UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO UNIVASF CAMPUS SERRA DA CAPIVARA COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA CCINAT. Rochas Sedimentares

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO UNIVASF CAMPUS SERRA DA CAPIVARA COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA CCINAT Rochas Sedimentares

2 Sumário Intemperismo Tipos de intemperismo (Intemperismo físico, químico e bioquímico); Processos intempéricos; Sedimento; Tipos de sedimento, transporte sedimentar; Litificação e Diagênese; Rochas sedimentares;

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4 O que é sedimento? Como se formam as rochas sedimentares? Qual a importância de se estudar rochas sedimentares?

5 Intemperismo Conceito conjunto de modificações de ordem física (desagregação) e química (decomposição) que as rochas e minerais sofrem ao aflorar na superfície da Terra por ação de agentes atmosféricos e biológicos.

6 Os produtos do intemperismo, rocha alterada e solo, estão sujeitos aos processos de erosão, transporte e sedimentação; A ação destes processos levam à denudação continental, ou seja, aplainamento do relevo terrestre;

7 As áreas mais altas, que passaram por soerguimento, sofrem ação do intemperismo, onde partículas (sedimentos) produzidas pelo desgaste das rochas são transportadas para as áreas mais baixas;

8 As partículas formadas na área-fonte (onde os sedimentos se formaram) são removidas e acomodadas em outra região mais baixa (deposição). Esse processo é chamado de erosão, quando as partículas são afastadas do seu local de origem; Erosão Transporte Deposição

9 Os agentes de transporte (água, ar, gelo) irão mover essas partículas para uma região de acúmulo de sedimentos; Na medida em que novos sedimentos acumulem, as mais antigas começam a ser soterradas; As mudanças físicas e químicas (incluindo temperatura e pressão) no pacote sedimentar irá converter sedimento inconsolidados em rocha sedimentar; Camada mais recente. Camada mais antiga soterrada pela sobrejacente. Arenito (rocha sedimentar siliciclástica)

10 Cada região da superfície da Terra apresenta diferentes condições que controlam os processos intempéricos (maior ou menor taxa de decomposição das rochas); São fatores controladores: 1. Clima: variação sazonal da temperatura e distribuição das chuvas; 2. Relevo: influi no regime de infiltração e drenagem das águas pluviais; 3. Fauna e Flora: fornecem matéria orgânica para reações químicas e remobilizam materiais; 4. Rocha parental: segundo sua natureza apresenta resistência diferenciada aos processos de alteração intempérica; 5. Tempo de exposição da rocha aos agentes intempéricos;

11 Tipos de Intemperismo Intemperismo Físico ou Mecânico: todos os processos que causam desagregação das rochas, com separação dos grãos minerais antes coesos e com sua fragmentação, transformando a rocha inalterada em material descontínuo e friável;

12 Contração térmica: ocorre devido as variações da temperatura ao longo dos dias e noites e ao longo das diferentes estações do ano causando expansão e contração nos materiais rochosos (eficiente em desertos); Os minerais apresentam diferentes coeficientes de dilatação térmica (anisotropia variação nos eixos cristalográficos), comportam-se de forma diferenciada às variações de temperatura, provocando deslocamento relativo entre os cristais;

13 Crioclastia: ocorre quando a água infiltrada nas fraturas da rocha congela, acompanhado por um aumento de volume de cerca de 9%, exercendo pressão nas paredes, causando esforços que terminam por aumentar a rede de fraturas, fragmentando a rocha; Fragmentação pela ação do gelo. A água ocupa as fissuras da rocha (a), sendo posteriormente congelada, expandindo e exercendo pressão nas paredes (b). (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)

14 Exemplos de Crioclastia (Frost Wedging)

15 Cristalização de sais (Salt Wedging): sais dissolvidos na água formam minerais que crescem e causam expansão das fissuras, além de sua dilatação térmica em dias mais quentes ou pela absorção da umidade;

16 Alívio de Pressão: fraturas grosseiras paralelas à superfície que se formam pela expansão do corpo rochoso; O material que estava sobreposto sofre erosão aliviando a pressão sobre a rocha subjacente. O corpo rochoso soergue formando juntas de alívio devido a expansão;

17 Processo pelo qual as rochas sofrem desgaste químico alterando suas propriedades físicas e químicas; Intemperismo Químico A parte que reage com o fluido (água, ar, gelo) é a superfície da rocha; Quanto maior for a área de contato, mais acelerada serão as reações (+ fragmentos = + rápida a reação)

18 O principal agente é a água da chuva que infiltra e percola as rochas. O CO 2 (gás carbônico) interage com o H 2 O da atmosfera tornando a chuva ácida. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (ácido carbônico) H 2 CO 3 H + + HCO 3- (Íons de H+ e HCO 3- bicarbonato) Essa reação permite uma maior quantidade de íons de H + livres para se combinarem com o CO 2 formando o íon bicarbonato 2HCO 3

