A minha vida em Biologia e Geologia  

Processos e Materiais Geológicos Importantes em Ambientes Terrestres

Rochas Sedimentares

            A formação das rochas sedimentares ocorre á superfície do Globo ou próximo dela, em regra, em interação com a hidrosfera, a atmosfera e a biosfera. Os processos que levam à sua formação decorrem após a subida até á superfície de rochas originadas em profundidade, por exemplo, durante a formação de cadeias montanhosas e antes do retorno desses materiais ao interior da geosfera, devido a subdução.

            A génese das rochas sedimentares implica duas etapas fundamentais:

Sedimentogénese- compreende os processos que intervêm desde a elaboração dos materiais que vão constituir as rochas sedimentares até à deposição desses materiais;

Diagénese- é o conjunto de transformações experimentadas pelos sedimentos, a pressões e temperaturas relativamente baixas, que possibilitam a sua passagem a rochas sedimentares.

            Cerca de 80% dos materiais que constituem as rochas sedimentares são provenientes de rochas preexistentes, embora haja sedimentos com outras origens, como sejam materiais resultantes da precipitação de substâncias dissolvidas na água ou restos mais ou menos transformados de seres vivos.

Fig.1- O calor solar fornece energia suficiente para que, na superfície da Terra, ocorra a evaporação, iniciando-se o ciclo da água e, consequentemente, a meteorização e a modelação do relevo.

Fonte:http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/geologia2.1sed.html

Sedimentogénese

       A origem das rochas sedimentares é a construção de outras partes de rochas.

     A primeira etapa da formação destas rochas é a meteorização e a erosão da rocha original, processo onde basicamente a rocha preexistente é degradada em porções mais pequenas-sedimentos.

      A meteorização pode ser física, em que houve alteração física da rocha e química em que há alteração química nos minerais da rocha original. A erosão é o transporte dos sedimentos, sendo os agentes de transporte a água (pelos rios, mares, etc), o vento ou os seres vivos.

     Este transporte decorre enquanto o agente tiver a capacidade de transportar o sedimento, quando o mesmo perder a capacidade o sedimento por ação da gravidade deposita-se no solo, ao que chamamos de sedimentação.

      Com isto, as rochas sedimentares adquirem uma característica particular que é o facto de se formarem em camadas- estratos.

Tipos de meteorização:

Meteorização física ou mecânica – a rocha fica fragmentada sem haver alteração química na rocha original, através da ação da água (sólido e líquido), temperatura, alívio de pressão, crescimento de minerais e seres vivos.

Meteorização química – dá-se a alteração na composição química da rocha o que implica que há minerais que são destruídos e outros novos minerais podem ser formados, através da água e suas substâncias dissolvidas, os gases da atmosfera (oxigénio e dióxido de carbono), e ainda a intervenção de substâncias produzidas pelos seres vivos. Os mecanismos de alteração química são extraordinarimente complexos, podendo destacar-se como processoas mais importantes a hidrólise, a oxidação e a carbonatação.

• Hidrólise - a hidrólise dos silicatos é fenómeno responsável pela formação dos minerais argilosos. O dióxido de carbono atmosférico reage com a água e forma o ácido carbónico que atua nos silicatos (feldspatos) e origina um novo mineral, a caulinite, mineral de argila (Caulinização). Os catiões do silicato são substituídos pelo hidrogénio proveniente da água ou do de um ácido. 

• Oxidação - o oxigénio atmosférico reage com os minerais formados em ambiente redutor e estes oxidam. Muitos minerais contêm ferro na sua constituição que reage com o oxigénio e formam óxidos.

• Carbonatação - se as águas acidificadas reagiram com o carbonato de cálcio (calcite), formam-se produtos solúveis que serão removidos em solução (sai o cálcio e o hidrogenocarbonato mas as impurezas ficam no local). Esta reação origina o alargamento das diáclases e pode formar, no caso dos calcários (rochas formadas por calcite, uma rede de diáclases que irão formar as grutas. Os materiais em solução, podem precipitar e formar as estruturas das grutas (estalactites, estalagmites, por exemplo).

       A terra rossa, é uma argila que resulta das impurezas não solúveis (sílica e argila misturadas no carbonato de cálcio na formação do calcário) que não são removidas do calcário. O seu nome deve-se à cor vermelha da argila que vem dos óxidos de ferro que a compõem.

