3 MATERIAIS TERRESTRES

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1 3 MATERIAIS TERRESTRES Neste capítulo serão apresentados os tipos de materiais terrestres que ocorrem na superfície da Terra. O conhecimento sobre a origem e a classificação de rochas é de grande importância para o homem, uma vez que é delas que se retira, direta e/ou indiretamente, todo o suprimento da sua existência. O objetivo principal é classificar esses materiais segundo suas origens e apresentar suas principais características e usos. 3.1 A LITOSFERA Denomina-se litosfera a parte externa consolidada da Terra, também chamada de crosta terrestre. Segundo estudos especializados, baseados em dados modernos fornecidos por estudos geofísicos, a espessura da litosfera varia de 35 a 50 km. A crosta terrestre é constituída de rochas e minerais. Distinguem três grandes grupos de rochas, segundo sua gênese, sendo : rochas ígneas, sedimentares e metamórficas. As rochas de origem magmática, inclusive as metamórficas de matriz ígnea, constituem cerca de 95% do volume total da crosta, no entanto, ocupam apenas 25% da superfície. Já as rochas sedimentares perfazem 5% do volume, mas cobrem 75% da superfície, terrestre. As rochas magmáticas exibem grande variedade, com mais de mil tipos, no entanto é pequeno o número dos principais minerais. A tabela a seguir mostra a composição mineralógica média das rochas magmáticas : Mineral % Feldspato 59,5 Quartzo 12,0 Piroxênios e anfibólios 16,8 Mica 3,8 Minerais acessórios 7,0 Rocha é um agregado natural formado de dois ou mais minerais, que constitui parte essencial da crosta terrestre e é nitidamente individualizado. As rochas ocorrem em extensões consideráveis, inclusive sendo representadas em mapas geológicos. Elas são nitidamente individualizadas, porque os minerais se agregam obedecendo as leis físicas, químicas ou fisico-químicas, dependendo das condições em que se forma. 3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS TERRESTRES Até o momento você se familiarizou com as transformações que ocorrem no planeta. Agora vamos tratar de um dos domínios que sofre transformações: os materiais terrestres. A camada sólida externa da Terra, a crosta, é chamada de Litosfera; a água dos rios, mares e oceanos constitui a Hidrosfera; e o ar que envolve a Terra forma a Atmosfera. Então, agrupar materiais terrestres distinguindo-os em qualquer um dos três termos: hidrosfera, atmosfera e litosfera é classificar. Para classificar é necessário critérios : Apostila de Geociências capítulo 3-9 -

2 Classificar consiste em reunir coisas que tem propriedades e/ou características comuns e para isto são utilizados os critérios de classificação. A classificação é um instrumento científico importante que permite separar, agrupar, reunir, um grande número de objetos diferentes em pequenos grupos ou classes de objetos semelhantes, para um estudo mais fácil e dirigido. Classificação feita a partir de propriedades observadas e descritas (cor, formato,... ) é chamada CLASSIFICAÇÃO DESCRITIVA. É necessário bom senso para decidir quais as características e/ou propriedades que poderiam ser usadas como base para a classificação. 3.3 CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS Os materiais que constituem a crosta terrestre são chamados ROCHAS. Para classificá-los, o critério é o genético, isto é, a maneira segundo a qual estes materiais se formaram. A classificação feita baseada na gênese do material é chamada CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA. Para classificar materiais neste critério, requer conhecimento. Este conhecimento você adquirirá no decorrer das próximas aulas, onde será explicitado detalhadamente a gênese de cada grupo de rocha. De acordo com este critério genético, as rochas são classificadas em 3 grupos: rochas ígneas, metamórficas e sedimentares. Estas classes genéticas mantém uma relação que é chamada de ciclo das rochas. 3.4 ROCHAS ÍGNEAS As rochas ígneas se formam pela consolidação por resfriamento de magma (ação vulcânica). Denomina-se magma (do grego magma, magmatos = pasta) o material rochoso fundido a altas temperaturas, originado no manto ou na crosta terrestre.o magma origina-se a grandes profundidades (no máximo 300 km), na parte inferior da crosta ou na porção superior do manto. Sua composição e características são discutíveis, já que o magma não pode ser estudado em seu local de origem, entretanto, pelo estudo das lavas, magma que extravasa pelos vulcões, pode-se ter uma boa idéia, embora se considere que haja uma grande perda de voláteis durante este processo. O magma é uma mistura física e quimicamente complexa que pode ser definida da seguinte maneira : fluído natural muito quente constituído por uma fusão de silicatos e mostrando proporções variadas de água, elementos voláteis ou cristais em processo de crescimento. Do ponto de vista físico-químico, os componentes essenciais são : - uma fase líquida, mantida em fusão pela temperatura elevada, constituída essencialmente por uma solução altamente complexa de um grande número de componentes, a maior parte dos quais de natureza silicática; - uma fase gasosa, mantida em solução por pressão, constituída predominantemente por H 2 O e quantidades menores de CO 2, HCl, HF, SO 2, etc.; - uma fase sólida, formada por cristais de composição essencialmente silicática, em fase de crescimento ou natureza residual, assim como de fragmentos de rocha. Apostila de Geociências capítulo

