Apostila material de origem - rochas

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Alguns conceitos e generalidades
1 Litosfera
A superfície da Terra mostra uma grande heterogeneidade na distribuição de rochas e minerais. Em profundidade também ocorre variação, embora, nesse sentido, o homem conheça, por observação direta, não mais que 7 a 8 km, através de perfurações de poços de petróleo, ou seja, cerca de 1/100 do seu raio. Entretanto, dados obtidos por diversos métodos geofísicos e astrofísicos, como estudos de gravidade, ondas sísmicas, densidade de rochas, lavas de vulcões, grau geotérmico e meteoritos permitiram chegar a um razoável conhecimento de constituição da Terra, apesar da inevitável extrapolação de resultados.
A Terra é constituída de camadas de composições diferentes. Além da atmosfera, camada gasosa que envolve o planeta e com 0,0001% de sua massa e da hidrosfera, constituída das águas de superfície, incluindo as geleiras, e com 0,025% da massa, reconhecem-se 3 camadas: litosfera, manto e núcleo (Fig. 1).
Figura 1 – Camadas da Terra. Fonte da imagem: http://divagarciencia.blog.pt/
A crosta ou litosfera é parte do manto superior e forma uma camada íntegra mais dura e rígida. É a camada mais delgada e superficial, representando 0,375% da massa da Terra. Sua espessura varia entre 10 e 13 km nas regiões oceânicas e, em média, é de 35 km nas regiões continentais, alcançando até 60 km nas regiões de montanhas. As placas litosféricas se movimentam sobre a astesnosfera. 
Reconhecem-se, na litosfera, duas camadas litologicamente distintas:
Sial ou crosta continental, que é a parte superior da litosfera, constituída predominantemente de rochas graníticas ricas em Si e Al, formando as regiões continentais.
Sima ou crosta oceânica, que é aparte inferior, sobre a qual repousa o sial, constituída predominantemente de rochas de natureza basáltica, ricas em Si e Mg e formando o fundo dos oceanos.
É na litosfera que ocorrem os fenômenos petrológicos que dão origem às rochas, ou seja, é nesse ambiente que se formam as associações de minerais que constituem as rochas. Os solos estão também incluídos nesse contexto, com a particularidade de se formarem no contato litosfera-atmosfera.
1.2 Composição litológica da litosfera
As rochas, constituídas essencialmente de um pequeno número de minerais, compõem a litosfera. Os diversos autores concordam em considerar a litosfera como sendo constituída, em volume, de 5% de rochas sedimentares e 80% de rochas ígneas e metamórficas (15%). Entretanto, quando consideramos a distribuição destas rochas em exposição superficial nos continentes e assoalhos oceânicos esses números se modificam: as sedimentares cobrem 75% da superfície dos continentes e a totalidade do leito oceânico, enquanto as ígneas e metamórficas cobrem apenas 25% da área continental.
Entre as sedimentares predominam os folhelhos (80 a 85%), os arenitos (5 a 10%) e os calcários (5 a 10%). Dentre as ígneas, predominam as rochas graníticas (cerca de 40% do total) e basálticas (45% do total). Não existentes dados fidedignos para as rochas metamórficas.
2 Magma
2.1. Conceito de magma
O magma se origina da fusão parcial das rochas na astenosfera ou, ou na parte inferior da litosfera. Essa fusão pode ser provocada por aumento da temperatura, alívio de pressão, por variação no teor de fluidos ou por uma combinação destes fatores.
As rochas ígneas ou magmáticas são as únicas que não se formam diretamente a partir de outra rocha pré-existente. São formadas a partir de uma fusão de silicatos, chamada magma. O magma contém também sulfetos, óxidos e gases, principalmente vapor d’água. É, portanto, um sistema de diversos componentes e diversas fases:
A fase líquida é formada predominantemente por uma solução mútua de silicatos, onde predominam os tetraedros de Si. É rocha fundida;
 A fase gasosa é constituída principalmente por vapor d’água e, em quantidades menores, por outros gases (CO2, CH4, SO4, entre outros)
 As fases sólidas são constituídas fragmentos de rochas e cristais em suspensão, cuja presença e quantidade dependem do grau de resfriamento do magma. À medida que se processa o resfriamento, a quantidade de fase sólida aumenta, em detrimento da fase líquida. Um magma privado de fases líquidas e gasosas passa a ser uma rocha magmática. 
