São definidas como quaisquer agregados naturais sólidos, compostos de um ou mais minerais, e constituem parte essencial da crosta terrestre.

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2 Rochas São definidas como quaisquer agregados naturais sólidos, compostos de um ou mais minerais, e constituem parte essencial da crosta terrestre.

3 Podemos dizer que as rochas dependem umas das outras e que ao longo do tempo se transformam umas nas outras, dando lugar aos diferentes tipos litológicos ou petrográficos. Os processos que ocorrem à superfície ou na película mais externa da crosta terrestre e que consomem energia exterior ao nosso planeta, principalmente energia solar, são chamados fenómenos geodinâmicos externos ou exógenos.

4 As rochas terrestres não constituem massas estáticas. Elas fazem parte de um planeta cheio de dinâmica (variações de temperatura e pressão, abalos sísmicos e movimentos tectónicos). Da mesma forma, as actividades de Meteorização (intemperismo) causam constantes alterações sobre as rochas. Os três grandes ambientes geológicos geradores de rochas, também ditos petrogénicos são: Ambiente magmático Ambiente sedimentar Ambiente metamórfico

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6 Ambiente Sedimentar

7 Rochas sedimentares As rochas sedimentares são formadas à superfície por acumulação de sedimentos resultantes da desagregação de rochas préexistentes que ao aflorar à superfície - afloramentos - ficam sujeitos a condições de pressão, temperatura e ambiente químico muito diferentes daqueles em que foram gerados. Cerca de 3/4 da Terra são cobertos por rochas sedimentares que revestem partes dos continentes e dos fundos oceânicos.

8 Mineral Minerais herdados Minerais de neoformação Rochas sedimentares detríticas

9 Minerais herdados minerais que fazem parte de rochas sedimentares e que provieram de rochas preexistentes, tendo sido modificados fisicamente devido ao transporte. Exemplos: quartzo, feldspatos e micas, especialmente a moscovite, as anfíbolas, as piroxenas, a calcite, etc. Minerais de neoformação minerais novos, que fazem parte de rocha sedimentar e originados devido a reacções químicas ocorridas na fase de sedimentogénese ou de diagénese. Exemplos: calcite, dolomite, sílica, minerais de argila, halite e gesso.

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11 Esquema simplificado da génese das rochas sedimentares.

12 As rochas expostas à superfície da crosta terrestre ficam sujeitas às acções físicas e químicas exercidas pelo contacto com a atmosfera (temperatura e vento), hidrosfera (água) e biosfera (seres vivos). Estes fenómenos gerados pelos agentes geodinâmicos externos vão dar origem à meteorização. A meteorização não é mais que o resultado das acções físicas e químicas sobre as rochas. Como consequência, as rochas são gradualmente alteradas e desagregadas. Assim, temos a meteorização física das rochas por meios mecânicos e a meteorização químicas.

13 Os agentes de meteorização podem ser reunidos em dois grupos principais: 1- Físicos ou Mecânicos, pelos quais os materiais são desintegrados, principalmente por acção de: 1. Variação de temperatura (termoclastia) 2. Congelamento da água (crioclastia) 3. Cristalização de sais (haloclastia) 4. Acção física de seres vivos 2- Químicos, pelos quais os materiais são decompostos por acção de: 1. Hidrólise; 2. Carbonatação 3. Oxidação 4. Acção química dos organismos e dos materiais orgânicos.

14 Meteorização Física A meteorização física gera a fragmentação das rochas em fragmentos cada vez menores, mas que retém as características do material original. A desagregação ou desintegração acontece pela contracção e expansão provocadas pelas variações de temperatura, facilitada pela existência de fendas, as diáclases, resultantes quer das condições de arrefecimento das rochas ígneas, quer do relaxamento da pressão durante a acção das forças tectónicas.

