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MECÂNICA DAS ROCHAS
Aula 4: Intemperismo
AULA 4: INTEMPERISMO
Mecânica das rochas
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Temas desta aula
Intemperismo das rochas e perfis intempéricos
Alterabilidade das rochas
Revisão geral sobre minerais e rochas
AULA 4: INTEMPERISMO
Mecânica das rochas
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Disciplina
O processo de intemperismo
É o conjunto de modificações de ordem física (desagregação), química (decomposição), e biológica que a rocha sofre ao aflorar na superfície da Terra.
A ação do calor, da umidade e da biosfera sobre as rochas altera progressivamente seus minerais. 
Forma-se o chamado manto de intemperismo, onde predominam rochas alteradas e solo, o qual, de maneira geral, será tão mais profundo quanto mais quente e úmido for o clima.
AULA 4: INTEMPERISMO
Mecânica das rochas
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Fatores que controlam o intemperismo
Rocha
Fator passivo, reage à ação dos outros agentes em função de sua composição química e mineralógica, textura e estrutura.
Clima
Fator ativo + importante na formação de materiais inconsolidados, condicionando sua distribuição no globo. Atua na quantidade e temperatura das águas. Define o tipo da hidrólise.
Relevo
Atua sobre as condições hidrodinâmicas do meio (velocidade de fluxo), sobre as condições de transporte (erosão) e sobre as condições climáticas.
Organismos
Influenciam no pH da água de alteração; rochas colonizadas por líquens e algas são mais facilmente alteradas.
Tempo
Fator importante para o desenvolvimento do manto de alteração. 
AULA 4: INTEMPERISMO
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Intemperismo e formação de minerais secundários
Alguns minerais primários sofrem transformações originando minerais secundários, quando há alteração da fórmula química original do mineral.
Conforme o processo evolui, desaparecem quase todos os minerais primários quimicamente menos resistentes, restando sesquióxidos e silicatos mais ou menos hidratados de formação secundária, originando argilas.
Há concomitância dos processos geológicos de intemperismo, erosão, transporte e deposição dos materiais com processos de formação de solos (pedogenéticos).
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Relação com o ciclo das rochas
Extrema importância no ciclo geológico:
O intemperismo disponibiliza material inconsolidado que pode formar solos residuais;
Material intemperizado e solo estão sujeitos a processos do ciclo supérgeno (erosão, transporte e sedimentação), que criam depósitos sedimentares;
Rochas sedimentares podem, enfim, ser geradas.
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Erosão:
Remoção das partículas produzidas pelo intemperismo.
Transporte:
Mecânico:
Suspensão, saltação, arrasto, rolamento e tração.
Químico:
Dissolução.
Deposição de sedimentos:
Clásticos:
Transporte sobrepujado pela ação da gravidade.
Químicos:
Supersaturação do soluto.
Biogênicos:
Atividade ou morte de organismos.
Grau de metamorfismo e minerais tipomórficos
Ação de água, vento, gelo, gravidade e outros, responsáveis pela origem dos sedimentos.
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Desagregação das rochas, com separação dos grãos minerais antes coesos. 
Com sua fragmentação, a rocha inalterada transforma-se em material descontínuo e friável. 
Consequências:
- Conservação da fórmula química original;
- Alteração no tamanho e formato dos materiais;
- Desagregação em fragmentos cada vez menores;
- Maior exposição ao intemperismo químico.
Intemperismo físico
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Processos de intemperismo físico
Variações de temperatura;
 Alívio de pressão;
Crescimento de cristais;
Hidratação física de minerais;
Processos físico-biológicos.
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Variações de temperatura
Termoclastia
Fragmentação de rochas por variação de temperatura;
As variações podem ser diárias e/ou sazonais, ocorrendo dilatação por aumento de temperatura e contração por resfriamento;
Como distintos minerais possuem diferentes coeficientes dilatação, ocorre deslocamento de minerais e perda de coesão.
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Ocorre com corpos rochosos que estiveram em profundidade: plutônicas intrusivas (batólitos), metamórficas, sedimentares.
O material de superfície é retirado (por erosão, movimentos isostáticos etc), havendo alívio de pressão por retirada de sobrepeso do maciço anteriormente soterrado. O maciço se fratura.
Característica mais evidente: conjunto de fraturas mais ou menos paralelas à superfície do maciço rochoso, aparente esfoliação em placas.
Variações de temperatura
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Sais (cloretos, sulfatos, carbonatos) acumulados em poros e/ou fendas nas rochas, principalmente solubilizados em água, ou a própria água nas fendas e poros, podem gerar:
Congelamento, aumento de volume da água, aumento de pressão com alargamento de poros e fendas – crioclastia;
Aumento de temperatura com evaporação da água de percolação, com expansão de cristais de sais, aumento de volume e de pressão gerando alargamento de fendas e poros – haloclastia.
