e magnésio);
possuem os constituintes dispostos ao acaso;
predominantemente resistentes ao risco do estilete;
podem possuir vesículas.
Ígneas intrusivas :
exibem granulação média a grossa (resfriamento lento);
possuem coloração predominantemente clara (em função de alto teor de
SiO2);
possuem os constituintes dispostos ao acaso;
predominantemente resistentes ao risco do estilete;
3.4.5 - Vulcanismo e o meio ambiente
Os vulcões emanam para a atmosfera enorme quantidade de material
particulado e gases que podem afetar o clima da Terra, contribuindo com o
aquecimento global.
Enquanto os vulcões contribuem com cerca de 110 milhões de toneladas de
CO2 /ano as atividades industriais adicionam mais de 10 bilhões de
toneladas/ano.
O maior impacto causado pelos vulcões refere-se à liberação de cinzas e SO2.
Esse gás reage com a umidade do ar transformando-se em aerossóis de ácido
sulfúrico chuva ácida.
As rochas vulcânicas produzem solos férteis. Ex: terra-roxa.
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3.4.6 - Aplicações
Algumas rochas graníticas são portadoras de jazidas:
os grandes depósitos de cassiterita (minério de estanho) da Amazônia
estão associados a manifestações graníticas muito antigas (mais de 900
Ma de idade).
as principais jazidas de cobre (em sulfetos) e de molibdênio estão
contidas em rochas graníticas (EUA, Chile, Peru, Nova Caledônia).
matéria-prima para brita e rocha ornamental (para revestimento de
pisos, paredes etc).
3.5 – ROCHAS SEDIMENTARES
Cada grupo de rochas tem a sua gênese específica. As rochas sedimentares
originaram-se do acúmulo e consolidação de materiais de degradação de rochas
preexistentes. Esta degradação, promovida pelos fenômenos de integração rochaatmosfera, resulta de processos que atuam simultaneamente em conjunto, referidos
por intemperismo.
A desintegração consiste de fenômenos físicos e químicos. O intemperismo
físico provoca fragmentação das rochas em virtude da ação da temperatura
(contração e dilatação) e por ação mecânica causada pelo congelamento da
água.O intemperismo químico engloba as mudanças químicas que ocorrem nas
rochas e seus constituintes, durante um determinado tempo.
Da atuação dos processos intempéricos resulta um manto de materiais que
forma um solo de espessura variável recobrindo as rochas atacadas. Neste solo
podem sobreviver à degradação fragmentos de rochas e minerais.
Esta mistura de materiais é removida por EROSÃO do lugar onde se formou
(rocha matriz) e passa a ser transportada (enxurrada, rios, geleiras, ventos, etc.. ) em
SUSPENSÃO MECÂNICA ou em SOLUÇÃO.
Finalmente em determinadas
circunstâncias, quando os agentes de transporte perdem sua força, o material
DEPOSITA. O material transportado é chamado de SEDIMENTO. As partículas deste
material sofrem vários efeitos do transporte, quebram, desgastam-se, diminuindo
seu tamanho e assumindo na maioria das vezes, contornos arredondados. Além
disso, são também selecionadas em função de seu tamanho, uma vez que
partículas do mesmo tamanho tendem a depositar-se nos mesmo sítios (ver tabela).
Desgastadas de diversas maneiras e selecionadas em extensão variável os
sedimentos acumulam-se em bacias sedimentares. Assim empilhando, o sedimento
vai sofrendo o peso dos materiais que se acumulam sobre ele, além de sofrer a
ação das soluções que reteve em seus poros. A pressão dos sedimentos
sobrejacentes conduz a COMPACTACÃO daquele sedimento inicialmente
incoerente, o que implica na redução de sua porosidade. As soluções aprisionadas
na rocha circulam pelos poros e acabam por precipitar quimicamente novos
materiais, que preenchem os poros, e CIMENTAM os grãos entre si. Ao conjunto de
modificações que um sedimento sofre, após depositado chamamos DIAGÊNESE.
Um dos fenômenos diagenétícos é a LITIFICAÇÃO, transformação de um sedimento
em rocha sedimentar, pela ação conjunta da COMPACTAÇÃO E CIMENTAÇÃO.