3 A composição química essencial dos magmas é, em termos de óxidos, algo aproximadamente conforme as proporções ilustradas na tabela a seguir, acrescido de traços de MnO, TiO 2 e mais proporções variadas de elementos voláteis : Composição % SiO Al 2 O FeO Fe 2 O MgO 0-25 CaO 0-16 Na 2 O 0-11 K 2 O 0-10 A denominação magma pode ser utilizada genericamente para designar este material enquanto o mesmo se comportar como um fluido viscoso e retiver uma mobilidade potencial. O magma pode se deslocar de seu lugar de origem em pulsos, dirigindo-se a locais de menor pressão. Quando o magma extravasa a superfície terrestre, passa a ser chamado de lava. Magma e lava diferem substancialmente no que diz respeito a sua cristalização e, conseqüentemente, as rochas que irão originar. Quando o magma se solidifica no interior da crosta, quer seja próximo ao seu lugar de origem ou longe dele, denominar-se-á a rocha como ÍGNEA INTRUSIVA ou PLUTÔNICA. Já quando a solidificação das lavas ocorre na superfície da crosta, em contato íntimo com a atmosfera e hidrosfera, sob condições ambientais de temperatura e pressão, após o extravasamento da lava no transcorrer de episódios vulcânicos, resultam rochas denominadas ÍGNEAS EXTRUSIVAS ou VULCÂNICAS. Apostila de Geociências capítulo

4 O ambiente físico de consolidação das rochas intrusivas é marcadamente diferente do das rochas extrusivas. As rochas intrusivas se consolidam portanto em ambientes de pressões e temperaturas altas e moderadas. As rochas extrusivas se consolidam sob condições de baixa temperatura e pressão, que diferem imensamente do ambiente do qual o magma se originou. Em conseqüência disto, o resfriamento de um magma que virá a formar uma rocha intrusiva é mais lento, e mais demorado que o de uma ROCHA EXTRUSIVA que resfria rapidamente. o resfriamento total de um derrame espesso de lava, que originará uma rocha Ígnea extrusiva, por exemplo, se dá em tempo histórico: dezenas e talvez algumas centenas de anos; já um corpo intrusivo plutônico pode demandar alguns milhões de anos para resfriar. rocha ígnea extrusiva rocha ígnea intrusiva A granulação pode ser considerada, de um modo genérico, como critério indicativo das condições de resfriamento das rochas: - as rochas extrusivas exibem granulação muito fina, densa, formada de micro minerais indistintos a olho nu, isto em decorrência da sua cristalização rápida; - as rochas intrusivas, em decorrência da cristalização mais demorada de seus minerais exibem granulação grossa a média, os cristais não obedecem seqüência, são distribuídos ao acaso Estrutura do vulcão A forma topográfica do vulcão depende do tipo de lava (composição química, viscosidade, conteúdo de gases e temperatura das lavas). - Lavas pouco viscosas (pobres em sílica) constituem edifícios vulcânicos com flancos suaves, e os derrames são extensos e espessos (pois espalham com mais facilidade) (Havaí). - Lavas mais viscosas (rica em sílica) não fluem com facilidade, resultando em edifícios com flancos íngremes e constituídos em geral pelo material fragmentado por explosões (Ex:Vesúvio na Itália). Apostila de Geociências capítulo

5 A figura 1 ilustra o modelo teórico de um vulcão, onde o reservatório magmático (ou câmara magmática) pode se situar na litosfera ou na astenosfera. O magma parte daí por meio da chaminé até a cratera, onde é expelido formando a lava vulcânica. Outros condutos, como fraturas no edifício vulcânico, também podem trazer o magma para a superfície. Figura 1 Modelo teórico de um vulcão (Retirado de Teixeira et al., 2000) Produtos do vulcanismo Gases vulcânicos 60 a 90% do vapor d água é proveniente da água suterrânea e o resto do próprio magma. Outros gases: H, O, HCl, H 2 S, NH 4, S, K etc. Lavas forma líquida ou fluída com T de 600 a 1200 o C. Piroclastos componentes sólidos formado por fragmentos retirados das rochas encaixantes do próprio cone ou de provenientes de profundidades maiores. Varia desde poeira vulcânica (tufos e cinzas) até blocos com 1m 3 de diâmetro. Bombas fragmentos semi-sólidos lançados a grandes alturas ao mesmo temoi em que os gases são expulsos. Gêiseres e fontes térmicas quando a água da chuva infiltra no subsolo o calor da câmara magmática causa, por condução térmica, o aquecimento o aqüífero. Assim a água subterrânea se superaquece e o seu volume se expande. Com a expansão cria-se um jato violento de vapor e água aquecida (geiser) drenada do aqüífero, alcançando a superfície por um conduto qualquer. Após a redução da pressão, o processo é interrompido enquanto a recarga do aqüífero continua, reiniciando o fenômeno. Fumarolas quando o processo descrito acima envolve temperaturas maiores, ocorrem as emanações de gases e vapor. Apostila de Geociências capítulo