Veio de halita cristalina grossa em testemunho de dolomita fraturada, coletado na Bacia de Joana d'Arc, nos Grandes Bancos (plataforma marinha) da Terra Nova, Canadá.
Crescimento de cristais
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Hidratação física de minerais
A água aumenta o volume dos minerais, ocasiona expansão de fraturas, forçando à fragmentação.
Não ocorre alteração da mineralogia:
 A água não é incorporada à estrutura cristalina;
Há apenas atração entre as moléculas de água e a superfície dos grãos.
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Intemperismo biofísico
A fauna e/ou flora se instala em fendas pré-existentes no maciço rochoso ou bloco.
A ação mecânica (de raízes ou organismos vivos variados) causa pressa, expansão, e fragmentação.
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Disciplina
Intemperismo químico
O ambiente da superfície da Terra, caracterizado por baixas pressão e temperatura, e riqueza de água e oxigênio, é bastante distinto da maioria dos ambientes onde as rochas foram formadas. 
Esse desequilíbrio, através de uma série de reações químicas, acaba por transformar a rocha e seus minerais em outros minerais mais estáveis a este novo ambiente.
Consequências:
Adaptação a novas condições ambientais;
Formação de minerais neoformados;
Formação de argilominerais;
Comportamento físico-químico diferenciado (especialmente argilas).
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Fases no intemperismo químico: solúvel e residual
Fase solúvel*: os constituintes mais solúveis das rochas intemperizadas são transportados pelas águas que drenam o perfil de alteração.
Fase residual: o material que resta no perfil torna-se progressivamente enriquecido nos constituintes menos solúveis, presentes nos minerais primários residuais resistentes ao intemperismo, e nos minerais secundários que formaram o perfil. 
*Solubilidade: capacidade de uma substância dissolver-se em outra, estando uma delas no estado líquido.
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Disciplina
Hidratação;
Dissolução;
Oxirredução;
Hidrólise;
Processos químico-biológicos.
Processos de intemperismo químico
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Hidratação química
ANIDRITA
GIPSITA
Entrada de moléculas de água na estrutura de um mineral
CaSO4 (anidrita) + 2H2O (água) = CaSO4.2H2O (gipsita)
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Dissolução
Solubilização completa (minerais altamente solúveis).
Maior suscetibilidade é das rochas calcárias:
Ácido carbônico (H2CO3) da chuva reage com calcita (CaCO3), produzindo bicarbonato de cálcio Ca(HCO3)2.
CaCO3 + H2CO3 = Ca++ + 2HCO3-
Rochas com alto potencial de infiltração: contaminação de rios subterrâneos por rápida infiltração de poluentes.
Bicarbonatos são sais que contêm o ânion HCO3-. 
Calcita
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Oxirredução
Oxidação e redução ocorrem juntas, transferindo elétrons entre substâncias, alterando o número de oxidação (Nox) das substâncias.
Oxidar significa perder elétrons => Nox aumenta; reduzir significa ganhar elétrons => Nox diminui.
Reações do ferro: mais comuns da oxirredução
Ambientes oxidantes (boa drenagem), ferro reduzido: Fe++ => Fe+++ (mais biodisponível);
Ambientes redutores (saturação), ferro oxidado: Fe+++ => Fe++ (mais solúvel).
Oxirredução de piroxênios: liberação de ferro
Piroxênio (FeSiO3) libera sílica (SiO2) e íons de ferro (Fe3+), que se combinam com oxigênio (O2) e água (H20), formando goethita (FeOOH) e hematita (Fe2O3).
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Hidrólise
Reação química de quebra de uma molécula por água (pH 5 a 9);
Al imóvel, Si e bases tem comportamento variável em função fluxo das soluções;
Mecanismo dominante em regiões tropicais, equatoriais e temperadas quentes;
Alteração envolvendo fluido aquoso com íons de hidrogênio (H+) ou de hidroxila (OH-), substituindo outros íons que são liberados para a solução.
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Solubilidade na hidrólise conforme o pH
Remoção da alumina (Al2O3) em condições muito específicas (4 ou 10).
Remoção da sílica em larga faixa (a partir de 5): dessilificação + comum no processo.
Solubilidade (milimóis por litro) da sílica, alumina e ferro em função do pH
(Mason, B. Principles of geochemistry. 3. Ed. New York: Wiley, 1966)
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Decomposição de minerais silicatados e formação de argilominerais
Moléculas se reúnem e formam carbonatos (x-CO3) e hidróxidos (x-OH), com remoção de sílica e alcalinos (Ca+, Mg+, Na+, K+).
