Rochas. 2- Tipos de Rocha. e natural de: * grãos minerais, * matéria orgânica, * material vítreo, v * combinação dos três anteriores.

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1 1- Introdução Rochas Rocha: é um agregado sólido s e natural de: * grãos minerais, * matéria orgânica, * material vítreo, v ou * combinação dos três anteriores. Março o de Tipos de Rocha Rochas sedimentares são produto da consolidação de sedimentos na superfície terrestre São 3 os tipos: 1- Sedimentares, 2- Magmáticas ou ígneas 3- 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

2 Minerais Formadores de Rochas Minerais Formadores de Rochas Quartzo: (SiO 2 ), Feldspatos: ortoclásio= KAlSi 3 O 8, albita= NaAlSi 3 O 8, anortita= CaAl 2 Si 2 O 8 Piroxênios: série da enstatita (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 e da augita (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al) 2 O 6. Biotita: K(Fe,Mg) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Muscovita: KAl 2 (Si 3 Al)O 10 (OH,F) 2 Hornblenda: (Ca,Na) 2 3 (Mg,Fe,Al) 5 [(Si,Al) 8 O 22 ](OH) 2 Olivina: (Fe,Mg) 2 SiO 4 A composição química da crosta terrestre (8 elementos principais) 90% dos minerais que constituem as rochas da crosta terrestre são silicatos Zircão: ZrSiO 4 Calcita: CaCO 3 Dolomita: CaMg(CO 3 ) 2 Apatita: CaPO 4 Magnetita: Fe 3 O 4 Pirita: FeS 2 90% Representatividade das Rochas Crosta Continental 1- Volumes Representatividade das Rochas: Crosta Continental 2- Áreas: * 95% de seu volume rochas cristalinas (½( ígneas e ½metamórficas). 75% de sua superfície é coberta por rochas sedimentares. *5% restantes por rochas sedimentares. 25% de rochas cristalinas (ígneas+metam( 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 superfície da Terra (crosta) sob condições de baixa temperatura (até 250º C) e pressão. Consiste no acumulo e diagênese de partículas de minerais, rochas e de organismos biológicos pré-existentes transportados através s da água, gelo ou ar. Podem também m ser resultado da precipitação direta de compostos químicos em meios aquosos. 2

3 Rochas Sedimentares Resultado combinação dos processos: Intemperismo: para a formação do sedimento é necessário que a rocha dura se transforme em material particulado para ser transportado por algum processo sedimentar. O intemperismo ou meteorização é o processo que permite a desintegração e decomposição das rochas e dos minerais. Tipos de Intemperismo: Erosão rocha pré-existente Transporte (protolito) Sedimentação sedimento Diagênese A- Físico: -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. litificação Rocha Ação física dos vegetais: muitas rochas podem se desagregar pelo crescimento de raízes de vegetais ao longo de suas fraturas. 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 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 : KAlSi 3 O 8 + H 2 O -> Al(OH) 3 + 3H 4 SiO 4 + 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: CaSO 4 + 2H 2 O -> CaSO 4.2H 2 O -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 CO 2. 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: KAlSi 3 O 8 + 4H + + 4H 2 O -> 3H 4 SiO 4 + Al 3+ + K +. -Solubilização: Alguns minerais são solúveis em água. Ex. calcário (calcita): CaCO 3 + H 2 O -> Ca ++ + CO Regiões constituídas por calcários podem ter presença de cavernas ou dolinas. 3

4 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

5 2- Químicas micas: : Precipitação química de compostos como carbonatos, fosfatos, etc,, a partir de uma solução aquosa. Ex: calcários. 2- Orgânica: : Formadas por carapaças as ou restos de matéria orgânica, bem como o produto por eles produzidos. Ex: calcário, carvão, etc. Calcário com pirita Calcário com restos de conchas (coquina) Sílex (sílica amorfa) Carvão. Diagênese Nome dado ao conjunto de transformações que o depósito sedimentar sofre após sua deposição. Consiste em: Compactação Pelo aumento da pressão litostática tica (soterramento) háh diminuição da porosidade, 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. Dissolução e Compactação Dissolução e Compactação Minerais são parcialmente dissolvidos pela percolação da água. Se não houver aumento da pressão litostática: minerais exibem terminações denteadas e sulcos. A dissolução sob pressão, afeta a morfologia do contato entre os grãos, que passam de: a b P 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

