2. PROCESSOS GEOLÓGICOS Denominam-se Processos Geológicos ou Dinâmica, o conjunto de ações que promovem modificações da crosta terrestre, seja em sua forma, estrutura ou composição. A energia necessária a tais ações provém do sol ou do interior da Terra. Os Processos Geológicos que ocorrem dentro (endógenos) e sobre (exógenos) no Planeta Terra podem ser reunidos num ciclo de processos que agem continuamente sobre o material rochoso. 2.1. PROCESSOS GEOLÓGICOS ENDÓGENOS OU DINÂMICA INTERNA São processos que ocorrem utilizando energia proveniente do interior da Terra, formando e modificando a composição e a estrutura da crosta, em uma ação mais construtiva. São processos geológicos endógenos: vulcanismo, terremotos, plutonismo, orogênese, epirogênese, magmatismo, metamorfismo, etc. Tais processos não ocorrem isoladamente, eles se interelacionam da seguinte maneira: Os sedimentos (areia, cascalho, etc.) quando depositados podem se consolidar formando as rochas sedimentares. Ocorrendo aumento de pressão e temperatura (metamorfismo) estas rochas se transformam em rochas metamórficas. Aumentando-se ainda mais a pressão e temperatura, estas rochas podem se fundir originando um magma, iniciando-se o magmatismo. No seu movimento no interior da crosta, o magma pode atingir a superfície (vulcanismo) onde se resfria rapidamente formando as rochas vulcânicas. Se o magma não atinge a superfície e se resfria no interior da crosta, tem-se o plutonismo com a conseqüente formação de rochas plutônicas. As rochas existentes podem sofrer perturbações, devido a esforços que ocorrem no interior da crosta, deformando ou quebrando-se, originando dobras e falhas. Tais esforços ao provocarem reacomodações de partes da crosta produzem vibrações que se propagam em forma de ondas constituindo os terromotos. A orogênese é responsável pela formação de montanhas. Várias são as causas que levam à formação de montanhas, entre elas a erosão, falhas, etc., mas as grandes cadeias têm sua gênese associadas aos geossinclinais. Geossinclinais são locais de intensa sedimentação, que associada ao magmatismo, provocam sua subsidência com posterior arqueamento e soerguimento. O levantamento das cadeias de 7
montanhas, após o entulhamento dos geossinclinais, parece estar ligado a movimentos tectônicos (esforços provenientes do interior da Terra). Entre as várias teorias que procura explicar essa dinâmica, a Teoria Tectônica de Placas é bastante difundida. Esta teoria também procura explicar a deriva dos continentes como, por exemplo, o afastamento entre o Brasil e a África. A epirogênese consiste dos movimentos lentos, descendentes ou ascendentes dos continentes, afetando grandes áreas continentais. Uma das teorias que explicam estes movimentos é a Isostasia. 2.2. PROCESSOS GEOLÓGICOS EXÓGENOS OU DINÂMICA EXTERNA São processos que ocorrem usando a energia proveniente do exterior da Terra, consistindo basicamente da energia solar que atua direta ou indiretamente sobre a superfície da crosta, em uma ação mais destrutiva. São processos geológicos exógenos: o intemperismo e a ação das águas superficiais e subterrâneas, do vento, do gelo e dos organismos. Os processos de desagregação e decomposição de rochas por ação das águas superficiais e subterrâneas, do vento, do gelo e dos organismos constituem o intemperismo. O intemperismo e a fotossíntese são dois processos fundamentais para a vida pois sem o intemperismo não haveria destruição das rochas e a formação dos solos, e sem a fotossíntese não haveria fixação da energia solar, vital ao ciclo de vida da Terra. A água atua tanto na superfície como na subsuperfície, tendo ação intempérica é o principal agente de intemperismo químico erosiva e transportadora. Ao percolar, a água transporta (lixívia) solutos para o lençol