Rochas

1- Introduç
Introdução
Rocha: é um agregado só
sólido e natural de:
Rochas
* grãos minerais,
* maté
matéria orgânica,
* material ví
vítreo, ou
* combinaç
combinação dos três anteriores.
Març
Março de 2007
2- Tipos de Rocha
Rochas sedimentares são produto da consolidação de sedimentos na superfície
terrestre
São 3 os tipos:
1- Sedimentares,
2- Magmá
Magmáticas ou ígneas
3- Metamó
Metamórficas
Estes três tipos são caracterizados com base nos processos e nos ambientes de
formação.
Rochas ígneas ou magmáticas são formadas
pela cristalização de magmas provenientes do
interior da Terra.
As rochas metamórficas são o produto de transformação de qualquer rocha
expostas a um ambiente cujas condições físicas (P e T) e químicas diferentes
daquelas que onde a rocha se formou.
1
Minerais Formadores de Rochas
Minerais Formadores de Rochas
Quartzo: (SiO2),
Feldspatos: ortoclásio= KAlSi3O8, albita= NaAlSi3O8, anortita= CaAl2Si2O8
Piroxênios: série da enstatita (Mg,Fe)2Si2O6 e da augita (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6.
Biotita: K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2
Muscovita: KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2
Hornblenda: (Ca,Na)2–3(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)8O22](OH)2
Olivina: (Fe,Mg)2SiO4
Zircão: ZrSiO4
A composição química da crosta terrestre
(8 elementos principais)
≅ 90%
Calcita: CaCO3
90% dos minerais que constituem as rochas da crosta terrestre são silicatos
Dolomita: CaMg(CO3)2
Apatita: CaPO4
Magnetita: Fe3O4
Pirita: FeS2
Representatividade das Rochas
Crosta Continental
1- Volumes
Representatividade das Rochas:
Crosta Continental
2- Áreas:
* 95% de seu volume rochas cristalinas (½
(½ ígneas e ½metamó
metamórficas).
75% de sua superfí
superfície é coberta por rochas sedimentares.
*5% restantes por rochas sedimentares.
25% de rochas cristalinas (í
(ígneas+metamó
gneas+metamórficas).
Resumindo:
A crosta terrestre é uma fina camada de rochas
sedimentares recobrindo uma enorme massa de rochas
cristalinas (ígneas + metamórficas).
Rochas Sedimentares
► Formadas
na superfí
superfície da Terra (crosta) sob
condiç
condições de baixa temperatura (até
(até 250º
250º C) e
pressão.
► Consiste
no acumulo e diagênese de partí
partículas
de minerais, rochas e de organismos bioló
biológicos
pré
pré -existentes transportados atravé
através da água,
gelo ou ar.
► Podem
també
também ser resultado da precipitaç
precipitação
direta de compostos quí
químicos em meios aquosos.
2
Intemperismo: para a formação do sedimento é necessário que a rocha dura se
transforme em material particulado para ser transportado por algum processo
sedimentar.
Rochas Sedimentares
O intemperismo ou meteorização é o processo que permite a desintegração e
decomposição das rochas e dos minerais.
Resultado combinaç
combinação dos processos:
Tipos de Intemperismo:
A- Físico:
Erosão
rocha pré-existente
(protolito)
-Variações de temperatura e congelamento: aumentar e diminuir a temperatura
sucessivamente faz com que a rocha sofra fadiga mecânica, desintegrando-se em
blocos, o que facilita a ação de outros agentes de intemperismo. A água quando
congela aumenta 10% seu volume.
Transporte
Sedimentaç
Sedimentação
sedimento
Diagênese
litificação
Rocha
Cristalização de sais: água rica em solutos quando cristaliza em fraturas ou
cavidades das rochas, exerce pressão sobre suas paredes que podem levar à
desagregação da rocha. Ex.: regiões marinhas
Ação física dos vegetais: muitas rochas podem se desagregar pelo crescimento
de raízes de vegetais ao longo de suas fraturas.