6 Panela de lama quando a água superaquecida contendo gases ácidos dissolvem as rochas encaixantes removendo material fino que se acumula em panelas superficiais de lama quente. A figura 2 a seguir ilustra os principais produtos vulcânicos. Figura 2 Mecanismo de funcionamento de gêiseres, fumarolas e fontes térmicos (Retirado de Teixeira et al., 2000) Distribuição geográfica dos vulcões atuais Nenhuma parte da Terra esteve livre de vulcanismo durante a era geológica, mas no período atual, a atividade vulcânica tem sido limitada a regiões bem definidas. existem cerca de 500 a 600 vulcões ativos na Terra. cerca de 62% da atividade vulcânica mundial ocorre ao longo das costas do Oceano Pacífico (Cinturão do Fogo). Outros 14% estão distribuídos nos arcos de ilhas da Indonésia. 17% estão nas ilhas do Pacífico Central, Oceano Índico e Oceano Atlântico. Os restantes 7% referem-se a ocorrências no Mediterrâneo, norte da Ásia menor e centros de continentes (África Oriental). esta distribuição é explicada através do conceito de placas litosféricas, ou seja, as atividades sísmicas e VULCÂNICAS correspondem aos limites de placas tectônicas. Apostila de Geociências capítulo

7 3.4.4 Classificação das rochas ígneas As rochas ígneas, dada sua complexidade, exigem métodos de investigação refinados para uma classificação precisa, tais como análise química, petrográfica, entre outras. No entanto, é possível executar uma classificação por meio de processos mais simples sem análises químicas, mas simplesmente pelo método macroscópico das amostras ( observação a olho nu ). Para tanto, analisam-se as características das amostras de rocha quanto a uma série de critérios, que fornecem parâmetros mais ou menos definidos. A associação dos diversos parâmetros obtidos, permite enquadrar a rocha, com maior ou menor rigor, em uma classificação que a distingue dos outros tipos genéticos. Características : Ígneas extrusivas : granulação fina, densa, formada por micro minerais indistintos a olho nu (resfriamento rápido); coloração predominantemente escura (em função do baixo teor de SiO 2 e da presença de minerais de ferro e magnésio); possuem os constituintes dispostos ao acaso; predominantemente resistentes ao risco do estilete; podem possuir vesículas. Ígneas intrusivas : exibem granulação média a grossa (resfriamento lento); possuem coloração predominantemente clara (em função de alto teor de SiO 2 ); possuem os constituintes dispostos ao acaso; predominantemente resistentes ao risco do estilete; Vulcanismo e o meio ambiente Os vulcões emanam para a atmosfera enorme quantidade de material particulado e gases que podem afetar o clima da Terra, contribuindo com o aquecimento global. Enquanto os vulcões contribuem com cerca de 110 milhões de toneladas de CO 2 /ano as atividades industriais adicionam mais de 10 bilhões de toneladas/ano. O maior impacto causado pelos vulcões refere-se à liberação de cinzas e SO 2. Esse gás reage com a umidade do ar transformando-se em aerossóis de ácido sulfúrico chuva ácida. As rochas vulcânicas produzem solos férteis. Ex: terra-roxa. Apostila de Geociências capítulo

8 Aplicações Algumas rochas graníticas são portadoras de jazidas: os grandes depósitos de cassiterita (minério de estanho) da Amazônia estão associados a manifestações graníticas muito antigas (mais de 900 Ma de idade). as principais jazidas de cobre (em sulfetos) e de molibdênio estão contidas em rochas graníticas (EUA, Chile, Peru, Nova Caledônia). matéria-prima para brita e rocha ornamental (para revestimento de pisos, paredes etc). 3.5 ROCHAS SEDIMENTARES Cada grupo de rochas tem a sua gênese específica. As rochas sedimentares originaram-se do acúmulo e consolidação de materiais de degradação de rochas preexistentes. Esta degradação, promovida pelos fenômenos de integração rochaatmosfera, resulta de processos que atuam simultaneamente em conjunto, referidos por intemperismo. A desintegração consiste de fenômenos físicos e químicos. O intemperismo físico provoca fragmentação das rochas em virtude da ação da temperatura (contração e dilatação) e por ação mecânica causada pelo congelamento da água.o intemperismo químico engloba as mudanças químicas que ocorrem nas rochas e seus constituintes, durante um determinado tempo. Da atuação dos processos intempéricos resulta um manto de materiais que forma um solo de espessura variável recobrindo as rochas atacadas. Neste solo podem sobreviver à degradação fragmentos de rochas e minerais. Esta mistura de materiais é removida por EROSÃO do lugar onde se formou (rocha matriz) e passa a ser transportada (enxurrada, rios, geleiras, ventos, etc.. ) em SUSPENSÃO MECÂNICA ou em SOLUÇÃO. Finalmente em determinadas circunstâncias, quando os agentes de transporte perdem sua força, o material DEPOSITA. O material transportado é chamado de SEDIMENTO. As partículas deste material sofrem vários efeitos do transporte, quebram, desgastam-se, diminuindo seu tamanho e assumindo na maioria das vezes, contornos arredondados. Além disso, são também selecionadas em função de seu tamanho, uma vez que partículas do mesmo tamanho tendem a depositar-se nos mesmo sítios (ver tabela). Desgastadas de diversas maneiras e selecionadas em extensão variável os sedimentos acumulam-se em bacias sedimentares. Assim empilhando, o sedimento vai sofrendo o peso dos materiais que se acumulam sobre ele, além de sofrer a ação das soluções que reteve em seus poros. A pressão dos sedimentos sobrejacentes conduz a COMPACTACÃO daquele sedimento inicialmente incoerente, o que implica na redução de sua porosidade. As soluções aprisionadas na rocha circulam pelos poros e acabam por precipitar quimicamente novos materiais, que preenchem os poros, e CIMENTAM os grãos entre si. Ao conjunto de modificações que um sedimento sofre, após depositado chamamos DIAGÊNESE. Um dos fenômenos diagenétícos é a LITIFICAÇÃO, transformação de um sedimento em rocha sedimentar, pela ação conjunta da COMPACTAÇÃO E CIMENTAÇÃO. Os vários tipos de rochas sedimentares formam camadas horizontais de espessura variada (mm a metros), que se sobrepõem umas as outras, dando ao Apostila de Geociências capítulo