15 Consequências da Meteorização Física

16 Acção seres vivos Termoclastia Acção seres vivos Crioclastia Diáclases

17 Meteorização Química A decomposição das rochas por meios químicos é traduzida pela alteração da estrutura interna, podendo ocorrer remoção ou originando outros minerais mais estáveis ou uma série de produtos solúveis, que são transportados pelos rios e mar. Quase sempre, a água actua, particularmente, como dissolvente. A água pura é relativamente inerte em relação à maioria dos minerais. Porém, ela sempre carrega da atmosfera substâncias dissolvidas, como por exemplo, O 2, CO 2, e às vezes, nitratos e nitritos que ao penetrar no subsolo, podem iniciar um ataque às rochas, através de processos como a hidrólise, hidratação, oxidação e carbonatação. H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3 - ácido carbónico Ião hidrogeno carbonato

18 1.Hidrólise Normalmente, o mais importante agente químico é a água. Na hidrólise, os iões da água combinam-se com os compostos, com a formação de novas substâncias. A água que penetra nos interstícios das rochas e combinam-se com os iões de alguns minerais formando novas substâncias. Os feldspatos são relativamente pouco estáveis e sofrem com facilidade a acção desse ataque. No caso do feldspato, temos que: As águas acidificadas reagem com o feldspato potássico (mineral que ocorre, por ex: nas rochas graníticas), originando a caulinite mineral do grupo das argilas, com grande interesse para a indústria cerâmica. Este exemplo de meteorização é representado pela reacção química: 2KALSi 3 O 8 + H 2 CO 3 + H 2 O K 2 CO 3 + Al 2 Si (OH) 4 + KOH + 4SiO 2 (feldspato) (caulinite/argila)

19 O fenómeno denomina-se caulinização, ocorrendo frequentemente nas rochas graníticas, que a pouco e pouco, se vão alterando, pela transformação dos feldspatos em minerais de argila Pedreira de Caulinite

20 2- Carbonatação Os calcários são rochas fundamentalmente constituídas por um mineral a que se dá o nome de calcite (carbonato de cálcio: CaCO3). Sendo este mineral facilmente atacado pelos ácidos, quando em contacto com as águas ácidas que neles circulam pelas diáclases, ocorre uma reacção química característica, conhecida por carbonatação, da qual resulta bicarbonato de cálcio dissolvido na água. A lenta mas contínua circulação das águas pelas diáclases leva à dissolução do calcário. CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca (HCO -3 ) CaCO 3 = carbonato de cálcio Solúveis 2(HCO -3 ) = hidrogenocarbonato (bicarbonato de cálcio) H 2 CO 3 = ácido carbónico

21 Por este processo, as fendas dos calcários vão-se alargando e coalescendo umas com as outras, o que, em casos extremos pode levar à formação de longos e largos canais subterrâneos, por onde se dá uma intensa circulação da água. Em Portugal continental, os maciços calcários da região centro (Fátima, Minde, Ourém), são bons exemplos de locais onde ocorre a formação de grutas e galerias subterrâneas. Grutas da Moeda - Fátima

22 3- Oxidação Processo de meteorização química, pelo qual o oxigénio atmosférico (dissolvido na água) reage com os iões dos minerais, produzindo óxidos. Este processo é especialmente importante na meteorização de minerais, com teores de ferro elevados (minerais ferromagnesianos olivinas piroxenas e as anfíbolas). COMO É QUE OCORRE A OXIDAÇÃO DOS MINERAIS? O ferro, que faz parte de minerais comuns como a biotite e a olivina, pode ser facilmente oxidado pela seguinte reacção: 4 FeO + O 2 2 FeO 3 4 FeO = óxido ferroso 2 FeO 3 = óxido férrico

23 Por este processo, formam-se novos minerais, com o ferro na forma oxidada, como a hematite. O ferro oxidado torna-se insolúvel em água, precipitando-se no meio em que se encontre, devendo-se a este facto a coloração avermelhada dos produtos de meteorização.