2.2 Temperatura do magma
Geralmente varia entre 700 a 1200oC 
2.3 Viscosidade do magma
A viscosidade do magma depende principalmente da temperatura e da composição química do magma. Magmas ácidos, ricos em SiO2, são mais viscosos que magmas básicos, pobres em SiO2. Isto se deve ao fato de apresentarem maior grau de polimerização, fator que aumenta a viscosidade. Quando alcançam a superfície da litosfera, magmas ácidos chegam a não escorrer devido à sua alta viscosidade, enquanto magmas básicos das ilhas Havaí, com a consistência de óleo de oliva, atingem a velocidade de 1 cm/s sobre o terreno com 20 de declividade. Também, o aumento de constituintes voláteis no magma provoca a diminuição de sua viscosidade. Assim, as lavas do vulcão Kilauea, ricas em voláteis, ainda são móveis à temperatura de 6000 C enquanto que, em experiências de laboratórios, elas somente se fundem a 13000 C.
2.4 Resfriamento do magma
O resfriamento, com a conseqüente solidificação do magma, é um fenômeno extremamente complexos, mas que, em linhas gerais, dependem de sua composição química, teor em constituintes voláteis, viscosidade, taxa de resfriamento e, portanto,localização do magma na crosta terrestre.
A cristalização do magma pode se dá no interior da crosta e, neste caso, o magma se denomina intrusivo ou então, na superfície e, neste caso, denomina-se extrusivo (lava). No primeiro caso, o resfriamento é bastante demorado, uma vez que a crosta atua como escudo térmico, dificultando a perda de calor. O resfriamento lento permite que as estruturas dos minerais se desenvolvam normalmente, dando, como conseqüência, rochas bem cristalizadas, onde o material vítreo não se faz presente. São as rochas intrusivas ou plutônicas, das quais o granito é um dos representantes. No segundo caso, o resfriamento é bastante rápido, graças à perda de calor para a atmosfera, o que impede uma perfeita cristalização da rocha. Deve-se levar em conta, também, que em profundidade, a fase gasosa mantém a fluidez por mais tempo, facilitando a cristalização. Na superfície, além da perda rápida de calor, também se perde a fase gasosa, aumentando a viscosidade. Estas rochas são denominadas extrusivas ou vulcânicas e nelas a presença de matéria vítrea é freqüente. Os basaltos são os exemplos mais importantes de extrusivas. 
Esquema que muestra el ascenso de magma a través de la corteza continental y algunas morfologías de los plutones (o batolitos) que pueden formarse en el proceso. http://lalecturadelatierra.wordpress.com/2010/11/
3. Rocha 
A definição de rochas pode ser estabelecida a partir de seus três constituintes possíveis: minerais, matéria amorfa (vidro) e matéria orgânica, ou seja, Rocha é qualquer associação natural de espécies minerais e/ou matéria orgânica e/ou vítrea. Rocha é qualquer agregado natural formado por um, dois ou três tipos de constituintes.
3.1. Conceito
A maioria das rochas é formada pela associação de cristais de uma ou mais espécies minerais. O tamanho desses cristais define a granulação da rocha, extremamente variável de uma rocha para outra e também para o mesmo tipo de rocha. A natureza das espécies minerais presentes define a composição mineralógica da rocha. Embora sejam também variáveis, as associações de minerais presentes em uma rocha são controladas por determinadas regras que resultam do seu mecanismo da gênese.
O número de minerais constituintes de uma rocha é geralmente pequeno. Alguns destacam-se pela sua quantidade e, com base na sua quantidade, natureza e proporção, é possível classificar a rocha. São chamados minerais essenciais. Outros, chamados minerais acessórios, ocorrem esporadicamente ou em pequena proporção. O número de minerais essenciais geralmente não ultrapassa 3 e os acessórios raramente ultrapassam5.
Existem rochas em que a matéria cristalina dos minerais está associada à matéria amorfa, designada genericamente como vidro, ou com matéria orgânica.
Deve-se observar que o conceito não exige que os constituintes das rochas estejam necessariamente soldados, formando corpos compactos. 
3.2 Os três grandes grupos de rochas
Existem três grandes processos de gênese de rochas; ígneo ou magmático, sedimentar e metamórfico. São esses os mecanismos que ao longo de toda a história da litosfera, vem formando ou transformando as rochas. Cada processo é caracterizado por determinadas coordenadas físico-químicas, principalmente condições de temperatura e pressão. Essas coordenadas imprimem às rochas determinadas características, ou seja, as rochas originadas sob cada processo possuem características que denunciam as condições de origem e permitem classificar cada rocha em um dos três grandes grupos.
3.2.1. Rochas ígneas ou magmáticas
São formadas sob altas temperaturas, por resfriamento e consolidação de uma fusão chamada magma. O magma é, essencialmente, uma fusão de silicatos que, quando resfriada, dá origem aos minerais das rochas. A solidificação do magma pode ocorrer na superfície da litosfera, formando rochas vulcânicas ou extrusivas, ou em regiões profundas, formando plutônicas ou intrusivas. As rochas magmáticas são as únicas que não se formam a partir de outras pré-existentes. Constituem 80% do volume da litosfera. São exemplos: granitos, basaltos, diabásios, etc.
