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Como Estudar na Uniorka? Apostila Nossa apostila foi elaborada para um melhor aproveitamento da sua dedicação. Ela consiste em conteúdo das disciplinas, exercícios de fixação e juntamente com os vídeos aulas para seu sucesso nas avaliações e no mercado de trabalho. Ambiente Virtual Utilizando a internet, o Estudante pode ter acesso ao Ambiente Virtual de Aprendizagem, por meio do endereço www.uniorka.com.br no link Acesso Estudante com seu login e senha fornecida pela Uniorka para rever as teles aulas, participar de fóruns, tirar dúvidas, realizar leituras, exercícios, receber e enviar trabalhos. Além de se comunicar com o professor e com os colegas, todas as informações sobre a utilização do Ambiente Virtual de Aprendizagem estão no final desta apostila. Tele-aulas Nossas Tele-aulas são transmitidas ao vivo para polos, ministradas por professores especialistas. Assim, os Estudantes podem interagir em tempo real com perguntas a qualquer momento. Confira o dia da semana e horário da tele aula do seu curso. Caso o Estudante perca alguma tele aula ao vivo, elas estarão gravadas no Ambiente Virtual de Aprendizagem na internet. Plantão Tira Dúvidas A Uniorka possui um exclusivo serviço de tele atendimento ao Estudante, com professores de plantão preparados para responder suas dúvidas sobre conteúdo do curso, provas e simulados. O horário de atendimento do Plantão Tira Dúvida é de segunda à sexta-feira das 14h00 às 18h00 horas pelo nosso 0800 600 2828. Secretaria Nossa Secretaria está pronta atender os Estudantes com informações sobre o curso como: matrícula, documentação, atestado, prova, certificado, mensalidade entre outros. Não deixe de entrar em contato conosco, nosso horário de atendimento são de segunda a sexta–feira das 08h00 às 21h00 e aos Sábados das 08h00 às 12h00, ligue gratuitamente 0800 600 2828 ou e-mail atendimento@uniorka.com.br http://www.uniorka.com.br/ mailto:atendimento@uniorka.com.br Instituição de Ensino Charles Babbage | 2 Conteúdo Como Estudar na Uniorka? ................................................................................................................................................................. 1 INTRODUÇÃO BÁSICA PARA MINERAÇÃO ..................................................................................................................................... 3 Informática ...................................................................................................................................................................................... 3 Geologia I ........................................................................................................................................................................................ 7 Mineralogia/Petrigrafia I ................................................................................................................................................................ 18 Desenho cartográfico .................................................................................................................................................................... 35 Geologia II ..................................................................................................................................................................................... 38 Introdução á estatística ................................................................................................................................................................. 44 CONHECIMENTO EM MINERAÇÃO ................................................................................................................................................ 52 Topografia ..................................................................................................................................................................................... 52 Pesquisa Mineral .......................................................................................................................................................................... 68 Lavra De Mina I ............................................................................................................................................................................. 73 Tratamento De Minérios................................................................................................................................................................ 81 Mineralogia Petrográfica II .......................................................................................................................................................... 108 TÉCNICAS DE MINERAÇÃO.......................................................................................................................................................... 115 Pesquisa Mineral II ..................................................................................................................................................................... 115 Lavra de Minas II ........................................................................................................................................................................ 129 Tratamento de Minério II ............................................................................................................................................................. 152 Geoprocessamento ......................................................................................................................................................................... 160 Hidráulica e Mecânica Aplicada .................................................................................................................................................. 187 Mineração E Ambiente ................................................................................................................................................................ 196 Informática Aplicada ................................................................................................................................................................... 200 Química Aplicada ........................................................................................................................................................................ 208 ANEXOS ......................................................................................................................................................................................... 217 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................................................... 234 Instituição de Ensino Charles Babbage | 3 INTRODUÇÃO BÁSICA PARA MINERAÇÃO Informática Introdução ao Microsoft Word 2003 O Microsoft Word é um dos softwares aplicativos disponíveis no pacote Office da Microsoft. Ele é um dos principais editores de textos e mais utilizados por todos os usuários de computadores. Os editores de textos possibilitam criar qualquer tipo de produção de textos de forma rápida e com muitos recursos, o que seria quase impossível ou pelo menos muito trabalhoso de ser feito na máquina de escrever. O que é o Word? Como citado acima é um dos softwares aplicativos disponíveis no pacote Office da Microsoft. Ele trabalha essencialmente com textos, formatação, correção ortográficas, entre outros. Por isso é conhecido como editor e Processador de textos. Editor de textos é um programa usado para criar arquivos de textos ou fazer modificações em arquivos de textos já existentes. Por exemplo, ele pode ser usado para eliminar, incluir ou pesquisar textos, mas não possuem recursos como: Formatação de textos (itálico, negrito, etc.), divisão detexto em colunas, alinhamento de parágrafo, entre outros. O bloco de notas do Windows é um exemplo de editor de texto. Processador de textos é um programa especializado na criação de textos, que utiliza os recursos disponíveis do processador, como formatação de textos, quebra automática de linha, entre outros. O Word é capaz de criar cartas sofisticadas relatórios com ilustrações, panfletos e muito mais. Todo texto criado no Word é chamado de documento. Então, uma carta, um relatório ou até mesmo uma simples linha de texto criada no Word é chamado de documento. Abrindo Microsoft Word 2003 Existem varias formas de carregar um determinado programa na tela e começar a utilizá-lo. Presume-se que a chamada do programa Microsoft Word esteja presente dentro da opção programas no mune iniciar, que fica localizada na parte inferior a esquerda da janela principal de Windows. Para abrir o Word 2003 clique em Iniciar>Programas>Microsoft Office> Microsoft Office Word 2003. Conhecendo o Word 2003 Barra de Título Quando você inicia a Microsoft Word 2003, é exibido na barra de título um novo documento em branco com o nome de (Documento1), na parte superior da janela. O nome na barra de título será alterado assim que você salvar o documento. Explicaremos como salvar mais a frente. Barra de Menu Localizada abaixo da Barra de Título, na parte superior da janela de aplicativo, contém todos os comandos do Word. Os comandos existentes na Barra de Menu podem ser acessados pelo clique do mouse ou pelo pressionamento simultâneo das teclas Alt e a letra que estiver sublinhada no menu desejado pelo usuário. Ex.: Arquivo = Alt+A, Editar=Alt+E, Exibir=Alt+X... Barras de Ferramentas