B- Químico:
A água é o principal agente= solvente
Ao percolar entre rochas e solos ela pode se tornar ácida, enriquecerse em sais ou em produtos orgânicos.
-Hidrólise: Há hidratação do mineral: ex: feldspato potássico
transformando-se em gibbsita :
KAlSi3O8 + H2O -> Al(OH)3 + 3H4SiO4+ K+ + OH- .
-Observe que neste caso 100% da sílica e do potássio são eliminados,
sobrando um resíduo insolúvel, a gibbsita.
-Hidratação: a água em contato com os minerais podem ser aderidas à
sua superfície ou entrando em sua estrutura cristalina, formando um
novo mineral: Ex: transformação de anidrita e gipsita:
CaSO4 + 2H2O -> CaSO4.2H2O
-Oxidação: ocorre em minerais constituídos por elementos com mais
de um estado de oxidação. Ex. Ferro ferroso (Fe++) e o férrico
(Fe+++), comuns em minerais como a biotita, piroxênios, anfibólios,
magnetita, etc.
Elementos tem forte afinidade com o oxigênio e também ao CO2.
Liberado o Fe, forma-se um novo composto, normalmente a goetita
(hidróxido de ferro).
-Acidólise: Em regiões frias, não há decomposição da matéria
orgânica – formação de ácidos orgânicos, que baixam o pH (<5) da
água, sendo capazes de complexar o Fe, Al e K, colocando-os em
solução. Ex: feldspato potássico:
KAlSi3O8 + 4H+ + 4H2O -> 3H4SiO4 + Al3+ + K+.
-Solubilização: Alguns minerais são solúveis em água. Ex. calcário
(calcita): CaCO3 + H2O -> Ca++ + CO32-.
Regiões constituídas por calcários podem ter presença de cavernas ou
dolinas.
3
Tipos Rochas Sedimentares
1- Clá
Clásticas (ou detrí
detríticas):
ticas): formadas por fragmentos de minerais ou
rochas pré
pré-existentes que são transportados atravé
através do ar,
água ou gelo. Ex.: siltitos,
siltitos, arenitos, etc.
Rochas clásticas classificação:
Conglomerados: rochas grossseiras e mal
selecionadas (partículas com diâmetro acima de
2mm)
Arenitos: constituídos essencialmente por
grãos de quartzo com granulação variando de
0,2 a 2 mm
Rochas clásticas classificação:
Rochas clásticas classificação:
Siltitos: rochas com granulção muito fina, com
partículas variando entre 0,002 e 0,2mm de
diâmetro.
Folhelhos: siltitos e argilitos que apresentam-se
finamente laminadas.
Argilitos: rochas constituídas por partículas
com diâmetro inferior a 0,002mm.
4
2-
2- Orgânica:
Orgânica: Formadas por carapaç
carapaças ou restos de maté
matéria orgânica,
bem como o produto por eles produzidos. Ex: calcá
calcário,
carvão, etc.
Quí
Químicas:
micas: Precipitaç
Precipitação quí
química de compostos como
carbonatos, fosfatos, etc,
etc, a partir de uma soluç
solução
aquosa. Ex: calcá
calcários.
Calcário com pirita
Calcário com restos de conchas (coquina)
Sílex (sílica amorfa)
Carvão.
Diagênese
Compactaç
Compactação
Nome dado ao conjunto de transformações que o depósito sedimentar
sofre após sua deposição.
Consiste em:
Pelo aumento da pressão litostá
litostática (soterramento) há
há diminuiç
diminuição da
porosidade, deformaç
deformação e quebra dos grãos.
- Compactação,
- Dissoluções e precipitações.
- Aquecimento,
- Desidratação,
-Mudanças nas condições de eH, pH,
-> = Litificação, ou a transformação do depósito sedimentar inconsolidado
em rocha.
Dissoluç
Dissolução e Compactaç
Compactação
Minerais são parcialmente dissolvidos pela percolação da água.