24 Meteorização do granito

25 Meteorização do granito Constituintes primários Mineral Quartzo Composição SiO 2 Solução coloidal _ Produtos da Meteorização Minerais em neoformação _ Minerais primários persistentes Quartzo Catiões removidos _ Feldspato Na + e K + Sílica e Alumina (Al 2 O 3 ) Minerais de Argila (ex: caulite) _ Na + K + Mica K +, Fe 2+, Mg 2* Sílica e Alumina (Al 2 O 3 ) Minerais de Argila Minerais ferromagnesianos Mg 2* Fe 2 Sílica e Alumina Óxido de Ferro Minerais de Argila Hematite _ Mg 2*

26 Como consequência da acção dos agentes meteóricos sobre as rochas, estas vão sendo desagregadas originando fragmentos e grãos de diferentes dimensões: detritos ou clastos, substâncias químicas que passam a soluções nas águas de transporte e ainda substâncias químicas produzidas por seres vivos ou resultantes da sua actividade. A acção de desgaste e remoção dos diferentes detritos e soluções, que acontece a seguir ou em simultâneo à meteorização, chama-se erosão. Sedimentos Detritos ou clastos Substâncias químicas dissolvidas Substâncias químicas produzidas por seres vivos

27 Os materiais resultantes da meteorização e da erosão, normalmente, não ficam no seu local de origem. São deslocados para outros locais pelos ventos, gravidade, águas (estado líquido e sólido), o que caracteriza o transporte.

28 Quando o agente transportador perde a força de arraste e deposita os detritos que transportava, segundo a dimensão e densidade dos detritos, ocorre a sedimentação dos minerais. Meteorização/erosão + transporte + Sedimentação = Sedimentogénese

29 A sedimentação ou deposição ocorre, em vários ambientes (deltaico, lagunar, marinho, torrencial, etc.), sobretudo por acção da gravidade. Como resultado de sucessivos transportes e deposições formam-se camadas ou estratos de sedimentos, disposição característica da grande maioria das rochas sedimentares. Os ambientes e a formação das rochas sedimentares

30 PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃODOS ESTRATOS Para além dos detritos, também se podem depositar novos minerais resultantes da meteorização química, minerais de precipitação das substâncias em solução e matéria orgânica, como por exemplo, vegetais mortos, esqueletos de animais,etc.

31 Estratificação O estrato é a unidade estratigráfica elementar; o seu limite superior é denominado tecto e o inferior, muro. Estratificação cruzada - derivada da variação na intensidade e/ou na direcção do agente de transporte

32 Após a sedimentogénese, ocorre a diagénese que consiste nas mudanças ou transformações, químicas, físicas e biológicas, sofridas pelos sedimentos após a sua deposição, até se tornarem rochas sedimentares. Inclui os seguintes processos: Compactação - Compressão dos sedimentos por acção da estratificação, que assim, ficam sujeitos a um aumento da pressão crescente. A compactação determina a expulsão de água (desidratação). Cimentação - agregação dos sedimentos pelos minerais derivados da precipitação de substâncias químicas dissolvidas na água. Esquema da compactação dos sedimentos detríticos e circulação dos fluidos entre os poros.

33 Génese das rochas sedimentares

34 Classes das rochas sedimentares Tendo em conta a origem da fracção dominante podem classificar-se em: 1.1- Rochas detríticas (clásticas) 1.2- Rochas Quimiogénicas 1.3- Rochas Biogénicas.

35 1.1- Rochas detríticas (clásticas) São rochas sedimentares constituídas predominantemente por detritos. Os sedimentos podem apresentar-se soltos, ou então estar ligados. Sedimentos soltos Sedimentos ligados Rochas desagregadas Rochas consolidadas Como a granulidade dos materiais que constituem as rochas detríticas são variáveis e dada a sua importância na caracterização dessas rochas, é necessário estabelecer sistemas de classificação dos sedimentos detríticos. Estes sistemas constituem escalas granulométricas

36 Classificação dos sedimentos detríticos ( Wentworth e Udden) Corresponde neste caso a um dos graus da escala, podendo ser minerais de argila ou outros com a respectiva dimensão.

37 Rochas congloméráticas Embora exista uma grande variedade de minerais e fragmentos de rochas na composição das rochas detríticas os principais componentes são minerais de argila e quartzo. Os minerais de argila são o produto mais abundante resultante da alteração dos minerais do grupo dos silicatos, especialmente os feldspatos. Por outro lado o quartzo deve a sua grande abundância ao facto de ser muito resistente,tanto do ponto de vista mecânico como químico. Conglomerado Brecha

38 Rochas Areníticas A fracção detrítica predominante neste tipo de rocha tem dimensões compreendidas entre 1/6 e 2 mm. As areias são rochas desagregadas de composição mineralógica variada ( areias quartzosa, areias calcárias, basálticas,etc) As areias podem ser cimentadas, formando os arenitos ou grés.

