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Gênese, Mineralogia e Morfologia do solo Engenharia Agronômica 2ºp./2ºsemestre Prof. Marcelo Zózimo da Silva 2016 ROCHAS E SUAS CARACTERISTICAS DEFINIÇÃO • O termo rocha é usado para descrever uma associação de minerais que, por diferentes motivos geológicos, acabam ficando intimamente unidos. Embora coesa e, muitas vezes, dura, a rocha não é homogênea. Ela não tem a continuidade física de um mineral e, portanto, pode ser subdividida em todos os seus minerais constituintes. • Já o termo minério é utilizado apenas quando o mineral ou a rocha apresentar uma importância econômica. • A identificação da rocha ou de algum subtipo só pode ser feita com o reconhecimento dos minerais que a compõem. Classificar as rochas significa usar critérios que permitam agrupa-las segundo características semelhantes. Uma das principais classificações é a genética, em que as rochas são agrupadas de acordo com o seu modo de formação na natureza. As rochas podem ser agrupadas em três grandes grupos: 1 – Rochas ígneas ou magmáticas; 2 – Rochas sedimentares; 3 – Rochas metamórficas. As propriedades e o vocabulário utilizado para sua descrição e classificação não é o mesmo em cada grupo. Ciclo genético das rochas Tectônica de placas + Sistema Climático = Ciclo das Rochas A TRANSFORMAÇÃO DA ROCHA EM SOLO AÇÃO FÍSICA Decomposição - Dilatação térmica - Ação do gelo – Expansão coloidal Efeitos secundários • Redução das dimensões dos fragmentos e aumento da área das superfícies de ataque; • Permitem-se a composição química. AÇÃO QUÍMICA Oxidação – Carbonatação – Hidrólise – Hidratação – Dissolução - Reconstituição química Efeitos secundários • Alteração quase completa das propriedades físicas e químicas com aumento sensível de volume. Cont... AÇÃO BIOLÓGICO Ação das raízes (forma de atuação das raízes); Ação dos ácidos orgânicos; Ação de animais. Efeitos secundários • Combinação de efeitos físicos e químicos. Processo básico de atuação da decomposição química ROCHAS IGNEAS OU MAGMÁTICAS ROCHAS IGNEAS OU MAGMÁTICAS São rochas formadas a altas temperaturas, a partir do material mineral fundido em grandes profundidades e que, às vezes, extravasa a superfície do planeta através dos vulcões. As rochas magmáticas (ígneas) extrusivas ou vulcânica são todas aquelas que originárias do magma consolidaram a superfície da terra, em contato com a atmosfera. A composição do magma é denominada pelos silicatos (compostos de silício), por óxidos e por substâncias voláteis (sendo a água o mais importante). ROCHAS IGNEAS OU MAGMÁTICAS A composição do magma é denominada pelos silicatos (compostos de silício), por óxidos e por substâncias voláteis (sendo a água o mais importante). Rochas ígneas extrusivas ou vulcânicas O magma extravasado é a lava. Com o resfriamento ocorre a cristalização de minerais e a solidificação do magma ► gera rochas magmáticas extrusivas ou chamadas de vulcânica. Rochas ígneas intrusivas ou plutônicas O magma pode ser bloqueado na subida para a superfície da crosta - chamado câmara magmática. Temperatura do magma = 800 a 1.400oC O principal mecanismo de formação dos magmas é por fusão parcial das rochas que formam a porção superior do manto terrestre. Essa fusão das rochas sólidas para formar o magma é controlada por três parâmetros físicos: (1) a sua temperatura; (2) a sua pressão; e (3) a sua composição. O resfriamento do magma extrusivo é muito mais rápido, então o cristal não cresce muito, gerando a textura fina das ígneas extrusivas. Já as intrusivas por serem cristalizadas a grandes profundidades no interior da crosta esfriam lentamente e podem atingir tamanhos visíveis a olho nu como o granito. