Sedimentologia 3.ppt

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INTEMPERISMO
 CONCEITO:
 transformações pelas quais os minerais formadores de rochas e sedimentos são submetidos na superfície da crosta, ou em suas porções mais superiores 
 age na interface entre atmosfera e litosfera
 processos que destroem ou desagregam as rochas expostas na superfície da Terra, formam partículas soltas
  
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Natureza e resultado são função:
-         condições climáticas 
-         propriedades dos materiais
-         vegetação
-         outras propriedades locais
 
-         Causas: principais processos
-         físicos ou mecânicos = desintegração
-         químicos = decomposição
-         biológicos
 
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Rochas diferentes expostas na mesma época, apresentando diferentes graus de alteração. (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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INTEMPERISMO FÍSICO OU MECÂNICO
 - fraturamento mecânico das rochas  mudança tamanho = área superficial partículas + volume rochas  sem alterar composição 
	Mecanismos: 
crescimento de cristais em poros e fraturas 
insolação (variação de temperatura)
alívio de pressão
 Crescimento de cristais:      
 congelamento da água percolante (aumento 9% volume) (crioclastia)
 cristalização de sais
 
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Fragmentação de bloco de rocha acompanhada por aumento da superfície exposta à ação dos agentes intempéricos. (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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Fragmentação pela ação do gelo. A água ocupa as fissuras da rocha (a), sendo posteriormente congelada, expandindo e exercendo pressão nas paredes (b). (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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Bloco de gnaisse fraturado pela ação do gelo nas fissuras (Antártica) (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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Insolação (regiões de clima quente e árido)
áreas com grandes variações de T entre dia e noite (Saara 250C)
 fraca condutibilidade térmica das rochas 
 minerais mudam de tamanho segundo suas propriedades físicas (coeficiente de expansão volumétrica do Qz 3x > Felds.) 
  - coeficientes de dilatação dos minerais variam segundo os eixos cristalográficos (anisotropia)  expansão e contração originam esforços diferentes
 
 
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Alívio de pressão
 propriedade elástica das rochas  expansão  fraturamento paralelo à superfície  juntas de alívio
 estas fraturas serve de caminho para percolação de água  alteração química  hidratação e hidrólise dos minerais  exfoliações + pseudo estratificações dobradas e disjunção esferoidal
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Formação de juntas de alívio em consequência da expansão do corpo rochoso sujeito à alívio de pressão pela erosão do material sobreposto. (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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INTEMPERISMO QUÍMICO 
 destruição da rocha por processos químicos 
 - alteração das propriedades físicas e químicas 
 aumento do volume da massa rochosa causado por aumento da densidade dos novos componentes + aumento porosidade 
 - ocorre quando equilíbrio dos íons é rompido  reações químicas  minerais com arranjo mais estável 
    
 
	
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Série de Goldich: ordem de estabilidade dos minerais frente ao intemperismo. Comparação com a série magmática de Bowen. (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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Agente principal: água da chuva  infiltra e percola as rochas
 água rica em O2 interage com CO2 da atmosfera  caráter ácido
 em contato com o solo  tem seu pH ainda mais diminuído (respiração das plantas + oxidação da M.O.  enriquecem ambiente em CO2)
	
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Reações podem ser representadas pela equação:
 mineral I + solução de alteração  mineral II + solução de lixiviação 
 principais reações químicas (pH águas percolantes entre 5 e 9): dissolução, hidrólise, hidratação, oxidação/redução, carbonatação e quelação (complexação)
 pH inferior a 5  reação predominante  acidólise e não hidrólise
 
	
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Dissolução: 
 primeiro estágio do intemperismo químico 
 consiste na solubilização completa do mineral
 volume mineral dissolvido depende: água envolvida e solubilidade mineral
 exemplo: calcita e halita (muito solúvel mesmo em água pura, só subsiste em climas secos)
 dissolução intensa de rochas calcárias  formação de relevos cársticos  presença de cavernas e dolinas
	
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Hidrólise: 
 decomposição de sais minerais pela água 
 ocorre sempre na faixa de pH de 5 a 9
 mecanismo químico responsável pela alteração de silicatos 
 reação alcalina entre H+ e OH- da água com íons minerais (H2O H+ + OH-) 
	