Os vários tipos de rochas sedimentares formam camadas horizontais de
espessura variada (mm a metros), que se sobrepõem umas as outras, dando ao
Apostila de Geociências – capítulo 3
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conjunto estrutura em camadas paralelas, de aspecto estratificado. Esta origem
sedimentar, chama-se ESTRATIFICAÇÃO ou ACAMAMENTO.
Assim como as rochas sedimentares podem ser formadas pela acumulação
de fragmentos de minerais ou de rochas intemperizadas - como, por exemplo o
arenito, siltito e argilito - o acúmulo de restos de organismos marinhos (carapaças,
conchas etc.) também gera rochas sedimentares, como o calcário. As rochas
sedimentares também podem ser geradas pela precipitação de sais, a partir da
evaporação de soluções aquosas saturadas (comumente encontradas em
ambientes marinhos de clima árido), formando os depósitos de evaporitos onde se
precipitam, por exemplo, gipso e sal-gema.
PARTÍCULAS
CONSTITUINTES
(SEDIMENTOS)
DIÂMETRO (mm) Escala Wentworth
MATACÕES
> 256
BLOCO / PEDRA
64 a 256
SEIXO
4 a 64
GRANULO
2a4
AREIA GROSSA
0.25 a 2
AREIA FINA
0.062 a 0.25
SILTE
0.005 a 0.062
ARGILA
< 0.005
Textura de rocha sedimentar - camadas
3.5.1 - INTEMPERISMO
O intemperismo constitui um conjunto de processos operantes na superfície
terrestres que ocasionam a desagregação e decomposição dos minerais das
rochas, graças a ação de agentes atmosféricos e biológicos. Na compreensão do
intemperismo, deve-se considerar como fator determinante os fenômenos
climáticos. A climatologia estuda a temperatura, a umidade, o regime de ventos, a
evaporação, etc., fatores estes correlacionados com as atividades biológicas, e
todos eles ao intemperismo. Diversos são os fenômenos que agem em íntima
correlação nos processos intempéricos. Tais fenômenos podem ser físicos, químicos,
biológicos e físico-químicos, agindo separada ou conjuntamente, dependendo das
condições climáticas locais e da própria rocha em si. Sua ação consiste na
degradação da rocha matriz com a conseqüente formação de um material que
poderá formar os solos ou as rochas sedimentares, a depender dos processos
subseqüentes. A seguir alguns dos principais processos.
variação de temperatura – todos os corpos sofrem uma variação no volume
causada pela temperatura. A maioria das rochas é formada de vários minerais
com diferentes coeficientes de dilatação térmica. A variação de temperatura
produzida pela insolação durante o dia e resfriamento à noite pode ser bastante
Apostila de Geociências – capítulo 3
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grande , o que poderá proporcionar a fadiga desses minerais. Os minerais em
fadiga serão facilmente desagregados e reduzidos a pequenos fragmentos. Às
vezes pode-se observar diretamente o fenômeno da desagregação mecânica.
Nas regiões semi-áridas do nordeste brasileiro, a insolação é intensa o que
proporciona um forte e efetivo aquecimento das rochas; sendo estas expostas a
uma chuva repentina, podem sofrer quebramento brusco, muitas vezes gerando
até um estalo.
Congelamento – a água , ao se congelar, expande em cerca de 9% do seu
volume. Por este motivo, o congelamento de águas inclusas em fendas das
rochas, exercem uma força expansiva considerável. A ação destrutiva é maior a
medida que for maior o número de poros preenchidos pela água. O fenômeno
será acelerado se a rocha possuir fendas ou fraturas, que são regiões de
fraqueza. O processo repetitivo de congelar e degelar, pode proporcionar um
alargamento das fendas, desagregando a rocha sob forma de lascas ou blocos
de tamanhos variados.
Agentes físico-biológicos – a pressão do crescimento de raízes vegetais pode
provocar a desagregação de uma rocha, desde que esta possua fendas onde
possa penetrar as raízes, e desde que a resistência oferecida pela rocha não
seja muito grande. A ação de agentes químicos provenientes das raízes,
atividades animais, bem como outras atividades biológicas de interação direta
com a rocha, podem funcionar como agentes ativos do processo intempérico.
