Sedimentologia - Aula 05

Prévia do material em texto

As Propriedades 
dos Sedimentos
(Suguio, 2003)
PROF. DR. PERCY BORIS WOLF KLEIN
FENG – REGIONAL CATALÃO - UFG
Propriedades dos Sedimentos
Objetivos
• TIPOS: 
• Físicas;
• Mineralógicas;
• Químicas e isotópicas.
Propriedades dos Sedimentos
Objetivos
• FÍSICAS
• Granulometria;
• Morfometria;
• Textura superficial;
• Orientação preferencial das partículas;
• Porosidade;
• Permeabilidade;
• Cor;
• Outras: Coesão e compactabilidade.
Propriedades dos Sedimentos
Objetivos
• MINERALÓGICAS:
• Minerais:
• Terrígenos;
• Químicos e autígenos;
• Quartzo;
• Feldspato;
• Fragmentos líticos (ou rochosos);
• Micas;
• Argilominerais;
• Minerais pesados.
• QUÍMICAS E ISOTÓPICAS:
• Composição química das rochas;
• Fatores físico-químicos e a sedimentação;
• Diferenciação geoquímica dos ambientes 
deposicionais;
• Composição isotópica:
• Ambientes deposicionais;
• Rochas sedimentares.
Propriedades dos Sedimentos
Objetivos
Propriedades Físicas dos 
Sedimentos
• MICROGEOMETRIA: PROPRIEDADES TEXTURAIS
• Processos deposicionais: Textura hidrodinâmica.
• Tamanho;
• Forma;
• Propriedades texturais;
• Arranjo espacial e tridimensional;
• Espaço intergranular:
• Porosidade e permeabilidade
• Processos pós-deposicionais: Textura diagenética.
• MACROGEOMETRIA: FEIÇÕES MAIORES (AFLORAMENTO)
• Estruturas sedimentares.
Propriedades Físicas
Introdução
• MICROGEOMETRIA: PROPRIEDADES 
TEXTURAIS
• MACROGEOMETRIA: FEIÇÕES MAIORES 
(AFLORAMENTO)
Propriedades Físicas
Introdução
• INTRODUÇÃO:
• Base para descrição;
• Caracterização de ambientes deposicionais;
• Identificação dos processos físicos;
• Definição da porosidade e permeabilidade.
Propriedades Físicas
Granulometria
• INTERPRETAÇÃO DAS DISTRIBUIÇÕES 
GRANULOMÉTRICAS:
• Proveniência;
• Processos de transportes;
• Ambientes deposicionais.
Propriedades Físicas
Granulometria
• INTERPRETAÇÃO DAS DISTRIBUIÇÕES 
GRANULOMÉTRICAS:
• Proveniência:
• Sedimentos finos:
• Escassez em depósitos fluviais;
• Loess: silte de glaciação continental;
• Ação eólica.
Propriedades Físicas
Granulometria
• INTERPRETAÇÃO DAS DISTRIBUIÇÕES 
GRANULOMÉTRICAS:
• Processos de transportes:
• Cascalhos: Diminuição de montante para jusante;
• Aumento da abrasão e arredondamento.
Propriedades Físicas
Granulometria
• INTERPRETAÇÃO DAS DISTRIBUIÇÕES 
GRANULOMÉTRICAS:
• Ambientes deposicionais:
• Granulometria: Indicação dos níveis de energia.
Propriedades Físicas
Granulometria
• ESFERICIDADE E ARREDONDAMENTO DE PARTÍCULAS 
DETRÍTICAS
• Informações sobre os agentes e/ou ambientes 
deposicionais (ventifactos);
• Fatores de controle: Rocha e minerais originais
• Xistos: formas tabulares;
• Quartzo: equidimensionais
• Mudanças nas formas originais: gelo, vento, ...
Propriedades Físicas
Morfometria
• FORMA E ARREDONDAMENTO DOS CASCALHOS:
• Seixos, calhaus e areias: esfericidade
• A comprimento; B: largura; e, C: espessura
(máximas ) => Equidimensional (esférica)
Propriedades Físicas
Morfometria
• FORMA E ARREDONDAMENTO DOS CASCALHOS:
• Seixos, calhaus e areias: arredondamento
• Grau de curvatura dos cantos e arestas;
• Influência no grau de rolamentos;
• Exemplos:
• Eskers e deltas: bem arredondados;
• Tills: facetados e angulosos.