39 Rochas argilosas e sílticas Esta divisão compreende todos os mais finos sedimentos mecanicamente formados, representados essencialmente pelas argilas. As partículas constituintes variam de dimensões ultramicroscópicas (inferiores a 0,01 mm) até dimensões de partículas coloidais. As propriedades mais directamente observáveis nos argilitos (coesão a seco, plasticidade quando húmido, impermeabilidade, fácil suspensão nas águas em movimento, sedimentação por decantação, etc. ) advêm, directamente do comportamento físico dos elementos, considerados como partículas muito pequenas, (> 1/256 mm).

40 TEXTURA Está ligada ao tipo de génese da rocha sedimentar e pode ser: Clástica : abrange todas as rochas sedimentares de origem mecânica ( arenito ) Não clástica : compreende todas as rochas sedimentares de origem química e inorgânica: calcários, antracintos etc

41 1.2- Rochas Quimiogénicas São rochas sedimentares formadas a partir da precipitação de materiais dissolvidos. Pode ocorrer devido à evaporação da água (evaporitos) ou devido à alterações das condições da solução (temperatura, pressão, etc). Como rochas quimiogénicas podemos citar: - Os calcários de precipitação. - As rochas salinas: sal-gema e o gesso (evaporitos) Exemplo: gesso e calcário.

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43 Calcário de Precipitação (quimiogénico) Os calcários são rochas sedimentares carbonatadas constituídas pelo mineral calcite (quimicamente designado por carbonato de cálcio). O carbonato de cálcio (CaCO 3 ) é insolúvel em água pura, entretanto é solúvel em água gasocarbónica (água com CO 2 ). Nestas águas, o dióxido de carbono reage com a água formando o ácido carbónico. O ácido carbónico reage com o carbonato de cálcio do calcário, dando origem ao hidrogenocarbonato (bicarbonato de cálcio), que é solúvel. CaCO 3 + H 2 CO 3 Ca (HCO -3 ) * CaCO 3 = carbonato de cálcio 2(HCO -3 ) = hidrogenocarbonato (bicarbonato de cálcio) H 2 CO 3 = ácido carbónico

44 Se houver um abaixamento da tensão de CO 2, provocado pelo aumento da temperatura e redução da pressão, o carbonato de cálcio insolúvel pode precipitar formando um sedimento que depois de cimentado dá origem ao calcário de origem química. A reversibilidade das reacções descritas, está na base das paisagens características de zonas calcárias, conhecidas como modelado cársicos.

45 Modelado Cársico As Rochas Rochas Sedimentares Dolina Lapiás Algar Gruta Estalagmites Estalactites Acetato 6

46 Gesso 1 Rocha sedimentar originadas da precipitação de sulfato de cálcio (CaSO 4 ), com formação do mineral gesso. Esta precipitação é desencadeada pela evaporação de águas marinhas retidas em lagunas ou água salgada de lagos de zonas áridas, que contém sulfato de cálcio em solução.

47 Sal-gema 2 Rocha sedimentar originadas da precipitação de sais de cloreto de sódio (NaCl), com formação do mineral halite. Esta precipitação é desencadeada pela evaporação de águas marinhas retidas em lagunas ou água salgada de lagos de zonas áridas, que contém cloreto de sódio em solução. O sal-gema é pouco denso e muito plástico, em algumas situações podem ascender até a crosta e formando uma grande massa salina domas salinas ou diapiros.

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49 1.3- Rochas Biogénicas ou Quimiobiogénicas São rochas sedimentares originadas a partir da actividade de seres vivos. Como rochas Biogénicas podemos citar: - Calcários biogénicos - Carvão O petróleo, actualmente, não é considerado uma rocha por se apresentar no estado líquido, entretanto, como forma-se a partir da matéria orgânica no interior de rochas sedimentares vamos estudá-lo nesta alínea.