freático, atingindo o mar ou outro ambiente de sedimentação, podendo ocorrer aí precipitação e conseqüente formação de rochas sedimentares químicas. Ao escoar pela superfície, transporta sedimentos (erosão), depositando-os com a diminuição de sua energia, formando depósitos que originarão solos ou rochas sedimentares clásticas. O vento e o gelo são agentes intempéricos e transportadores. O intemperismo se dá pela ação abrasiva de partículas por eles transportadas. Os organismos atuam amplamente sobre a crosta terrestre, desde o microrganismo que se fixa na rocha até o homem que a fragmenta para comercializa-la. 8
As duas fontes de energia principais, para a ocorrência dos processos geológicos, são independentes entre si, sendo, entretanto, os seus efeitos recíprocos. Por exemplo, a formação de montanhas em uma determinada área é independente dos processos exógenos que estejam porventura ocorrendo, no entanto, vai gerar uma nova condição de atuação da erosão sobre montanhas surgidas, que é um processo exógeno. As forças exógenas tendem a destruir a superfície dos continentes, transportando os materiais que vão se depositando. Por este processo, a tendência é o aplainamento total da superfície terrestre. No entanto, embora estes processos ocorram desde o início da existência da Terra, o aplainamento jamais se completou devido às forças endógenas que agem, em parte, em sentido contraio ao da erosão. A matéria proveniente do interior da Terra é continuamente impulsionada rumo à superfície, formando rochas novas, acentuando as diferenças do relevo e evitando que seja atingido o aplainamento, o equilíbrio da superfície. A modelagem da crosta terrestre é o objeto de estudo da geomorfologia. Os processos geológicos podem ser reunidos num ciclo que atua continuamente sobre a crosta terrestre: Fusão ROCHA METAMÓRFICA MAGMA Cristalização ROCHA MAGMÁTICA Metamorfismo Intemperismo ROCHA SEDIMENTAR Diagênese SEDIMENTO SOLO Pedogênese 9
O ciclo é percorrido do seguinte modo: iniciando-se, por exemplo, com o intemperismo, temos uma destruição das rochas expostas na superfície pela influência de agentes químicos e físicos. O material resultante é, então, transportado por diversos meios a um local de deposição (uma depressão marinha ou continental) onde se acumula. No empilhamento sucessivo destes materiais, ocorre que as porções mais profundas sofrem maior compactação, por ser maior o pacote de sedimentos sobrepostos, consolidando-se e formando as rochas sedimentares. As rochas sedimentares podem ser novamente expostas ao intemperismo por levantamentos parciais da crosta. Este é um ciclo que faz parte dos processos geológicos exógenos. Há outro possível que consiste na transformação de uma rocha submetida a aumentos de temperatura e pressão no local, que é o metamorfismo, levando a formação de rochas metamórficas. Este material pode sofrer ascensão e ser novamente exposto ao intemperismo, ou pode se refundir (magmatismo) podendo ascender na crosta e se derramar como produto vulcânico (vulcanismo) ou permanecer no interior da crosta e se consolidar como um produto plutônico (plutonismo). Estas rochas, assim formadas, podem ser novamente expostas à erosão, fechando o outro ciclo que faz parte dos processos geológicos endógenos. O interrelacionamento existente entre estes dois ciclos, ou seja, entre os processos geológicos endógenos e exógenos, é tal que os índios que vivem da pesca na Amazônia, têm uma profunda ligação com a orogênese responsável pela elevação dos Andes, e que hoje por intemperismo alimenta de sedimentos ricos, as águas dos rios da Amazônia, tornando-os mais piscosos. 2.3. MAGMA 2.3.1. Conceito É uma mistura complexa de substâncias em estado de fusão, essencialmente constituída de silicatos, contendo consideráveis quantidades de voláteis (vapor de água e outros gases). 2.3.2. Origem Os desequilíbrios de pressão e temperatura podem formar o magma. 10
