MINERAIS E ROCHAS OS MINERAIS São elementos ou compostos
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Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça MINERAIS E ROCHAS OS MINERAIS São elementos ou compostos encontrados naturalmente na crosta terrestre. São inorgânicos em contraste com os químicos orgânicos (constituídos principalmente de carbono, hidrogênio e oxigênio típicos de matéria viva). Os minerais, substâncias sólidas inorgânicas, ocorrem em todos os ambientes naturais com materiais sólidos: rochas, solos e sedimentos. Podem estar na forma de grãos soltos (nos solos e sedimentos) ou associados firmemente (nas rochas). Muitos minerais têm composição química definida. Outros têm uma série de compostos onde um elemento metálico pode ser total ou parcialmente substituído por outro. Neste caso temos dois minerais muito similares quimicamente e em muitas propriedades físicas. Raramente uma propriedade física ou química identifica um mineral, em geral são necessárias muitas características. Dois ou mais minerais podem ter a mesma composição química, mas estruturas cristalinas diferentes, sendo nesse caso conhecidos como polimorfos do mesmo composto. Por exemplo, a pirite e a marcassite são ambos constituídos por sulfeto de ferro, embora sejam totalmente distintos em aspecto físico e propriedades. Similarmente, alguns minerais têm composições químicas diferentes, mas a mesma estrutura cristalina, originando isomorfos. Um exemplo é dado pela halite, um composto de sódio e cloro, a galena, um sulfeto de chumbo, e a periclase, um composto de magnésio e oxigênio. Apesar de composições químicas radicalmente diferentes, todos estes minerais compartilham da mesma estrutura cristalina cúbica. A identificação de alguns minerais raros requer equipamentos de laboratório, análises químicas e estudos de ótica ao microscópio petrográfico. Histórico A Parte da Geologia que estuda os minerais designa-se Mineralogia. A história da utilização dos minerais resulta da observação dos achados arqueológicos. O homem pré-histórico fez uso do sílex e outras variedades de quartzo para suas necessidades. Nas sociedades neolíticas o homem usou gemas (minerais utilizados em joalherias e ourivesaria) como moeda de troca. Quando descobriu os metais (ouro, cobre, estanho, ferro) passou a fazer uso deles. O conhecimento dos metais e a sua utilização caracterizaram alguns períodos da antiguidade, como a Idade do bronze ou a Idade do ferro. Atualmente, o homem faz uso direto ou indireto de quase todos os minerais conhecidos. Como os seres vivos, as espécies minerais foram sendo descobertas e descritas ao longo do tempo; muitas espécies minerais foram descobertas no Brasil. A Associação internacional de Mineralogia (IMA) estabelece os critérios para que as substâncias sejam ou não consideradas minerais e para que as espécies descobertas possam ser reconhecidas. Minerais e rochas Embora na linguagem comum por vezes os termos mineral e rocha sejam utilizados de forma quase sinônima, é importante manter uma distinção clara entre ambos. É preciso não perder de www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 1 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça vista que um mineral é um composto químico com uma determinada composição química e uma estrutura cristalina definida, como atrás foi apontado. Se é verdade que existem rochas compostas por um único mineral, na generalidade dos casos, uma rocha é uma mistura complexa de um ou diversos minerais, em proporções variadas, incluindo frequentemente frações, que podem ser significativas ou mesmo dominantes, de material vítreo, isto é, não cristalino. Os minerais específicos numa rocha, ou seja aqueles que determinam a classificação desta, variam muito. Alguns minerais, como o quartzo, a mica ou o talco apresentam uma vasta distribuição geográfica, enquanto outros ocorrem de forma muito restrita. Mais da metade dos mais de 4000 minerais reconhecidos são tão raros que foram encontrados somente num punhado das amostras, e muitos são conhecidos somente por alguns pequenos cristais. Pondere-se a diferença de abundância entre o quartzo e o diamante, sendo certo que este último nem é dos minerais mais raros. Propriedades físicas dos minerais As propriedades físicas dos minerais resultam da sua composição química e das suas características estruturais. As propriedades físicas mais óbvias e mais facilmente comparáveis são as mais utilizadas na identificação de um mineral. Na maioria das vezes, essas