9 conjunto estrutura em camadas paralelas, de aspecto estratificado. Esta origem sedimentar, chama-se ESTRATIFICAÇÃO ou ACAMAMENTO. Assim como as rochas sedimentares podem ser formadas pela acumulação de fragmentos de minerais ou de rochas intemperizadas - como, por exemplo o arenito, siltito e argilito - o acúmulo de restos de organismos marinhos (carapaças, conchas etc.) também gera rochas sedimentares, como o calcário. As rochas sedimentares também podem ser geradas pela precipitação de sais, a partir da evaporação de soluções aquosas saturadas (comumente encontradas em ambientes marinhos de clima árido), formando os depósitos de evaporitos onde se precipitam, por exemplo, gipso e sal-gema. PARTÍCULAS CONSTITUINTES (SEDIMENTOS) DIÂMETRO (mm) - Escala Wentworth MATACÕES > 256 BLOCO / PEDRA 64 a 256 SEIXO 4 a 64 GRANULO 2 a 4 AREIA GROSSA 0.25 a 2 AREIA FINA a 0.25 SILTE a ARGILA < Textura de rocha sedimentar - camadas INTEMPERISMO O intemperismo constitui um conjunto de processos operantes na superfície terrestres que ocasionam a desagregação e decomposição dos minerais das rochas, graças a ação de agentes atmosféricos e biológicos. Na compreensão do intemperismo, deve-se considerar como fator determinante os fenômenos climáticos. A climatologia estuda a temperatura, a umidade, o regime de ventos, a evaporação, etc., fatores estes correlacionados com as atividades biológicas, e todos eles ao intemperismo. Diversos são os fenômenos que agem em íntima correlação nos processos intempéricos. Tais fenômenos podem ser físicos, químicos, biológicos e físico-químicos, agindo separada ou conjuntamente, dependendo das condições climáticas locais e da própria rocha em si. Sua ação consiste na degradação da rocha matriz com a conseqüente formação de um material que poderá formar os solos ou as rochas sedimentares, a depender dos processos subseqüentes. A seguir alguns dos principais processos. variação de temperatura todos os corpos sofrem uma variação no volume causada pela temperatura. A maioria das rochas é formada de vários minerais com diferentes coeficientes de dilatação térmica. A variação de temperatura produzida pela insolação durante o dia e resfriamento à noite pode ser bastante Apostila de Geociências capítulo