Contém vários botões que permitem executar uma série de comandos de menu através de botões. Fornece-nos acesso rápido a todas as ferramentas relacionadas a formatação. Para saber a função de cada botão posicione o ponteiro sobre ele, logo aparecerá a sua função. Instituição de Ensino Charles Babbage | 4 Barras de Rolagem A barra de rolagem nos permite caminhar em nosso texto de forma mais ágil, com duas formas: Vertical - Que permite rolar as páginas de cima para baixo ou de baixo para cima. Horizontal - Que permite rolar as páginas de um lado para outro. Barra de Status Exibe informações do documento em uso como número da página, seção atual, página atual da quantidade total de páginas, posição do cursor em relação ao topo da página, linha e coluna da posição atual do cursor. Modos de Visualização Ás vezes é necessário ver como o texto ficará. Pode-se visualizá-los da seguinte forma: Modo Normal: é o modo padrão do Word, será como ele se apresentará assim que terminar o trabalho. Modo de exibição de layout de impressão: é o formato no qual o texto aparecerá na impressão. Modo de exibição de layout da Web: será como o texto aparecerá na Web, caso queira disponibilizá-lo na Internet. Modo estrutura de tópicos: o texto aparecerá em formato de tópicos. Layout de Leitura: Exibi as paginas do texto dividindo-o em duas folhas por vez deixando assim melhor a leitura. Para ativar qualquer um desses modos, clique na opção “Exibir” ou clique sobre um dos botões disponíveis na barra de exibição dos documentos. Editando um Documento Editar um documento é fazer alterações no documento, contando com as facilidades de movimentação e correção e/ou inserção de caracteres. Partiremos do princípio que, para fazermos qualquer correção/alteração, é necessário que nos desloquemos até o ponto a ser trabalhado, ou seja, que o cursor seja levado até o local desejado. O Microsoft Office Word 2003 conta com o auxílio de teclas especiais para movimentações desejadas. A tabela abaixo mostra quais as teclas que poderão ser usadas nestes casos. Tecla Posicionamento do Cursor Page Up Tela para cima Page Dn Tela para baixo Ctrl + PgUp Primeira linha da tela Ctrl + PgUp Última linha da tela Home Inicio da linha da tela End Fim do documento Recuperação de Textos Apagados, formatados e etc Muitas vezes você executa um comando indevidamente ou até mesmo apagou um bloco de textos acidentalmente, mas o Word 2003 poderá voltar mais de 100 operações dependendo do conteúdo formatado ou apagado. Clique no botão desfazer na barra de ferramentas padrão ou use o menu Editar/Desfazer. O mesmo pode se utilizado para Refazer algo que foi Desfeito, basta clicar em Editar/Refazer ou utilizar os ícones de atalho da barra de ferramentas. Correção Ortográfica Uma das grandes vantagens de se utilizar o Word é que ele automaticamente apresenta os erros ortográficos e gramaticais. Ao digitar um texto, com algumas palavras errada, automaticamente aparecerá uma linha ondulada vermelha abaixo desta palavra, no qual significa que o computador desconhece aquela palavra, pois não contém no banco de dicionário deste. Ao localizar uma palavra sublinhada com esta linha vermelha, clique sobre ela com o botão direito do mouse, aparecerá uma lista de sugestões para aquela palavra, clique sobre a opção desejada ou ignore a correção. Outra maneira de se fazer a correção é Instituição de Ensino Charles Babbage | 5 abrindo a opção de “Ortografia e Gramática” localizada na barra de menus ―Ferramentas‖, ou na barra de ferramenta padrão. Neste caso ela examinará todo o texto, incluindo notas de rodapé, cabeçalhos e anotações à procura de erros de ortografia, caso apareça uma palavra que não conste no dicionário principal do programa, será exibida uma caixa de diálogo, oferecendo opções para substituir a palavra incorreta. Porém nem todas as palavras sublinhas de vermelho estão com sua ortografia errada, em alguns casos, a palavra é apenas desconhecida do dicionário de seu computador, como por exemplo, alguns nomes próprios, siglas ou termos específicos. Neste caso, se tiver certeza de que a palavra está correta, basta adicioná-la à verificação ortográfica para que o Word não questione mais. Verificação da ortografia: 1 - Clique no menu “Ferramentas”; 2 - Clique na opção “Ortografia e Gramática”; 3 - Para cada palavra que for exibida na caixa “Não encontrada”, selecione as opções desejadas. Botão Ignorar uma vez: deixará a palavra inalterada. Botão Ignorar todas: deixa a palavra inalterada em todos os documentos até você reiniciar o Word. Botão Adicionar ao dicionário: adiciona a palavra ao dicionário personalizado selecionado na caixa ―Adicionar em‖. Botão Alterar: substitui a palavra errada pela seleção exibida na caixa ―Sugestões‖ ou pela palavra que você digitar na caixa ―Alterar para‖. Botão Alterar Todas: substitui a palavra errada para todas as ocorrências no documento inteiro. Botão Auto Correção: adiciona o erro e a correção da palavra à lista de ―Auto-Correção‖. Opções: exibe uma caixa de diálogo na qual se podem especificar as regras que o Word utilizará para a verificação ortográfica. Auto Correção O Word possui a ferramenta ―Auto-Correção‖ que altera automaticamente o texto digitado. Como também, pode-se codificar palavras digitadas com freqüência, por palavras abreviadas, ex.: ―Prezado Senhor‖ por ―psr‖, ou o ―não‖ no lugar de ―não‖, você pode incluir palavras erradas em suas correções na lista de auto-correção. Caso esse recurso estiver ativado, da próxima vez que for digitar o ―nao" ele substituirá por ―não‖ automaticamente, sem que você precise arrumá-lo. 1 - Clique no menu “Ferramentas”; 2 - Clique em “Opções de Auto-Correção”; 3 - Selecione a caixa de verificação “Substituir Texto ao Digitar”; 4 - Na caixa “Substituir”, digite um erro que você comete com freqüência; 5 - Na caixa “Por”, digite a palavra correta para a palavra; Escolha o botão “Adicionar”. Como foidito anteriormente, existem casos em que o Word não reconhece algumas palavras, por não estarem incluídas em seu dicionário principal. Se for um nome próprio, siglas ou termos técnicos, basta clicar na opção “Ignorar” ou “Adicionar” durante a correção ortográfica. Porém se o programa estiver acusando palavras comuns, o idioma do Word pode estar alterado, sendo assim, mude-o para o “Português, Brasil”. 1 - Clique no menu “Ferramentas”; 2 - Clique na opção “Idioma”; 3 - Clique em “Definir Idioma”; 4 - Selecione a opção desejada; 5 - Aperte “OK”. Formatação do texto O comando formatar parágrafos oferece diferentes opções para controlar os espaçamentos de uma linha para outra, alinhar o recuo de texto, arrumar os espaçamentos dos parágrafos e controlar quebras de linhas e de páginas. O comando formatar parágrafo contém duas janelas, onde você pode trabalhar seu parágrafo, a ficha recuo e espaçamentos e a ficha quebras de linhas e de página. Alinhamento do Texto Alinhamento: alinha todas as linhas como determinado: esquerdo, direito, centralizado e justificado, onde justificar significa que todas as linhas ocupem a mesma área. 1- Selecione o parágrafo; 2- Clique no menu “Formatar”; 3- Clique na opção “Parágrafo” aparecerá à caixa de diálogo; 4- Selecione a opção desejada de alinhamento; 5- Clique em “OK”. O Word também possibilita a formatação através dos ícones de atalho na Barra de Ferramentas. Recuo do Texto Instituição de Ensino Charles Babbage | 6 Recuo: determina a distância que o parágrafo irá obedecer do lado esquerdo e do direito, o recuo especial só atua em uma parte específica do parágrafo, primeira linha ou deslocamento. Espaçamento do Texto Espaçamento: determina a distância que existirá antes e/ou depois do parágrafo. Marcadores e Numeração A utilização de marcadores e numeração é um recurso extremamente útil na criação de contratos, atas, listas de preços e outros documentos que exijam uma ordem seqüencial dos parágrafos. Digite o texto abaixo As principais vantagens do e-learning são: Integração; Aprendizado; Flexibilidade; Ritmo Individual; Riqueza de Conteúdo; Interatividade; Custos plenamente recuperáveis em curto prazo. Para inserir Marcadores no seu texto, selecione os parágrafos desejados e em seguida clique no botão Marcadores , na barra de formatação ou com os seguintes passos: 1º - Selecione a lista de itens. 2º - Clique no menu “Formatar”. 3º - Selecione a opção ―Marcadores e numeração”. 4º - Logo aparecerá o Índice, marcadores e numeração, escolha o marcador. Para escolher um marcador diferente, clique no botão Personalizar e você pode escolher outros símbolos para usar como marcadores. A utilização da numeração é para os mesmo fins que os marcadores só que com números ao invés de símbolos. Para inserir Numeração no seu texto, selecione os parágrafos desejados e em seguida clique no botão Numeração , na barra de formatação. Para escolher uma numeração diferente: 1º - Selecione a lista de itens. 2º - Clique no menu “Formatar”. 3º - Selecione a opção ―Marcadores e numeração”. 4º - Logo aparecerá o Índice, marcadores e numeração, escolha a aba numerada e depois escolha a numeração. Para escolher uma numeração diferente, clique no botão Personalizar. Inserindo Símbolos Os símbolos nos ajudam a inserir caracteres não disponíveis no teclado, para inserir símbolos siga os passos: 1º - Clique no menu “Inserir”. 