50 Calcários Biogénicos No caso da formação deste tipo de calcário, a precipitação da calcite é consequência da actividade dos seres vivos. Como exemplo, podemos citar a redução da tensão de CO 2 devido a actividade fotossintética de algas marinhas e do fitoplâncton, factor que cria condição para que ocorra a precipitação da calcite. Os calcários biogénicos podem ser: calcário recifal, conquífero e numulítico.

51 Formação de combustíveis fósseis

52 Carvões Os carvões tiveram uma origem biogénica e formaram-se a partir de detritos vegetais que se acumularam em zonas pantanosas ou lagunares, por vezes próximas do mar. Esses restos vegetais foram recobertos por sedimentos de origem detrítica, que os isolaram do ar. Assim foram transformados por microorganismos, enriquecendo-se em carbono e tornandose cada vez mais negros

53 Incarbonização Durante o processo de incarbonização, o material vegetal da turfa sofre inicialmente alterações bioquímicas, por acção de microorganismos, na sua maioria anaeróbios. O aprofundamento gera alterações nas condições de temperatura e pressão que fazem Durante cessar as alterações bioquímicas e dão início as transformações geoquímicas, em que se verifica a perda de água e de substâncias voláteis, a diminuição da porosidade e aumento da concentração de carbono.

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55 Petróleo Os rios lançam para o mar e para as lagunas milhões de toneladas de matéria orgânica e sais minerais. Pequenos seres vivos proliferam nessas zonas, flutuando na água (o plâncton) e aproveitando-se dessa matéria. Quando morrem depositam-se no fundo e sobre eles depositam-se detritos argiloso, de tal modo que, ao fim de milhões de anos sob a pressão desses sedimentos, a matéria orgânica proveniente essencialmente do plâncton se transforma numa mistura liquida que é o petróleo. Petróleo é constituído por hidrocarbonetos que derivam principalmente da parte lipídica da matéria orgânica. Asfalto ou betume Produtos petrolíferos Petróleo bruto ou nafta Gás natural

56 Formação de Petróleo

57 Condições geológicas que proporcionam a acumulação de petróleo

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59 Mas afinal o que é um fóssil? São vestígios, marcas ou restos de seres vivos que viveram há muito tempo no nosso planeta, tendo a mesma idade da rocha que os contém.

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63 Mas como é que se dá a transformação de um ser vivo num fóssil? A partir de um conjunto de processos que se designa por fossilização. Este fenómeno permitiu a preservação dos vestígios de seres vivos que existiram no passado.

64 1 - Morte do ser vivo 2 Deposição de sedimentos sobre os seus restos mortais (como consequência estes deixam de estar em contacto com os agentes atmosféricos e com o oxigénio, descompondo-se por isso mais lentamente) 3 Substituição da matéria orgânica (existente nos restos mortais) por matéria mineral 4 Após milhões de anos, e através do desgaste das rochas, o fóssil fica exposto novamente à superfície.

65 Existência de partes duras (ossos, dentes, carapaças) na constituição dos seres vivos as partes moles são rapidamente decompostas; Rapidez no soterramento dos restos mortais por sedimentos; Tipo de sedimentos que cobrem os restos mortais (devem ser finos e impermeáveis) Habitat (a fossilização ocorre mais frequentemente em ambientes aquáticos) há maior protecção contra os agentes atmosféricos; Condições ambientais: temperaturas e humidade baixas dificultam a decomposição;

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67 1 - Mumificação ou conservação total Todo ou quase todo o ser vivo fica conservado, mesmo as suas partes moles. Após a morte, o ser vivo é envolvido por uma substância (como por exemplo, o gelo) que permite a sua conservação. Exemplos de mumificação: Insectos conservados em âmbar. Mamutes conservados no gelo.

68 Conservação em âmbar

69 Mamute conservado no gelo Este animal encontrado na Sibéria é um Mamute, uma espécie de elefante pré-histórico. O animal é do sexo masculino e encontra-se em bom estado, por isso os cientistas optaram por levar o exemplar para uma caverna localizada em Khatanga na Sibéria, onde a temperatura se mantém sempre abaixo de 0 ºC.