10 grande, o que poderá proporcionar a fadiga desses minerais. Os minerais em fadiga serão facilmente desagregados e reduzidos a pequenos fragmentos. Às vezes pode-se observar diretamente o fenômeno da desagregação mecânica. Nas regiões semi-áridas do nordeste brasileiro, a insolação é intensa o que proporciona um forte e efetivo aquecimento das rochas; sendo estas expostas a uma chuva repentina, podem sofrer quebramento brusco, muitas vezes gerando até um estalo. Congelamento a água, ao se congelar, expande em cerca de 9% do seu volume. Por este motivo, o congelamento de águas inclusas em fendas das rochas, exercem uma força expansiva considerável. A ação destrutiva é maior a medida que for maior o número de poros preenchidos pela água. O fenômeno será acelerado se a rocha possuir fendas ou fraturas, que são regiões de fraqueza. O processo repetitivo de congelar e degelar, pode proporcionar um alargamento das fendas, desagregando a rocha sob forma de lascas ou blocos de tamanhos variados. Agentes físico-biológicos a pressão do crescimento de raízes vegetais pode provocar a desagregação de uma rocha, desde que esta possua fendas onde possa penetrar as raízes, e desde que a resistência oferecida pela rocha não seja muito grande. A ação de agentes químicos provenientes das raízes, atividades animais, bem como outras atividades biológicas de interação direta com a rocha, podem funcionar como agentes ativos do processo intempérico. Decomposição química é caracterizada pela reação química entre a rocha e soluções aquosas diversas presentes no meio. Tal processo se torna acelerado se houver atuação prévia ou conjunta de agentes do intemperismo físico, que aumentam a superfície de contato. A água proveniente das chuvas, apesar de naturalmente destilada, não é pura, isto é, no seu trajeto pela atmosfera inúmeros gases são dissolvidos. Destes gases os mais importantes no intemperismo são o oxigênio e o gás carbônico. O nitrogênio atmosférico, graças à ação das faíscas elétricas e do oxigênio do ar, nos dias chuvosos, pode formar ácido nitroso e nítrico, de ação corrosiva nas rochas e d e valor como adubo nitrogenado para as espécies vegetais. A evolução e o resultado final da decomposição dependerá principalmente do tipo de rocha, do clima, da cobertura vegetal, do relevo e do tempo de duração dos referidos processos. Em regiões glaciais, áridas ou semi-áridas, pouca importância possui a decomposição química. O clima úmido é o ambiente mais propício para tal fenômeno, especialmente nas condições de umidade e calor presentes no Brasil, onde a velocidade do processo é acelerada pela temperatura. Dentre os processos de decomposição químicas, destaca-se o promovido pelo ácido carbônico. Este processo é caracterizado por uma hidrólise. A água da chuva dissolve o CO 2 da atmosfera. A maior parte do CO 2 continua em solução, enquanto uma outra parte se combina com a água para formar o ácido carbônico ( H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 ), que se encontra sempre em estado de dissociação. Trata-se de um ácido fraco, no entanto, apesar disto, trata-se, provavelmente, do agente mais importante no intemperismo químico, pois age secularmente sobre as rochas ( principalmente nos feldspatos minerais mais abundantes da crosta ). A reação de ataque ao feldspato pode ser representada como a seguir : 2KAlSi 3 O 8 + H 2 CO 3 + nh 2 O K 2 CO 3 + Al 2 (OH) 2 Si 4 O 10. nh 2 O + 2SiO 2 Apostila de Geociências capítulo

11 Outros ácidos, além do ácido carbônico, tem importância no intemperismo, como os ácido húmicos, ácido sulfúrico, ácidos orgânicos, etc Classificação A classificação de rochas sedimentares realizar-se-á por propriedades e características distintas em relação a sua gênese. A classificação assume diferentes condições, principalmente considerando o tipo e as condições de observação. Nos trabalhos realizados em sala de aula, trabalha-se com amostras de mão, o que pode ser um fator limitante em comparação com observações efetuadas no campo. Destacam-se como principais características : presença de camadas; presença de grãos arredondados; desagregável ao risco do estilete; presença de cimento, evidenciada pela produção de efervescência ao gotejar ácido (HCl) Para a classificação de uma rocha como sendo sedimentar, necessariamente não é fundamental observar na amostra todas as características. Por exemplo : se determinada amostra de mão não apresentar presença de camadas, pode indicar que a amostra seja parte de uma camada ou a camada propriamente dita. Já se uma amostra de mão não evidencia a presença de cimento, pode indicar que a concentração de cimento é baixa o suficiente para não ser possível observar a efervescência a olho nu. Ao classificar uma amostra de rocha, deve-se considerar, além de suas características específicas, as propriedades e condições genéticas dos outros tipos de rochas. As rochas sedimentares assumem grande importância econômica, pois nelas se encontram grande parte das riquezas minerais, tais como petróleo, carvão, gás natural, combustíveis nucleares, minérios de ferro e manganês, além de matérias-primas essenciais à construção civil, como calcário (fabricação de cimento e cal), pedras de revestimento, cascalho, brita, entre outros. As estruturas sedimentares são feições macroscópicas e perceptíveis nas superfícies das camadas. A estrutura mais marcante das rochas sedimentares é o acamamento (estratificação) plano paralelo, porém este depende de vários fatores (material original na área fonte; clima e relevo na área fonte; mecanismos de transportes e ambiente da área de deposição). Por isso outras estruturas também podem deixar marcas, como: estratificações cruzadas devido à movimentação de água em depósitos de areia de rios. marcas de ondas as mesmas encontradas em ambiente de praia, devido à movimentação das ondas sobre a areia. fendas de dessecação etc. marcas deixadas pelo ressecamento da lama Importância do estudo das rochas sedimentares Registram a história geológica da Terra através do conteúdo fossilífero encontrado em suas camadas; Apostila de Geociências capítulo