Propriedades Físicas
Morfometria
• MORFOMETRIA: AMBIENTES DEPOSICIONAIS:
• Forma e arredondamento dos cascalhos:
• Seixos, calhaus e areias: arredondamento
• Grau de curvatura dos cantos e arestas;
Propriedades Físicas
Granulometria
• FORMA E ARREDONDAMENTO DOS CASCALHOS:
• Seixos, calhaus e areias: arredondamento
• Grau de curvatura dos cantos e arestas;
• Influência no grau de rolamentos;
• Exemplos:
• Eskers e deltas: bem arredondados;
• Tills: facetados e angulosos.
Propriedades Físicas
Morfometria
• FEIÇÕES SUPERFICIAIS NAS PARTÍCULAS:
• Seixos estriados: ação glacial, tectonismo, escorregamentos e 
leques aluviais
• Tipos de textura:
• polida (alto brilho): aspecto original da rocha ou mineral;
• fosca (baixo brilho): sobrecrescimento, corrosão química ou ação 
eólica;
• Microrelevo: 
• Estrias e arranduras: ação glacial;
• Percurssão: forma de meia lua em quartzo e sílex;
Propriedades Físicas
Textura Superficial
• PARALELISMO: SENTIDO (RUMO), MERGULHO 
(INCLINAÇÃO) DO EIXO MAIOR:
• Dependência: natureza do meio de transporte, regime de fluxo, 
sentido e velocidade da corrente;
• Permitem: descriminação das seções estratigráficas e associações 
faciológicas;
• Padrões: orientação preferencial de seixos em relação ao fluxo
• Longitudinal: paralelos (tubiditos e tills);
• Transversal: perpendiculares (praias, deltas e bancos costeiros).
• Areias: mais errático;
• Exceção: Quartzo em depósitos costeiros (transversal).
Propriedades Físicas
Orientação Preferencial das Partículas
• PERCENTUAL DE ESPAÇOS VAZIOS NAS ROCHAS:
• Tipos: Morfologia dos poros:
• Total: Volume (forma/geometria, tamanho e distribuição);
• Efetiva: Volume dos poros interligados entre si e com a parte externa 
da rocha;
• Primária (singenética): sindeposicional;
• Secundária (epigenética): pós-deposicional;
Propriedades Físicas
Porosidade
• PRIMÁRIA: FATORES INFLUENTES (ARCABOUÇO 
DEPOCISIONAL)
• Efeitos:
• Granulometria:
• Proporção indireta ao tamanho dos grãos;
• Grau de seleção: alteração na porosidade efetiva;
• Sedimentos bimodais: menor porosidade;
• Forma e arredondamento: atua também na efetiva;
• Mais esféricos e arredondados => maior o empacotamento
• Orientação espacial: influencia na esfericidade
Propriedades Físicas
Porosidade
• SECUNDÁRIA: FATORES INFLUENTES
• Efeitos diagenéticos:
• Compactação e cimentação:
• Redução da porosidade total e efetiva;
Propriedades Físicas
Porosidade
• GRAU DE CONEXÃO ENTRE OS POROS QUE PERMITEM 
A PASSAGEM DOS FLUIDOS
• Definida pela porosidade efetiva (lei de Darcy)
• FATORES INFLUENTES:
• Granulometria e seleção: diretamente proporcional
• Esfericidades mais baixas;
• Petrofábrica: disposição espacial dos grãos
• Proporção indireta ao tamanho dos grãos;
• Compactação e cimentação: inversamente proporcional.
Propriedades Físicas
Permeabilidade
• TIPOS:
• Absoluta (laboratorial): saturação 
completa do fluido no meio (Lei de 
Darcy);
• Efetiva: tipo determinado de fluido no 
meio de outro (petróleo e água);
• Relativa: Relação entre a absoluta e 
efetiva.
Propriedades Físicas
Permeabilidade
• INTRODUÇÃO
• Permitem o discernimento de diferentes camadas em sucessão 
litológica;
• Tipos:
• Primária: original ou singenética
• Existente no momento do soterramento;
• Branca, cinza e preta;
• Secundária: epignética
• Mudanças após a sedimentação e mesmo durante o intemperismo;
• Ação da água ou umidade;
• Vermelho tijolo, acastanhado, amarelo, verde (azul e roxo são mais 
raras).