6 Cimentação Cristalização de minerais formados a partir dos íons dissolvidos na solução intersticial. Ocorre em conjunto com a dissolução diagenética. As Bacias Sedimentares Brasileiras 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 Metamórficas São formadas a partir de rochas pré-existentes (=prot protólitos) ) em estado sólido. s Condições de pressão e temperatura variável, vel, bem maiores do que as das rochas sedimentares. Quando uma rocha é submetida ao metamorfismo os minerais são substituídos por outros estáveis às s novas condições= reações metamórficas rficas. As reações metamórficas ocorrem em estado sólida s e podem envolver: a- modificar a granulação da rocha -> > não muda a mineralogia As temperaturas podem chegar a atingir 800º C, porém m sem fusão total dos minerais. Mármore Calcário b- reação entre os minerais e a fase fluída ou desidratação -> > surgimento de novos minerais c- modificar a estrutura cristalina -> minerais polimorfos Reações Metamórficas de um sedimento rico em caolinita e quartzo Kln= caolinita: Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Prl= pirofilita: Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 Ms= muscovita: KAl 3 Si 3 O 10 (0H) 2 Kfs= feldspato K: KAlSi 3 O 8 Ky= cianita; And= andaluzita = Al 2 SiO 5 Sil= Silimanita 6

7 Tipos de Metamorfismo e Rochas Metamórficas A transformação se dád por: 1- aumento da pressão: : quando dirigida= metamorfismo cataclástico. Resulta em rochas foliadas com orientação ou diminuição do tamanho dos minerais. Ex.: milonito, ardósia, etc. Tipos de Metamorfismo e Rochas Metamórficas 2- aumento da temperatura (s/ fusão dos minerais)= metamorfismo de contato.. Aumento do tamanho dos minerais. Ex. Mármore. M Milonito Mármore Calcário Ardósia Tipos de Metamorfismo e Rochas Metamórficas 3-1+2= metamorfismo regional: : recristalização e/ou orientação dependendo do balanço o de P e T do sistema. Ex: quartztitos, gnaisses, filitos,, xistos, etc. Filito Hornfels Quartzito Metamorfismo Regional Metamorfismo Regional Gnaisse Actinolita Xisto Eclogito Migmatito 7

8 Grau Metamórfico A intensidade do metamorfismo pode ser aferida pela associação de minerais presentes na rocha. Ardósia: rocha metassedimentar de baixo grau metamórfico, foliada, granulação muito fina, constituída por quartzo, clorita e sericita. Normalmente preserva o acamamento sedimentar e apresenta brilho acetinado das micas nos planos de foliação. 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 metamórfico e Minerais Índices Rochas Ígneas ou Magmáticas Rocha Ígnea= ignis (latim) significa ter sua origem no fogo. Rocha Magmática ou Ígnea= aquela gerada a partir da consolidação de um massa fundida gerada no interior da Terra Essa massa fundida, viscosa, gerada no interior da Terra é chamada de Magma. O magma pode se deslocar do interior do planeta até regiões mais frias, resfria-se se cristalizando um conjunto de minerais, constituindo assim uma Rocha Ígnea. Quando o magma extravasa na superfície terrestre através s de edifícios vulcânicos recebe o nome de lava. Processos de origem, transporte e consolidação baseiam-se em conhecimentos de física f e química. Por que estudar rochas ígneas? 1- Material de construção e ornamental 2- Fonte de minerais de minério 3- Substrato para reservatórios rios subterrâneos de águam rejeitos, etc. 4- Entender o meio ambiente representam cerca de 70% da crosta terrestre. 8

9 Origem do Magma e das Rochas Ígneas Fase líquida l 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 características: 1- Gerado no interior da Terra a altas Temperaturas ( o C). 2- Fase líquida l viscosa de composição silicática 3- Fase sólida s constituída por minerais jáj consolidados + fragmentos de rocha 4- Fase gasosa constituída por elementos voláteis dissolvidos na fase líquida (água,( gás g s carbônico e compostos de enxofre). Rocha Ígnea= Magma Fase Gasosa Tetraedros se polimerizam formando estruturas complexas, seguindo regras físicof sico-químicas bem definidas Origem do Magma O magma se origina da fusão parcial do manto e da crosta. Fusão pode ser provocada por: Deve-se salientar que: 1- Aumento da Temperatura (zonas aquecidas), 2- Abaixamento da Pressão (falhas geológicas), gicas), 3- Aumento da quantidade de fluídos presentes (água),( 4- Combinação dos 3 fatores 1- No manto não se observa um oceano de magma mas sim um líquido l que permeia um agregado de partículas sólidas. s 2- Aumento do grau de fusão aumento da quantidade de líquido até que este seja espremido com conseqüente ente segregação (da ordem de 25%). 3- Líquido tem viscosidade da ordem de 10 2 a Poises (água= 0,01Poise Poise). 9