12 As estruturas sedimentares revelam o ambiente do passado (deserto, marinho etc.); Concentra grande parte da riqueza mineral do mundo como carvão, petróleo, gás natural, água subterrânea; Fornece bens essenciais à indústria de construção civil: areias, cascalhos, argilas e calcários; Nela se encontram grandes e importantes aqüíferos subterrâneos (reservas de água potável). 3.6 ROCHAS METAMÓRFICAS Rochas metamórficas originam-se de rochas preexistentes por modificações nas associações mineralógicas, na textura e na estrutura. Essas modificações ocorrem quando um rocha preexistente (rocha sã ou matriz) é submetida a condições físicas de aquecimento e pressão (sem fusão) de um material magmático. Os principais agentes do metamorfismo são portanto a temperatura, a pressão e a atuação de fluidos. A elevação de temperatura depende da profundidade, grau geotérmico (quanto mais para o interior da Terra maior a temperatura), ou da proximidade de corpos ígneos. A característica final de uma rocha metamórfica (associação mineralógica, textura e estrutura) será função da composição inicial da rocha preexistente e da intensidade com que atuaram os agentes de metamorfismo. O metamorfismo na rocha sã não ocorre de modo uniforme em todo afloramento, pois deve-se considerar o grau metamórfico. Denomina-se grau metamórfico, a condição existente entre a rocha sã e a ação do agente de metamorfismo, isto é, quanto mais próximo da ação do agente maior será a transformação na rocha sã. Com a ação dos agentes de metamorfismo, os minerais da rocha sã transformam-se, por reações diversas, em outros minerais, pelo fato de exibirem condições físicoquímicas distintas e específicas em relação as condições de temperatura e pressão. Desta forma, dependendo do grau metamórfico, a rocha sã, transformando-se em metamórfica, pode passar a ter uma nova composição mineralógica. As características das rochas metamórficas tem relação direta com a rocha matriz que a originou, sendo que, por muitas vezes, elas herdam algumas características da rocha sã. As rochas metamórficas, quando procedentes de matriz sedimentar, podem apresentar-se em estruturas foleadas, denominadas XISTOSIDADE, caracterizada pela intercalação das camadas da rocha sedimentar. Apostila de Geociências capítulo

13 Já, quando a procedência é de rochas ígneas, as rochas metamórficas resultantes podem apresentar FAIXAS (ou bandas), que são caracterizadas pelo alinhamento dos constituintes que, na rocha ígnea, estavam dispostos ao acaso. Assim, a mineralogia das rochas metamórficas pode incluir os minerais das rochas matrizes. Faixas alinhamento dos constituintes (metamórfica de origem ígnea) xistosidade (metamórfica de origem sedimentar) As rochas metamórficas são o produto da transformação de qualquer tipo de rocha, quando este é levado a um ambiente onde as condições físicas (pressão, temperatura) são muito distintas daquelas onde ele se formou. Nestes ambientes, os minerais podem tornar-se instáveis e reagir formando outros minerais, havendo também, transformações na estrutura e textura da rocha original. O metamorfismo pode ocorrer ao longo de planos de deslocamentos de grandes blocos de rocha (alta pressão Metamorfismo Regional) ou nas imediações de grandes volumes de magmas, devido à dissipação de calor (alta temperatura Metamorfismo de contato). Dois são os processos principais de metamorfismo possíveis de serem distinguidos: Metamorfismo Regional - deslocamento mecânico de rochas Tipos de rochas metamórficas que se desenvolvem em escala regional - resultantes, tanto de deformações quanto de reações químicas. Este fenômeno reflete o reajustamento do material ou deformação, como resposta à ação de pressões diferenciais ou esforços. Apostila de Geociências capítulo

14 São caracterizadas pelo arranjo dos minerais e pela orientação com que os minerais estão dispostos (foliação). Exemplos: as cadeias de montanhas (como os Andes, Alpes, Himalaias) são grandes deformações da crosta terrestre, causados pelas colisões de placas tectônicas. As elevadas pressões e temperaturas existentes no interior das cadeias de montanhas durante sua edificação são o principal mecanismo formador de rochas metamórficas. Exemplos de rochas dessa natureza: gnaisses, xistos etc. Metamorfismo de Contato - recristalização de rochas As rochas de metamorfismo de contato ocorrem ao redor de corpos de rochas ígneas com temperatura superiores a 200 o C, situados na parte superior da crosta. As rochas adjacentes às intrusões geralmente sofrem recristalização e, nesse caso, não se observa uma orientação preferencial dos minerais, em virtude da inexistência de deformação mecânica pronunciada. Na realidade quase todas as rochas metamórficas apresentam a influência conjunta dos processos de deslocamento mecânico e recristalização química, no entanto elas se diferem apenas quanto à intensidade com que cada processo atuou. Exemplo de rochas dessa natureza: mármores, quartzitos etc Importância econômica As rochas metamórficas são importantes por formarem: Jazidas de ferro bandado (camadas de quartizito intercaladas com Fe 2 O 3 ); Material de revestimento: mármores, ardósias, gnaisses, quartzitos com micas etc. Os depósitos de ouro (Au) do mundo estão associados a faixas de rochas metamórficas, com abundância de cloritas, anfibólios e talco (derivadas de antigas rochas vulcânicas metamorfoseadas há mais de 2Ba). Pela cor característica dos minerais constituintes, essas faixas são chamadas de cinturões verdes. A presença desses cinturões converte o Brasil, a Rússia, o Canadá, a África do Sul e a Austrália em grandes produtores de Au. Tabela síntese das principais características das rochas CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS ROCHAS TABELA DE CORRELAÇÃO Ígneas Sedimentares Metamórficas Extrusiva Intrusiva origem ígnea origem sedimentar constituintes pequenos (não visíveis a olho nu) constituintes grandes grãos arredondados, presença de fragmentos de rochas e minerais resistente ao estilete resistente ao estilete em geral, desagregável ao risco do estilete coloração coloração cor variável de acordo com predominante/te escura predominante/te clara os constituintes constituintes dispostos constituintes dispostos presença de camadas ao acaso ao acaso vesículas presença de cimento (efervesce com HCl quando cimento carbonático) constituintes pequenos e/ou grandes resistente ao estilete coloração escura e/ou clara constituintes alinhados: faixas / bandas grãos arredondados, presença de minerais lamelares em geral, desagregável ao risco do estilete cor variável de acordo com os constituintes constituintes nitidamente orientados presença de foliação / xistosidade eventual presença de cimento (depende do grau metamórfico) Apostila de Geociências capítulo