2º - Selecione a opção “Símbolo”. Selecione o Símbolo desejado e depois clique em inserir que o símbolo aparecerá no documento. Localizar e Substituir Muitas vezes é necessário localizar no texto uma determinada palavra ou expressão. Por exemplo, você quer saber se a palavra Orka está presente no texto Orka Instituição de Ensino. Para isso, clique no menu Editar, comando Localizar. Observe a figura abaixo: 1 – Digite a palavra Orka. 2 – Clique no botão Localizar próxima. Se você quiser localizar outras ocorrências desta palavra, clique novamente no botão Localizar próxima. Vamos supor que seja necessário localizar e substituir uma palavra que está no texto. Para fazer isso, clique no menu Editar, depois Substituir. Observe a figura abaixo: 1 – Digite a palavra a ser localizada; Exemplo: Orka, em seguida clique no botão Localizar próxima. 2 – Digite a palavra que a substituirá; Exemplo: Uniorka. 3 – O botão Substituir permite substituir a palavra encontrada. 4 – O botão Substituir tudo permite substituir todas as ocorrências da palavra procurada. Acesse WWW.uniorka.com.br- Portal do aluno, e veja os modelos de cartas. Bom estudo! http://www.uniorka.com.br-/ Instituição de Ensino Charles Babbage | 7 Geologia I O que é Geologia? GEO - LOGIA - Estudo da Terra. É a ciência da Terra, de seu arcabouço, de sua composição, de seus processos internos e externos e de sua evolução. Histórico da Geologia Até meados do século XVIII persistiu o obscurantismo (desinteresse decorrente da observância ao Livro Gênese), considerava que todo o tempo geológico não ultrapassava alguns milhares de anos, porém, algumas novas proposições evidenciavam que a história da Terra era mais complexa do que se imaginava. O Princípio do uniformitarismo – ―O presente é a chave do passado‖ (James Hutton – 1750) e o Princípio da sobreposição de camadas – que diz que a rocha (camada) mais jovem é aquela que se encontra no topo de uma sequência estratigráfica (Steno – 1669), modificaram e revolucionarão o pensamento geológico. Áreas de atuação da Geologia A Geologia é uma ciência vasta, que se subdivide em diversas áreas tais como: Paleontologia: Que é a parte da Geologia (e também da biologia) que estuda os fósseis podendo inferir relações paleo-ambientais, paleoclimáticas, fornecer datações entre outras. Geologia de engenharia: Fornece informações básicas para todo o tipo de ação antrópica (ação do humano) de uso e ocupação do solo, bem como controle e estabilidade de encostas e barragens. Geofísica: É o estudo da Terra em subsuperfície, usando medidas físicas tomadas na sua superfície. Geologia Isotópica: É a área da Geologia que se baseia no estudo de isótopos radioativos. Geologia do Petróleo: É a área da Geologia que se dedica ao estudo de depósitos petrolíferos, bem como das substâncias geradas em conjunto como o gás natural. Petrologia: É a parte específica da Geologia que estuda a composição das rochas em escala microscópica e até mesmo criptoscópica (Microscópio Eletrônico de Varredura – MEV) Sedimentologia e estratigrafia: É a área da Geologia que estuda as camadas e as rochas sedimentares e seu posicionamento estratigráfico. Geoquímica: É a área da Geologia que se baseia no estudo químico das rochas, sua composição e evolução química. Geologia econômica: Envolve os trabalhos de exploração e uso de recursos minerais como minérios, água, hidrocarbonetos (petróleo e gás natural). O "nosso" planeta Da perspectiva na Terra, o nosso planeta parece ser grande e robusto, com um oceano interminável de ar. Do espaço, os astronautas muitas vezes têm a impressão de que a Terra é pequena, e tem uma fina e frágil camada de atmosfera. Para um viajante do espaço, as características que distinguem a Terra são as águas azuis, as massas de terra verdes e castanhas, e o conjunto de nuvens brancas contra um fundo negro. A Terra é o terceiro planeta a contar do Sol, a uma distância de 150 milhões de quilômetros (93,2 milhões de milhas). Demora 365,256 dias para girar em volta do Sol e 23.9345 horas para a Terra efetuar uma rotação completa. Tem um diâmetro de 12.756 quilômetros (7.973 milhas),apenas poucas centenas de quilômetros maiores que o de Vênus. A nossa atmosfera é composta por 78 % de azoto, 21 %de oxigênio e 1 % de outros componentes. A Terra é o único planeta conhecido a abrigar vida, no sistema solar. O núcleo do nosso planeta, de níquel-ferro fundido girando rapidamente, provoca um extenso campo magnético que, junto com a atmosfera, nos protege de praticamente toda a radiação prejudicial vinda do Sol e outras estrelas. A atmosfera da Terra protege-nos dos meteoros, cuja maioria se queima antes de poder atingir a superfície. Estatísticas sobre a Terra Massa (kg) 5,976x10 24 Massa (Terra = 1) 1.0000x10 0 Raio equatorial (km) 6.378,14 Instituição de Ensino Charles Babbage | 8 Raio equatorial (Terra = 1) 1,0000x10 0 Densidade média (g/cm 3 ) 5,515 Distância média do Sol (km) 149.600.000 Distância média do Sol Terra = 1 1,0000 Período de rotação (dias) 0,99727 Período de rotação (horas) 23,9345 Período orbital (dias) 365,256 Velocidade orbital média (km/s) 29,79 Excentricidade orbital 0,0167 Inclinação do eixo (graus) 23,45 Inclinação orbital (graus) 0,000 Velocidade de escape no equador (km/s) 11,18 Gravidade à superfície no equador (m/s 2 ) 9,78 Albedo visual geométrico 0,37 Temperatura média à superfície (ºC) 15 Pressão atmosférica (bar) 1,013 Composição atmosférica Azoto 78% Oxigênio 21% Outros 1% Clima na terra A sucessão das estações do ano é resultado da inclinação do eixo de rotação da Terra por 23,4º relativo ao seu plano de translação. O eixo de rotação da Terra é a linha imaginaria que une o pólo Norte ao pólo Sul e sua inclinação faz com que, em certas épocas do ano, um hemisfério receba a luz do Sol mais diretamente que o outro hemisfério. Isto é a principal causa das estações do ano: primavera, verão, outono e inverno. Os pólos, por exemplo, recebem os raios solares bastante inclinados e por isso absorvem apenas uma fração da luz do Sol, isso é refletido em temperaturas muito baixas. Existe uma distribuição desigual de luz e calor solar nas diversas partes da terra. Por causa disso diferentes partes recebem diferentes quantidades de luz e calor solar ao longo do ano. Assim, no verão, teremos mais luz e calor e, no inverno, menos luz e calor. A data de início de cada estação varia ao longo do tempo. No equinócio março tem início o outono no hemisfério sul e a primavera no hemisfério norte. No solstício de junho começa o inverno no sul e o verão no norte. O equinócio de setembro, por sua vez, marca o início da primavera no sul e do outono no norte. Finalmente no solstício de dezembro começa o verão no hemisfério sul e o inverno no norte. As estações resultam do eixo de rotação da Terra ser inclinado em relação ao plano orbital (aproximadamente 23,5 graus). Assim, em qualquer momento, uma parte do planeta estará mais diretamente exposta aos raios do Sol do que outra. Esta exposição alterna conforme a Terra gira em sua órbita, portanto, a qualquer momento, independentemente da época, os hemisférios norte e sul experimentam estações opostas. De modo geral, portanto, conclui-se que os fatores determinantes das estações do ano são: - O movimento de translação - A inclinação do eixo da Terra. Processos endógenos e exógenos Processos Endógenos são processos geológicos que ocorrem no interior da Terra e são resultados da interação de forças como variação de pressão, aquecimento por radioatividade, variação de temperatura, recristalização de minerais em minerais mais ou menos densos com emissão ou absorção de calor e fluidos, ação de magmas, ação das correntes de convecção e outros. Exemplos: Formação de magma: ocorre quando um substrato rochoso é levado ao manto e no manto é fundido, formando um líquido silicático, rico nos mais variados elementos químicos. Intrusão de magma: Em forma de diques, soleiras, plútons, batólitos, criando. Tectonismo: Onde o movimento das placas tectônicas pode gerar terremotos, tsunamis e também rochas de alta pressão. Falhamento: Que ocorre em resposta a um esforço compressivo como alívio de tensão, podendo ser orogênico (placas tectônicas convergentes). Subducção: Que ocorre com placas tectônicas de diferentes densidades onde um a sobrepõe a outra gerando elevada pressão e fundido a parte subductada da placa, uma vez que esta progride em direção ao manto. Processos exógenos são fenômenos ou processos geológicos que ocorrem na superfície da Terra onde a interação de forças da natureza provoca tais processos. Exemplos: Instituição de Ensino Charles Babbage | 9 Avalanches: Movimentos de uma grande quantidade de massa, ocasionado por diversos fatores como gravidade, declividade, peso entre outros. Intemperismo: Processo que gera a decomposição de rochas, através de atuantes químicos, físicos e biológicos. Erosão: É o processo onde ocorre o desbaste de rochas e minerais. Transporte: É o processo que carreia os sedimentos, podendo ser eólico, quando transportado pelo vento, fluvial, quando transportado em meio aquoso. Os processos endógenos e exógenos podem ocorrer isoladamente, como também podem ocorrer em conjunto, inclusive com a ação do homem, adiantando ou retardando tais processos. A construção de casas em encostas rasas (pouco profundas) gera uma desestabilização do solo através da retirada de camadas dissipadoras da força de água, podendo gerar um movimento de massa, ou seja, um processo exógeno ocasionado por um processo antrópico (por ação humana). Dinâmica Interna da