19 Alteração esferoidal em rochas graníticas. Ocorre pelo ataque do intemperismo químico nas arestas da rocha.

20 Quando as rochas afloram à superfície da Terra, seus minerais entram em desequilíbrio formando-se outros minerais mais estáveis nesse novo ambiente; Reações: 1. Hidrólise Ocorre principalmente com silicatos quando em contato com a água. O íon H + entra nas estruturas minerais e desloca os cátions alcalinos (K + e Na + ) e alcalino-terrosos (Ca 2+ e Mg 2+ ) que são liberados em solução; A água da chuva dissolve o K +, Na + e a SiO 2 e carrega-os em solução pelo escoamento até o destino final da bacia hidrográfica (oceano); Os íons H + combinam-se com o O do feldspato para formar água na estrutura da Caulinita.

21 O Al e o Si se recombinam resultando em minerais neoformados (minerais secundários); Importante: Em termos gerais, Hidrólise consiste numa reação química entre um mineral e os íons H + e OH -.

22 Hidratação consiste na adição de água a um mineral; Moléculas de água podem entrar na estrutura mineral, modificando-a e formando um novo mineral; Ex: Transformação de Anidrita (CaSO 4 ) em Gipsita (CaSO 4.2H 2 O); Anidrita (CaSO 4 ) Cristais de Gipsita Caverna de Naica - México

23 Dissolução consiste na solubilização completa dos minerais. Os minerais reagem com a água levemente ácida, os quais dissolvem-se formando íons em solução; Halita (NaCl) A halita é extremamente instável na presença de água. Só subsiste em climas muito secos. São exemplos de minerais altamente solúveis: a calcita (CaCO 3 Ca ++ + CO 3 2- ) e halita (NaCl Na + + Cl - ); Em presença de água, a calcita dissolve-se nos íons Ca ++ + CO Porém, quanto maior for a acidez da água da chuva (< n de íons H + ) maior será a quantidade dissolvida, pois os íons H + se juntarão ao íon carbonato (CO 3 2- ) para formar o íon bicarbonato (HCO 3- ); Se houver maior quantidade de gás carbônico dissolvido, íons de bicarbonato de cálcio irão dissolver maiores quantidades de calcita: CaCO 3 + H 2 O + CO² Ca(HCO 3 ) 2 Exemplos dos efeitos da dissolução do calcário em estátua e terreno cárstico.

24 Em rochas carbonáticas, a dissolução dá origem a relevos cársticos; Caverna formada pela dissolução De rochas carbonáticas. Observar estalactites no teto.

25 Oxidação decomposição dos minerais pela ação oxidante de O 2 e CO 2 dissolvidos na água; O Fe nos minerais ferromagnesianos primários (silicatos Fe 2+ + SiO 2 ) encontra-se sob forma Fe 2+ (ferro ferroso) que é liberado em solução, oxida-se em Fe 3+ (ferro férrico os elétrons perdidos são ganhos pelo oxigênio) e precipita em forma de goetita (FeOOH = Fe 2 O 3.nH 2 O) ou Hematita (FeO +3 + O 2-2 Fe 2 O 3 ); + H 2 O Piroxênio Hematita

26 Produtos do Intemperismo Químico Solutos - metais alcalinos (Na, K), terras raras (Mg, Ca, Sr) são lixiviados (levados em solução) e carreados para os oceanos, lagos e precipitados como calcários, dolomitos e outros evaporitos; Caulinita Minerais recém-formados - Argilominerais, óxidos-hidróxidos de Fe; Resíduos - parte não solúvel na água em condições superficiais (quartzo, feldspatos, micas) dependendo do grau de intemperismo; Solo

27 Intemperismo Biológico Conceito resulta da atividade orgânica sobre a rocha; Tipos: Líquens (associação de algas e fungos) sobre rocha ação bioquímica 1) Dissolução bioquímica: ação de bactérias e ácidos húmicos (restos vegetais em decomposição); 2) Biofísico (Fraturamento): causado pelas raízes das árvores e plantas; Ação do crescimento de raízes, alargando as fissuras e contribuindo para a fragmentação da rocha.