Decomposição química – é caracterizada pela reação química entre a rocha e
soluções aquosas diversas presentes no meio. Tal processo se torna acelerado se
houver atuação prévia ou conjunta de agentes do intemperismo físico, que
aumentam a superfície de contato. A água proveniente das chuvas, apesar de
naturalmente destilada, não é pura, isto é , no seu trajeto pela atmosfera
inúmeros gases são dissolvidos. Destes gases os mais importantes no
intemperismo são o oxigênio e o gás carbônico. O nitrogênio atmosférico,
graças à ação das faíscas elétricas e do oxigênio do ar, nos dias chuvosos, pode
formar ácido nitroso e nítrico, de ação corrosiva nas rochas e d e valor como
adubo nitrogenado para as espécies vegetais. A evolução e o resultado final da
decomposição dependerá principalmente do tipo de rocha, do clima, da
cobertura vegetal, do relevo e do tempo de duração dos referidos processos.
Em regiões glaciais, áridas ou semi-áridas, pouca importância possui a
decomposição química. O clima úmido é o ambiente mais propício para tal
fenômeno, especialmente nas condições de umidade e calor presentes no
Brasil, onde a velocidade do processo é acelerada pela temperatura. Dentre os
processos de decomposição químicas, destaca-se o promovido pelo ácido
carbônico. Este processo é caracterizado por uma hidrólise. A água da chuva
dissolve o CO2 da atmosfera. A maior parte do CO2 continua em solução,
enquanto uma outra parte se combina com a água para formar o ácido
carbônico ( H2O + CO2 ¤ H2CO3 ), que se encontra sempre em estado de
dissociação. Trata-se de um ácido fraco, no entanto, apesar disto, trata-se ,
provavelmente , do agente mais importante no intemperismo químico, pois age
secularmente sobre as rochas ( principalmente nos feldspatos – minerais mais
abundantes da crosta ). A reação de ataque ao feldspato pode ser
representada como a seguir :
2KAlSi3O8 + H2CO3 + nH2O ¤ K2CO3 + Al2 (OH)2Si4O10 . nH2O + 2SiO2
Apostila de Geociências – capítulo 3
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Outros ácidos, além do ácido carbônico, tem importância no intemperismo,
como os ácido húmicos, ácido sulfúrico, ácidos orgânicos, etc..
3.5.2 – Classificação
A classificação de rochas sedimentares realizar-se-á por propriedades e
características distintas em relação a sua gênese. A classificação assume diferentes
condições, principalmente considerando o tipo e as condições de observação. Nos
trabalhos realizados em sala de aula, trabalha-se com amostras de mão, o que
pode ser um fator limitante em comparação com observações efetuadas no
campo. Destacam-se como principais características :
presença de camadas;
presença de grãos arredondados;
desagregável ao risco do estilete;
presença de cimento, evidenciada pela produção de efervescência ao
gotejar ácido (HCl)
Para a classificação de uma rocha como sendo sedimentar,
necessariamente não é fundamental observar na amostra todas as características.
Por exemplo : se determinada amostra de mão não apresentar presença de
camadas, pode indicar que a amostra seja parte de uma camada ou a camada
propriamente dita. Já se uma amostra de mão não evidencia a presença de
cimento, pode indicar que a concentração de cimento é baixa o suficiente para
não ser possível observar a efervescência a olho nu. Ao classificar uma amostra de
rocha, deve-se considerar, além de suas características específicas, as
propriedades e condições genéticas dos outros tipos de rochas.
As rochas sedimentares assumem grande importância econômica, pois
nelas se encontram grande parte das riquezas minerais, tais como petróleo,
carvão, gás natural, combustíveis nucleares, minérios de ferro e manganês, além de
matérias-primas essenciais à construção civil, como calcário (fabricação de
cimento e cal), pedras de revestimento, cascalho, brita, entre outros.
As estruturas sedimentares são feições macroscópicas e perceptíveis nas
superfícies das camadas.
A estrutura mais marcante das rochas sedimentares é o acamamento
(estratificação) plano paralelo, porém este depende de vários fatores (material
original na área fonte; clima e relevo na área fonte; mecanismos de transportes e
ambiente da área de deposição). Por isso outras estruturas também podem deixar
marcas, como:
estratificações cruzadas – devido à movimentação de água em depósitos de
areia de rios.
marcas de ondas – as mesmas encontradas em ambiente de praia, devido à
movimentação das ondas sobre a areia.
fendas de dessecação etc. – marcas deixadas pelo ressecamento da lama.
