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MINERALOGIA AULA 2 Prof. Eduardo Moraes Araújo 2 CONVERSA INICIAL A pedogênese (formação do solo) ocorre quando as modificações causadas nas rochas pelo intemperismo, além de serem químicas e mineralógicas, tornam-se sobretudo estruturais, com importante reorganização e transferências de minerais formadores do solo. O objetivo central deste estudo é compreender os tipos de rochas e sua relação com a formação dos diferentes tipos de solos existentes. Nosso estudo se dividirá em cinco temas, na seguinte ordem: Tema 1: Tipos de intemperismo Tema 2: Rochas ígneas Tema 3: Rochas metamórficas Tema 4: Rochas sedimentares Tema 5: Formação de solo TEMA 1 – TIPOS DE INTEMPERISMO Os intemperismos físicos e químicos – que seriam basicamente os fatores que causam as modificações de propriedades físicas de minerais e rochas e que, por consequência, também influenciam a modificação de algumas características químicas – são processos que podem fragmentar as rochas (grandes aglomerados de minerais), formando fragmentos menores desses minerais (as pedras). Figura 1 – Intemperismo Crédito: Paper Street Design/Shuttertsock. 3 1.1 Intemperismo físico Processos que causam desagregação das rochas, ocasionando a separação dos grãos minerais, antes coesos. Esse tipo de intemperismo ocorre de várias formas. Observe a seguir. 1.1.1 Congelamento da água Os sólidos, de forma geral, ao terem sua temperatura diminuída, sofrem uma compressão, ou seja, uma diminuição de seu comprimento. Contudo, a água tem um comportamento anômalo, ocorrendo o contrário: na faixa de temperatura de 0 ºC a 4 ºC ela expande, e essa expansão aumenta seu volume em cerca de 9%; consequentemente, abrem-se espaços entre a rocha, degradando-a devido à pressão nas paredes. A imagem abaixo mostra uma rocha sem infiltração de água (à esquerda) e com infiltração de água (à direita) devido às fissuras que, após congeladas, exercem maior pressão nas paredes da rocha, ocasionado rachaduras. Figura 2 – Rocha sem infiltração de água (à esquerda) e rocha com infiltração de água (à direita) 1.1.2 Alterações da temperatura Um conceito físico que ajuda a entender a ação da temperatura é o da dilatação ou compressão dos corpos em diferentes temperaturas. As rochas são formadas por diferentes minerais, cada um com um coeficiente de dilatação térmica diferente. Quando há alteração na temperatura, a expansão (no caso de aumento de temperatura) e a contração (no caso de diminuição da temperatura) ocasionam fissuras, gerando esse tipo de intemperismo. 4 1.1.3 Mudança de pressão ambiente Quando as rochas por qualquer motivo ascendem a níveis mais superficiais, modificando a pressão ambiente, tendem a formar fraturas nas paredes. Novamente a Física pode nos explicar. Uma fórmula muito conhecida na Física mostra que a pressão pode ser calculada pela divisão da força exercida sobre uma partícula pela sua área. 𝐏 = 𝐟𝐨𝐫ç𝐚 á𝐫𝐞𝐚 A pressão e a área são inversamente proporcionais: quanto menor uma, maior a outra. Quando a pressão exercida sobre a rocha diminui devido à ascensão para um ambiente mais superficial do solo, a pressão diminui substancialmente, aumentando a área das paredes da rocha, ocasionando fraturas. Figura 3 – Efeitos da pressão sobre a rocha 1.2 Intemperismo químico O principal intemperismo químico é o da água (H2O), pois ela pode interagir com o gás carbônico (CO2), tornando o meio acidificado. A seguir, podemos analisar as transformações químicas que justificam o aumento da acidez do meio: CO2 (g) + H2O (l) H2CO3(l) H2CO3(l) H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO3- Como a interação forma um ácido, e esse ácido libera os íons H+, o pH do meio diminui. Pela fórmula de cálculo de pH podemos analisar esse aumento. 5 Fórmula: pH=-log[H+], podendo-se representar o [H+] como [H3O+] pH: potencial hidrogeniônico (que mede a acidez) [H+]: concentração de íons hidrônio livres (quanto mais concentração, mais ácido fica o meio) Para a água ser considerada ácida, ela teria que apresentar valores de pH menores que 7 (a uma temperatura de 25 ºC). A seguir, note que, quanto menor o valor de pH, mais ácido seria o meio. Figura 4 – Escala de pH Crédito: magnetix/Shuttertsock. TEMA 2 – ROCHAS ÍGNEAS Rochas Ígneas ou Magmáticas são rochas originadas a partir do resfriamento e solidificação de material rochoso fundido, denominado magma. Este processo é chamado de “cristalização” e ocorre tanto no interior da crosta terrestre quanto em sua superfície. Se o resfriamento do magma ocorrer na superfície, as rochas serão do tipo vulcânicas ou extrusivas. Neste caso, em que o magma chega à superfície através de uma erupção vulcânica, ele é chamado de lava. Quando o magma não é capaz de atingir a superfície terrestre, ele cristaliza em profundidades variáveis no interior de câmaras magmáticas, diques, sills, soleiras ou em fissuras geológicas, e estas rochas serão do tipo plutônicas ou intrusivas. A rocha vulcânica mais abundante é o basalto, cuja composição mineralógica é formada por piroxênios e plagioclásios cálcicos. (Ulbra, S.d.) 6 Figura 5 – Rocha ígnea Crédito: Sakdinon Kadchiangsaen/Shutterstock. “O granito é a rocha plutônica mais abundante na crosta terrestre, sendo constituído principalmente por feldspatos alcalinos (ortoclásio e microclínio – KalSi3O8), plagioclásios (sódicos a intermediários), quartzo” (Ulbra, S.d.) e micas (muscovita – KAl2Al Si3O10(OH)2 e/ou biotita. Figura 