28 Matacão Sedimento Conceito é todo material sólido que se deposita, que se depositou ou que é passível de se depositar. Todo o material resultante dos processos intempéricos são sedimentos; Sedimento Conchas O destino final do transporte sedimentar é a deposição; Argila

29 Classificação dos sedimentos de acordo com o seu tamanho Granulometria - é a medida ou estudo do tamanho do grão, logo, areia se refere a diâmetro de qualquer material sedimentar;

30 Tipos de Sedimentos Siliciclásticos Baseia-se na gênese do material sedimentar; Sedimentos clásticos, siliciclásticos ou detríticos material terrígeno (rico em quartzo e feldspato); Ex. de rochas: conglomerados, arenitos, siltitos, argilitos; Sedimentos Bioquímicos partículas precipitadas por atividade bioquímica; Ex de rochas: calcários, dolomitos; Rochas fosfáticas: fosforitos; Rochas silicosas: silexitos, radiolaritos, diatomitos; Bioquímicos Químicos Sedimentos Químicos partículas carregas em forma de íons e colóides; Ex de rochas: evaporitos = gipsita, anidrita e carnalita; rochas ferruginosas;

31 Transporte Sedimentar Transporte carreamento dos produtos do intemperismo de um local para o outro; O transporte se dá por meios fluidos - ar, água, geleira, massa viscosa (sedimento + ar/água); O transporte domina nas partes mais íngremes de onde os sedimentos são retirados (erosão¹) e depositados nas regiões mais baixas; ¹Erosão = processo de desgaste natural da superfície terrestre. Implica perda de sedimento da área fonte.

32 Tipos de transporte (é função da energia do agente e tamanho do sedimento): 1. Tração (arrasto + rolamento) = cascalho e areia; 2. Saltação (tração intermitente) = cascalho e areia; 3. Suspensão = areia, silte e argila; Transporte de solutos: 1. Solução verdadeira = íons; 2. Solução coloidal = parte da fração argila e sílica;

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34 Agentes de Transporte O agente de transporte é o meio pelo qual o sedimento é deslocado da área fonte até a bacia sedimentar; Sofrem influência direta da gravidade; Podem ser reconhecidos pelos processos e formas (estruturas e feições deposicionais) deixadas nos depósitos sedimentares; A maioria dos sedimentos são transportados por correntes de ar e água. Neste contexto, inclui-se o gelo (geleiras) em menor proporção;

35 Estratificação cruzada de paleoduna Estratificação cruzada em duna atual.

36 Estratificação de paleocanal preenchido (ambiente de sedimentação fluvial); Paleocanal em seção transversal Marcas onduladas assimétricas em seção transversal indicando fluxo aquoso fluvial; Fundo de rio atual Ondulações preservadas em arenito (paleoleito) Marcas onduladas assimétricas vista em perfil indicam origem fluvial.

37 Marcas onduladas em planície de maré atual Marcas onduladas (ripple marks) simétricas indicando transporte e deposição de sedimentos em meio aquoso oscilatório (ondas) ambiente costeiro marinho; Bifurcação sinuosa África do Sul

38 Parque Nacional dos Fiordes, Alaska (EUA) Pavimento polido e estriado moderno formado pelo deslocamento de uma geleira (glacial/glacier) sobre substrato rochoso. Plataforma de abrasão Geleira Athabasca - Canadá Geleira Estrias Estrias

39 Povoado de Calembre Piauí, Brasil. Central Park, Nova Iork, EUA.

40 Litificação e Diagênese Sedimentos Inconsolidados Litificação processo pelo qual os sedimentos antes incoerentes passam a ser coerentes (unidos); Ocorre pelo aumento de Temperatura e Pressão (taxa média aumento T c/prof. 30 C/km; P = 1 atm a cada 4,4m); Sedimentos Consolidados Pode ser parcial ou total; Ocorre logo após a deposição ou depois de muito tempo;

41 Diagênese: Sedimentos compactados Processos geológicos atuantes sobre sedimentos depositados, depósitos residuais* e sobre rochas sedimentares e todos os demais tipos de rochas na superfície da crosta terrestre nos primeiros milhares de metros de profundidade (engloba o intemperismo); Durante a diagênese ocorrem (3 principais processos): Compactação Fenômeno físico que conduz a diminuição da porosidade entre os grãos; Cimento de calcita (azul) entre grãos de quartzo Cimentação associado à precipitação química de substâncias que preenchem os espaços vazios entre os grãos;

42 Recristalização mudanças no tamanho, forma e orientação dos cristais, preservando a espécie mineral;

43 Condições físico-químicas controladoras: Baixa temperatura (até cerca de 200 C, dependendo da reatividade do material); Baixas pressões (no máximo até 2000 Kg/cm2); Abundância de soluções aquosas (desde água da chuva até salmouras muito concentradas); Gases (CO 2, O 2, CH 4, H 2 S, etc...).

44 Características: É um processo em curso que continua para algumas rochas mesmo após uma amostra ser coletada; Processos físicos: compactação, dissolução por pressão; Processos químicos: cimentação, dissolução, substituição, recristalização;

45 Rochas Sedimentares: Classificação 1. Terrígenas, detríticas ou siliciclásticas; Componentes de uma rocha clástica

46 Grão ou partícula Corresponde à fração clástica principal, que dará o nome à rocha; Matriz Trata-se do material clástico fino entre os grãos de um arenito, como silte e/ou argila; Cimento Corresponde à parte da rocha que une os grãos. Trata-se de uma massa de quartzo ou calcita; Porosidade primária É uma feição efêmera, modificável pelo soterramento, correspondendo ao volume da distribuição dos poros que o agregado sedimentar tinha no momento da deposição.