Dissoluç
Dissolução e Compactaç
Compactação
A dissolução sob pressão, afeta a morfologia do contato entre os grãos, que passam de:
Se não houver aumento da pressão litostática: minerais exibem
terminações denteadas e sulcos.
a
P
b
Contatos pontuais (a)
Contatos Planares (b)
Contatos Côncavo-convexos (c)
Contatos Suturados (d)
Interpenetração dos grãos.
Cristais de feldspato mostrando sinais de dissolução pela ação da água.
c
d
5
Cimentaç
Cimentação
As Bacias Sedimentares Brasileiras
Cristalização de minerais formados a partir dos íons dissolvidos na
solução intersticial.
Ocorre em conjunto com a dissolução diagenética.
Os tipos mais comuns de cimentos em rochas sedimentares são os
compostos por minerais como quartzo, calcita, pirita e argilominerais.
As Bacias Sedimentares Brasileiras
Rochas Metamó
Metamórficas
►
►
São formadas a partir de rochas pré
ólitos)
pré-existentes (=prot
(=protó
litos) em
estado só
sólido.
Condiç
Condições de pressão e temperatura variá
variável, bem maiores do que
as das rochas sedimentares.
Quando uma rocha é submetida ao metamorfismo os minerais são
substituí
substituídos por outros está
estáveis às novas condiç
condições= reaç
reações
metamó
metamórficas.
rficas.
As reaç
reações metamó
metamórficas ocorrem em estado só
sólida e podem envolver:
a- modificar a granulaç
granulação da rocha -> não muda a mineralogia
As temperaturas podem chegar a atingir 800º
800º C, poré
porém sem fusão
total dos minerais.
Mármore
b- reaç
reação entre os minerais e a fase fluí
fluída ou desidrataç
desidratação -> surgimento
de novos minerais
Calcário
c- modificar a estrutura cristalina -> minerais polimorfos
Reações Metamórficas de um sedimento rico em caolinita e quartzo
Kln= caolinita: Al2Si2O5(OH)4
Kln=
Prl=
Prl
= pirofilita
pirofilita:: Al2Si4O10(OH)2
Ms=
Ms
= muscovita
muscovita:: KAl3Si3O10(0H)2
Kfs=
Kfs
= feldspato K: KAlSi3O8
Ky= cianita;
And= andaluzita = Al2SiO5
Sil= Silimanita
6
Tipos de Metamorfismo e Rochas Metamó
Metamórficas
Tipos de Metamorfismo e Rochas Metamó
Metamórficas
A transformaç
transformação se dá
dá por:
1- aumento da pressão:
pressão: quando dirigida= metamorfismo cataclá
cataclástico.
Resulta em rochas foliadas com orientaç
orientação ou diminuiç
diminuição do tamanho
dos minerais. Ex.: milonito, ardó
ardósia, etc.
2- aumento da temperatura (s/ fusão dos minerais)= metamorfismo de
contato. Aumento do tamanho dos minerais. Ex. Má
Mármore.
Milonito
Mármore
Calcário
Ardósia
Tipos de Metamorfismo e Rochas Metamó
Metamórficas
3- 1+2=
1+2= metamorfismo regional: recristalizaç
recristalização e/ou orientaç
orientação
dependendo do balanç
balanço de P e T do sistema. Ex: quartztitos,
quartztitos,
gnaisses, filitos,
filitos, xistos, etc.
Filito
Quartzito
Hornfels
Metamorfismo Regional
Gnaisse
Actinolita Xisto
Metamorfismo Regional
Eclogito
Migmatito
7
Grau Metamó
Metamórfico
A intensidade do metamorfismo pode ser aferida pela associaç
associação de minerais
presentes na rocha.
Ard ósia: rocha metassedimentar de baixo grau metamó
Ardó
metamórfico, foliada, granulaç
granulação
muito fina, constituí
constituída por quartzo, clorita e sericita
sericita.. Normalmente preserva o
acamamento sedimentar e apresenta brilho acetinado das micas nos planos de
foliaç
folia
ção.