Terra A estrutura interna da Terra pode ser representada por camadas concêntricas separadas por limites de descontinuidade, sendo elas: A crosta constitui a zona mais superficial do globo terrestre e pode ser dividida em crosta continental e em crosta oceânica. O manto situa-se desde a base da crosta até a profundidade de 2900 km e pode ser dividido em manto superior e em manto inferior. O núcleo situa-se a partir dos 2900 km e pode ser dividido em núcleo externo líquido e um núcleo interno sólido devido à alta pressão ao qual está submetido. O estudo da estrutura interna da Terra tem por base métodos muito diversificado, diretos ou indiretos, onde os estudos diretos da estrutura interna da Terra contribuem métodos como a observação e o estudo direto da superfície visível, a exploração de jazigos minerais, as sondagens e a análise de magmas e xenólitos (corpos estranhos), porém, no estudo indireto da estrutura da Terra são utilizados métodos indiretos que incluem à geofísica. Teoria das Placas Tectônicas A teoria da Tectônica de Placas afirma que o planeta Terra é dividido em várias placas tectônicas (como uma bola de capotão, mas com gomos irregulares e de diferentes tamanhos) que se movimentam, devido ao movimento das correntes de convecção do magma, pois estão flutuando sobre o mesmo. Ao se movimentarem, formam as montanhas mais recentes (dobramentos modernos), fossas oceânicas, atividade vulcânica, terremotos, cordilheiras meso-oceânicas, tsunamis, etc. Os locais onde ocorre um índice de terremotos elevado devem-se ao seu posicionamento nos limites destas placas tectônicas, ao passo que a ausência de terremotos, como ocorre no Brasil, por exemplo, deve-se ao posicionamento longe dos limites de placas tectônicas. Localização das principais placas tectônicas no mundo Elementos de mineralogia e tipos de rocha Mineral é um corpo natural sólido e cristalino formado em resultado da interação de processos físico- químicos em ambientes geológicos. São classificados e denominados não apenas com base na sua composição química, mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem. Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composiçãoquímica podem constituir minerais totalmente distintos (polimorfos) em resultado de meras diferenças estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam espacialmente (como por exemplo a grafite e o diamante). Os minerais variam na sua composição desde elementos químicos, em estado puro ou quase puro, e sais simples a silicatos complexos com milhares de formas conhecidas. http://educacao.uol.com.br/ciencias/terremotos.jhtm http://pt.wikipedia.org/wiki/Composi%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Composi%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_cristalina http://pt.wikipedia.org/wiki/Composi%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Grafite http://pt.wikipedia.org/wiki/Diamante http://pt.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico http://pt.wikipedia.org/wiki/Sal http://pt.wikipedia.org/wiki/Silicato_(minerais) Instituição de Ensino Charles Babbage | 10 Cristais de quartzo Cristal de mica Rocha um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um (rocha monominerálica) ou mais minerais ou mineraloides. A camada externa sólida da Terra, conhecida por litosfera, é constituída por rochas e as rochas são divididas em três grandes grupos, Ígneas, Sedimentares e Metamórficas. Rochas Ígneas também denominadas de rochas magmáticas são produto da solidificação do magma ou da lava. Magma é uma substância composta por uma parte líquida, rocha fundida, de composição geralmente silicática e elementos voláteis, como por exemplo, vapor d’água, gás carbônico, cloretos, hidrogênio, flúor e outros. Lava é o magma que extravasou, seja por um vulcão, ou um dique. As rochas ígneas podem ser plutônicas, quando cristalizadas em uma câmara magmática, formando rochas com cristais visíveis a olho nu como os Granitos, por exemplo, ou vulcânicas quando o processo de resfriamento não acontece em câmaras magmáticas, e sim em superfície, mares e lagos. Os cristais de rochas ígneas efusivas ou vulcânicas em geral não são identificáveis a olho nu, e forma rochas com textura macroscópica maciça como o Basalto. Em geral, todas as rochas plutônicas possuem um correspondente vulcânico, ou seja, a composição química da rocha é a mesma, porém como o tempo de cristalização é bastante reduzido em rochas vulcânicas, os cristais (quando se formam) são menores. As rochas ígneas ou magmáticas, são classificadas segundo seu teor de sílica (SiO2) onde podemos classificar em: Rochas Teor de SiO2 Ácidas (ou félsicas) > 66,0% Intermediária 52,0% a 66,0% Básicas (ou máficas) 45,0% a 52,0% Ultrabásicas (ultramáficas) < 45,0% Existe também uma classificação segundo a cor destas rochas, que é expressa pela quantidade de minerais máficos, em porcentagem. Rochas Teor de minerias escuros Leucocráticas < 30,0% Mesocráticas 30,0% a 60,0% Melanocráticas 60,0% Principais rochas ígneas Granito: Correspondente extrusivo, riolito, composto basicamente por quartzo, feldspato e mica. Gabro: Correspondente extrusivo, basalto, composto por plagioclásio e piroxênio. Sienito: Correspondente extrusivo, traquito, sua mineralogia principal é feldspatos, piroxênios anfibólios e biotita. Tonalito: Correspondente extrusivo, dacito e mineralogia principal são quartzo, plagioclásio, anfibólio e biotita. Granito com estrutura maciça Rochas sedimentares são formadas de sedimentos que constitui partículas sólidas formadas através de intemperismo (conjunto de fenômenos que leva a desagregação da rocha) e precipitação de soluções por processos químicos e também minerais secretados por organismos para construir seus esqueletos. Ou seja, todo sedimento é originado dos processos de intemperismo, da erosão e transporte, e da deposição como um agregado solto de partículas numa bacia sedimentar, após este processo inicia-se a diagênese processo que transformará o então sedimento inconsolidado em uma rocha sedimentar. Areia e cascalho em leitos de córregos e lama no assoalho oceânico são exemplos de depósitos sedimentares. O principal critério de classificação das partículas sedimentares é baseado na escala de Wentworth, uma escala logarítmica de classificação granulométrica, ou seja, o tamanho é o fator de observação na classificação dos sedimentos. http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineral http://pt.wikipedia.org/wiki/Mineraloide http://pt.wikipedia.org/wiki/Litosfera http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/hidrogenio/ http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/fluor/ Instituição de Ensino Charles Babbage | 11 TAMANHO (mm) Nome do sedimento >256 Matacão 256 a 64 Bloco ou Calhao 64 a 4,0 Seixo 4,0 a 2,0 Grânulo 2,0 a 1,0 Areia muito grossa 1,0 a 0,50 Areia grossa 0,50 a 0,250 Areia média 0,250 a 0,125 Areia fina 0,125 a 0,062 Areia muito fina 0,062 a 0,004 Silte <0,004 Argila As rochas sedimentares podem ser classificadas em dois grandes grupos, as rochas sedimentares clásticas ou detríticas e as rochas sedimentares químicas ou bioquímicas. Rochas sedimentares clásticas os detríticas são as rochas formadas a partir de clastos ou detritos sólidos, oriundos das forças de do intemperismo mecânico e químico. Estas rochas são formadas por partículas como areia, cascalho e outras. Rochas sedimentares químicas são originadas de compostos variados e íons dissolvidos durante o intemperismo químico, ou seja, a rocha é formada a partir da precipitação de íons (cátions e ânions) em meio aquoso a subaquoso, originadas em ambiente calmo e com baixa energia de movimentação das partículas. Rochas sedimentares bioquímicas são originadas pela ação de organismos, por exemplo, as conchas originam uma rocha chamada coquina, que se constitui de um conglomerado de conchas. Principais rochas sedimentares: Conglomerado: é uma rocha formada por clastos rolados, de tamanho superior a 2 mm, agrupados por um cimento, formando um depósito consolidado. Brecha sedimentar: Rocha formada por partículas de cascalho angulosas. Arenito: O termo arenito corresponde à areia litificada. É composto por quartzo, feldspato (ou outros minerais de origem ígnea) e fragmentos líticos. Foi classificado com base em diagramas triangulares, considerando apenas as frações detríticas e os três componentes principais: quartzo, feldspato e fragmentos de rocha. Arenito Arcóseo: Os arenitos arcosianos ou arcósios contêm mais de 25% de feldspato de origem detrítica. O arcósio típico é uma rocha de granulação grossa e coloração cinza ou rósea-avermelhada (figura ao lado), esta última atribuída a fragmentos de feldspatos potássicos. Siltito: Os siltitos são rochas cujos grãos variam de 0,002 mm a 0,06 mm, podendo exibir coloração amarronzada, verde ou esbranquiçada. Argilito: São rochas lutáceas (granulação de argila, menor que 0,004 mm) maciças e compactas, sendo compostas por argilas litificadas, isto é, argilas compactadas e exibindo orientação dos minerais foliados. Pelito (lamito): Rocha formada por partículas na fração silte-argila. Calcário: É rochas formadas a partir do mineral calcita, cuja composição química é o carbonato de cálcio. Dolomito: Rocha de sedimentação química composta mineralogicamente por dolomitos [CaMg(CO3)2]. Gesso: Rocha sedimentar química composta mineralogicamente por Gipsita (CaSO4.2H2O). Halita: Rocha sedimentar