3.5.3 - Importância do estudo das rochas sedimentares
Registram a história geológica da Terra através do conteúdo fossilífero
encontrado em suas camadas;
Apostila de Geociências – capítulo 3
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As estruturas sedimentares revelam o ambiente do passado (deserto, marinho
etc.);
Concentra grande parte da riqueza mineral do mundo como carvão,
petróleo, gás natural, água subterrânea;
Fornece bens essenciais à indústria de construção civil: areias, cascalhos,
argilas e calcários;
Nela se encontram grandes e importantes aqüíferos subterrâneos (reservas de
água potável).
3.6 – ROCHAS METAMÓRFICAS
Rochas metamórficas originam-se de rochas preexistentes por modificações
nas associações mineralógicas, na textura e na estrutura. Essas modificações
ocorrem quando um rocha preexistente (rocha sã ou matriz) é submetida a
condições físicas de aquecimento e pressão (sem fusão) de um material
magmático.
Os principais agentes do metamorfismo são portanto a
temperatura, a pressão e a atuação de fluidos.
A elevação de temperatura
depende da profundidade, grau
geotérmico (quanto mais para o
interior
da
Terra
maior
a
temperatura) , ou da proximidade
de corpos ígneos . A característica
final de uma rocha metamórfica
(associação mineralógica, textura e
estrutura)
será
função
da
composição
inicial
da
rocha
preexistente e da intensidade com
que atuaram os agentes de
metamorfismo. O metamorfismo na
rocha sã não ocorre de modo uniforme em todo afloramento, pois deve-se
considerar o grau metamórfico. Denomina-se grau metamórfico, a condição
existente entre a rocha sã e a ação do agente de metamorfismo, isto é, quanto
mais próximo da ação do agente maior será a transformação na rocha sã. Com a
ação dos agentes de metamorfismo, os minerais da rocha sã transformam-se , por
reações diversas, em outros minerais, pelo fato de exibirem condições físicoquímicas distintas e específicas em relação as condições de temperatura e
pressão. Desta forma, dependendo do grau metamórfico, a rocha sã,
transformando-se em metamórfica, pode passar a ter uma nova composição
mineralógica. As características das rochas metamórficas tem relação direta com a
rocha matriz que a originou, sendo que, por muitas vezes, elas herdam algumas
características da rocha sã. As rochas metamórficas , quando procedentes de
matriz sedimentar, podem apresentar-se em estruturas foleadas, denominadas
XISTOSIDADE, caracterizada pela intercalação das camadas da rocha sedimentar.
Apostila de Geociências – capítulo 3
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Já, quando a procedência é de rochas ígneas, as rochas metamórficas
resultantes podem apresentar FAIXAS (ou bandas), que são caracterizadas pelo
alinhamento dos constituintes que, na rocha ígnea, estavam dispostos ao acaso.
Assim, a mineralogia das rochas metamórficas pode incluir os minerais das rochas
matrizes.
Faixas
alinhamento dos constituintes
(metamórfica de origem ígnea)
xistosidade
(metamórfica de origem sedimentar)
As rochas metamórficas são o produto da transformação de qualquer tipo de
rocha, quando este é levado a um ambiente onde as condições físicas (pressão,
temperatura) são muito distintas daquelas onde ele se formou. Nestes ambientes, os
minerais podem tornar-se instáveis e reagir formando outros minerais, havendo
também, transformações na estrutura e textura da rocha original.
O metamorfismo pode ocorrer ao longo de planos de deslocamentos de
grandes blocos de rocha (alta pressão – Metamorfismo Regional) ou nas
imediações de grandes volumes de magmas, devido à dissipação de calor (alta
temperatura – Metamorfismo de contato).
Dois são os processos principais de metamorfismo possíveis de serem
distinguidos:
Metamorfismo Regional - deslocamento mecânico de rochas
Tipos de rochas metamórficas que se desenvolvem em escala regional resultantes, tanto de deformações quanto de reações químicas.
Este fenômeno reflete o reajustamento do material ou deformação, como
resposta à ação de pressões diferenciais ou esforços.
Apostila de Geociências – capítulo 3
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São caracterizadas pelo arranjo dos minerais e pela orientação com que os
minerais estão dispostos (foliação).