Filito: Rocha com grau metamórfico um pouco maior que a ardósia. É constituída
por quartzo, muscovita, clorita ou biotita em plaquetas bem definidas. Apresenta
superfície de foliação sedosa e brilhante.
Xisto: Rocha de mais alto grau que o filito, onde os minerais micáceos mostram
acentuado cresimento, estando bem orientados e foliadas. Podem aparecer
minerais como a andaluzita, granda, estaurolita, cordierita, etc.
Gnaisse: Rocha de mais alto grau metamórfico que o Xisto, sendo constituído
por quartzo feldspato e normalmente a biotita. Apresenta estrutura bandada,
característica desta rocha.
Migmatito: mesma mineralogia dos gnaisses, porém passaram por um processode
fusão parcial e injeção magmática – rochas híbridas.
Grau metamó
metamórfico e Minerais Índices
Rochas Ígneas ou Magmá
Magmáticas
Rocha Ígnea= ignis (latim) significa ter sua origem no fogo.
Rocha Magmá
Magmática ou Ígnea= aquela gerada a partir da
consolidaç
consolidação de um massa fundida gerada no interior da
Terra
Essa massa fundida, viscosa, gerada no interior da Terra
é chamada de Magma.
Magma.
O magma pode se deslocar do interior do planeta até
até
regiões mais frias, resfriaresfria-se cristalizando um conjunto
de minerais, constituindo assim uma Rocha Ígnea.
Quando o magma extravasa na superfície terrestre atravé
através de
edifí
edifícios vulcânicos recebe o nome de lava.
Processos de origem, transporte e consolidaç
consolidação baseiambaseiam-se em
conhecimentos de fí
física e quí
química.
Por que estudar rochas ígneas?
1- Material de construç
construção e ornamental
2- Fonte de minerais de miné
minério
3- Substrato para reservató
reservatórios subterrâneos de águam
rejeitos, etc.
4- Entender o meio ambiente – representam cerca de 70%
da crosta terrestre.
8
Origem do Magma e das Rochas Ígneas
Fase lí
líquida do magma composta essencialmente por
silicatos: um átomo de Si cercado por 4 outros de oxigênio.
Magma é uma pasta ou massa com as seguintes caracterí
características:
1- Gerado no interior da Terra a altas Temperaturas (700 – 1400o C).
2- Fase lí
líquida viscosa de composiç
composição silicá
silicática
3- Fase só
sólida constituí
constituída por minerais já
já consolidados + fragmentos
de rocha
4- Fase gasosa constituí
constituída por elementos volá
voláteis dissolvidos na fase
líquida (á
(água, gá
gás carbônico e compostos de enxofre).
Rocha Ígnea= Magma – Fase Gasosa
Tetraedros se polimerizam formando estruturas complexas, seguindo
seguindo
regras fí
físicosico-quí
químicas bem definidas
Origem do Magma
O magma se origina da fusão parcial do manto e da crosta.
Fusão pode ser provocada por:
1- Aumento da Temperatura (zonas aquecidas),
2- Abaixamento da Pressão (falhas geoló
geológicas),
3- Aumento da quantidade de fluí
fluí dos presentes (á
(água),
4- Combinaç
Combinação dos 3 fatores
DeveDeve-se salientar que:
1- No manto não se observa um oceano de magma mas sim
um lí
líquido que permeia um agregado de partí
partículas só
sólidas.
2- Aumento do grau de fusão aumento da quantidade de
líquido até
até que este seja espremido com conseqü
conseqüente
segregaç
segregação (da ordem de 25%).
3- Líquido tem viscosidade da ordem de 102 a 1010 Poises
(água= 0,01Poise
).
0,01Poise).
9
Composições químicas médias dos principais tipos de rochas magmáticas
Principais Locais de Formaç
Formação dos Magmas
1- astenosfera
2- litosfera (manto)
3- crosta
Movimentaç
Movimentação do Magma
Uma vez gerado tende a se deslocar em direç
direção à superfí
superfície.
Como se encontra a elevadas temperaturas apresenta menor densidade
densidade
que as rochas encaixantes – sobe por isostasia.
isostasia.