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS IGNEAS OU MAGMÁTICAS O resfriamento é mais lento – ocorre oportunidade para elementos químicos que o compõe se organizar em cristais maiores com frequência visíveis à olho nú. As principais propriedades que podem ser observadas deste grupo de rochas são: granulação ou textura; composição mineralógica; teor de sílica; estrutura; modo de jazimento. granulação ou textura = é o tamanho dos grãos que compõem a rocha; coloração = refere-se a quantidade relativa de minerais claros (félsicos) e escuros (máficos) na rocha. composição mineralógica = minerais claros (félsicos), os principais são os quartzos, os feldspatos e as moscovitas (micas claras); teor de sílica = refere-se ao teor de sílica na rocha – rochas ácidas (o termo ácida se refere ao teor de sílica > 65% e básico < 52%, não se referindo ao teor de H+ como em química). estrutura = se refere ao arranjo dos minerais na massa da rocha. modo de jazimento = se refere a posição em que a massa magmática se resfriou. Curso de Difusão: MINERAIS E ROCHAS Tarbuck & Lutgens, 1996 CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS MAGMÁTICAS •Tipo de feldspato Alcalinas: predominância dos feldspatos potássicos, sódicos, e os intercrescimentos de ambos sobre os plagioclásios. Monzoníticas: equilíbrio entre feldspatos alcalinos e feldspatos alcali-cálcicos. Alcali-cálcicas ou plagioclásticas: predominância dos plagioclásios sobre feldspatos alcalinos. •Granulação - granulação do mineral também é utilizada como base de classificação Grossa (> 5 mm): rochas formadas a grandes profundidades Média (entre 1 mm e 5 mm): rochas formadas a profundidades médias Fina (< 1 mm): rochas formadas na superfície da Terra ROCHAS E SUAS CARACTERISTICAS ROCHAS METAMORFICAS Gênese, Mineralogia e Morfologia do solo Engenharia Agronômica 2º/2º semestre Prof. Marcelo Zózimo da Silva 2016 META = MUDANÇA MORPHO = FORMA AGENTES DO METAFORMISMO TEMPERATURA: ao aprofundarem-se progressivamente sob um crescente número de camadas de sedimentos as rochas vão sofrendo temperaturas cada vez mais elevadas. CALOR RESIDUAL DA TERRA: grau geotérmico (1ºC a cada 33 m); INTRUSÕES ÍGNEAS: grandes massas de rochas produzem altas temperaturas; DESINTEGRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS RADIOATIVAS: energia liberada; ATRITO ENTRE CAMADAS: energia de fricção. CONT.. PRESSÃO: a simples elevação de temperatura não é um fator determinante do metamorfismo, mas é principalmente a pressão em combinação com a temperatura que mais contribui para as profundas modificações das rochas. PRESSÕES ORIENTADAS: sobrecarga de rochas sobrejacentes; PRESSÕES HIDROSTÁTICAS: zonas profundas da crosta, onde as rochas trabalham hidrostaticamente; OUTRAS PRESSÕES: pressão da água, gases, vapores (CO2, O2). Cont.... EFEITOS DA PRESSÃO: eliminação da porosidade; expulsão de voláteis; desaparecimento de fósseis; aparecimento de minerais mais densos. FLUIDOS: os fluidos, tais como água, gás carbono, oxigênio, fluor, etc, desempenham a função de facilitar as reações e transformações mineralógicas ► atividade química São as rochas formadas através da deformação de outras rochas, magmáticas, sedimentares e até mesmo outras rochas metamórficas, devido a alterações de condições ambientais. Agentes do Metamorfismo Calor pressão fluidos ROCHAS METAMÓRFICAS CONT.... METAMORFISMO TÉRMICO OU DE CONTATO: ocorre através do contato de duas rochas pré-existentes. O agente principal neste tipo de metamorfismo é o calor. Metamorfismo de contato: ocorre ao redor das grandes massas magmáticas internas, porém com a temperatura inferior à que predomina no pirometamorfismo. Aumentaa mobilidade da rocha encaixante, favorecendo o aparecimento de novos minerais e de fenômenos de recristalização. Pirometamorfismo: transformação química e física da superfície das rochas pelo contato imediato com um magma (P e T). METAMORFISMO REGIONAL DÍNAMO TERMAL Ação conjunta da temperatura e pressão provocando a recristalização na rocha e favorecendo o aparecimento de novas estruturas. Está intimamente relacionado com a formação de cadeias de montanhas (áreas conhecidas como geosinclinais = deposição de sedimentos). É também chamado de “geral”, pois afeta grandes regiões e é considerado o mais importante. CONT.... Este tipo de metamorfismo ocorre a grandes profundidades, mas, pela ação de intemperismo e erosão, as rochas metamorfisadas podem atingir a superfície, completamente transformadas em grandes massas de xistos e gnaisses. METAMORFISMO PLUTÔNICO: num aprofundamento ainda maior, as rochas entram na fase plástica, pastosa e jánão transmitem pressões dirigidas, perdendo pouco a pouco a orientação dos seus minerais, enquanto novos se formam, praticamente sem xistosidade. TIPOS DE ROCHAS METAMORFICAS SEQUÊNCIA DO METAMORFISMO PLANO DE XISTOSIDADE XISTOSIDADE: é uma expressão da medida em que minerais micáceos, lamelares ou prismáticos paralelos ou sub-paralelos caracterizam a aparência de uma rocha metamórfica. a xistosidade é evidenciada pelo achatamento e orientação dos grãos da rocha durante o processo de metamorfismo. XISTO VERDE - derivado de rocha máfica, basaltos e gabros principalmente, em condições de baixo grau metamórfico e forte pressão de H2O, formando minerais verdes como: actinolita, epidoto, clorita.. junto com albita e algum quartzo.. ANFIBOLITO – se um xisto verde é submetido a um grau intermediário de metamorfismo, a clorita é substituída pelo anfibólio; - rocha com granulação grossa. GRANULITO - grau mais alto de metamorfismo; -anfibólio é substituído por piroxênio. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO PEDRA BRITADA: aproveita-se os gnaisses, quartzitos e os mármores. As rochas xistosas, devido a tendência de formar fragmentos lamelares, não são apropriadas para material de brita, seja para concreto, seja para asfalto. QUARTZITO São rochas provenientes do metamorfismo dos arenitos em áreas areníticas, com predominância de micas quartzo. Apresentam ticas, textura xistosa e os minerais não são vistos a olho nú. MÁRMORES São rochas formadas a partir de um metamorfismo dinamotermal (pressão e temperatura em áreas de calcário. Quanto mais puros os calcários mais puros os mármores. GNAISSE rocha metamórfica essencialmente quartzo-feldspática, granulação frequentemente média a grossa; a estrutura é muito variável desde maciça, granitóide, com foliação dada pelo achatamento dos grãos até bandada. Deformadas e dobradas a Gnaisse pode ser uma rocha muito resistente, com estrutura altamente ondulatória. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Revestimento de pisos e paredes: o mármore, por sua beleza quando polido e pelo seu preço acessível é bastante requisitado. Coberturas: a facilidade de separar-se em placas confere às ardósias a possibilidade de serem utilizadas como telhas ou como lajotas de revestimento de calçadas. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS TALUDES Valem as mesmas considerações relativas às rochas sedimentares, com um agravante: além dos planos de xistosidade, via de regra, serem mais instáveis do que os planos de estratificação, dentro do pacote de rochas metamórficas mergulhantes podem existir camadas com baixíssima resistência, especialmente devido às micas. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS - TÚNEL A estabilidade dos túneis e o processo de escoramento e tratamento deverão obedecer a direção do plano de xistosidade e a composição mineralógica do maciço rochoso. As observações feitas para as rochas sedimentares são também válidas para as rochas metamórficas em obras de túneis. Os planos de xistosidade são, em geral, menos resistentes que os planos de estratificação. De uma maneira geral, as rochas metamórficas são pouco permeáveis, apresentando espessuras de solos que justificam a opção por barragens homogêneas de terra. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS METAMÓRFICAS BARRAGENS RESUMO PARA IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DO TIPO DA ROCHA Rochas magmáticas Estrutura maciça, compacta. Dureza média a elevada. No campo, a cor é relativamente homogênea. Rochas sedimentares Estrutura em camadas. Dureza baixa. No campo, a cor pode variar no sentido horizontal e vertical. Estruturas sedimentares típicas: estratificação cruzada, marcas de ondas, de animais, de chuva, do gelo, etc. Fósseis. Rochas metamórficas Estrutura orientada. Paralelismo dos minerais. Dureza média a elevada, com exceção das micácease carbonatadas. No campo, a cor pode variar, como as sedimentares. ROTEIRO PARA IDENTIFICAÇÃO DAS ROCHAS 1. Cor: deve ser referida, embora não seja muito importante. 2. Granulação: muito grossa, grossa, média, fina ou finíssima. 3. Dureza: sua avaliação é dada por: riscável pela unha, facilmente pelo canivete e dificilmente pelo canivete. 4. Estrutura: resume-se em: maciça, orientada ou estratificada. 5. Minerais presentes: depende de um maior conhecimento do indivíduo. 6. Conclusão: verificar a qual dos grupos anteriores pertence. Complementação: 7. Graus de alteração: inalterada ou sã, ligeiramente, medianamente ou bastante alterada. 8. Outras observações: eventual fratura, presença de vesículas, etc; 9. Tipo da rocha. 10. Nome da rocha. ROCHAS E SUAS CARACTERISTICAS ROCHAS SEDIMENTARES Gênese, Mineralogia e Morfologia do solo Engenharia Agronômica 2º/2º semestre Prof. Marcelo Zózimo da Silva 2016 A superfície da terra sofre continua ação dos agentes erosivos que vão desgastando as rochas e transportando-as em detritos ou partículas de vários tamanhos chamados sedimentos. A disposição desses sedimentos origina bacias sedimentares. Uma vez depositado, o material sedimentar sofre um conjunto de transformações (químicas e físicas), em resposta a essas novas condições, recebendo o nome diagênese. A diagênese começa no final da deposição e prossegui indefinidamente, não importando qual o grau de consolidação que o deposito sedimentar tenha atingido. ROCHAS SEDIMENTARES São as rochas que se formaram tanto pela atividade mecânica como química dos agentes do intemperismo sobre rochas pré-existentes. São o acúmulo do produto da decomposição e desintegração de todas as rochas presentes na Crosta. As áreas de ocorrência são denominadas BACIAS SEDIMENTARES. Ex: bacia sedimentar do Paraná, bacia sedimentar de São Paulo. ROCHAS SEDIMENTARES As rochas sedimentares são produtos do intemperismo mecânico e químico, representando apenas 5% (em volume) do exterior da Terra. Contêm evidências de ambientes passados. Muitas vezes, contêm fósseis. Fornecem informações sobre transporte de sedimentos. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DE UMA ROCHA SEDIMENTAR Pré-existência de rochas. Presença de agentes móveis ou imóveis que desagreguem ou desintegrem aquelas rochas. Presença de agente transportador dos sedimentos. Deposição desse material em uma bacia de acumulação, continental ou marinha. Consolidação desses sedimentos. Diagênese: transformação do sedimento em rochas definitivas. CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DE UMA ROCHA SEDIMENTARLITIFICAÇÃO (DIAGÊNESE): último processo que ocorre na formação das rochas sedimentares. O processo é divido em: CIMENTAÇÃO: cristalização de material carreado pela água que percola pelos vazios do sedimento (espaço de vazios deixados pelas partículas sólidas), preenchendo-os e dando coesão ao material; COMPACTAÇÃO: compressão dos sedimentos devido ao peso daqueles sobrepostos, havendo gradual diminuição da porosidade (redução dos vazios); AUTIGÊNESE: formação de novos minerais in situ. ESTRUTURA DAS ROCHAS SEDIMENTARES As rochas sedimentares são caracterizadas por sua estratificação, pois são geralmente formadas de camadas superpostas que podem diferir uma das outras em composição, textura, espessura, cor, resistência, etc. Os planos de estratificação, também chamados de planos de sedimentação, são normalmente planos de fraqueza da rocha, que muito influem no seu comportamento mecânico. INTEMPERISMO Intemperismo ou Meteorização: conjunto de processos mais geral que ocasiona a desintegração e decomposição das rochas e dos minerais por ação