15 3.7 O CICLO DAS ROCHAS O ciclo das rochas representa as diversas possibilidades de transformação de um tipo de rocha em outro (fig.2) Os continentes se originaram ao longo do tempo geológico pela transferência de materiais menos densos do manto para a superfície terrestre. Este processo ocorreu principalmente através de atividade magmática. As rochas, uma vez expostas à atmosfera e à biosfera passam a sofrer a ação do intemperismo, através de reações de oxidação, hidratação, solubilização, ataques por substâncias orgânicas, variações diárias e sazonais de temperatura, entre outras. O intemperismo faz com que as rochas percam sua coesão, sendo erodidas, transportadas e depositadas em depressões onde, após a diagênese, passam a constituir as rochas sedimentares. A cadeia de processos de formação de rochas sedimentares pode atuar sobre qualquer rocha (ígnea, metamórfica, sedimentar) exposta à superfície da Terra. INTEMPERISMO VULCANISMO DEPOSIÇÃO E LITIFICAÇÃO INTRUSÃO PLUTÔNICA METAMORFISMO FUSÃO PARCIAL ULTRAMETAMORFISMO FUSÃO PARCIAL DO MATERIAL DO MANTO Figura 2 Esquema do ciclo das rochas (Retirado de Ernst, 1969) Devido à migração dos continentes durante o tempo geológico, as rochas podem ser levadas a ambientes muito diferentes daqueles onde elas se formaram. Qualquer tipo de rocha (ígnea, sedimentar, metamórfica) que sofra a ação de, por exemplo, altas pressões e temperaturas, sofre as transformações mineralógicas e texturais, tornando-se uma rocha metamórfica. Se as condições de metamorfismo forem muito intensas, as rochas podem se fundir, gerando magmas que, ao se solidificar, darão origem a novas rochas ígneas. O ciclo das rochas existe desde os primórdios da história geológica da Terra e, através dele, a crosta de nosso planeta está em constante transformação e evolução. (texto Ciclo das Rochas de Prof. Dr. Fábio Ramos, IGc/USP: Apostila de Geociências capítulo

16 3.8 SOLOS A maioria das rochas se forma em profundidade, em ambientes diferentes dos que existem na superfície terrestre. Ao ficarem expostas à atmosfera e à hidrosfera, adaptam-se ao novo ambiente transformando-se. As transformações que as rochas sofrem nesse ambiente são chamadas de INTEMPERISMO. O intemperismo ocorre em qualquer ambiente onde exista água e ar. Existem dois tipos de intemperismo, o físico e o químico. O intemperismo físico age sobre as rochas fragmentando-as sem alterar sua composição química; o intemperismo químico decompõe as rochas pela alteração química dos minerais que as constituem. Embora ambos os processos atuem simultaneamente, vamos estudar um processo de cada vez. O aquecimento e o resfriamento continuo das rochas, provoca sua fragmentação, formando pequenas fissuras. A dilatação da água ao se congelar nas fendas das rochas também é responsável pela fragmentação das rochas. Raízes de plantas atuam como cunhas, aumentando o tamanho das fissuras. O rompimento de grandes rochas em blocos menores expõe novas superfícies, apressando o intemperismo químico. Os processos químicos de intemperismo atacam determinados minerais da rocha mais rapidamente do que outros, resultando na formação de cavidades e fendas. A decomposição química da rocha depende em grande parte da ação da água. Devido a sua natureza dipolar, a molécula de água tem grande capacidade de remover íons dos minerais da rocha. Dessa forma a água é um ótimo solvente, dissolvendo materiais da rocha. Substâncias que se dissolvem na água podem aumentar seu poder de dissolução, como a presença de CO 2, ou podem alterar quimicamente a rocha por deposição de uma nova substância. O oxigênio ao se dissolver na água pode se combinar com o ferro desprendido de algum mineral e formar manchas de ferrugem nas rochas. As colorações amarela ou vermelha nas rochas expostas indica muito oxigênio na água, formando muito óxido de ferro. Pouco oxigênio determina uma coloração cinza azulada. Outro tipo de intemperismo químico ocorre através da ação da atividade respiratória de seres vivos ou parte deles, como as raízes das plantas. O CO 2, liberado durante a respiração combina-se com a água formando-se ácido carbônico. íons hidrogênio libertados pelo ácido carbônico( têm uma carga positiva mais forte que as moléculas dipolares de água, acarretando uma remoção ou substituição mais rápida dos átomos dos minerais. Grandes cavernas formam-se em calcário, como conseqüência de uma ação dissolvente mais intensa realizada pela água contendo HCO 3. A ação de seres vivos pioneira sobre uma rocha (algas, fungos, liquens) criam condições para a sobrevivência de outros tipos de vegetação. Através de decomposição da matéria orgânica outras comunidades de seres vivos vão se sucedendo sobre a rocha intemperizada, alterando-a ainda mais. o acumulo de matéria em decomposição deixa uma camada enegrecida sobre o material original. A ação da água também é importante pois ela provoca a lixiviação da rocha, transportando material dissolvido para outros locais. Ao se iniciar o intemperismo e a formação do solo a rocha sã origina um material granulado (areia, silte, argila), colóides e íons. A distribuição desses Apostila de Geociências capítulo