Propriedades Físicas
Cor dos Sedimentos
• FATORES DETERMINANTES:
• Branco: ausência de Fe e/ou Mn e matéria orgânica;
• Exemplo: evaporitos e caulinita;
• Cinza e preta: matéria orgânica+compostos de S (pirita e 
marcassita), óxidos de Mn;
• Vermelho a amarelada: Óxidos e hidróxidos de Fe e Al;
• Verde/azul: argilominerais (esmectita, ilita e glauconita), clorita e 
compostos com cobre (azurita e malaquita);
• Azul: anidrita e celestina;
• Roxa: Óxidos de Fe e Mn;
• Preto: Matéria orgânica
Propriedades Físicas
Cor dos Sedimentos
• SIGNIFICADOS GEOLÓGICOS
• Minerais: 
• Detríticos: cores hereditárias
• Cores ininterruptas dentro da camada e em concordância com a 
estratificação;
• Vermelhos: red beds (ambiente fortemente oxidante e quentes);
• Verdes: Green sandstones (argilomineral glauconita => marinho raso);
• Black shales: matéria orgânica.
Propriedades Físicas
Cor dos Sedimentos
• SIGNIFICADOS GEOLÓGICOS
• Minerais: 
• Diagenéticos ou secundários: 
• Manchas: lençol freático (variações geoquímicas);
• Condições físico-químicas dos ambientes deposicionais;
• Exemplo: Óxidos de ferro com matériaorgânica (H2S)
Hidróxido de Fe => Silicato ou carbonato de Fe => Sulfetos de Fe
(pirita ou marcassita)
Amarelo a Castanho- => Verde de várias => Cinza ou preto
amarelado tonalidades 
Propriedades Físicas
Cor dos Sedimentos
• PESO ESPECÍFICO E DENSIDADE;
• COESÃO:
• Partículas finas: forças superficiais;
• COMPACTIBILIDADE:
• Porosidade, permeabilidade e presença de fluidos;
• ELASTICIDADE;
• RESISTIVIDADE ELÉTRICA;
• SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA;
• RADIOATIVIDADE;
• CONDUTIVIDADE TÉRMICA.
Propriedades Físicas
Outras Propriedades
Propriedades Mineralógicas
• COMPOSIÇÃO DA MATRIZ (CRISTALINA OU 
SEDIMENTAR);
• FATORES CONTROLADORES DA ABUNDÂNCIA;
• ABUNDÂNCIA RELATIVA E CARACTERÍSTICAS:
• Quartzo e outros tipos de sílica;
• Feldspatos;
• Fragmentos líticos;
• Micas;
• Argilominerais;
• Minerais pesados;
Propriedades Mineralógicas
Introdução
• COMPOSIÇÃO DA MATRIZ (CRISTALINA OU 
SEDIMENTAR);
• Rochas cristalinas: compõem o arcabouço
• Processos sedimentares: 
• Quartzo: enriquecimento;
• Feldspatos: empobrecimento
• Sedimentares: poucos minerais novos;
• Variação nas formas: oólitos, pisólitos, seixos 
transportados, fósseis, pelotas, vasas microcristalinas, 
cimentos, vênulas, ...
• Produto: componentes terrígenos e químicos;
Propriedades Mineralógicas
Composição da Matriz
Oólito é a designação dada a grãos arredondados do tamanho de areia (0,25 a 2,00 mm) 
formados por precipitação química inorgânica de carbonato de cálcio em águas agitadas e 
com pouca deposição de material clástico. A precipitação ocorre geralmente em camadas 
concêntricas em torno de um núcleo de quartzo ou de fragmento de concha, dando origem 
a pequenos grãos que se assemelham, na forma, a ovos de peixe (daí o nome). Embora 
sejam constituídos predominantemente por CaCO3, os oólitos apresentam por vezes 
quantidades apreciáveis de outros materiais, nomeadamente sílica, dolomita e fosfatos 
diversos.
pisólito. Grão arredondado ou elipsóide do tamanho de 
grânulo, semelhante em estrutura (concêntrica e radial) e 
em composição a dos oólitos, mas com tamanho maior, 
semelhante ao de uma ervilha. Pode se formar por 
precipitação concrecionada, tambem.
• FATORES CONTROLADORES DA ABUNDÂNCIA:
• Disponibilidade:
• Frequência da rocha matriz;
• Arcósio sem feldspato?
• Resistência mecânica:
• Ausência ou clivagem difícil;
• Dureza alta;
• Estabilidade química
• Condições de P e T da superfície
Propriedades Mineralógicas
Abundância
quartzo
• ABUNDÂNCIA RELATIVA E CARACTERÍSTICAS:
• Quartzo e outros tipos de sílica;
• Feldspatos;
• Fragmentos líticos: indicativos da rocha fonte;
• Micas;
• Argilominerais;
• Minerais pesados;
Propriedades Mineralógicas
Introdução
• ABUNDÂNCIA RELATIVA E CARACTERÍSTICAS:
• Minerais terrígenos:
• Minerais químicos e autígenos:
Propriedades Mineralógicas
Introdução
• ABUNDÂNCIA RELATIVA E CARACTERÍSTICAS:
• Minerais terrígenos:
• Quartzo (35 – 50%);
• Argilominerais (25 – 35%);
• Feldspatos (5 – 15%);
• Sílex (1 a 4%);
• Micas (0,1 – 0,4%);
• Carbonatos (0,2 – 1%);
• Minerais pesados (0,1 – 1%).