6 – Granitos Crédito: Studiodin/Shutterstock. TEMA 3 – ROCHAS METAMÓRFICAS As rochas metamórficas, como o próprio nome indica, são formadas por modificação (morfia) das rochas solidificadas e das rochas preexistentes, os 7 chamados protólitos. As rochas metamórficas podem ser formadas por qualquer tipo de rochas: ígneas, sedimentares ou até mesmo de outras metamórficas. O processo de morfia se dá em ambientes nos quais ocorre o aumento de temperatura e pressão, geralmente no intervalo de 100 °C a 700 °C, com profundidade elevada (no mínimo 3 km). Quando as rochas ficam sujeitas a essas condições elevadas de pressão e temperatura, podem mudar de estado físico, do sólido para líquido, sofrendo o processo de fusão e dando origem ao magma que solidificará como rocha ígnea. O principal tipo de modificação é o local, que ocorre em grandes extensões da crosta terrestre em virtude de eventos geológicos de ampla magnitude, como, por exemplo, a fricção de placas tectônicas responsáveis pela formação de longas cadeias de montanhas. Esse processo é denominado “Processo Tectônico”. Figura 7 – Cadeia de montanhas Crédito: Célio Messias Silva/Shutterstock. TEMA 4 – ROCHAS SEDIMENTARES Rochas sedimentares são rochas formadas por partículas provenientes da desagregação e decomposição de rochas preexistentes (protólitos), através da ação dos agentes de intemperismo sobre as rochas de origem ígnea, metamórfica ou até mesmo sedimentar. Estas partículas são chamadas de sedimentos, que após serem transportadas pela ação dos ventos, águas de superfície ou pelo gelo, sofrem deposição em camadas e passam, consequentemente, pelos processos de diagênese (compactação, cimentação e recristalização), resultando em rochas sedimentares. (Ulbra, S.d.) A Figura 8 mostra o ciclo da gênese (origem) desse tipo de rocha. 8 Figura 8 – Gênese das rochas sedimentares Crédito: Stihii/Shutterstock. Os processos de intemperismo sobre as rochas preexistentes fornecem sedimentos (partículas e/ou compostos químicos dissolvidos) que serão as matérias-primas geradoras das rochas sedimentares. Quando as rochas forem constituídas por partículas (clastos ou detritos), serão classificadas como sedimentares clásticasou detríticas, cujo principal exemplo é o arenito. Quando forem formadas pela precipitação de compostos químicos dissolvidos na água, serão chamadas de sedimentares químicas, como, por exemplo, o calcário. (Ulbra, S.d.) TEMA 5 – FORMAÇÃO DO SOLO “Os produtos friáveis e móveis formados na superfície da Terra como resultado da degradação e decomposição de rochas pela ação do intemperismo” (Costa et al., 2009) podem formar os diferentes tipos de solos existentes. Por exemplo, o arenito, um tipo de rocha encontrada em ambientes desérticos, pode formar o solo com quantidade excessiva de areia. Deve-se ter em mente que, para que o saprolito forme o solo, é necessário que esteja assegurada a presença dos organismos vivos autótrofos (aqueles que são autossuficientes na produção de seu alimento, como, por exemplo, os vegetais superiores, dotados de clorofila, realizando a fotossíntese); para tanto, 9 é fundamental que água, macro e micronutrientes estejam disponíveis. Os minerais presentes nas rochas por ação das intempéries fornecem material para a formação dos solos; após esse fornecimento, os tecidos orgânicos agem para a formação dos diferentes tipos de solo. 5.1 Perfis do solo O solo é muito mais do que podemos ver na parte superior. Ele é formado por camadas mais internas, chamadas de “perfis”. Analisando a Figura 9, pode- se notar que tudo se inicia com um tipo de rocha. Figura 9 – Perfis do solo Crédito: Ellen Bronstayn/Shutterstock. Quando visualizamos o solo cortado transversalmente, podemos notar os perfis pela diferença de cor. 10 Figura 10 – Corte transversal do solo Crédito: Noppharat/Shutterstock. NA PRÁTICA O estudo das rochas e dos solos é de grande importância econômica, o que podemos notar, por exemplo, na área da construção civil. Construir um edifício em solo instável não é boa ideia, pois com certeza não haverá o suporte necessário para uma edificação segura. Uma das várias etapas do planejamento de uma construção inclui a escolha do melhor tipo de solo ou da remediação do solo instável, a ponto de ser possível construir sobre ele. FINALIZANDO Cada tipo de rocha gera um tipo de solo, mas, para isso, é necessário o fornecimento de material adequado à formação do solo. A esse processo, damos o nome de “intemperismo”, que pode ser classificado em diferentes tipos, contudo, em qualquer um deles, as rochas são as responsáveis pela liberação de minerais e pela modificação de algumas das suas características iniciais. O tipo de mineral presente nas rochas será diferente conforme o tipo de solo formado, como acontece, por exemplo, no arenito, tipo de rocha que forma a areia. O solo formado tem diferentes regiões, os chamados de perfis; cada um deles tem uma particularidade, como porosidade, quantidade de matéria orgânica, quantidade de água, entre outras. 11 REFERÊNCIAS COSTA, B. da C. F. da et al. Solo: classificação, formação, importância e problemas. Universidade Federal do Pará, Faculdade de Engenharia Química. Belém, 2009. Disponível em: <https://www.docsity.com/pt/solo-classificacao- formacao-importancia-e-problemas/4728475/>. Acesso em: 30 set. 2019. ULBRA. Museu de Ciências Naturais. Rochas. Disponível em: <http://sites.ulbra.br/mineralogia/conceito_rochas.htm>. Acesso em: 30 set. 2019.