química formada mineralogicamente por halita (NaCl). Sílex: Rocha criptocristalina de quartzo. Carvão: Rocha formada por carbono de restos de plantas alterados. Arenito com estratificação plano paralela Rochas metamórficas é uma classe especial de rochas, resultantes da interação e transformação de outras rochas por processos metamórficos, ou seja, variáveis como pressão, temperatura e atividade de fluidos em condições anômalas as originais as quais a rocha estásubmetida pode ou não gerar metamorfismo. Este grupo específico de rochas ocorre em uma zona limitada inferior e superiormente, no que tange a temperatura. O limite inferior para que ocorra metamorfismo é a diagênese, quando a temperatura atinge um valor superior ao que o processo diagenético comporta, a rocha sai do campo sedimentar e entra em um campo Instituição de Ensino Charles Babbage | 12 metamórfico, ao passo que o limite superior do metamorfismo é o magmatismo, ou seja, quando a rocha começa a se fundir e gerar minerais ígneos, abandona-se o campo metamórfico e entra-se no domínio magmático. Diagrama de limites e variáveis do metamorfismo Todo acontecimento que gera alteração nas condições normais de pressão, temperatura ou quantidade de fluidos podem ocasionar o metamorfismo, a intrusão de uma rocha, a queda de um meteorito a deposição de uma camada espessa de rochas e vários outros fatores podem ocasionar metamorfismo. O metamorfismo pode ocorrer de três tipos principais, sendo eles: Metamorfismo de contato: que ocorre quando um corpo de um magma modifica a rocha que o recebe (rocha encaixante) onde a atividade de fluidos modifica os minerais presentes nesta rocha e cria uma auréola metassomática de contato. Metamorfismo dinâmico: que ocorre associado a uma zona de falha (movimento de grandes blocos) onde as rochas são submetidas a pressões diferenciais. Metamorfismo regional: ocorre em grandes áreas e é ocasionado pela alta taxa de pressão, temperatura e deformação, estando em geral, localizado na porção mais profunda da crosta e é nítido ao longo do limite de placas tectônicas convergentes. As rochas que passam pelo processo de metamorfismo são denominadas de protólito, e durante o processo sua estrutura (aspecto geral da rocha em duas dimensões) pode ser modificada bem como sua textura (aspecto global da rocha em três dimensões) gerando foliação ou não. Principais rochas metamórficas: Ardósia: Rocha foliada, composta por argila, mica e clorita de grau metamórfico baixo cujo protólito pode ser um pelito, argilito ou cinza vulcânica. Filito: Rocha foliada, composta por quartzo finamente granulado, micas e clorita, de baixo a médio grau metamórfico, cuja rocha protólito pode ser um pelito. Xisto: Rocha foliada, composta por filossilicatos, quartzo, hornblenda, de grau metamórfico baixo a médio, cuja rocha protólito pode ser um pelito, rochas carbonatadas e ígneas máficas. Gnaisse: Rocha foliada, composta por quartzo, feldspato, hornblenda e micas, de alto grau metamórfico cujo protólito pode ser pelitos, arenitos, rochas ígneas félsicas e máficas. Anfibolito: Rocha foliada, composta por hornblenda e plagioclásio de grau metamórfico médio a alto, cujo protólito são rochas ígneas máficas. Mármore: Rocha maciça, composta por calcita ou dolomita, de grau metamórfico baixo a alto, cujo protólito é um calcário ou dolomito. Quartzito: Rocha maciça composta por quartzo, de grau metamórfico médio a alto cujo protólito pode ser um arenito. Hornfels: Rocha maciça gerada por metamorfismo de contato, composta por mica, granada, andaluzita, cordierita e quartzo, de grau metamórfico baixo a médio. Ciclo das Rochas O ciclo das rochas ocorre devido a transformação de um tipo de rocha em outro. Sua dinâmica ocorre entre os grandes grupos de rocha, as rochas ígneas, sedimentares e metamórficas por processos que se diferem entre si, porém, relacionados ao contexto geológico de interrelação entre os tipos litológicos. 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 Instituição de Ensino Charles Babbage | 13 sobre qualquer rocha (ígnea, metamórfica, sedimentar) exposta à superfície da Terra. Devido à separação dos continentes, 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. Ciclo das rochas Dinâmica Externa da Terra O Ciclo Hidrológico Fenômeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre. O conceito de ciclo hidrológico está ligado ao movimento e à troca de água nos seus diferentes estados físicos, que ocorre na Hidrosfera, entre os oceanos, as calotas de gelo, as águas superficiais, as águas subterrâneas e a atmosfera. Este movimento permanente deve-se ao Sol, que fornece a energia para elevar a água da superfície terrestre para a atmosfera (evaporação), e à gravidade, que faz com que a água condensada se caia (precipitação) e que, uma vez na superfície, circule através de linhas de água que se reúnem em rios até atingir os oceanos (escoamento superficial) ou se infiltre nos solos e nas rochas, através dos seus poros, fissuras e fraturas (escoamento subterrâneo). Nem toda a água precipitada alcança a superfície terrestre, já que uma parte, na sua queda, pode ser interceptada pela vegetação e volta a evaporar-se. A água que se infiltra no solo é sujeita a evaporação direta para a atmosfera sendo absorvida pela vegetação, que através da transpiração, devolve-a a atmosfera. Este processo chamado evapotranspiração ocorre no topo da zona não saturada, ou seja, na zona onde os espaços entre as partículas de solo contêm tanto ar como água. A água que continua a infiltrar-se e atinge a zona saturada, entra na circulação subterrânea e contribui para um aumento da água armazenada (recarga dos aquíferos). Na Figura abaixo, observa-se que na zona saturada (aquífero), os poros ou fraturas das formações rochosas estão completamente preenchidos por água (saturados). O topo da zona saturada corresponde ao nível freático. No entanto, a água subterrânea pode ressurgir à superfície (nascentes) e alimentar as linhas de água ou ser descarregada diretamente no oceano. A quantidade de água e a velocidade com que ela circula nas diferentes fases do ciclo hidrológico são influenciadas por diversos fatores como, por exemplo, a cobertura vegetal, altitude, topografia, temperatura, tipo de solo e geologia. Instituição de Ensino Charles Babbage | 14 Equação Hidrológica I - O = ΔS I = (entradas) incluindo todo o escoamento superficial por meio de canais e sobre a superfície do solo, o escoamento subterrâneo, ou seja, a entrada de água através dos limites subterrâneos do volume de controle, devido ao movimento lateral da água do subsolo, e a precipitação sobre a superfície do solo; O = saídas de água do volume de controle, devido ao escoamento superficial, ao escoamento subterrâneo, à evaporação e à transpiração das plantas; e ΔS = variação no armazenamento nas várias formas de retenção, no volume de controle. Distribuição da água no globo terrestre Para entender como a água está armazenada, vamos considerar o solo como uma coleção de partículasde diferentes tamanhos, os grãos. A água fica armazenada nos espaços vazios entre os grãos. Esses espaços vazios são chamados de poros, onde se encontram bolhas de ar e água. As Águas Superficiais: São todas aquelas águas no estado líquido que ocorrem acima da superfície topográfica. – Exemplo: rios, lagos, córregos, vertentes e todos os meios de captação e contenção de águas pluviais (chuvas). As Águas Subsuperficiais: Ao contrário das águas superficiais, são todas e quaisquer águas ocorrentes na litosfera, ou seja, abaixo da superfície topográfica. Exemplo: águas do solo, Lençol freático e águas subterrâneas. Lençol freático – ou aqüífero livre – Zona no subsolo saturada de água, cujo limite inferior é a rocha impermeável do substrato rochoso - originam-se das águas de chuva que se infiltram através das camadas permeáveis do terreno até encontrar uma camada impermeável ou de permeabilidade muito menor que a superior – a água só poderá ser aproveitada com o uso de bombas. Aqüífero é uma formação geológica do subsolo, constituída por rochas permeáveis, que armazena água em seus poros ou fraturas. Outro conceito refere-se a aqüífero como sendo, somente, o material geológico capaz de servir de depositório e de transmissor da água aí armazenada. Assim, uma litologia só será aqüífera se, além de ter seus poros saturados (cheios) de água, permitir a fácil transmissão da água armazenada. Aqüíferos confinados – rocha suficientemente porosa para armazenar água, tendo como limite superior e inferior camadas impermeáveis sob pressão devido à pressão hidrostática. Se abrirmos um poço num aqüífero confinado, o nível d’água sobe e pode ficar acima do nível d’água do lençol freático. Eventualmente, a água jorra do poço - nesse caso, o poço é chamado de artesiano; neste caso, a captação de água não necessita energia. Instituição de Ensino Charles Babbage | 15 A contaminação ocorre pela ocupação inadequada de uma área que não considera a sua vulnerabilidade, ou seja, a capacidade do solo em degradar as substâncias tóxicas introduzidas no ambiente, principalmente na zona de recarga dos aqüíferos. A contaminação pode se dar por fossas sépticas e negras; infiltração de efluentes industriais; fugas da rede de esgoto e galerias de águas pluviais; vazamentos de postos de serviços; por aterros sanitários e lixões; uso indevido de fertilizantes nitrogenados; depósitos de lixo próximos