Exemplos: as cadeias de montanhas (como os Andes, Alpes, Himalaias) são
grandes deformações da crosta terrestre, causados pelas colisões de placas
tectônicas. As elevadas pressões e temperaturas existentes no interior das
cadeias de montanhas durante sua edificação são o principal mecanismo
formador de rochas metamórficas.
Exemplos de rochas dessa natureza: gnaisses, xistos etc.
Metamorfismo de Contato - recristalização de rochas
As rochas de metamorfismo de contato ocorrem ao redor de corpos de
rochas ígneas com temperatura superiores a 200oC, situados na parte superior
da crosta.
As rochas adjacentes às intrusões geralmente sofrem recristalização e, nesse
caso, não se observa uma orientação preferencial dos minerais, em virtude
da inexistência de deformação mecânica pronunciada.
Na realidade quase todas as rochas metamórficas apresentam a influência
conjunta dos processos de deslocamento mecânico e recristalização
química, no entanto elas se diferem apenas quanto à intensidade com que
cada processo atuou.
Exemplo de rochas dessa natureza: mármores, quartzitos etc.
3.6.1 - Importância econômica
As rochas metamórficas são importantes por formarem:
Jazidas de ferro bandado (camadas de quartizito intercaladas com Fe2O3);
Material de revestimento: mármores, ardósias, gnaisses, quartzitos com micas
etc.
Os depósitos de ouro (Au) do mundo estão associados a faixas de rochas
metamórficas, com abundância de cloritas, anfibólios e talco (derivadas de
antigas rochas vulcânicas metamorfoseadas há mais de 2Ba). Pela cor
característica dos minerais constituintes, essas faixas são chamadas de
“cinturões verdes”. A presença desses cinturões converte o Brasil, a Rússia, o
Canadá, a África do Sul e a Austrália em grandes produtores de Au.
Tabela síntese das principais características das rochas
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS ROCHAS – TABELA DE CORRELAÇÃO
Ígneas
Extrusiva
constituintes pequenos
(não visíveis a olho nu)
Intrusiva
constituintes grandes
resistente ao estilete
resistente ao estilete
coloração
predominante/te escura
constituintes dispostos
ao acaso
coloração
predominante/te clara
constituintes dispostos
ao acaso
vesículas
Apostila de Geociências – capítulo 3
Sedimentares
grãos arredondados,
presença de fragmentos de
rochas e minerais
em geral, desagregável ao
risco do estilete
cor variável de acordo com
os constituintes
presença de camadas
presença de cimento
(efervesce com HCl quando
cimento carbonático)
Metamórficas
origem ígnea
constituintes
pequenos e/ou
grandes
resistente ao estilete
coloração escura
e/ou clara
constituintes
alinhados:
faixas / bandas
origem sedimentar
grãos arredondados,
presença de minerais
lamelares
em geral, desagregável
ao risco do estilete
cor variável de acordo
com os constituintes
constituintes nitidamente
orientados presença de
foliação / xistosidade
eventual presença de
cimento (depende do
grau metamórfico)
- 22 -
3.7 – O CICLO DAS ROCHAS
O ciclo das rochas representa as diversas possibilidades de transformação de
um tipo de rocha em outro (fig.2)
Os continentes se originaram ao longo do tempo geológico pela transferência
de materiais menos densos do manto para a superfície terrestre. Este processo
ocorreu principalmente através de atividade magmática.
As rochas, uma vez expostas à atmosfera e à biosfera passam a sofrer a ação
do intemperismo, através de reações de oxidação, hidratação, solubilização,
ataques por substâncias orgânicas, variações diárias e sazonais de temperatura,
entre outras. O intemperismo faz com que as rochas percam sua coesão, sendo
erodidas, transportadas e depositadas em depressões onde, após a diagênese,
passam a constituir as rochas sedimentares.
A cadeia de processos de formação de rochas sedimentares pode atuar sobre
qualquer rocha (ígnea, metamórfica, sedimentar) exposta à superfície da Terra.
INTEMPERISMO
DEPOSIÇÃO E
LITIFICAÇÃO
VULCANISMO
INTRUSÃO PLUTÔNICA
METAMORFISMO
FUSÃO PARCIAL
ULTRAMETAMORFISMO
FUSÃO PARCIAL DO
MATERIAL DO
MANTO
Figura 2 – Esquema do ciclo das
rochas (Retirado de Ernst, 1969)
Devido à migração dos continentes durante o tempo geológico, as rochas
podem ser levadas a ambientes muito diferentes daqueles onde elas se formaram.