Propriedades Mineralógicas
Abundância
• ABUNDÂNCIA RELATIVA E CARACTERÍSTICAS:
• Minerais químicos e autígenos:
• Carbonatos (70 – 85%);
• Sílica (10 – 15%): quartzo + sílica
• Sulfatos e outros sais (2-7%);
• Minerais autígenos.
Propriedades Mineralógicas
Abundância
• QUARTZO
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• QUARTZO
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• QUARTZO
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• FELDSPATO:
• Ortoclásio, Sanidina, Microclínio e Plagioclásios;
• Estabilidade química: alterações
• Caulinização: climas quentes e úmidos;
• Sericitização: processos hidrotermais;
• Autigênicos: sobrecrescimento ou substituição 
de argilominerais por ação de fluídos intersticiais 
ou hitrotermais (saturados em K).
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• FELDSPATO: 
• Significados tectônico, paleoclimático e 
fisiográfico:
• Muito alterado: climas quentes e úmidos;
• Associados à quartzo, clorita e fragmentos líticos;
• Grãos arredondados e pouco alterados: clima 
árido e relevo peneplanizado.
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• ARGILOMINERAIS:
• Caulinita, esmectita e ilita (glauconita):
• Intemperismo e minerais autigênicos;
• Importância da hidrólise (parcial e total).
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• MICAS: MUSCOVITA E BIOTITA
• Muscovita: alta estabilidade química
• Biotia e clorita(?)=> argilominerais cauliníticos e 
limonita
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
• MINERAIS PESADOS:
• Peso específico > 2,85 g/cm3
• Importância das assembleias:
• Proveniência dos sedimentos;
• Histórias do intemperismo e transporte;
• Correlação paleogeográfica.
• Grupos:
• Opacos: magnetita e ilmenita; pirita e marcassita; hematita e limonita;
• Micáceos: biotita e clorita;
• Ultra-estáveis: quartzo (?), zircão e turmalina;
• Meta-estáveis: olivina; apatita; hornblenda e piroxênios; grupo 
do epidoto; cianita, silimanita, andaluzita e estaurolita
Propriedades Mineralógicas
Minerais Terrígenos
Propriedades Químicas e 
Isotópicas
• COMPOSIÇÃO QUÍMICA;
• FATORES FÍSICO-QUÍMICOS E A SEDIMENTAÇÃO:
• Potencial iônico;
• Concentração do íon Hidrogênio (pH);
• Potencial de oxirredução (Eh);
• DIFERENCIAÇÃO GEOQUÍMICA DOS AMBIENTES 
DEPOSICIONAIS;
Propriedades Químicas
Introdução
Propriedades Químicas
Composição química
Propriedades Químicas
Fatores físico-químicos da sedimentação
Propriedades Químicas
Concentração do íon Hidrogênio (pH)
Propriedades Químicas
Potencial de oxirredução (Eh)
Propriedades Químicas
Diferenciação geoquímica dos ambientes 
deposicionais
• GENERALIDADES
• ISÓTOPOS E OS PALEOAMBIENTES
Composição Isotópica
Introdução
• RAZÕES ISOTÓPICAS:
Composição Isotópica
Generalidades
• FRACIONAMENTO ISOTÓPICO:
• PROCESSOS:
• Equilíbrio isotópico: evaporação;
• Cinético:
• Exemplos: difusão, fotossíntese
Composição Isotópica
Generalidades
• CARBONO:
Composição Isotópica
Geoquímica isotópica e paleoambientes
• CARBONO:
• Diferentes ambientes.
• CARBONO: HIDROCARBONETOS
Composição Isotópica
Geoquímica isotópica e paleoambientes
• ENXOFRE:
• Diferentes materiais.
Composição Isotópica
Geoquímica isotópica e paleoambientes
• ENXOFRE:
• Variação nas águas.
Composição Isotópica
Geoquímica isotópica e paleoambientes
• OXIGÊNIO:
• Diferentes ambientes.
Composição Isotópica
Geoquímica isotópica e paleoambientes
Geologia Sedimentar
Primeira Edição, 2003
Estudar Capítulo 5
Próxima Aula:
Estruturas Sedimentares
Kenitiro Suguio