10 Composições químicas médias dos principais tipos de rochas magmáticas Principais Locais de Formação dos Magmas 1- astenosfera 2- litosfera (manto) 3- crosta Movimentação do Magma Uma vez gerado tende a se deslocar em direção à superfície. Como se encontra a elevadas temperaturas apresenta menor densidade que as rochas encaixantes sobe por isostasia. Formas: Diápiros, Plumas, Câmaras Magmáticas e Hot spots 10

11 Constituintes dos Magmas Magmas tem composição silicática = composição da crosta e do manto. Composição dos magmas e rochas ígneas bastante diversificado, porém m dois tipos se destacam: granitos (crosta continental), basaltos (crosta oceânica) Influência da Composição no Comportamento dos Magmas Dependendo da composição há características específicas Composição química determina as características físicas f do magma como: 1- Temperatura, 2- Viscosidade e 3- Densidade Estas relações podem ser explicadas através s da polimerização dos tetraedros de SiO 4. Quanto mais alta a concentração de SiO 2 da rocha, mais complexa a estruturação dos tetraedros. Minerais mais complexos. Magmas graníticos, gerados via de regra na crosta: Temperaturas menores do que o dos basaltos, porém maiores 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

12 2- Andamento do processo de solidificação A sequência de cristalização dos minerais Resfriamento do magma, atinge ponto de fusão dos minerais cristalização. Minerais não se cristalizam, todos ao mesmo tempo. Seguem uma seqüência 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 sólida s for segregada do líquido l residual -> haverá formação de uma rocha completamente diferente daquela do líquido l inicial. Em teoria, seria possível, a partir do manto formar todas as rochas ígneas observadas na superfície da Terra. 3- Outros processos Mistura entre magmas, Assimilação de rochas encaixantes e Imiscibilidade Ambiente de Formação das Rochas ìgneas A textura a estrutura de uma rocha refletem seu ambiente de formação. 1- Textura: diz respeito ao arranjo, trama ou relações de contato entre as diferentes fases minerais que constituem uma rocha. 2- A Estrutura relaciona o arranjo de porções distintas de uma rocha. Classificação das Rochas Ígneas 1- Segundo o Ambiente de Resfriamento do Magma As rochas ígneas resultantes da consolidação do magma podem cristalizar-se se tanto: A- No interior da crosta terrestre, no seu local de Formação = rochas plutônicas ou abissais. Ex. Granito B- No interior da crosta terrestre, em profundidades mais próximas à superfície= rochas hipoabissais. Ex. Diabásio C- Na superfície terrestre= rochas vulcânicas. Ex Basalto. 12

13 Diferenças Estruturais e Texturais Diferenças Estruturais e Texturais Aplicando essa classificação: Ex. rocha constituída por: olivina+piroxênio+plagioclásio+magnetita Se extrusiva= Basalto Se intrusiva hipoabissal= Diabásio Se intrusiva plutônica= Gabro 2- Baseada na composição mineralógica 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 São constituídas integralmente de material cristalino identificável; Subfanerítica São constituídas apenas parcialmente por material cristalino; Afanítica Não contém material cristalino. 13

14 4- Quanto ao tamanho dos cristais As rochas magmáticas podem ter granulação: 5- Classificação e nomenclatura baseadas na composição química Na concentração de Sílica (acidez) Gigantes Muito grossa Grossa Média Fina Densa Vítrea Cristais com mais de 10 cm; Cristais entre 3 à 10 cm; Cristais entre 1 à 3 cm; Cristais entre 1 à 10 mm; Cristais entre 0,1 à 1 mm; Cristais entre 0,009 à 0,1 mm; Sem cristais (material vítreo). Rochas Ultra-básicas: SiO 2 < 45%. Ex: Peridotito / Picrito Rochas Básicas: B 45% < SiO 2 < 52%. Ex.: Gabro / Basalto Rochas Intermediárias: rias: 52% < SiO 2 < 63%. Ex: Diorito / Andesito Rochas Ácidas: SiO 2 > 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 Rocha Efusiva Grau de visibilidade - fanerítica Tamanho dos cristais - média a grossa Rocha Plutônica 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

15 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 Rocha Efusiva Grau de visibilidade - fanerítica Tamanho dos cristais - média a grossa Rocha Plutônica 5- Classificação e nomenclatura baseadas na composição 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 análises químicas. 5- Classificação e nomenclatura baseadas na composição química Em parâmetros mais complexos como R1xR2 Classificação Baseada na Concentração de Elementos Maiores 3- Em minerais normativos com informações obtidas experimentalmente Yoder & Tiley (1962) 5- Classificação e nomenclatura baseadas na composição química Triângulares - AFM 15

16 Como reconhecer as rochas? 1- Se estiver no campo observe se: Como reconhecer as rochas? 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

17 Tabelas para Identificação de Rochas 17