• Formação de uma gruta: 

http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es1405/flash/es1405_cave_formation.swf

Meteorização bioquímica é a intervenção dos seres vivos no processo de decomposição dos minerais.

Diagénese

     É possível reconhecer, na diagénese várias etapas:

Compactação- consiste na redução de volume do sedimento, por eliminação da água intersticial, provocada pelo peso dos próprios sedimentos. Os sedimentos mais finos, por compactação, dispõem-se em camadas finas. O peso dos sedimentos contribui para a eliminação da água intersticial, tornando a rocha mais compacta.

Cimentação- ocorre a ligação dos sedimentos por preenchimento dos interstícios existentes entre eles. O cimento forma-se por precipitação química de substâncias dissolvidas na água. A calcite, o quartzo, os óxidos de ferro e as argilas são os cimentos mais comuns.

Classificação das rochas sedimentares

Rochas Detríticas 

     As rochas detriticas são constituidas por clastos provenientes de outras rochas, classificam-se de acordo com a granulametria prepoderante dos elementos em: rochas conglomeráticas, rochas areníticas, rochas siltícas e rochas argilosas.

Fig.2- Quadro-Síntese sobre a classificação das rochas detríticas

Fonte:http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/images/Imagem111.png

Rochas Quimiogénicas

     São rochas que se formam pela precipitação de soluções químicas nas bacias sedimentares e dividem-se em:

• Rochas Calcárias (calcários, travertinos e tufos calcários);

• Ferruginosas;

• Silicosas (sílex);

• Evaporíticas (salgema e gesso).

     A água transporta sais, para além de partículas sólidas. Quando a concentração destes sais chega a um determinado limite e o transporte acaba, os sais precipitam. Este limite qua faz a passagem para a precipitação está condicionada por: concentração do soluto, condições ambientais (temperatura, pH, etc) e evaporação.

     A evaporação origina os evaporitos. Os sais precipitam e depositam-se nos lagos ou mares poucos profundos. Exemplos: a salgema (cloreto de sódio) e gesso (sulfato de cálcio).

     O salgema - mineral halite (cloreto de sódio), é pouco denso e plástico, e quando se encontra em profundidade, pode ascender formando grandes massas de sal, chamados domas salinos ou diapiros. Enquanto não ascende trata-se de uma anomalia gravimétrica negativa (pois tem menos densidade que as rochas encaixantes).

Fig.3- Formação de um doma salino

Fonte:http://www.colegiovascodagama.pt/ciencias3c/onze/images/doma.jpg

Rochas Biogénicas

     São formadas pela junção de matéria orgânica em bacias de sedimentação. Podem ser bioquimiogénicas ou quimiobiogénicas e os restos dos seres vivos estiverem a inseridos numa matriz química, por exemplo: calcário conquífero e recifais, ou podem ter origem detrítica, por exemplo as areias da praia comumente têm restos de conchas.

     O carvão e o petróleo englobam-se na génese das rochas sedimentares biogénicas, embora não sejam consideradas verdadeiras rochas  porque o petróleo bruto está no estado líquido e  por serem ambas quase exclusivamente orgânicas (os seus constituintes não encaixam na definição de mineral). São misturas mais ou menos complexas de hidrocarbonetos (compostos químicos constituídos por hidrogénio e carbono).

Os carvões

   Os carvões originaram-se a partir de extensas florestas que em épocas geológicas passadas se desenvolveram na Terra e cujos tecidos vegetais, devido a um rápido soterramento total ou parcial e sob a intensa atividade de bactérias anaeróbias, foram sofrendo uma lenta decomposição e um progressivo enriquecimento em carbono (incarbonização), transformando-se em combustíveis fósseis. Existem vários tipos de carvões cujos diferentes estados de evolução resultam de uma incarbonização mais ou menos longa. O aumento do teor em carbono é função da idade-ou seja, quanto mais antigos são os carvões, mais ricos são em carbono-, mas é também função das condições de pressão e temperatura.