propriedades, e a utilização de tabelas adequadas, são suficientes para uma correta identificação. Quando tal não é possível, ou quando um elevado grau de ambiguidade persiste, como no caso de muitos isomorfos similares, a identificação é realizada a partir da análise química, de estudos de óptica ao microscópio petrográfico ou por difração de raios X. São as seguintes as propriedades físicas macroscópicas, isto é observáveis sem necessidade de equipamento sofisticado (por vezes designadas, por essa razão, por propriedades de campo): a) Cor É uma característica extremamente importante dos minerais, entretanto não é muito confiável, pois esta pode variar devido a impurezas existentes em minerais como o quartzo, o corindo, a fluorite, a calcite, a turmalina, o berilo entre outros. Em outros casos, a superfície do mineral pode estar alterada, não mostrando sua verdadeira cor. O berilo apresenta um grande número de variedades, segundo a cor. Este pode ser incolor, branco, amarelo pálido, verde, rosa, azulado, roxo. O berilo verde é chamado esmeralda, o raro berilo vermelho é esmeralda vermelha ou esmeralda escarlate. O berilo azul (devido ao ferro) é chamado de água-marinha,o berilo rosa (devido a manganês e ferro) é a morganita, um berilo amarelo brilhante e límpido é chamado berilo dourado, e um berilo incolor é chamado gochenita e o amarelo-esverdeado (devido a manganês, ferro e titânio) heliodoro. b) Brilho O brilho depende da absorção, refração ou reflexão da luz pela superfície do mineral. O brilho é avaliado à vista desarmada e descrito de forma comparativa utilizando um conjunto de termos padronizados. Podemos distinguir vários tipos de brilho: vítreo (semelhante ao vidro); perláceo (semelhante à pérola); graxo ou gorduroso (semelhante às substâncias gordurosas); sedoso (como o brilho da seda); adamantino (quando o mineral apresenta reflexos particularmente fortes e brilhantes, como o diamante). www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 2 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça c) Risco A cor do risco do mineral é vista quando uma louça ou porcelana é riscada. Assim, por exemplo, o mineral de ferro limonita, quando usado para riscar uma placa de porcelana, deixa um traço amarelo ocre, outro mineral de ferro, a hematita, deixa um traço vermelho e a magnetita produz um traço de cor preta. Tais características auxiliam na identificação do mineral. d) Clivagem É a forma como muitos minerais se quebram seguindo planos relacionados com a estrutura molecular interna, paralelos às possíveis faces do cristal que formariam. A clivagem é descrita em cinco modalidades: desde pobre, como na bornita; moderada; boa; perfeita; e proeminente, como nas micas. Os tipos de clivagem são descritos pelo número e direção dos planos de clivagem. e) Dureza Expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Ela reflete a força de ligação dos átomos, íons ou moléculas que formam a estrutura. A escala de dureza mais frequentemente utilizada, apesar da variação da dureza nela não ser gradativa ou proporcional, é a escala de Mohs, que consta dos seguintes minerais de referência (ordenados por dureza crescente): Escala de Dureza de Mohs 1 – Talco 6 – Ortoclase 2 – Gesso 7 – Quartzo 3 – Calcita 8 – Topázio 4 – Fluorita 9 – Corindon 5 – Apatita 10– Diamante f) Tenacidade Mede a coesão de um mineral, ou seja, a resistência a ser quebrado, dobrado ou esmagado. A tenacidade não reflete necessariamente a dureza, antes sendo dela geralmente independente: o diamante, por exemplo, possui dureza muito elevada (é o termo mais alto da escala de Mohs), mas tenacidade relativamente baixa, já que quebra facilmente se submetido a um impacto. A tenacidade dos minerais é expressa em termos qualitativos, utilizando uma linguagem padronizada: Quebradiço ou frágil – o mineral parte-se ou é pulverizado com facilidade; Maleável – o mineral, por impacto, pode ser transformado em lâminas; Séctil – o mineral pode ser cortado por uma lâmina de aço; Dúctil – o mineral pode ser estirado para formar fios; Flexível – o mineral pode ser curvado sem, no entanto, voltar à sua forma original; Elástico – o mineral pode ser curvado, voltando à sua forma original quando o forçamento cessa. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 3 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça g) Magnetismo Ocorre em poucos minerais que são atraídos pelo imã. São exemplos a magnetita, a pirrotita e outros que podem vir a ser magnéticos, como o manganês, o níquel e o titânio, quando submetidos ao aquecimento. Propriedades químicas dos minerais As propriedades químicas dos minerais estão estreitamente relacionadas, com a sua composição química, com a natureza dos átomos que os constituem. Muitos minerais são constituídos de um único elemento químico, como o enxofre, o grafite, o ouro e o diamante. Outros são constituidos de dois ou mais elementos químicos e por isto podem ser expressos por sua fórmula química, como, por exemplo, a pirita, FeS2. Descrição dos minerais mais comuns a) Quartzo É um dos últimos minerais a se formar no decurso da consolidação de um magma. Geralmente incolor, translúcido ou leitoso, ocasionalmente com outras cores (roxo, verde rosa, etc.). Brilho vítreo. De dureza = 7, risca o vidro com facilidade e não é riscado pelo aço comum. Variedades: Ametista- roxa. Citrino- amarelo. Cristal de rocha- hialino (transparente). O quartzo é usado na fabricação de vidro, esmalte, saponáceos, abrasivos, lixas, fibras ópticas, refratários, cerâmica, produtos eletrônicos, relógios, indústria de ornamentos; fabricação de instrumentos ópticos, de vasilhas químicas etc. É muito utilizado também na construção civil como areia e na confecção de jóias baratas, em objetos ornamentais e enfeites, na confecção de cinzeiros, colares, pulseiras, pequenas esculturas etc. Algumas estruturas de cristal de quartzo são usadas como osciladores em aparelhos eletrônicos tais como relógios e rádios. b) Feldspatos São os constituíntes mais importantes na formação de rochas ígneas e os minerais mais abundantes na crosta terrestre. A coloração do feldzpato é sempre clara: branca, cinza, rosa ou levemente avermelhada. De dureza = 6, não risca o vidro. Muito suscetíveis à alteração, perdem gradualmente a cor e o brilho, tormando-se foscos e menos duros. O feldspato é utilizado na fabricação do vidro, cerâmicas (é o segundo ingrediente mais importante depois das argilas; aumentam a resistência e durabilidade das cerâmicas). É usado como www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 4 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça material de incorporação em tintas, plásticos e borrachas por serem quimicamnete inertes, apresentam pH estável e alta resistência à abrasão. c) Carbonatos São minerais de baixa dureza (3) e de cores variadas: Calcita - branca, translúcida, amarela. Dolomita - escura. Rodocrosita - rosa, avermelhada. Siderita - avermelhada. Como característica comum e peculiar dos carbonatos aparece a capacidade de produzir efervecência em contato com ácidos. Os carbonatos não se decompõem, isto é, não se alteram. Eles só se solubilizam quando em contato com ácidos ou águas aciduladas (pH ácido). Calcita e dolomita são minerais importantes na formação de muitas rochas sedimentares e metamórficas. d) Sulfatos A estrutura fundamental é o SO4 (sulfato). O mineral mais comum é a barita (BaSO4), empregada na indústria do vidro e cerâmica, e a gipsita (CaSO4) , utilizada como gesso, tendo aplicação também na fabricação de tinta e de papel. e) Sulfetos Neste grupo estão reunidos os minerais compostos de metais e metalóides combinados com o enxofre, bismuto, telúrio e outros. São metálicos, com densidade elevada, opacos e economicamente muito importantes. Os minerais mais comuns são a blenda, a arsenita, a niquelita, a calcopirita e a galena. A blenda é o principal minério do zinco e a calcopirita é o mineral de cobre mais amplamente distribuído e uma das principais fontes de obtenção do mesmo. f) Fosfatos Todos os fosfatos agrupam-se em torno do íon PO4 (fosfato). O fosfato mais comum é a apatite, a qual constitui um importante mineral biológico, encontrado nos dentes e nos ossos de muitos animais. Os fosfatos têm grande emprego como fertilizantes. g) Halóides O grupo dos halóides é constituído pelos minerais que formam os sais naturais, incluindo a fluorite, a halite (sal comum) e o sal amoníaco (cloreto de amônia). Inclui os minerais de fluoretos, cloretos e iodetos. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 5 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça AS ROCHAS Rocha é um agregado de um ou vários minerais, formando as grandes massas da crosta terrestre. Em certos casos a rocha pode ser formada de uma só espécie mineral, como é o caso do calcário, constituído unicamente por calcita, folhelhos, formados por argila, ou quartzito, formado predominantemente por quartzo. Mais comumente as rochas são constituídas por mais de uma espécie mineral, alguns mais abundantes, chamados de essenciais, outros em pequena proporção constituindo os minerais acessórios. Uma rocha muito comum é o granito, formado por quartzo, feldspato alcalino e mica, podendo ter como minerais acessórios, anfibólios, apatita, turmalina, zirconita, magnetita, etc. As rochas são divididas em três grandes grupos: Ígneas ou Magmáticas; Sedimentares; Metamórficas. A classificação das rochas baseia-se na sua origem, isto é, no processo de formação, sendo por isto chamada de classificação genética. Há outras classificações, de uso mais restrito aos especialistas. Distribuição das rochas na crosta terrestre A crosta terrestre é a camada externa sólida do planeta, sendo dividida em crosta continental e crosta oceânica. Ambas são constituídas por rochas. Estudos da distribuição litológica indicam que 95% do volume da crosta continental corresponde à rochas cristalinas, ou seja, ígneas e metamórficas, sendo os 5 % restantes rochas sedimentares. As rochas sedimentares representam uma camada rochosa disposta sobre as rochas ígneas e metamórficas. Rochas magmáticas O magma: é um material em fusão que ao se solidificar dá origem às rochas ígneas. O magma origina-se a grandes profundidades, 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 no seu local de origem. Uma boa ideia pode ser obtida, entretanto, pelo estudo das lavas, ou seja, do magma que extravasa pelos vulcões, embora se considere que uma grande perda de elementos voláteis ocorra neste caso Do ponto de vista físico-químico, os componentes essenciais são: a) Uma fase líquida, mantida em fusão pela temperatura elevada, constituída essencialmente por uma solução mútua e altamente complexa de um grande número de componentes, a maior parte dos quais de natureza silicática; b) Uma fase gasosa, mantida em solução por pressão, constituída predominantemente por H2O e quantidades menores de CO2, HCl, HF, SO2 etc.; c) Uma fase sólida, formada por cristais de composição essencialmente silicática, em fase de crescimento ou de natureza residual, assim como de fragmentos de rocha. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 6 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Origens e tipos fundamentais de magma De um modo geral, considera-se que existem apenas dois tipos fundamentais de magmas primários, ou seja, de magmas a partir dos quais se podem formar outros tipos, por diferenciação: Os magmas graníticos; Os magmas basálticos. Os primeiros formam 95% das rochas intrusivas, plutônicas, e os segundos constituem 98% das rochas vulcânicas, efusivas. A origem destes magmas e das rochas correspondentes constitui ponto de controvérsia. Pode-se dizer, entretanto, que o magma granítico está sempre relacionado com áreas em que houve formação de extensas cadeias de montanhas como, por exemplo, os Andes e os Alpes, zonas em que a crosta sofreu fenômenos de compressão, dobramento e afundamento, com evidências de que esse magma é produzido por fusão parcial de rochas preexistentes (anatéxis) a profundidades da ordem de 7 a 75 km. Tipos de atividades magmáticas O magma, uma vez formado, pode apresentar grande mobilidade, tendendo a escender ao longo de fissuras da crosta, deslocando ou englobando as rochas vizinhas, podendo, eventualmente, extravasar à superfície ou então solidificar-se no interior mesmo da crosta. De acordo com o local em que se dá a consolidação, há dois tipos básicos de atividade ígnea: a) O plutonismo, em que a consolidação ocorre no interior da crosta, originando as rochas plutônicas ou intrusivas; b) O vulcanismo, quando o magma irrompe e derrama-se à superfície para formar rochas vulcânicas ou efusivas. No interior da crosta, os magmas ocupam espaços definidos denominados câmaras magmáticas. No caso dos vulcões, a câmara magmática é ligada com o exterior através do conduto vulcânico. As rochas intrusivas podem ocorrer de maneiras muito diversas, formando corpos de formas e tamanhos variados e que apresentam relações variadas com as rochas encaixantes, ou seja, com as rochas preexistentes dentro das quais eles se solidificaram. Pode-se dizer que alguns destes corpos têm dimensões relativamente pequenas, associando-se com fenômenos efusivos ou então ocorrendo nas bordas de corpos intrusivos maiores. Os mais comuns são os diques, sils e lacólitos. As intrusões grandes mais comuns são os batólitos e os lopólitos. Dentre estas intrusões, algumas são concordantes, ou seja, seus bordos (contatos) são paralelos à estratificação ou xistosidade das encaixantes (sils, lacólitos, lopólitos) e outras são discordantes (diques, batólitos etc.). www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 7 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Formas concordantes: Neste caso, a intrusão magmática intromete-se entre os planos de estratificação da rocha encaixante em concordância com eles. Entre as formas concordantes temos: a) Sil. São corpos extensos, pouco espessos e de forma tabular quando vistos em corte. O magma deve ser pouco viscoso para poder intrometer-se entre os planos de estratificação da rocha encaixante. b) Lacólito. O magma, neste caso, é mais viscoso, formando massas intrusivas de forma lenticular, plano-convexas. A rocha situada acima do corpo intrusivo (capa) é dobrada e as rochas situadas na parte inferior (lapa) não são afetadas. c) Lapólito. Como o nome indica, tem a forma de uma bacia, de grandes dimensões e ocorre sempre no fundo de dobras do tipo sinclinal. d) Facólito. É o nome dado a um corpo intrusivo concordante, confinado nos cristais dos anticlinais ou no fundo de sinclinais. Tem a forma de crescente porque está comumente associado com dobras mergulhantes. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 8 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Formas discordantes: Esses corpos intrusivos independem da estratificação da rocha encaixante, pois a cortam discordantemente. São mais freqüentes perto da superfície da Terra, onde as pressões a serem vencidas são menores. Entre as formas discordantes temos: a) Dique. É uma massa magmática que preenche uma fenda em rocha preexistente. Os diques podem ser classificados em radiais ou circulares, conforme se apresente em conjunto na superfície após a erosão. b) Veios. São massas produzidas pela injeção de magma em fraturas menores e menos regulares do que diques. Principais tipos de rochas magmáticas a) O gabro rocha intrusiva de cor escura e granulação grosseira, composta predominante por plagioclásio basicos e clinopiroxênio. São originados por arrefecimento em profundidade de magmas basálticos (magma quimicamente básico), sendo o gabro o equivalente plutônico ou intrusivo do basalto b) O basalto é uma rocha ígnea eruptiva, de granulação fina, afanítica, isto é, os cristais não são vistos à vista desarmada, podendo, ainda, conter grandes quantidades ou ser constituído www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 9 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça integralmente de vidro (material amorfo). Esta rocha é constituída principalmente de plagioclásio e piroxênio e, em muitos casos, de olivina. A rocha basáltica geralmente possui cor escura acentuada (rocha máfica), sendo muito explorada para a construção civil. c) O granito é uma rocha ígnea de grão grosseiro, composta essencialmente por quartzo e feldspatos e micas, tendo como minerais acessórios frequentes biotite, moscovite ou anfíbolas. O granito é utilizado como rocha ornamental e na construção civil. d) Riolito é uma rocha ígnea vulcânica, correspondente extrusiva do granito. É densa e possui uma granulação fina. Também é chamado de quartzo-pórfiro. A sua composição mineral inclui geralmente quartzo, feldspatos alcalino e plagioclase. Os minerais acessórios mais comuns são a biotita e a piroxena. Sua cor é cinza avermelhada, rosada, podendo ser até preta. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 10 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Rochas sedimentares São rochas formadas pelo acúmulo de resíduos oriundos da desagregação de outras rochas ou pelo acúmulo de restos de seres vivos. Ao longo do ciclo de transformações das rochas, o conjunto de fenômenos que ocorrem sob a influência dos agentes constitui o ciclo exógeno de transformações através do qual se formam as rochas sedimentares. Este ciclo começa pelo intemperismo, o qual decompõe quimicamente ou desintegra mecanicamente as rochas mais antigas transformando-as em sedimentos e solos. Com a continuidade da deposição, esses sedimentos soltos ou inconsolidados podem se tornar rocha, ou seja, ser litificados. Quando uma camada de sedimento é depositada ela cobre as camadas anteriormente depositadas naquele local, podendo criar uma pilha de sedimentos de centenas de metros de profundidade. Essa acumulação de material uns sobre os outros vai compactando esse material devido ao peso das camadas sobrepostas, nesta pilha de sedimentos, que pode chegar a quilômetros de profundidade, o decaimento de isótopos radiativos, que compõem alguns grãos minerais