47 Detríticas - Rochas Rudáceas (macroclásticas) Se formam pela acumulação de sedimentos (30% > 2mm) sendo estes arredondados (conglomerado) ou angulosos (brecha); Conglomerado Brecha Grãos arredondados Conglomerado Grãos angulosos Brecha

48 Denominação quanto a textura: 1. Ortoconglomerado: clastos suportados pelo arcabouço (clastos em contato); 2. Paraconglomerado: clastos suportados pela matriz (separados pela matriz);

49 Ortoconglomerado Paraconglomerado

50 Detríticas Mesoclásticas (arenáceas ou psamíticas) Grupo mais importante estando presente em aproximadamente 30% da cobertura da Terra; As partículas que as compõem tem tamanho de 1 a 0,063mm (fração areia); Importância econômica: geralmente apresentam importantes reservatórios de águas subterrâneas; Arenito quartzo é o mineral mais abundante

51 ARENITO ARCOSIANO ou ARCÓSIA Feldspato está presente em proporções >50% (arenito arcosiano) ou > 90% (arcósia);

52 Detríticas Microclásticas (lutáceas) Rochas sedimentares compostas por sedimentos nas frações silte e argila (< 0,0625 mm) Silte e Argila; Classificação é baseada nas proporções de argila: Lutitos (generalização) a) % de argila < 1/3 Siltito; b) % de argila > 1/3 e < 2/3 Lamito; c) % de argila > 2/3 argilito (se maciço) ou folhelho (se em camadas);

53 FOLHELHO (Shale) Rocha sedimentar de granulação muita fina e laminada

54 Siltito Argilito

55 Lamito (Silte + Argila)

56 2. Rochas Bioquímicas: São rochas compostas por partículas precipitadas por atividade bioquímica; Classificam-se em: 1. Carbonáticas Calcários e Dolomitos (CaMg(CO 3 ) 2 (ricas em CaCO 3 ); 2. Silicosas Silexitos, Radiolaritos e Diatomitos (ricas em sílica SiO 2 ); 3. Carbonosas Grupos húmicos (carvão) e sapropélicos (hidrocarbonetos); 4. Fosfáticas Fosforitos;

57 Coquinas Rochas Carbonáticas Calcário Calcário Calcário

58 Diatomito Rochas Silicosas Silexito Diatomito Silexito Artefato lítico de Sílex (nódulo silicoso quartzo microcristalino)

59 Radiolários protozoário marinho com esqueleto silicoso de configuração radial. ZAPATA & OLIVARES, Diatomáceas algas unicelulares, plantônicas, compostas por carapaças silicosas dispostas em vesículas.

60 Diatomito rocha leve e porosa. Radiolaritos

61 Rochas Carbonosas Grupo húmico formado em situ (não há transporte); Lignito Carvão

62 Turfa

63 Rochas Carbonosas Grupo sapropélico: matéria orgânica transportada e depositada de suspensão; Folhelho betuminoso rico em matéria orgânica, material extraído por destilação.

64 Esquema de formação: Rochas Fosfáticas

65 4.7cm de diâmetro Fosforitos Guano em piso de caverna Arquipélago de São Pedro e São Paulo Rochas fosfáticas

66 3. Rochas Químicas (Evaporitos): Rochas constituídas dominantemente por partículas precipitadas quimicamente Classificação: Rochas evaporíticas (evaporitos): gipsita CaSO 4.2(H 2 O), anidrita (CaSO 4 ), halita (NaCl), silvita(kcl), carnallita KMgCl 3.6(H 2 O), bischofita MgCl 2.6(H 2 O), boratos, nitratos, fluoretos; Rochas Ferruginosas: rochas com > 15% de teor de ferro;

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68 Evaporitos Gipsita Carnalita Halita Rocha sal

69 Ferruginosas

70 Econômica: Importância Indústria eletrônica, construção civil, engenharia aeronáutica; Depósitos de placers (ilmenita, rutilo, cassiterita, monazita, ouro, diamante, gemas); Carvão, petróleo, gás natural e água; Científica: Estudo dos fósseis: origem e evolução da vida; Reconstrução de paleoambientes;

71 Recapitulando O que é sedimento? Como se formam as rochas sedimentares? Qual a importância de se estudar rochas sedimentares?

72 Referências Complementares Vídeos sobre transporte sedimentar:

73 Próxima aula Aula 8 Rochas Metamórficas