Fig.4- Etapas de formação do carvão

Fonte: http://turmalina.igc.usp.br/img/revistas/ted/v6n1/1a05f11.jpg

Os Petróleos

     Quimicamente, são constituídos, essencialmente por uma mistura de hidrocarbonetos que derivam principalmente da parte lipídica da matéria orgânica, particularmente de plâncton. Formam-se em ambientes com abundancia de plâncton, redutores, águas pouco profundas e pouco agitadas que permitem a rápida decomposição dos organismos antes que lhes sejam destruídas ou dispersadas as partes orgânicas. Todo o processo de formação de petróleos é extremamente lento, podendo durar várias dezenas de milhão de anos. A rocha onde ocorre a formação do petróleo é designada por rocha-mãe; durante a evolução, os hidrocarbonetos fluidos (sob a influencia de pressões) migram para outras rochas mais porosas e permeáveis (arenitos, conglomerados, rochas carbonatadas que permitem a sua circulação e armazenamento e constituem a rocha-armazém ou rocha-reservatório. Sobre esta rocha encontra-se uma rocha impermeável (rochas salinas e argilosas) que impede a migração e dispersão do petróleo até à superfície, designada por rocha-cobertura e, limita superiormente a jazida petrolífera formada.

Fig.5- Extração do Petróleo

Fonte: https://diariodopresal.files.wordpress.com/2009/01/extracao-de-petroleo.jpg

Princípios da Estratigrafia                                                                                                      

Nota: Todas as imagens acima apresentadas foram retiradas de vários sites relacionados com o tema. Clique e vizualize melhor!

Conceitos:

• Fósseis de idade- fósseis correspondentes a espécies que tiveram uma existência curta e uma grande área de dispersão. Permitem fazer a datação relativa das rochas onde existem.

• Fósseis de fácies- fósseis de organismos que, em regra, viveram em condições de meio muito restritas e que permitem reconstituir os ambientes em que as rochas que os contêm se formaram

• Fácies das rochas diz respeito às características que permitem definir o ambiente em que foram geradas e reconstituir paleoambientes.

Rochas Magmáticas

   No ambiente magmático são originadas as rochas magmáticas ou ígneas, facto relacionado com processos de dinâmica interna. O ambiente magmático é caracterizado por elevadas pressões e temperaturas e pela formação da ascensão de magmas.

            Tipos de magmas

• Magma granítico ou riolítico- é muito viscoso e cristaliza na sua totalidade no interior da crosta terrestre. O ponto de fusão deste magma é baixo e tem origem na crosta continental. O riólito e o granito são as rochas magmáticas mais comuns derivadas deste magma.

• Magma basáltico- é fluído e provém do manto superior. O ponto de fusão deste magma é alto. O basalto e o gabro são as rochas mais frequentes derivadas da consolidação do magma basáltico. São expelidos principalmente ao longo de riftes e dos pontos quentes, tendo-se originado a partir de rochas do manto.

• Magma andesítico- contém cerca de 60% de sílica e bastantes gases dissolvidos. As rochas magmáticas mais comuns, derivadas deste magma, são o andesito e o diorito. Formam-se em zonas de subdução e relacionam-se com zonas altamente vulcânicas. Nestas regiões, estes magmas são gerados por subdução de uma placa oceânica sob uma placa continental.

Nota: Os granitos de anatexia e magmáticos são originados a partir de hemiortomagmas (ricos em sílica).

Factores que condicionam a consolidação do magma:

            Os factores que mais interferem com a consolidação do magma são: a pressão; a temperatura; a presença ou ausência de água e a composição da mistura dos minerais presentes.

Diferenciação Magmática

            A cristalização fraccionada é um dos principais processos de diferenciação magmática.

À medida que o magma ascende, vai ocorrendo a cristalização de minerais, em consequência da diminuição da temperatura, o que provoca a alteração da composição do magma residual. Este irá dar origem a rochas diferentes das do magma original.

            Durante o arrefecimento do magma, os minerais, que são essencialmente silicatos, não cristalizam todos ao mesmo tempo: formam-se primeiro os minerais de ponto de fusão mais elevado e com baixa percentagem de sílica e depois os restantes- Cristalização fraccionada.

• Cristalização fraccionada

     Bowen estabeleceu teoricamente uma ordem, segundo a qual se processa a formação dos principais minerais que constituem as rochas magmáticas. Este definiu duas sequências de cristalização durante a diferenciação:

• A série descontínua refere-se aos minerais ferromagnesianos: primeiramente, formam-se as olivinas, cujo ponto de fusão é mais elevado, seguindo-se a piroxena, depois a anfíbola e por último a biotite. Na série continua, os minerais apresentam o mesmo tipo de estrutura cristalina.