17 materiais é feita em várias profundidades a partir da superfície mostrando, num corte, o perfil do solo. As várias camadas representado diferentes fases de intemperismo são chamadas de horizontes. O solo é constituído de agregados denominados torrões. Uma análise desses agregados pode nos dar uma idéia da textura do solo. Os componentes que podem ser encontrados no solo podem ser: minerais primários e minerais secundários. Os minerais primários são fragmentados da rocha original que ainda não sofreu decomposição. Os minerais secundários representam os grãos que sofreram intemperismo e transformaram-se em outros materiais que podem ser argila, colóide ou mesmo íon. A presença dos minerais secundários determina a fertilidade do solo. As partículas de argila, por exemplo, são responsáveis pelo fornecimento de íons minerais para as raízes das plantas, graças a sua capacidade de absorção. A presença da água também é importante, muito embora o excesso provoque a lixiviação e conseqüente empobrecimento do solo, as reações químicas e o próprio intemperismo é acelerado pela presença da água. O clima é o fator determinante na formação dos solos. A quantidade de água disponível para o intemperismo e a temperatura afetam o desgaste de tal forma que as rochas diferentes podem originar o mesmo tipo de solo, desde que submetidas ao mesmo clima. O material intemperizado das rochas ou minerais podem permanecer no mesmo local durante um certo tempo. Mais cedo ou mais tarde porém esse material em resposta à ação da gravidade é transportado para regiões mais baixas.o transporte desse material é denominado erosão. Os principais agentes de erosão são a água, o vento e o gelo. Pelas suas características a água é o principal agente de erosão. As correntes de água movem-se facilmente sob a ação da gravidade, carregando consigo o produto do intemperismo. os rios são na realidade correias de transporte do material proveniente de locais mais elevados e das encostas das montanhas. A água dos rios transporta íons dissolvidos, colóides em suspensão, argila, silte, areia, seixos e demais fragmentos. A capacidade de transporte depende da velocidade do rio e de seu volume. O gelo pode se transformar em um agente de erosão em algumas regiões da Terra. Ao deslizar montanha abaixo, um bloco de gelo funciona como uma lixa Apostila de Geociências capítulo

18 gigante provocando um desgaste da rocha entalhando-a e retirando-lhe fragmentos que são transportados pela geleira em movimento. O vento pode ser eficiente agente de erosão em algumas regiões, porém ele precisa ter uma velocidade grande para movimentar partículas que a água transportaria com mais facilidade. Materiais finos como o silte e a argila são facilmente soerguidos, podendo ser transportados a grandes distâncias. A viagem da maioria dos materiais até o oceano é longa e repleta de desvios. O material pode ser movimentado, depositado, novamente apanhado e depositado várias vezes antes de alcançar o mar. O intemperismo, a formação do solo e a erosão atuam continuamente PERFIL DE SOLO HORIZONTES Ao iniciar o intemperismo e a conseqüente formação do solo, a rocha sã origina materiais granulados (areia, silte, argila, por exemplo), colóides e íons. A distribuição desses materiais é feita em várias profundidades a partir da superfície mostrando, num corte, o perfil do solo. O solo é dividido em camadas horizontais, chamados de horizontes. A diferenciação dos horizontes depende da textura, cor, consistência, estrutura, atividade biológica, tipo de superfície dos agregados, etc. Normalmente o solo possui horizontes bem fáceis de distinguir: Horizonte O - representa a matéria orgânica presente na superfície. Horizonte A horizonte mineral com acúmulo de húmus. Horizonte E horizonte claro de máxima remoção de argila e/ou óxidos Fe. Horizonte B, local de acúmulo dos materiais perdidos pelos horizontes A e E. Horizonte C, caracterizados pela rocha matriz decomposta. Rocha sã ou rocha-mãe (rocha não decomposta). Apostila de Geociências capítulo

19 Os componentes minerais que podem ser encontrados nos solo podem ser denominados de: minerais primários - minerais resistentes, originalmente presentes na rocha que lhe deu origem, ou seja, a rocha sã (exemplo: quartzo e feldspato). minerais secundários - minerais resultantes da transformação química dos minerais primários durante o intemperismo. Exemplo argilominerais, óxidos e hidróxidos de ferro (goethita) e hidróxido de alumínio(gibbsita). Apostila de Geociências capítulo