Hot spots
Formas: Di
Diá
ápiros
piros,, Plumas, Câmaras Magmá
Magmáticas e
10
Constituintes dos Magmas
Magmas tem composiç
composição silicá
silicática = composiç
composição da crosta
e do manto.
Composiç
Composição dos magmas e rochas ígneas bastante
diversificado, poré
porém dois tipos se destacam:
granitos (crosta continental),
basaltos (crosta oceânica)
Influência da Composiç
Composição no Comportamento
dos Magmas
Dependendo da composição há características específicas
Composiç
Composição quí
química determina as caracterí
características fí
físicas
do magma como:
1- Temperatura,
2- Viscosidade e
3- Densidade
►
Estas relaç
relações podem ser explicadas atravé
através da
polimerizaç
polimerização dos tetraedros de SiO4.
►
Quanto mais alta a concentraç
concentração de SiO2 da rocha, mais
complexa a estruturaç
estruturação dos tetraedros. Minerais mais
complexos.
►
Magmas graní
graníticos, gerados via de regra na crosta:
Temperaturas menores do que o dos basaltos, poré
porém
maiores concentraç
concentrações de água.
Diversidade dos Magmas
1- Natureza da Área Fonte:
Basaltos são gerados por fusão parcial do
manto (SIMA)
► Granitos são gerados na crosta (SIAL)
►
11
A sequência de cristalização dos minerais
2- Andamento do processo de solidificaç
solidificação
►
►
Resfriamento do magma, atinge ponto de fusão dos
minerais – cristalizaç
cristalização.
Minerais não se cristalizam, todos ao mesmo tempo.
Seguem uma seqü
seqüência especí
específica:
►
Os que tem estrutura mais simples possuem pontos de
fusão mais elevados. Cristalizam primeiro.
►
Os mais complexos, pontos de fusão menores.
Cristalizam no fim.
OL= neso, PX= ino-simples, Anf= ino-dupla, Biot= filo, FK= tecto, QZ= tecto.
Consequência:
Se a parte só
sólida for segregada do lí
líquido residual ->
haverá
haverá formaç
formação de uma rocha completamente diferente
daquela do lí
líquido inicial.
Em teoria, seria possí
possível, a partir do manto formar todas
as rochas ígneas observadas na superfí
superfície da Terra.
Ambiente de Formaç
Formação das Rochas ìgneas
A textura a estrutura de uma rocha refletem seu
ambiente de formaç
formação.
1- Textura: diz respeito ao arranjo, trama ou relaç
relações de
contato entre as diferentes fases minerais que
constituem uma rocha.
2- A Estrutura relaciona o arranjo de porç
porções distintas de
uma rocha.
3- Outros processos
►
Mistura entre magmas,
►
Assimilaç
Assimilação de rochas encaixantes e
►
Imiscibilidade
Classificaç
Classificação das Rochas Ígneas
1- Segundo o Ambiente de Resfriamento do Magma
As rochas ígneas resultantes da consolidaç
consolidação do magma podem
cristalizarcristalizar-se tanto:
A - No interior da crosta terrestre, no seu local de Formaç
Formação = rochas
plutônicas ou abissais. Ex. Granito
B- No interior da crosta terrestre, em profundidades mais pró
próximas à
superfí
superfície= rochas hipoabissais. Ex. Diabá
Diabásio
C- Na superfí
superfície terrestre= rochas vulcânicas. Ex Basalto.
12
Diferenças Estruturais e Texturais
Diferenças Estruturais e Texturais
Aplicando essa classificaç
classificação:
2- Baseada na composiç
composição mineraló
mineralógica
►
Ex. rocha constituída por:
olivina+piroxênio+plagioclásio+magnetita
►
Se extrusiva= Basalto
►
Se intrusiva hipoabissal= Diabásio
►
Se intrusiva plutônica= Gabro
3- Quanto ao grau de visibilidade dos cristais
O grau de visibilidade indica a fração cristalina de uma rocha visível com
a vista desarmada.