Qualquer tipo de rocha (ígnea, sedimentar, metamórfica) que sofra a ação de, por
exemplo, altas pressões e temperaturas, sofre as transformações mineralógicas e
texturais, tornando-se uma rocha metamórfica.
Se as condições de metamorfismo forem muito intensas, as rochas podem se
fundir, gerando magmas que, ao se solidificar, darão origem a novas rochas ígneas.
O ciclo das rochas existe desde os primórdios da história geológica da Terra e,
através dele, a crosta de nosso planeta está em constante transformação e
evolução.
(texto Ciclo das Rochas de Prof. Dr. Fábio Ramos, IGc/USP:www.igc/usp.br)
Apostila de Geociências – capítulo 3
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3.8 – SOLOS
A maioria das rochas se forma em profundidade, em ambientes diferentes
dos que existem na superfície terrestre. Ao ficarem expostas à atmosfera e à
hidrosfera, adaptam-se ao novo ambiente transformando-se. As transformações
que as rochas sofrem nesse ambiente são chamadas de INTEMPERISMO.
O intemperismo ocorre em qualquer ambiente onde exista água e ar. Existem
dois tipos de intemperismo, o físico e o químico.
O intemperismo físico age sobre as rochas fragmentando-as sem alterar sua
composição química; o intemperismo químico decompõe as rochas pela alteração
química dos minerais que as constituem. Embora ambos os processos atuem
simultaneamente, vamos estudar um processo de cada vez.
O aquecimento e o resfriamento continuo das rochas, provoca sua
fragmentação, formando pequenas fissuras. A dilatação da água ao se congelar
nas fendas das rochas também é responsável pela fragmentação das rochas.
Raízes de plantas atuam como cunhas, aumentando o tamanho das fissuras. O
rompimento de grandes rochas em blocos menores expõe novas superfícies,
apressando o intemperismo químico.
Os processos químicos de intemperismo atacam determinados minerais da
rocha mais rapidamente do que outros, resultando na formação de cavidades e
fendas. A decomposição química da rocha depende em grande parte da ação
da água. Devido a sua natureza dipolar, a molécula de água tem grande
capacidade de remover íons dos minerais da rocha. Dessa forma a água é um
ótimo solvente, dissolvendo materiais da rocha. Substâncias que se dissolvem na
água podem aumentar seu poder de dissolução, como a presença de CO2, ou
podem alterar quimicamente a rocha por deposição de uma nova substância. O
oxigênio ao se dissolver na água pode se combinar com o ferro desprendido de
algum mineral e formar manchas de ferrugem nas rochas. As colorações amarela
ou vermelha nas rochas expostas indica muito oxigênio na água, formando muito
óxido de ferro. Pouco oxigênio determina uma coloração cinza azulada.
Outro tipo de intemperismo químico ocorre através da ação da atividade
respiratória de seres vivos ou parte deles, como as raízes das plantas.
O CO2 , liberado durante a respiração combina-se com a água formando-se
ácido carbônico. íons hidrogênio libertados pelo ácido carbônico( têm uma carga
positiva mais forte que as moléculas dipolares de água, acarretando uma remoção
ou substituição mais rápida dos átomos dos minerais. Grandes cavernas formam-se
em calcário, como conseqüência de uma ação dissolvente mais intensa realizada
pela água contendo HCO3.
A ação de seres vivos pioneira sobre uma rocha (algas, fungos, liquens) criam
condições para a sobrevivência de outros tipos de vegetação. Através de
decomposição da matéria orgânica outras comunidades de seres vivos vão se
sucedendo sobre a rocha intemperizada, alterando-a ainda mais. o acumulo de
matéria em decomposição deixa uma camada enegrecida sobre o material
original.
A ação da água também é importante pois ela provoca a lixiviação da
rocha, transportando material dissolvido para outros locais.
Ao se iniciar o intemperismo e a formação do solo a rocha sã origina um
material granulado (areia, silte, argila), colóides e íons. A distribuição desses
Apostila de Geociências – capítulo 3
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materiais é feita em várias profundidades a partir da superfície mostrando, num
corte, o perfil do solo.
As várias camadas representado diferentes fases de intemperismo são
chamadas de horizontes.