de agentes atmosféricos e biológicos. Importância geológica: destruição das rochas para originar solos, sedimentos e as rochas sedimentares. Benefícios econômicos: concentração de minerais úteis ou minérios (ouro, platina, pedras preciosas, etc). Formação de depósitos enriquecidos de Cu, Mn, Ni, etc. INTEMPERISMO E EROSÃO INTEMPERISMO: fenômeno de alteração das rochas executado por agentes essencialmente imóveis. EROSÃO: remoção e transporte dos materiais por meio de agentes móveis (água, vento). AGENTES DO INTEMPERISMO Físicos ou mecânicos (desagregação) variação da temperatura; congelamento da água; cristalização de sais; ação física de vegetais. Químicos (decomposição) hidrólise; hidratação; oxidação; carbonatação; ação química dos organismos e dos materiais orgânicos. TIPOS DE INTEMPERISMO INTEMPERISMO FÍSICO: ação da variação da temperatura: expansão- contração → desintegração; congelamento da água: aumento de volume de aproximadamente 10%; cristalização de sais: força de cristalização; ação física dos vegetais: crescimento de raízes. INTEMPERISMO QUÍMICO A água, carregada de O2, CO2, e às vezes de nitratos e nitritos podem ficar impregnados de ácidos, sais e produtos orgânicos e iniciar ataques às rochas. Essa etapa é composta por: HIDRÓLISE; HIDRATAÇÃO; CARBONATAÇÃO. Hidrólise: a reação de qualquer substância com a água. Íons de hidrogênio atacam e substituem outros íons(formação de novas substâncias). Ex: KALSI3O8+ H2O → HALSI3O8 + KOH (feldspato, ortoclásio) Hidratação: adição de moléculas de água aos minerais formando novos compostos. Ex: CASO4+ H2O → CASO4.2H2O Provoca também o aumento de volume – desintegração. Carbonatação: (decomposição por CO2) CO2 contido na água forma ácido carbônico. Ex: CO2+ H2O → H2CO3 CaCO3+ H2CO3 → Ca(HCO3)2 (calcita) + (ác. carb.) → (bicarbonato de cálcio) INTEMPERISMO QUÍMICO OXIDAÇÃO: qualquer reação quando os elétrons são perdidos de um elemento. Decomposição dos minerais pela ação oxidante de O2 e CO2 dissolvidos na água: hidratos, óxidos, carbonatos, etc. Minerais contendo Fe, Mn, S, Cu são mais susceptíveis à oxidação. Ex: Fe++ → Fe+++ Fe(HCO3)2+ O2 → Fe2O3NH2O + HCO3 (LIMONITA) DECOMPOSIÇÃO QUÍMICO-BIOLÓGICA: ação química dos organismos – muito variada DECOMPOSIÇÃO DAS ROCHAS Grupo resultante da decomposição de um granito: minerais inalteráveis: quartzo, zircão e muscovita. resíduos insolúveis: argilas, substâncias corantes. substâncias solúveis: sais de K, Na, Fe, Mg e Sílica. Substâncias solúveis: geralmente transportado para o mar (salinização); regiões de alta evaporação (depósitos); sílica, geralmente depositadas em fraturas, e como material de cimentação. Substâncias insolúveis: podem permanecer no local; grãos de quartzo formam camadas de areia; partículas de argila são transportadas, e depois sedimentadas para formar camadas de lama. O calcário O acúmulo de esqueletos, conchas e carapaças de animais aquáticos ricos em carbonato de cálcio, que é um tipo de sal, pode formar outra variedade de rocha sedimentar. O calcário também se forma a partir de depósitos de sais de cálcio na água. O calcário é utilizado na fabricação de cimento e de cal. A cal serve para pintura de paredes ou para a fabricação de tintas. A cal ou o próprio calcário podem ser utilizados para neutralizar a acidez de solos. APLICAÇÃO PRÁTICA DE ROCHAS SEDIMENTARES -CARVÃO MINERAL O carvão mineral é uma rocha sedimentar combustível, de cor preta e de vital importância na moderna indústria, pois, além da sua utilização em usinas termelétricas e na siderurgia, constitui uma das principais matérias- primas na fabricação de vários tipos de plásticos e compostos químicos. •Teixeira, W.et al. 2000. Decifrando a Terra, Ed. Oficina de Textos, SP, 557 p. •Wernick, E. 2003. Rochas Magmáticas. Ed. UNESP, SP, 655 p. •Winter, J.D. 2001. http://www.whitman.edu/geology/winter/ REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
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