2.3.2.1. Princípio Cada substância ou grupo de substâncias tem um campo de existência real definido por condições de temperatura e pressão. 2.3.3. Fontes de calor e de pressão a) Pressão de sedimentos (geossinclinal) b) Calor do núcleo c) Desagregação de materiais radioativos d) Deslizamentos internos e) Condensação do núcleo e de camadas entre 70 700 km de profundidade f) Movimentos tectônicos (oro = montanha e epiro = continente). 2.3.4. Composição do Magma a) Não voláteis SiO 2 (59,12%), Al 2 O 3 (13,34%), CaO (5,08%), Fe 2 O 3 (3,08%), FeO (3,80%), MgO (3,49%), Na 2 O (2,84%), K 2 O (3,13%), TiO 2 (1,05%), P 2 O 5 (0,30%), outros (1,15%). b) Voláteis (composição muito variável) H 2 O, NH 3, H 2 SO 4, CO 2, NH 4 Cl, SO 2, CO, HCl e outros. 2.3.5. Resfriamento do Magma a) Temperatura inicial: 900 a 1.150 o C b) Tipos de resfriamento. BRUSCO: contato com a água.. RÁPIDO: contato com o ar.. LENTO: ao abrigo do ar e da água. c) Quanto ao teor de silício temos:. Magmas ácidos (> 65% de Si) => pouco fluídos. Magmas básicos (# 65% de Si) => mais fluídos 2.3.5.1. Fases do Resfriamento a) Fase Primária: formam-se os minerais acessórios das rochas ígneas (zirconita, titanita, monazita, cromita, ilmenita, etc.); 11
b) Fase Principal: formam-se os minerais máficos e siálicos; c) Fase Residual: ocorre a expulsão dos voláteis. 2.3.6. Tipos Fundamentais de Magma A partir da determinação da composição do conjunto das rochas ígneas existentes na porção superficial da crosta terrestre ficou evidenciada a existência de dois grupos composicionais principais levando à inferência de que existam dois tipos fundamentais de magma. Ácidos ou graníticos: são produzidos por fusão de rochas préexistentes em profundidades que variam de 7 a 15 km. Básicos ou basálticos: se originam em profundidade de 40 a 100 km na parte superior do manto por fusão de rochas básicas e ultrabásicas. Magma básico Magma ácido Olivina (Mg,Fe)SiO 4 Anortita (CaAl 2 Si 2 O 8 ) Piroxênios (hiperstênio, Bytonita augita, diopsídio) anfibólios (Tremolita) Labradorita Micas (biotita, muscovita) Andesina Feldspatos K Oligoclásio Minerais Máficos Quartzo (minerais Siálicos) Série descontínua Zeólitos (série contínua) Min. Ferromagnesiano Soluções salinas (minerais Félsicos) 2.3.7. Viscosidade A viscosidade é definida como sendo a resistência ao escoamento, determinando assim a pouca ou muita fluidez do magma, sendo função de sua composição, temperatura e pressão a que está submetido. Assim observa-se que:. quanto maior a temperatura, menor a viscosidade. quanto maior a pressão no ambiente, maior a viscosidade. quanto maior o conteúdo em elementos voláteis, menor é a viscosidade 12
2.3.8. Cristalização do Magma O magma ao se resfriar, possibilita a cristalização de diferentes minerais, cujo conjunto constitui a rocha ígnea. Inicialmente cristalizase grande parte dos silicatos, obedecendo a uma seqüência determinada pela temperatura e composição do magma, conhecida como Série de Bowen. Bowen mostrou que os silicatos comuns das rochas ígneas se cristalizam segundo uma ordem, em duas séries distintas: uma série de reação contínua e uma série de reação descontínua. Na primeira, os minerais mudam initerruptamente de composição, reagindo continuamente com a fusão, e na segunda, um mineral pré-formado reage com a fusão, formando um novo mineral com composição e estrutura cristalina diferentes. SÉRIE DE BOWEN Série descontínua (ferro-magnesiana) Série contínua (plagioclásio) T 1 Olivina Plagioclásio cálcico Temperatura e acidez Piroxênio Anfibólio Biotita Plagioclásio calco-sódico Plagioclásio sódico-cálcico Plagioclásio sódico T 2 decrescente Feldspato potássico Muscovita Quartzo 13