Feldspato potássico → caulinita (perda de potássio).
4KAlSi3O8(K-fedspato)+22H2O → Al2Si2O5(OH)4(caulinita)+4K++4OH-+8H4SiO4 (ácido ortosilícico).
CO2: dióxido de carbono; 
H2CO3: ácido carbono;
 HCO3: bicarbonato; 
SiO2: dióxido de silício (sílica).
Principal atuação da hidrólise
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Lixiviação crescente (mais pluviosidade e drenagem), com hidrólise do ortoclásio (feldspato alcalino) em presença de água, liberando ácido ortosilícico, hidroxilas, potássio, e formando minerais da fração argila
Hidrólise parcial (sialitização)
Bissialitização: eliminação de 87% de bases e 46% da sílica. Al imóvel.
2,3KAlSi3O8 + 8,4H2O => Si3,7Al0,3O10Al2(OH)2K0,3 (esmectita) + 3HrSiO4 + 2K+ + 2OH-
Monossialitização: eliminação de 100% de bases e 66% de sílica. Al imóvel.
KAlSi3O8 + 8H2O => Al2Si2O5(OH)4 (caulinita) + 3H4SiO4 + K+ + OH-
Hidrólise total (laterização = alitização ou ferritização)
Eliminação de 100% de sílica e de bases
KAlSi3O8 + 8H2O => Al(OH)3 (gibbsita) + 3H4SiO4 + K+ + OH-
Sequência de hidrólise crescente
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Solubilidade na hidrólise conforme o pH
Ação de flora e fauna (macro a micro);
Liberação substâncias (CO2, M.O., excreções etc.);
Aumento da acidez ou da alcalinidade;
Potencializador do intemperismo químico.
Liberação de substâncias por organismos colonizadores na placa de ágar (Petri cultivada)
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Disciplina
Inicialmente, a rocha intemperizada sofre alguma perda de Si e bases; Al e Fe permanecem no perfil. 
Formam-se aluminossilicatos (sialitização): argilominerais que podem ser 1:1 (caulinita = monossialitização) ou 2:1 (esmectitas = bissialitização).
Em condições extremas, formam-se hidróxidos de ferro (ferritização) e Al (alitização). Essas condições extremas formam lateritas.
A laterização é um conjunto de processos responsáveis por associações minerais, em que a hidrólise cumpre papel fundamental, concentrando óxi-hidróxidos de ferro e alumínio nos solos.
Atuação da hidrólise na formação do manto de intemperismo
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Conforme a Regra de Van't Hoff, ressaltando-se exceções, a cada aumento de 10 graus Celsius na temperatura de um sistema, a velocidade de reação química será duplicada. 
Por conta dessa regra, o intemperismo químico, e até mesmo o físico e o biológico, são tão mais intensos quanto mais quente e úmido é o clima de um local. O que interfere na profundidade dos mantos de intemperismo:
Climas tropicais e equatoriais úmidos apresentam os mais profundos mantos de intemperismo;
Climas temperados úmidos apresentam mantos de intemperismo de profundidade média;
Climas quentes e secos, ou gelados, apresentam os mantos de intemperismo menos profundos – rocha praticamente aflorante à superfície, basicamente fraturada.
Formação do manto de intemperismo
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Sugestões de leitura para aprofundamento
Debater estrutura acadêmica e conteúdo científico de trabalho aplicado.
Relações entre intemperismo e evolução do relevo:
https://www.researchgate.net/profile/Julio_Mendes3/publication/299864072_VARIACAO_ESPACIAL_DO_INTEMPERISMO_NA_BACIA_DO_RIO_TURVO_MEDIO_VALE_DO_RIO_PARAIBA_DO_SUL_RJ_-_SUBSIDIOS_AO_ENTENDIMENTO_DO_BALANCO_DE_DENUDACAO_QUIMICA_E_MECANICA/links/5706801d08aecbf68ba9d91e.pdf 
Assistir aos vídeos:
Grand Canyon – Rio Colorado: a ação erosiva do rio formando o desfiladeiro
https://www.youtube.com/watch?v=Vk_qHvuh_kA 
Deconstructing History: Grand Canyon | History: video curto em inglês
https://www.youtube.com/watch?v=ueVfUAbWqxg 
Saiba mais
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AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
Unidade 1: Revisão geral sobre minerais e rochas
Identificação de características mecânicas de rochas;
Identificação de intemperismo das rochas.
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