Fanerítica
Subfanerítica
Afanítica
São constituídas integralmente de material
cristalino identificável;
São constituídas apenas parcialmente por
material cristalino;
Não contém material cristalino.
13
4- Quanto ao tamanho dos cristais
As rochas magmáticas podem ter granulação:
Cristais com mais de 10 cm;
Gigantes
Cristais entre 3 à 10 cm;
Muito grossa
Grossa
Cristais entre 1 à 3 cm;
Média
Cristais entre 1 à 10 mm;
Fina
Cristais entre 0,1 à 1 mm;
Densa
Cristais entre 0,009 à 0,1 mm;
Vítrea
Sem cristais (material vítreo).
5- Classificaç
Classificação e nomenclatura baseadas na
composiç
composição quí
química
Na concentração de Sílica (acidez)
►Rochas
UltraUltra-básicas: SiO2< 45%. Ex: Peridotito / Picrito
►Rochas
Bá
Básicas: 45% < SiO2 < 52%. Ex.: Gabro / Basalto
►Rochas
Intermediá
Intermediárias: 52% < SiO2 < 63%. Ex: Diorito / Andesito
►Rochas
Ácidas: SiO2 > 63%. Ex.: Granito / Riolito
Basalto
Gabro
Mineralogia principal - constituída
essencialmente por piroxênios
e plagioclásio.
Grau de visibilidade afanítica a subfanerítica
Tamanho dos cristais - densa a
fina
Grau de visibilidade - fanerítica
Tamanho dos cristais - média a grossa
Rocha Plutônica
Rocha Efusiva
Riolito
Granito
Mineralogia principal –
quartzo e feldspato.
Mineralogia principal – quartzo,
feldspato K e biotita.
Grau de visibilidade - afanítica microcristalina ou vítrea
Tamanho dos cristais - vítrea a fina
Rocha Efusiva
Grau de visibilidade - fanerítica
Tamanho dos cristais - média a grossa
Rocha Plutônica
14
Fonó
Fonólito
Sienito
Mineralogia principal - constituída
predominantemente por
feldspatos e menores quantidades
de plagioclásio.
Mineralogia principal - feldspato potássico, feldspatóides, piroxênio,
hornblenda e biotita .
Grau de visibilidade - afanítica a subfanerítica, Tamanho dos cristais vítrea a fina
Grau de visibilidade - fanerítica
Tamanho dos cristais - média a grossa
Rocha Efusiva
5- Classificaç
Classificação e nomenclatura baseadas na composiç
composição
quí
química
Na relação Álcalis : Sílica (TAS)
Um dos diagramas mais versáteis e utilizados na classificação e nomenclatura
de rochas ígneas. Campos foram definidas a partir de 24.000 análises
químicas.
Classificaç
Classificação Baseada na Concentraç
Concentração de Elementos Maiores
3- Em minerais normativos – com informações obtidas experimentalmente –
Yoder & Tiley (1962)
Rocha Plutônica
5- Classificaç
Classificação e nomenclatura baseadas na composiç
composição
quí
química
Em parâmetros mais complexos – como R1xR2
5- Classifica
Classificaç
ção e nomenclatura baseadas na composiç
composição
quí
química
Triângulares - AFM
15
Como reconhecer as rochas?
Como reconhecer as rochas?
1- Se estiver no campo observe se:
a- Onde estou? Há minerações por perto? Há pedreiras? Cavernas? Nomes de
acidentes geográficos que denunciem o tipo de rocha? (ex. Parque do Varvito,
Rocha Montuneé). Observar o mapa geológico da região.
b- Como é a paisagem? Plana como a de uma bacia sedimentar ou acidentada
como uma serra?
c- Atente a não ser surpreendido por material “alienígena”, do tipo:
Escórias
Concreto
Restos de demolição
Tabelas para Identificação de Rochas
Tabelas para Identificação de Rochas
Tabelas para Identificação de Rochas
Tabelas para Identificação de Rochas
16
Tabelas para Identificação de Rochas
17