O solo é constituído de agregados denominados torrões. Uma análise desses
agregados pode nos dar uma idéia da textura do solo. Os componentes que
podem ser encontrados no solo podem ser: minerais primários e minerais
secundários.
Os minerais primários são fragmentados da rocha original que ainda não
sofreu decomposição. Os minerais secundários representam os grãos que sofreram
intemperismo e transformaram-se em outros materiais que podem ser argila, colóide
ou mesmo íon. A presença dos minerais secundários determina a fertilidade do
solo. As partículas de argila, por exemplo, são responsáveis pelo fornecimento de
íons minerais para as raízes das plantas, graças a sua capacidade de absorção.
A presença da água também é importante, muito embora o excesso
provoque a lixiviação e conseqüente empobrecimento do solo, as reações
químicas e o próprio intemperismo é acelerado pela presença da água.
O clima é o fator determinante na formação dos solos. A quantidade de
água disponível para o intemperismo e a temperatura afetam o desgaste de tal
forma que as rochas diferentes podem originar o mesmo tipo de solo, desde que
submetidas ao mesmo clima. O material intemperizado das rochas ou minerais
podem permanecer no mesmo local durante um certo tempo. Mais cedo ou mais
tarde porém esse material em resposta à ação da gravidade é transportado para
regiões mais baixas.O transporte desse material é denominado erosão. Os
principais agentes de erosão são a água, o vento e o gelo.
Pelas suas características a água é o principal agente de erosão. As
correntes de água movem-se facilmente sob a ação da gravidade, carregando
consigo o produto do intemperismo. os rios são na realidade correias de transporte
do material proveniente de locais mais elevados e das encostas das montanhas. A
água dos rios transporta íons dissolvidos, colóides em suspensão, argila, silte, areia,
seixos e demais fragmentos. A capacidade de transporte depende da velocidade
do rio e de seu volume.
O gelo pode se transformar em um agente de erosão em algumas regiões da
Terra. Ao deslizar montanha abaixo, um bloco de gelo funciona como uma lixa
Apostila de Geociências – capítulo 3
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gigante provocando um desgaste da rocha entalhando-a e retirando-lhe
fragmentos que são transportados pela geleira em movimento.
O vento pode ser eficiente agente de erosão
em algumas regiões, porém ele precisa ter uma
velocidade grande para movimentar partículas que
a água transportaria com mais facilidade.
Materiais finos como o silte e a argila são
facilmente soerguidos, podendo ser transportados a
grandes distâncias.
A viagem da maioria dos materiais até o
oceano é longa e repleta de desvios. O material
pode ser movimentado, depositado, novamente
apanhado e depositado várias vezes antes de
alcançar o mar. O intemperismo, a formação do solo
e a erosão atuam continuamente.
3.8.1 - PERFIL DE SOLO – HORIZONTES
Ao iniciar o intemperismo e a conseqüente formação do solo, a rocha sã
origina materiais granulados (areia, silte, argila, por exemplo), colóides e íons. A
distribuição desses materiais é feita em várias profundidades a partir da superfície
mostrando, num corte, o perfil do solo.
O solo é dividido em camadas horizontais, chamados de horizontes. A
diferenciação dos horizontes depende da textura, cor, consistência, estrutura,
atividade biológica, tipo de superfície dos agregados, etc.
Normalmente o solo possui horizontes bem fáceis de distinguir:
Horizonte O - representa a matéria orgânica presente na superfície.
Horizonte A – horizonte mineral com acúmulo de húmus.
Horizonte E – horizonte claro de máxima remoção de argila e/ou óxidos Fe.
Horizonte B, local de acúmulo dos materiais perdidos pelos horizontes A e E.
Horizonte C, caracterizados pela rocha matriz decomposta.
Rocha sã ou rocha-mãe (rocha não decomposta).
Apostila de Geociências – capítulo 3
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Os componentes minerais que podem ser encontrados nos solo podem ser
denominados de:
minerais primários - minerais resistentes, originalmente presentes na rocha
que lhe deu origem, ou seja, a rocha sã (exemplo: quartzo e feldspato).
minerais secundários - minerais resultantes da transformação química dos
minerais primários durante o intemperismo. Exemplo argilominerais, óxidos e
hidróxidos de ferro (goethita) e hidróxido de alumínio(gibbsita).
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