As rochas ígneas, em conseqüência do seu processo genético, exibem as seguintes propriedades gerais:
São rochas compactas, de dureza alta;
 Total ausência de fósseis, uma vez que não há condições de vida sob essas condições de gênese;
 Total ausência de matéria orgânica, uma vez que a alta temperatura é capaz de volatilizar qualquer substância orgânica;
 Ausência de estratificação, típica de outras rochas;
 Apresentam minerais típicos, como nefelita, cromita, leucita, tridimita e outros. Geralmente com alto teor de feldspatos, óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio e minerais do grupo das argilas ausentes;
Matéria vítrea pode fazer parte de sua composição, ocorrendo apenas nas extrusivas e chegando, em alguns casos, a constituir toda a rocha;
3.2.2. Rochas sedimentares.
São formadas nas condições P, T de superfície, ou seja, P = 1 atmosfera e temperatura ambiente. São rochas formadas tipicamente no contacto litosfera-atmosfera. Formam-se a partir de qualquer rocha pré-existente (ígnea, metamórfica ou sedimentar), caracterizando-se o processo por desintegração física e decomposição química dos minerais da rocha de origem, podendo esse material ser transportado e depositado em ambientes de sedimentação. Constituem 5% do volume da litosfera, mas, em conseqüência do seu ambiente de formação, ocupam grandes extensões (75% da extensão dos continentes). São exemplos: arenitos, calcários, argilitos, solos, etc.
As condições de gênese imprimem às rochas sedimentares as seguintes características gerais:
São rochas de baixa dureza e pouco compactas, quando comparadas às ígneas;
 Possuem porosidade geralmente alta;
 Podem apresentar grandes quantidades de matéria orgânica;
 São comuns fósseis muito bem preservados, notadamente nas rochas calcárias;
 Presença de minerais típicos, como: argilominerais (caolinita, montmorilonita, ilita, etc.), sais solúveis (halita, silvita, carnalita, etc), carbonatos (calcita, dolomita), gipsita, óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio, etc.;
Pequena quantidade de feldspatos e grande quantidade de quartzo detrítico;
 Apresenta estratificação, isto é, as partículas constituintes dispõem-se em camadas, que se distinguem entre si por diferenças de cor, espessura, dimensão dos grânulos, composição química e mineralógica, porosidade;
 Podem exibir estrutura fragmentária (detrítica), constituída de grânulos arredondados e selecionados.
3.2.3. Rochas metamórficas.
Originam-se de rochas pré-existentes, modificadas por altas pressões e/ou altas temperaturas. O processo de transformação é chamado metamorfismo, no qual não ocorre fusão de silicatos, como no magmatismo. São exemplos: gnaisses, quartzitos, micaxistos, mármores, etc.
O metamorfismo imprime às metamórficas as seguintes características gerais:
São rochas duras e compactas, exceção feita às ricas em micas e carbonatos, como xistos e mármores;
 Apresentam minerais característicos do metamorfismo, como estaurolita, andaluzita, silimanita, cianita, talco, grafita, etc.;
 Apresentam estruturas típicas (gnáissica, xistosa) em que os minerais são orientados em conseqüência de altas pressões; cristais alongados, como turmalina e hornblenda, tendem a assumir posições paralelas;
Também como conseqüência de altas pressões, os minerais estão freqüentemente fraturados ou torcidos;
Petrologia é a ciência que estuda as rochas
Os processos formadores de rochas atuam na litosfera, camada mais externa do planeta, em contato com a atmosfera. O estudo da rocha pode, então, ser apresentado tratando, em primeiro lugar, da litosfera, seguindo-se o conceito de rochas e a Petrologia de cada um dos 3 grandes grupos. 
Fontes do texto:
Marconi, A. Abrahão, I.O.; Clemente, C.A. Apontamentos de aulas teóricas de mineralogia e petrologia. Parte 1 – ESALQ/USP. Piracicaba. 95p. 2006.
ANDRADE, F.R.D.; MCREATH, I.; ATENCIO, D. A Terra sólida: minerais e rochas. In: TEIXEIRA, W.; FAIRCHILD, T.R.; TOLEDO, M.C.M.; TAIOLI, F (Eds.). Decifrando a Terra.2ª ed. Companhia Editora Nacional. São Paulo p. 130 – 151.
SZABÓ, G. A. J.; TEIXEIRA, W.;BABINSKI, M. Magma e seus produtos. In: Teixeira, W.; FAIRCHILD, T.R.; TOLEDO, M.C.M.; TAIOLI, F (Eds.). Decifrando a Terra.2ª ed. Companhia Editora Nacional. São Paulo p. 152 – 185.