• A série continua, a das plagióclases, tem início nas plagioclases cálcicas (anortite), passando pelas calco-sódicas até às plagióclases sódicas (albite). No final, a temperaturas mais baixas, ocorre a cristalização dos feldspatos potássicos (ortóclase), da moscovite e do quartzo que não pertencem a nenhuma daquelas séries. Na série continua, os minerais apresentam o mesmo tipo de estrutura cristalina. A série descontínua é assim chamada porque cada mineral tem estruturas cristalinas e composição química diferentes.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

Fig. 6 Série Contínua e Descontínua de Bowen

Fonte:http://1.bp.blogspot.com/_dWNjPOC9Ys4/S9yxqM2avnI/AAAAAAAAASk/Dr4YHAZZBe4/s1600/5.JPG

Classificação Macroscópica das rochas magmáticas

• Cor

   A cor da rocha está intimamente relacionada com a existência dos minerais mais abundantes na sua composição.

1. Minerais, como o quartzo, os feldspatos potássicos e as micas brancas, designam-se minerais félsicos porque são ricos em sílica e alumínio, pelo que conferem cor clara à rocha. Designam-se por leucocrata.

2. Minerais como a biotite, piroxenas, anfíbolas e olivinas, porque são ricos em ferro e magnésio, designam-se minerais máficos e atribuem uma cor escura às rochas. Designam-se por melanocrata.

No caso de a rocha apresentar uma cor intermédia com uma percentagem equivalente de minerais máficos e félsicos, denomina-se mesocrata.

• Textura

   É o aspeto geral, microscópico ou macroscópico (em afloramento ou amostra de mão), de uma rocha, resultante das formas, das dimensões, da disposição e do grau de cristalização dos minerais que a constituem. Uma rocha tem uma textura afanítica ou agranular quando é constituída por minerais muito pequenos que não se distinguem uns dos outros, mesmo com a ajuda de uma lupa. Tem textura granular ou fanerítica quando os minerais se distinguem uns dos outros e, na maioria dos casos, podem identificar-se à vista desarmada.

• Composição química

   Uma rocha é ácida quando tem uma percentagem superior a 65% de sílica.

   Uma rocha é intermédia quando tem entre 65 e 52% de sílica.

   Uma rocha é básica quando o teor de sílica está entre 52 a 45%.

Isomorfismo e Polimorfismo

Os minerais isomorfos, embora quimicamente diferentes, apresentam a mesma estrutura interna e formas externas diferentes. Como por exemplo, as plagioclases e olivinas. Por outro lado temos os minerais polimorfos que são aqueles que, apesar de terem a mesma composição química, apresentam estruturas cristalinas diferentes. Um exemplo muito comum são a grafite e o diamante.

Fig. 7 Estrutura da Grafite e do Diamante

Fonte: https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=530x1024:format=png/path/sa2a5532915fccb3d/image/ia0ce033e670732a9/version/1301765514/differenza-tra-grafite-e-diamante.png

Deformação: Falhas e Dobras

   A deformação é a alteração de forma de uma rocha, em resposta a um estado de tensão. Entende-se por tensão a força exercida por unidade de área.

   Existem as tensões de compressão, que atuam sobre a rocha e tendem a reduzir o seu volume, podendo originar a sua fractura. As tensões de distensão ou de tração, em que, as forças aplicadas tendem a alongar ou a fraturar a rocha. E também existem as tensões de cisalhamento, que provocam movimentos paralelos em sentidos opostos.

   O comportamento das rochas durante os processos de deformação permite classificá-las em rochas de comportamento frágil ou rígido e em rochas de comportamento dúctil. O comportamento frágil relaciona-se com a formação de falhas e o comportamento dúctil relaciona-se com a formação de dobras.

Fig. 8- Esquema-resumo acerca das Falhas                                     Fig.9- Esquema-resumo acerca das Dobras

Fontes, respetivamente: http://images.slideplayer.com.br/3/392079/slides/slide_9.jpg ; 

http://i1217.photobucket.com/albums/dd395/23962396/Dobras1_zps2eojwmtc.png

Rochas Metamórficas

   As condições que definem o ambiente metamórfico, o qual tem lugar no âmbito dos processos internos do ciclo litológico, situam-se, assim, entre as condições que caracterizam o ambiente sedimentar e aquelas que definem o domínio magmático. O ambiente metamórfico situa-se além da diagénese, ou seja, ocorre em condições de pressão e temperaturas mais elevadas num contexto de geodinâmica interna.