misturados nestes sedimentos, gera calor. Esses sedimentos empilhados em camadas são também invadidos por água subterrânea que transportam íons dissolvidos. A combinação do calor, da pressão causada pelo peso dos sedimentos e dos íons transportados pela água, causa mudanças na natureza química e física dos sedimentos num processo conhecido como diagênese. Só depois de processada a diagênese é que ocorre a conversão dos sedimentos em uma rocha sedimentar sólida, a litificação. Durante a litificação ocorre: Empacotamento dos sedimentos deixando-os mais juntos uns dos outros; Expulsão da água que ocupa os espaços entre os grãos; Precipitação de cimento químico ligando os grãos uns aos outros. Quando os sedimentos vão se acumulando, aumenta a pressão gerada pelo material que vai se sobrepondo, expelindo a água e o ar, e os sedimentos vão ficando cada vez mais juntos. Grãos muito pequenos, como as argilas, quando são compactados apresentam uma forte aderência devido a forças atrativas entre os grãos, convertendo o sedimento inconsolidado em rocha sedimentar. Os sedimentos recém-formados são moles e incoerentes como a areia de uma praia ou a argila de um manguezal. Com o passar do tempo e a evolução geológica, entretanto, especialmente em zonas em que a crosta está sofrendo um afundamento lento (subsidência), novas camadas de sedimentos vão se acumulando sobre as mais antigas e assim vão se criando espessas formações de sedimentos que podem atingir centenas e até milhares de metros de espessura. Sob o efeito do peso das novas camadas, a água é expulsa e os sedimentos mais antigos vão endurecendo, sofrem a litificação, até voltarem à forma de rochas duras: as rochas sedimentares. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 11 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Processos de litificação mais importantes a) Compactação: redução volumétrica, causada principalmente pelo peso das camadas superpostas e relacionada com a diminuição dos vazios, expulsão de líquidos e aumento da densidade da rocha. É o fenômeno típico dos sedimentos finos, argilosos. b) Cimentação: deposição de minerais nos interstícios do sedimento produzindo a colagem das partículas constituintes. É o processo de agregação mais comum nos sedimentos grosseiros e arenosos. c) Recristalização: mudanças na textura por interferência de fenômenos de crescimento dos cristais menores ou fragmentos de minerais até a formação de um agregado de cristais menores. É um fenômeno mais comum nos sedimentos químicos. As rochas sedimentares fornecem importantes informações sobre as variações ambientais ao longo do tempo geológico. Os fósseis, que são vestígios de seres vivos antigos preservados nestas rochas, são a chave para a compreensão da origem e evolução da vida. A importância econômica das rochas sedimentares está em suas reservas de petróleo, gás natural e carvão mineral, as principais fontes de energia do mundo moderno. Rochas sedimentares mais comuns a) Conglomerados (Psefitos): é uma rocha formada por clastos rolados, de tamanho superior à 2 mm, agrupados por um cimento, formando um depósito consolidado. b) Arenito: o termo arenito corresponde à areia litificada. É composto por quartzo, feldspato (ou outros minerais de origem ígnea) e fragmentos líticos. Foi classificado com base em diagramas triangulares, considerando apenas as frações detríticas e os três componentes principais: quartzo, feldspato e fragmentos de rocha. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 12 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça c) Calcário: Calcários são rochas formadas a partir do mineral calcita, cuja composição química é o carbonato de cálcio. A procedência do carbonato pode variar, desde fósseis de carapaças e esqueletos calcários de organismos vivos, que compõem os calcários fossilíferos, até por precipitação química. Recifes de corais, conchas de moluscos, algas calcárias, equinodermas, briozoários, foraminíferos e protozoários são os principais responsáveis pelos depósitos provenientes de organismos sintetizantes do carbonato dissolvido em meio aquoso. Esses depósitos são gerados em ambiente marinho raso, de águas quentes, calmas e transparentes. Os organismos morrem e suas conchas e estruturas calcárias vão se depositando no local. Rochas metamórficas Em geologia, chamam-se rochas metamórficas àquelas que são formadas por transformações físicas e químicas sofridas por outras rochas, quando submetidas ao calor e à pressão do interior da Terra, num