dos poços mal construídos ou abandonados. Entretanto, a mais perigosa, é a contaminação provoca da por produtos químicos, que acarretam danos muitas vezes irreversíveis, causando enormes prejuízos, à medida que impossibilita o uso das águas subterrâneas em grandes áreas (MUSEU DO UNA, 2003). Superexplotação ou superexploração (sobreexplotação ou sobreexploração) de aqüíferos: é a extração de água subterrânea que ultrapassa os limites de produção das reservas reguladoras ou ativas do aqüífero, iniciando um processo de rebaixamento do nível potenciométrico que irá provocar danos ao meio ambiente ou para o próprio recurso. Portanto, a água subterrânea pode ser retirada de forma permanente e em volumes constantes, por muitos anos, desde que esteja condicionada a estudos prévios do volume armazenado no subsolo e das condições climáticas e geológicas de reposição (DRM, 2003). Processos Intempéricos As transformações das rochas em materiais mais estáveis em condições físico-químicas diferentes daquelas de origem recebem o nome de intemperismo. Existem processos que facilitam o inntemperismo, são: Isostasia - Alívio de pressão; Expansão de Corpos Rochosos; Ascensão até a superfície e Formação de fraturas. As rochas raramente são encontradas aflorando na superfície, quase sempre são encontradas cobertas por um manto de espessura variável de material solto, incoerente. SOLO é o produto final do intemperismo das rochas, caso as condições físicas, químicas e biológicas permitam o desenvolvimento de vida vegetal, também denominado* regolito ou manto de intemperismo. Em climas frios e secos os solos são pouco espessos e em climas quentes e úmidos o intemperismo alcança considerável profundidade. Fatores que atuam na formação do solo: Clima: diferentes rochas podem produzir o mesmo solo, dependendo do clima. A mesma rocha original pode produzir solos diferentes, em climas diferentes. Tipo de Rocha: ricas em solúveis, pobres, etc. Vegetação: cobertura, proteção contra a erosão, fornecimento de ácidos húmicos, facilita a infiltração de água. Relevo: inclinado, dificulta a penetração de água e facilita a solifluxão e destruição do solo. Tempo: é necessário muito tempo (milhares de anos) para evolução do solo. Quanto ao intemperismo à resistência a decomposição dos minerais silicatados é diretamente proporcional ao teor de sílica e inversamente proporcional ao teor de cátions presentes dentro da estrutura cristalina dos minerais. Por esta razão, o quartzo, constituído só de SiO2, dificilmente se encontra decomposto na natureza. Existem diferentes tipos de intemperismo: físicos, químicos, físicosbiológicos e químico-biológicos. FÍSICO - Desagregação das rochas, com separação dos grãos minerais transformando-a em material friável. Processos de intemperismo físico: Variação de temperatura - Processo de aquecimento e resfriamento da rocha; Coeficientes de dilatação diferenciados dos minerais; Diaclasamento. Alívio de pressão - Erosão e remoção de camadas sobrepostas; Em aberturas de túneis, galerias e taludes; Rochas são basicamente elásticas, sofrem deformação. (ζ=E.ε); Deformação será proporcional a carga; Fraturas paralelas a superfície. Crescimento de cristais - Cristalização de sais e congelamento; Os sais em solução penetram nas fissuras e poros da rocha; Regiões marinhas e poluídas; Ensaio de sanidade (Sulfato de Na ou Mg). Instituição de Ensino Charles Babbage | 16 Hidratação dos minerais – Cristais expansivos que aumentam de volume devido a hidratação, originando tensões internas (80kgf/cm2); Basaltos alterados possuem esmectitas que se expandem quando hidratados; Primeira etapa do intemperismo químico. Processos físico-biológico - Raízes de árvores penetram nas fissuras e alargam ou trituram as paredes rochosas; Atividades de formigas, minhocas e roedores tornam o solo mais permeável. Químico - Decomposição química dos minerais primários das rochas, e síntese (neoformação) de minerais secundários. Seu principal agente é a água que infiltra e percola as rochas. Tem efeito mais intenso com a acidificação devido à dissolução do CO2 atmosférico e à presença de ácidos orgânicos (pH ácido). Suas principais reações químicas são: oxidação, hidratação, dissolução, hidrólise e acidólise. Oxidação - Mudança no estado de oxidação do elemento (O2) - Minerais com Fe2+ oxida ⇒ Fe3+ Fe2SiO4 (Fe - Olivina) + 1/2O2 + 2H2O ⇒ Fe2O3(Hematita) + H4SiO4 Hidratação – Incorporação de H2O à estrutura do mineral, formando um novo mineral. Fe2O3(Hematita) ⇒ 2FeO(OH) (Goethita) Dissolução - Solubilização de alguns minerais por ácidos. -Água pura ®dissolução de carbonatos é mínima. -CO2 dissolvido na H2O, aumenta a reação. -Formação de relevos Cársticos. Hidrólise – reação química entre íons H+ (ionização da H2O) e cátions do Mineral (dentro de uma faixa de pH de 5 a 9). H+ entra nas estruturas dos minerais deslocando cátions (solução) Primeiro: alcalinos (K+ e Na+) Segundo: alcalinos-terrosos ( Ca2+ e Mg2+). Estrutura do Mineral rompida, liberando Si e Al (Solução) Recombinação de Si e Al neoformando minerais secundários Maior ou menor percolação de H2O – Hidrólise Parcial ou Total Na Hidrólise Parcial – parte do Si e do K permanece em solução - Sialitização - formação de silicatos deAl, Si e as vezes bases. Se 100% de eliminação do K e 66% de Si e permanência de todo Al: Monossialitização: relação Si:Al = 1:1 2KAlSi3O8 (feldspato) + 11H2O ® Al2Si2O5(OH)4 (argila de tipo caulinita) + 4H4SiO4 + 2K+ + 2OH Porém, se 87% de eliminação do K e 46% de Si e permanência de todo Al: Bissialitização: relação Si:Al = 2:1 (argilo mineral Grupo das Esmectitas, que contem K na sua composição) Para a Hidrólise Total – 100% do Si e K eliminados e permanência de Al e Fe Pluviosidade alta e Drenagem eficiente, que deixa as águas diluídas não saturadas em Si. KAlSi3O8 + 8 H2O ®Al(OH)3 (gibbsita) + 3H4SiO4 + K+ + OHe/ ou Hematita (Fe em vez de Al) e Goetita. Processo de Alitização ou Ferralitização (Formação de lateritas) Acidólise - Reação de decomposição de minerais em ambientes de clima frio. -Decomposição incompleta da M.O. -Formação de ácidos orgânicos e redução no pH(< 5) -Complexação e solubilização de Fe e Al. •Acidólise Total: pH < 3 - Ataque do feldspato potássico com todos os elementos em solução. •Acidólise Parcial: 3 > pH < 5 - Ataque do feldspato potássico com remoção parcial do Al. Instituição de Ensino Charles Babbage | 17 Por definição, o intemperismo encerra o conjunto de processos operantes na superfície terrestre que ocasionam a desagregação e/ou decomposição da superfície das rochas. É em essência uma adaptação dos minerais das rochas às condições superficiais, bastante diferentes, daquelas em que elas se formaram. Quase 75% da superfície terrestre é constituída de rochas sedimentares que estão expostas ao intemperismo. Agentes de Intemperismo, Erosão Transporte e Deposição são: •Água: processos sedimentares fluviais (rios e lagos), costeiro e marinho (marinho raso e profundo). •Gelo: processos sedimentares glaciais causados por transporte de sedimentos por geleiras. •Vento: processos sedimentares eólicos causados por transporte de sedimentos por vento em regiões continentais e marinhas costeiras. •Gravidade (água e vento):fluxos de massas rochosas. De uma forma bastante genérica, os ambientes de sedimentação podem ser classificados da seguinte maneira: Ambiente Desértico: Deserto ‚ uma área onde a taxa de evaporação potencial excede a taxa de precipitação pluviométrica e o vento ‚ o agente geológico mais importante nos processos de erosão e sedimentação. Apesar disto, não se deve esperar exclusivamente depósitos eólicos, pois localmente existem depósitos subaquosos formados por rios efêmeros e lagos de deserto (sebkhas) associados aos sedimentos tipicamente eólicos. Nestes ambientes predomina o intemperismo físico das rochas envolvendo processos de fraturamento e exfoliação das rochas. Depósitos de areias e arenitos com estratificações cruzadas bem desenvolvidas e de fortes ângulos de mergulho (de 30 a 34 graus), apresentando localmente camadas horizontais, são característicos de sedimentação em ambiente desértico. Os grãos de quartzo de areias e arenitos eólicos caracterizam-se pelo brilho fosco e cor avermelhada. Ambiente glacial: Os ambientes glaciais são atualmente limitados, estando restritos aos pólos, norte e sul, e às altas montanhas (Himalaia, Andes, Alpes, etc.). Grandes massas naturais de gelo, conhecidas como geleiras, são o agente principal nos processos geológicos que atuam nos ambientes glaciais. As geleiras consistem em neve recristalizada e compactada, contendo alguma água de degelo e fragmentos de rochas que, sob influência da gravidade, fluem para fora dos campos de neve onde foram originadas. Quando uma geleira termina em um algo ou mar, os sedimentos contidos nela são despejados, onde sofrem retrabalhamento por ondas e correntes. Mas, quando uma geleira termina em mar com profundidade suficiente para flutuação do gelo, a extremidade ‚ destacada em forma de iceberg. Com a fusão do iceberg, os sedimentos contidos em seu interior são depositados nos forma de depósitos marinhos. Abrasão e fraturamento são os principais processos que atuam durante a erosão glacial. Por abraso, os fragmentos de rochas contidos no gelo causam polimento, estriação e moagem nas superfícies do substrato e das partículas maiores em transporte dentro do gelo. O fraturamento ‚ promovido pelo