70 2 - Moldagem Não se conservam quaisquer partes do organismo, ficando apenas uma reprodução ou molde das suas partes duras. Reprodução da estrutura interna Molde interno. Reprodução da estrutura externa Molde externo.

71 O interior do organismo enche-se de sedimentos que reproduzem os detalhes da sua estrutura interna O organismo, ao morrer, cai sobre os sedimentos, deixando impressas as suas características estruturais externas

72 Moldagem Molde Interno Molde Externo Molde Externo Molde Interno

73 3 - Mineralização Os sedimentos que envolvem o ser vivo sofrem compressão devido ao peso dos depósitos que estão por cima. A matéria que constitui o ser vivo (matéria orgânica) é substituída gradualmente por minerais, como a calcite e a sílica, ficando o ser vivo transformado em pedra.

74 Mineralização Trilobite Amonite Cabeça de dinossauro mineralizada

75 Mineralização Troncos petrificados

76 Marcas de actividade Constituem o tipo de fossilização mais abundante. São vestígios da actividade dos seres vivos, impressos nas rochas. Fornecem informações importantes sobre o modo de vida dos seres vivos. Podem ser: Pegadas de dinossauros Fezes fossilizadas Ovos fossilizados

77 Pegadas de dinossauros

78 Ovos fossilizados

79 Fezes fossilizadas - Coprólitos Dinossauro herbívoro do período Jurássico Tartaruga do período Miocénico

80 Fósseis vivos São seres vivos que existem desde há muitos milhões de anos. Mantiveram as suas características ao longo do tempo, pois adaptaram-se bem aos variados ambientes que a Terra atravessou. Actualmente existem fósseis destes seres e também existem exemplares vivos.

81 Fósseis vivos Celacanto Latimeria chalumnae

82 Fósseis vivos Gingko Gingko biloba L.

83 Nautilus sp. Fósseis vivos

84 Fósseis vivos Caranguejo-ferradura Limulus polyphemus L.

85 Permitem estudar a evolução da vida na Terra Permitem datar as rochas e determinar ambientes antigos. Amonite 248 M.a. 66 M.a. Fóssil de Idade Coral 500 M.a. actualidade Vivem apenas em ambientes de águas calmas, quentes e pouco profundas Fóssil de Fácie

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87 As rochas não se encontram na Natureza convenientemente divididas em corpos separados ígneas aqui, sedimentares ali e metamórficas acolá. Em vez disso, elas encontram-se misturadas em padrões determinados pela história geológica da região. Os geólogos cartografam esses padrões tanto à superfície como projectando-os para o interior, tentando deduzir o passado geológico a partir da presente variedade e distribuição das rochas é esta a alma do Uniformitarismo ou Actualismo A chave para a compreensão dos fenómenos do passado geológico reside na compreensão dos fenómenos geológicos presentes, uma vez que não existem razões que nos levem a crer que tais processos sejam diferentes com o decorrer dos tempos geológicos.

88 Lagos Gelo Vento Chuva Rios Mar Argilas; restos de organismos Till (tillitos); areias e cascalhos flúvioglaciais Dunas de areia; poeira (loess) Depósitos de enxurrada Depósitos fluviais, deltas e estuários Praias e ambientes marinhos rasos; ambientes marinhos profundos (vasas) Os ambientes de sedimentação podem ser definidos como áreas da superfície terrestre com propriedades físicas, químicas e biológicas bem definidas e diferentes de áreas adjacentes.

89 Os sedimentos e as rochas sedimentares são caracterizados pela presença de estratificação - que resulta da formação de camadas paralelas e horizontais, pela deposição contínua de partículas no fundo de um oceano, de um lago, de um rio ou numa superfície continental.

90 A deposição dos sedimentos O modo de deposição é extremamente importante nas características da rocha sedimentar que irá resultar, indicando claramente o ambiente (continental ou marinho) em que o material se formou (p.ex., marcas de ondas)

91 Deposição rápida Pouca estratificação/ laminação; pobre separação por tamanho dos grãos (seleção granulométrica lei de Stokes)

92 Deposição lenta Boa estratificação / laminação; boa seleção granulométrica (estratificação gradacional)

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