processo denominado metamorfismo. As rochas metamórficas são o produto da transformação de qualquer tipo de rocha levada a um ambiente onde as condições físicas (pressão, temperatura) são muito distintas daquelas onde a rocha se formou. Nestes ambientes, os minerais podem se tornar instáveis e reagir formando outros minerais, estáveis nas condições vigentes. Não apenas as rochas sedimentares ou ígneas podem sofrer metamorfismo, as próprias rochas metamórficas também podem, gerando uma nova rocha metamorfizada com diferente composição química e/ou física da rocha inicial. Como os minerais são estáveis em campos definidos de pressão e temperatura, a identificação de minerais das rochas metamórficas permite reconhecer as condições físicas em que ocorreu o metamorfismo. O estudo das rochas metamórficas permite a identificação de grandes eventos geotectônicos ocorridos no passado, fundamentais para o entendimento da atual configuração dos continentes. As cadeias de montanhas (ex. Andes, Alpes, Himalaia) são grandes enrugamentos da crosta terrestre, causados pelas colisões de placas tectônicas. As elevadas pressões e temperaturas existentes no interior das cadeias de montanhas são o principal mecanismo formador de rochas metamórficas. O metamorfismo pode ocorrer também ao longo de planos de deslocamentos de grandes blocos de rocha (alta pressão) ou nas imediações de grandes volumes de magmas, devido à dissipação de calor (alta temperatura). Características do Metamorfismo Embora não nos seja possível assistir à gênese de rochas metamórficas, visto ocorrer a grandes profundidades, conseguimos facilmente através de variados estudos concluir que a www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 13 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça temperatura e a pressão são os principais fatores de metamorfismo. No entanto estes dois fatores encontram-se intimamente ligados a outras condicionantes como é o caso dos fluidos de circulação, a intensidade de aquecimento e o tempo durante o qual a rocha se encontra submetida a esses fatores. Desta forma ocorre o metamorfismo, ou seja, as rochas apesar de se manterem no estado sólido sofrem alterações um pouco profundas que incluem modificações tanto a nível químico como a nível estrutural. A rocha sofre ainda alterações na textura. Todos estes agentes atuam em conjunto apesar de existirem diferentes ambientes metamórficos. Agentes do metamorfismo a) Temperatura A temperatura aumenta com a profundidade, mas para além disso quando ocorre uma intrusão magmática, o calor vai sobreaquecer as rochas encaixantes, calor proveniente desse magma. Assim as rochas ficarão submetidas a temperaturas que provocarão diversas alterações, embora essas temperaturas não sejam suficientes para fundir as rochas. Portanto, a temperatura favorecerá reações químicas entre minerais aumentando assim a vulnerabilidade das rochas que serão sujeitas a pressões. b) Pressão Como o processo designado por metamorfismo que ocorre no interior da terra, as rochas encontram-se a diferentes profundidades, e, desta forma, sujeitas a pressões variadas. A maior parte das pressões são devidas ao peso das camadas superiores designando-se por isso pressões litostáticas. Estas pressões podem-se sentir facilmente a profundidades relativamente pequenas. Existem ainda outras pressões orientadas que se relacionam diretamente com compressões provenientes dos movimentos laterais das placas litosféricas. A orientação e deformação de muitos minerais existentes nas rochas metamórficas evidencia a influência deste tipo de pressão. c) Fluidos de circulação Nos intervalos das rochas predominam diversos fluidos quer no estado gasoso quer no estado líquido importantes e frequentes nas rochas de baixo metamorfismo. A água influencia ainda o ponto de fusão dos materiais, podendo assim ocorrer fusão a temperaturas muito mais baixas do que as indispensáveis em ambientes meio secos. d) Tempo O tempo é um fator bastante importante para a formação deste tipo de rochas. Não se pode dizer exatamente quanto tempo demora uma rocha metamórfica a formar-se para diversas condições de temperatura e de pressão. Contudo diversas experiências laboratoriais mostram que a altas pressões e a altas temperaturas, durante um período de tempo de alguns milhares ou mesmo milhões de anos, se produzem cristais de dimensões elevadas. Há ainda que referir que se pensa que as rochas metamórficas são o produto de um longo metamorfismo a alta pressão e a alta temperatura quando apresentam um aspecto granular grosseiro e que as rochas de grão fino serão eventualmente o produto de baixas temperaturas e pressões. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 14 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Grau de metamorfismo O metamorfismo pode ocorrer com maior ou menor intensidade em função das temperaturas e pressões a que a rocha é submetida, o que, até certo ponto, é função também das profundidades em que o fenômeno ocorre. De uma forma, pode-se distinguir diferentes graus de metamorfismo. No grau mais baixo, chamado epimetamórfico, as rochas têm granulação bastante fina, são formadas principalmente por minerais micáceos muito pequenos, quase imperceptíveis, e podem assemelhar-se bastante aos sedimentos de que provêm. São exemplos o mito, as ardósias. O grau intermediário chama-se mesometamórfico e nele os cristais micáceos já são bem visíveis. Uma rocha típica é o micaxisto. O grau mais intenso chama-se catametamórfico, caracterizando-se pela ocorrência de minerais como feldspato, silimanito, granada etc. A rocha típica é o gnaisse. Nas fases mais intensas, ditas de ultrametamorfismo, as rochas que se formam têm a sua composição química modificada por metasomatose, ou seja, pela introdução de certos elementos e retirada de outros, originando rochas com aspecto intermediário entre as metamórficas e as ígneas; são os migmatitos. Principais tipos de rochas metamórficas a) Mármore é uma rocha metamórfica originada de calcário exposto a altas temperaturas e pressão. Por este motivo as maiores jazidas de mármore são encontradas em regiões de rocha matriz calcária e atividade vulcânica. O mármore é uma rocha explorada para uso em construção civil. Comercialmente são classificados como mármores, todas as rochas carbonáticas capazes de receber polimento. A composição mineralógica depende da composição química do sedimento e do grau metamórfico. Dessa forma, possuem uma variedade de cores e texturas, estruturas que as tornam bastante rentáveis na industria de rochas ornamentais. No Brasil, as maiores concentrações de mármore estão no estado do Espírito Santo, sendo este também o maior produtor de rochas ornamentais do país. b) Gnaisse é uma rocha de origem metamórfica, resultante da deformação de sedimentos arcósicos ou de granitos. Algumas das rochas mais antigas do mundo são gnaisses. Sua composição é de diversos minerais, mais de 20% de feldspato potássico, plagioclásio, e ainda quartzo e biotita. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 15 Universidade Estadual Vale do Acaraú – UVA – Disciplina: Geologia Geral – Professor: Tibério Mendonça Rocha de grande variação mineralógica e grau metamórfico, é amplamente empregada como brita na construção civil e pavimentação além do uso ornamental Um exemplo de formação rochosa em gnaisse é o Pão de Açúcar, localizado na cidade do Rio de Janeiro, Brasil. c) Esteatito (também pedra de talco ou pedra-sabão) é o nome dado a uma rocha metamórfica, compacta, composta sobretudo de talco (também chamado de esteatite ou esteatita) mas contendo muitos outros minerais como magnesita, clorita, tremolita e quartzo, por exemplo. É uma rocha muito branda e de baixa dureza, por conter grandes quantidades de talco na sua constituição. A pedra-sabão é encontrada em cores que vão de cinza a verde. Ao tato, dá uma sensação de ser oleosa ou saponácea, derivando-se daí sua designação de pedra-sabão. Existem grandes depósitos, de valor comercial no Brasil, em maior escala no estado de Minas Gerais. Uma das notáveis características da pedra-sabão é sua excelente capacidade de resistir a extremos de temperatura desde muito abaixo de zero até acima de cerca 1000°C. A pedra-sabão resiste às exposições e mudanças de condições atmosféricas durante séculos. A estátua de Cristo Redentor, Corcovado, Rio de Janeiro, 709 metros de altura, é totalmente revestida de chapas de pedra-sabão. Foi construída no período de 1926 a 1931. Durante 80 anos, exposta a rigorosas condições atmosféricas, inclusive poluição do ar, sem ser afetada. Referências Bibliográficas LEINZ, V.; AMARAL, S. E. Geologia Geral. São Paulo: Companhia Editora Nacional; 10ªed., 1987. 397 p. LOCZY, L. & LADEIRA, E.A. Geologia estrutural e introdução à geotectônica. Rio de Janeiro/São Paulo: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Cnpq) & Editora Edgard Blücher Ltda, 1981. 528p. POPP, J. H. Geologia geral. São Paulo: LTC, 2002. 376 p. www.tiberiogeo.com.br – A Geografia Levada a Sério Página 16