congelamento e pelo degelo sucessivo de água contida nas juntas naturais das rochas do substrato. A carga sedimentar em transporte pela geleira recebe o nome genérico‚rico de morenas, que são qualificadas conforme as posições que ocupam nas geleiras. Deste modo, têm-se as morenas laterais ou marginais, que são transportadas superficialmente, principalmente junto às margens. As morenas medianas são formadas nas confluência de duas geleiras, quando duas morenas laterais se unem. Como visto anteriormente, as geleiras São muito eficientes para transportar sedimentos, mas ineficientes para selecioná-los. Desta forma, as morenas caracterizam-se por apresentar uma mistura de sedimentos que inclui desde blocos e calhaus até‚ argila e silte, misturados e não estratificados. A rocha resultante da consolidação (litificação) deste tipo de sedimento, com origem claramente relacionada ao gelo, é designada de tilito. Ambiente fluvial: Os rios são os principais agentes de transporte de sedimentos formados por intemperismo de áreas continentais. Cada rio possui sua bacia de drenagem, que fornece a água e os sedimentos para seus tributários e para o rio principal. Em geral, podem ser reconhecidos três estádios na evolução de um sistema fluvial: juventude, maturidade e senilidade. O primeiro ‚ caracterizado por predominância de erosão e ocorre em regiões montanhosas. O segundo apresenta amplas planícies de inundação e depósitos de Instituição de Ensino Charles Babbage | 18 acresção lateral (barras de meandros), e o terceiro ‚ encontrado, por exemplo, nas planícies costeiras, onde são formadas redes de distributários sem distinção das respectivas planícies de inundação. O padrão de um canal fluvial ‚ definido por sua configuração em planta e admite-se três padrões principais: retilíneo, meandrante e anastomosado, havendo uma completa gradação entre os tipos extremos. O padrão retilíneo ‚ raro, pois os canais sempre apresentam alguma sinuosidade. O padrão de canais anastomosados ‚ bem desenvolvido nas planícies de lavagem glacial, leques aluviais e leques deltaicos, e ‚ caracterizado por sucessivas divisões e reuniões dos canais em torno de bancos arenosos. Estes bancos que dividem o canal fluvial em múltiplos canais, podem ficar expostos durante o período de seca e ser submersos em período de enchente. O canal meandrante ‚ caracterizado por possuir uma sinuosidade bastante elevada. Os materiais sólidos transportados pelos rios podem ser divididos em dois grupos: carga de fundo (material que se move ao longo do leito por processos de saltação e rolamento) e carga de suspensão. A carga de fundo ‚ depositada como resíduo de canal e nas barras de meandros enquanto a carga de suspensão ‚ mais importante na deposição em áreas de diques naturais ou marginais e na planície de inundação. Em termos gerais, os sedimentos de canais variam de cascalhos a areia, de seleção moderada a boa e de baixo conteúdo de argila. Os depósitos das margens são constituídos de areia fina e silte, moderadamente selecionados. Os depósitos de planícies de inundação são de silte e argila, pouco selecionados e com alto conteúdo de argila. Ambiente deltáico: O termo "delta" vem da quarta letra do alfabeto grego, usado por Heródoto (500 a.C.) para descrever a região da foz do rio Nilo. Este termo ‚ ainda utilizado pelos geólogos e geógrafos para denominar depósitos sedimentares contíguos, em parte suba‚aéreos e parcialmente submersos, depositados em um corpo de água (oceano ou lago), pela ação de um rio. Um delta‚ considerado como subdividido em três grandes províncias de sedimentação: planície ou plataforma deltaica; talude ou frente deltaica; e prodelta. A planície deltáica abrange a parte subaérea do delta onde, em geral, a corrente principal se subdivide em distributários A planície deltaica inclui, assim, os canais distributários rios (ativos e abandonados) e a área entre estes distributários (planície interdistributária) onde se desenvolvem lagos, pântanos, etc. À frente deltáica ‚ a área frontal de deposição ativa do delta, que avança sobre os sedimentos do prodelta. Nela são depositadas areias finas e siltes fornecidas pelos principais distributários deltaicos. O prodelta apresenta uma sedimentação essencialmente argilosa e representa a parte mais avançada de deposição dos sedimentos carreados pelo rio para a bacia receptora. O principal interesse na identificação dos depósitos deltaicos antigos está ligado à prospecção de petróleo e gás, pois muitos reservatórios de hidrocarbonetos estão ligados a sedimentos deltaicos. Mineralogia/Petrigrafia I Introdução, conceito de mineral A mineralogia é a ciência que estuda os minerais, o que são eles, como são formados e onde ocorrem. Uma vez que os minerais estão por toda parte (são as substâncias formadoras das rochas, solos e sedimentos) e fornece uma grande parte das matérias primas usadas em aplicações tecnológicas e industriais, o potencial de aplicação deste conhecimento é vasto. Na verdade, com exceção das substâncias orgânicas, os demais materiais que usamos ou com os quais convivemos no dia a dia são todos minerais ou de origem mineral. Embora sejam substâncias extremamente comuns, estabelecer um conceito claro e preciso de mineral não é uma tarefa fácil. Abaixo estão listadas algumas das muitas definições já propostas: • Mineral é um sólido homogêneo natural, inorgânico, com uma composição química definida e um arranjo atômico ordenado (Mason et al. 1968) • Mineral é um corpo produzido por processos de natureza inorgânica, tendo usualmente uma composição química definida e, se formado sob condições favoráveis, numa certa estrutura atômica característica, a qual está expressa em sua forma cristalina e outras propriedades físicas (Dana & Ford, 1932) • Minerais são substâncias inorgânicas naturais, com uma composição química e propriedades físicas definidas e previsíveis (O.Donoghue, 1990) • Minerais podem ser distinguidos uns dos outros pelas características individuais que são uma função direta dos tipos de átomos que eles contêm e dos arranjos que estes átomos fazem no seu interior (Sinkankas, 1996) • Mineral é um composto químico que é normalmente cristalino e que foi formado como resultado de processos geológicos. (Nickel, 1995) O conceito mais aceito é o de Klein & Hurlbut (1999) - Um mineral é um sólido, homogêneo, natural, com uma composição química definida (mas geralmente não fixa) e um arranjo atômico altamente ordenado. É geralmente formado por processos inorgânicos. Vejamos algumas implicações deste conceito em maior detalhe, abaixo: Acesse WWW.uniorka.com.br- Portal do aluno, e veja os vídeos aulas. Bom estudo! http://www.uniorka.com.br-/ Instituição de Ensino Charles Babbage | 19 Sólido: as substâncias gasosas ou líquidas são excluídas do conceito de mineral. Assim, o gelo nas calotas polares é um mineral, mas a água não. Algumas substâncias que fogem a esta definição ainda assim são objeto de estudo do mineralogista. É o caso do mercúrio líquido, que pode ser encontrado na natureza, em determinadas situações. Nestes casos, a substância é chamada de mineralóide. Homogêneo: algo que não pode ser fisicamente dividido em componentes químicos mais simples. Este conceito é obviamente dependente da escala de observação, uma vez que algo que é aparentemente homogêneo a olho nu pode ser constituído de mais de uma substância, quando observado em escala microscópica. Natural: exclui as substâncias geradas em laboratório ou por uma ação consciente do homem. Quando estas substâncias são idênticas em composição e propriedades a um mineral conhecido, o nome deste mineral pode ser usado, acrescido do adjetivo sintético (por exemplo, esmeralda sintética). Acima, consideramos o gelo das calotas polares como um mineral. Entretanto, para seguir o conceito de mineral à risca, o gelo que fabricamos na geladeira não constitui um mineral. Composição química definida: significa que um mineral é uma substância que pode ser expressa por uma fórmula química. Por exemplo, a composição do ouro nativo é Au, a do quartzo é SiO2, a da calcita é CaCO3, e assim por diante. Entretanto em muitos minerais é possível a substituição de um ou mais elementos da fórmula original por outros. Assim, a dolomita CaMg(CO3)2 admite a substituição de Mg por quantidades variáveis de Fe e Mn, e a esfalerita ZnS admite a substituição de Zn por quantidades variáveis de Fe. Em muitos casos, a composição química dos minerais pode variar dentro de certos limites, sem que seja necessário alterar o nome do mineral. Em outros casos as variações são tão grandes que caracterizam uma espécie mineral distinta. Arranjo atômico ordenado: implica na existência de uma estrutura interna, onde os átomos ou íons estão dispostos em um padrão geométrico regular. Este padrão obedece às regras de simetria da disciplina de cristalografia, e os sólidos assim constituídos pertencem a um dos sistemas cristalinos: triclínico, monoclínico, ortorrômbico, tetragonal, hexagonal (trigonal) e isométrico. Sólidos que possuem tal arranjo interno ordenado são chamados de cristalinos. Os que não o possuem são chamados de amorfos, e fogem á classificação estrita de mineral, compondo o grupo dos mineralóides. Inorgânico: aqui o termo geralmente é incluído por Klein e Hurlbut no conceito, para permitir o enquadramento de substâncias que atendem a todos os requisitos acima, mas são geradas naturalmente por (ou com a ajuda