   O metamorfismo é um dos processos geológicos com maior expressão ao nível da crosta continental, além de que participa também na evolução da crosta oceânica.

Conceito de Metamorfismo- processo de litogénese, endógeno, pelo qual qualquer tipo de rocha pode experimentar transformações mineralógicas e/ou texturais, mantendo-se no estado sólido, por alteração das condições de pressão e temperatura em que foram geradas. A metamorfização assume dois tipos fundamentais de alterações: deformações mecânicas e recristalização dos materiais

Factores responsáveis pelo metamorfismo:

Tensão/Pressão

   Quando se aplica uma força numa determinada área, diz-se que um material fica sujeito a um estado de tensão. Á medida que as rochas aumentam de profundidade na crusta terrestre, são sujeitas a campos de tensões quer devido ao peso exercido pela coluna de material suprajacente, quer devido aos movimentos tectónicos.

   Tensão litostática- tensão exercida resultante do peso da massa rochosa suprajacente. Tensão exercida de igual modo em todas as direções, o que origina a diminuição do volume dos materiais rochosos, e consequentemente, aumenta a sua densidade (rocha sofre tensões em todas as direções).

   Tensão não litostática ou dirigida- as forças não são exercidas de igual modo em todas as direções. Os materiais tendem a ficar alinhados perpendicularmente à dreção da força.

Calor

        O calor afeta de forma significativa a mineralogia e a textura de uma rocha, tendo uma grande importância no processo de formação das rochas metamórficas. Existe um aumento da temperatura com a profundidade. Outra fonte de calor importante nos processos metamórficos provém do contacto entre rochas e intrusões magmáticas.

Fluidos

            Muitas das alterações químicas e mineralógicas que ocorrem durante o processo de metamorfismo devem-se a fluidos que circulam nas rochas que estão sujeitas a estes processos. Pode considerar-se a água aquecida e a elevadas pressões que podem transportar vários iões em soluções.

Tempo

         Os fenómenos relacionados com o metamorfismo são extremamente lentos, sendo, por isso, também de considerar o tempo como um dos fatores relevantes para a formação de rochas metamórficas.

Rochas Metamórficas

   Este tipo de rochas constitui, geralmente, o núcleo de muitas cadeias montanhosas recentes (Alpes, Himalaias). Em muitos casos, este tipo de rochas está fortemente deformado e, por vezes, instruído por rochas magmáticas.

Textura das rochas metamórficas

    A textura de uma rocha é determinada pelo tamanho, forma e arranjo dos minerais que a constituem.

    As rochas metamórficas podem apresentar dois tipos principais de textura: a textura foliada e a textura não foliada (granoblástica).

• Foliação- aspeto textural característico de rochas formadas através de processos metamórficos, resultante do alinhamento preferencial de certos minerais (por exemplo, tabulares) sob a ação de tensões não litostáticas, por exemplo, as micas.

• A clivagem, a xistosidade e o bandado gnáissico são três tipos de foliação muito característicos de rochas de baixo, médio e alto grau de metamorfismo, respetivamente.

Fig.10- Tipos de Foliação

Tipos de Metamorfismo                                                                             

• Metamorfismo regional- é um tipo de metamorfismo que afeta extensas áras na crusta terrestre, tendo origem em processos que envolvem, por vezes, uma sequência de fenómenos relacionados com a formação de cadeias montanhosas (orogenia). Processos relacionados com a convergência de placas.

• Metamorfismo de contacto- ocorre nas zonas próximas da instalação de rochas intrusivas. Antes de consolidar, o calor e os fluidos libertados pelo magma, ao propagarem-se às rochas encaixantes, vão alterar os minerais existentes nessas rochas.

    As rochas metamórficas que se originam nas zonas mais próximas do corpo intrusivo são designadas, por corneanas. Estas são resultantes de metamorfismo de contacto a partir de rochas argilosas.

   Os calcários, por processos de metamorfismo de contacto, podem originar mármores e os arenitos transforma-se em quartzitos.

Fig.11- Metamorfismo de contacto

Fonte: Imagem capturada do meu telemóvel que se encontrava no manual 11ºAno Geologia