de) organismos. Estes minerais são chamados de biogênicos e, à exceção da sua origem, são idênticos aos minerais equivalentes formados por processos inorgânicos. O exemplo mais comum de mineral biogênico é o carbonato de cálcio (CaCO3) presente nas conchas de moluscos na forma dos minerais calcita, dolomita ou vaterita. Alguns outros exemplos incluem alguns sulfetos, sulfatos, fosfatos, fluoretos, óxidos, enxofre nativo e formas amorfas de SiO2. Classificação química de minerais Composição química Conforme visto acima, a definição de mineral implica numa composição química definida (mas, geralmente não fixa). Para determinar com segurança a composição química de um mineral é necessário fazer uma análise química em laboratório. Diversos métodos analíticos (análise por via úmida, fluorescência de raios-x, microssonda eletrônica, espectrometria de absorção atômica, ICP-MS, etc.) que podem ser utilizados para tanto, e cada um tem características e aplicações específicas que estão fora do escopo do curso de Fundamentos de Mineralogia. Os resultados da análise química quantitativa de minerais e rochas são geralmente expressos em proporção relativa ao peso do material analisado. Assim, os elementos (ou óxidos) mais abundantes na amostra podem ser expressos em termos de percentagem em peso, enquanto elementos que estão presentes em quantidades muito pequenas são normalmente expressos em ppm (partes por milhão, também relativamente ao peso do material analisado). Considere o caso da esfalerita (ZnS). A esfalerita admite quantidades variáveis de Fe substituindo o Zn e, portanto, formando uma solução sólida parcial com FeS. A fórmula química de soluções sólidas é freqüentemente expressa numa forma semelhante a esta:(Zn, Fe)S, que indica que o mineral é um sulfeto de zinco e ferro, mas contendo proporções variáveis dos dois metais. Na verdade, outros elementos, como manganês e cádmio, também podem entrar na estrutura da esfalerita, porém em quantidades subordinadas. Classificação química dos minerais Instituição de Ensino Charles Babbage | 20 Minerais que possuem um mesmo ânion (ou grupo aniônico) dominante apresentam mais semelhanças entre si do que os que são formados pelo mesmo cátion dominante. Assim, um carbonato de cálcio apresenta muito mais semelhanças com um carbonato de magnésio do que com um sulfato de cálcio. Além disso, minerais que possuem o mesmo ânion (ou grupo aniônico) dominante costumam ocorrer juntos, ou em ambientes geológicos semelhantes (por exemplo, cloretos de sódio e de potássio em evaporitos, carbonatos de cálcio e de magnésio em rochas calcárias, sulfetos de ferro e de cobre em veios hidrotermais, e assim por diante). Por estas razões, os minerais são agrupados em classes segundo o seu ânion ou grupo aniônico (por exemplo, carbonatos, fosfatos, silicatos, etc.), e o estudo dos minerais durante o curso de Fundamentos de Mineralogia também obedecerá a este agrupamento. Cumpre ressaltar, entretanto, que a correta classificação dos minerais não se baseia somente na composição, mas também na estrutura interna de cada mineral (por exemplo, CaCO3 cristalizado no sistema ortorrômbico é o mineral aragonita, enquanto a forma trigonal de CaCO3 é a calcita). Os minerais dentro de uma classe podem ainda ser subdivididos em famílias, de acordo com o tipo químico, grupos, de acordo com a similaridade estrutural, e espécies (minerais com mesma estrutura, mas com composição química diferente, como os membros de uma série isomórfica). As classes de minerais são: Elementos nativos Sulfetos Sulfossais Óxidos Halogênios Carbonatos Nitratos Boratos Fosfatos Arseniatos Vanadatos Sulfatos Tungstatos Silicatos Ambientes de formação de minerais Minerais ocorrem como agregados naturais e multigranulares que constituem as rochas da crosta terrestre. As rochas, de acordo com o seu modo de formação, são classificadas em ígneas, metamórficas e sedimentares. Os minerais associados às rochas ígneas e metamórficas formam-se a grandes profundidades no interior da crosta ou mesmo abaixo dela, sob condições de alta temperatura e pressão (dezenas a alguma centenas de kms de profundidade), ao passo que os relacionados às rochas resultam de processos que ocorrem na superfície da crosta. Os processos de formação de rochas e, como conseqüência, de minerais encontram-se relacionados e integrados no ciclo das rochas. Conhecer os processos geológicos que conduzem à formação das rochas é um fator importante no reconhecimento dos minerais mais comuns que ocorrem na crosta terrestre. Magma e Rochas Ígneas Dependendo das condições de pressão e temperatura no interior da crosta, ou em regiões abaixo dela, os materiais terrestres podem sofrer fusão e formar um fundido silicático (composto essencialmente de sílica - SiO2) denominado magma. Sua cristalização em profundidade ou na superfície (na forma de lava) da crosta terrestre irá resultar na formação de rochas ígneas ou magmáticas. Logo, os minerais em rochas ígneas devem apresentar alto ponto de fusão, assim como coexistir ou se cristalizar a partir de fundidos silicáticos a temperatura acima de 800°C. Nesta categoria incluem minerais como olivinas, piroxênios, anfibólios, biotita, hematita e magnetita que apresentam coloração escura por conterem Fe e Mg; são denominados minerais máficos ou ferro-magnesianos; feldspatos, feldspatóides, muscovita e quartzo que são minerais de cor clara, pobre em Fe e Mg, ricos em Si e Na e H2O, são denominados félsicos. O magma segue um caminho de cristalização, também conhecido como fases magmáticas, sendo elas a fase ortomagmática, pegmatítica – pneumatolítica e hidrotermal, onde: Fase ortomagmática: cristalizam minerais de ponto de fusão levado, em geral, mais densos e escuros. Fase pegmatítica-pneumatolítica: na fase pegmatítica, ocorre a formação de grandes cristais (podendo chegar a dezenas de metros) e a quantitade de voláteis no líquido residual geram rochas confinantes com uma auréola de metamorfismo de contato. Fase hidrotermal: onde se forma soluções hidrotermais (soluções aquosas a alta temperatura) entre a água e os outros compostos solúveis no magma. Esta fase é rica em sulfetos, óxidos e alguns elementos incompatíveis que ascendem através de fraturas e planos de estratificação de rochas confinantes. Cristal de Pirita (FeS2) Instituição de Ensino Charles Babbage | 21 Minerais de Rochas Metamórficas Minerais associados às rochas metamórficas são gerados a partir da recristalização de outros minerais, tanto em rochas ígneas como sedimentares, em função de mudanças no seguinte parâmetros: pressão (profundidade) temperatura e presença de fluidos. Reações metamórficas podem ocorre na crosta terrestre, sob variadas pressões (profundidades), em intervalos de temperaturas que variam de 60°C até condições próximas às de fusão das rochas e formação de magma. O metamorfismo pode ocorrer associado principalmente ao incremento regional da temperatura e pressão (profundidades que variam de 5 a 40 km) durante o desenvolvimento d cadeias de montanhas, assim como associado localmente ao aumento da temperatura nas margens de intrusões de rochas ígneas. Em geral, o metamorfismo causa recristalização e crescimento de minerais (argilominerais transformam-se em micas), assim como a formação de novos minerais a partir de reações dos minerais presentes na rocha original. Minerais característicos do metamorfismo incluem zeolitas, cloritas, talco, micas (biotita e muscovita), grafita, asbestos, andalusita, silimanita, cianita, estaurolita, epidoto, granadas e anfibólios. O metamorfismo também pode causar deformação, rotação e orientação dos grãos minerais formando texturas orientadas na rocha, tais como foliação, lineação e bandamento. Cristal rotacionado em Gnaisse Minerais de Rochas Sedimentares Na superfície da crosta terrestre as rochas e seus minerais constituintes estão em constante desagregação física e química devido à ação do intemperismo. Os materiais resultantes desta desagregação, geralmente argila, areia ou cascalho, são transportados e depositados m bacias sedimentares, onde após compactação e cimentação transformam-se em rochas sedimentares denominadas de clásticas ou detríticas. Os minerais constituintes destas rochas incluem os argilominerais provenientes da alteração ou intemperismo químico de minerais instáveis à temperatura ambiente (feldspatos) e que se acumulam em rochas clásticas do tipo siltito, argilito e folhelho, também são incluídos minerais que apresentam uma alta resistência ao intemperismo químico, tais como quartzo, e que se acumulam em rochas clásticas como arenito e conglomerado. No ambiente sedimentar, minerais como calcita/dolomita, halita, gipsita, magnetita e quartzo ainda podem se precipitar e acumular por processos essencialmente químicos e/ou bioquímicos para formar sequências, respectivamente, de calcário, evaporito, gipso, formações ferríferas, chert, etc., que são denominadas rochas sedimentares químicas. MINERAL ARGILIT O (%) ARENIT O (%) CALCÁ REO (%) Quartzo 32 70 4 Feldspato 18 8 2 argilominerais 34 9 1 Calcita/dolomi ta 8 11 93 Óxidos de Ferro 5 1 - Propriedades físicas dos minerais A composição e estrutura química dos minerais afetam suas propriedades físicas, o que permite em muitas situações identificar os minerais. Uma propriedade ideal é aquela que dá apenas um resultado para cada mineral e sempre o mesmo
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