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 H+ entra nas estruturas minerais deslocando cátions alcalinos (K e Na) e alcalino-terrosos (Ca e Mg)  liberados para a solução 
 estrutura do mineral na interface sólido/água  rompida  liberando Si e Al na fase líquida  que podem recombinar-se  neoformação de minerais secundários = filossilicatos
 OH- se associa com cátions metálicos e se concentra nos oceanos
 
	
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O K é totalmente eliminado pela solução de lixiviação e a sílica parcialmente; a sílica não eliminada recombina-se com o Al formando caulinita (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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 intensidade da hidrólise  depende do grau de eliminação dos elementos/componentes solúveis
 caso dos K-feldspatos podem-se distinguir:
 hidrólise total
 hidrólise parcial
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 Hidrólise total 
 100% da sílica e do K  eliminados 
 condições de pluviosidade alta e drenagem eficiente dos perfis
 sílica pouco solúvel na faixa de pH (5 – 9)  pode ser totalmente eliminada se as soluções de alteração permanecerem diluídas
 resíduo total do K-feldspato = Al(OH)3 (gibbsita)  insolúvel nessa faixa de pH
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 além de Al, Fe permanece no perfil 
 alitização ou ferralitização  processo de eliminação total da sílica e formação de oxi-hidróxidos de Al e Fe
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 Hidrólise parcial
K  pode ser total ou parcialmente eliminado
 parte da sílica permanece no perfil 
 esses elementos reagem com Al  argilominerais
 se 100% do K é eliminado  forma-se caulinita  com eliminação de 66% da SiO2 + permanência de todo Al
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 Hidrólise parcial
 parte do K não é eliminada em solução  esmectita com eliminação de 87% de K, 46% da SiO2 + permanência de todo Al
 sialitização  processo de formação de silicatos de Al
 monossialitização  formação de argilominerais do tipo da caulinita (Si:Al = 1:1)
 bissialitização  formação de argilominerais do tipo da esmectita (Si:Al = 2:1)
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 Acidólise
 processo dominante em ambientes mais frios  decomposição M.O. não é total  formação de ácidos orgânicos  diminuição do pH das águas (< 5)  complexação do Fe e do Al colocando-os em solução 
 caso dos K-feldspatos podem-se distinguir:
 acidólise total
 acidólise parcial
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 Acidólise Total
 pH das soluções de ataque < 3  todos os elementos entram em solução  geração de solos constituídos praticamente apenas dos minerais primários mais insolúveis (quartzo)  solos podzólicos 
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Acidólise Parcial
 pH das soluções de ataque entre 3 e 5  remoção do Al parcial  individualização de esmectitas aluminosas
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Hidratação: 
 combinação da água com certos compostos 
 ocorre pela atração entre os dipolos das moléculas de água a as cargas elétricas não neutralizadas das superfícies dos grãos 
 ocorre juntamente com carbonatação, hidrólise e oxidação
 moléculas de água entram na estrutura do mineral modificando-a  formando novo mineral 
 Ex: transformação de anidrita em gipsita: 
	CaSO4 + 2 H2O  CaSO4.2H2O
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As cargas elétricas insaturadas na superfície dos grãos minerais atraem as moléculas de água (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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Oxidação: 
 envolve perda de elétrons 
 qualquer elemento da rocha ao se combinar com O se oxida - Ex. pirita (FeS2) se oxida em goetita (FeOOH)alguns minerais podem estar presentes nos minerais em mais de um estado de oxidação  o Fe nos minerais ferromagnesianos primários (biotita, piroxênios) encontra-se sob forma Fe 2+  liberado em solução oxida-se em Fe3+ e precipita em forma de goetita (FeOOH) 
 goetita pode-se transformar em hematita por desidratação
 2FeOOH  Fe2O3 + H2O
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(Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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formações superficiais constituídas por oxi-hidróxidos de Fe e por caulinita  lateritas
 conjunto de processos responsáveis por essas associações minerais (alitização, monissialitização  laterização
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Redução: 
 oposto à oxidação 
 ocorre em ambientes subaquosos anaeróbicos
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 Carbonatação: 
 combinação do íon carbonato ou ácido carbonico com o Ca, Mg, Fe dos minerais alterando-os 
  H2O se combina com CO2 = ácido carbonico  reage com a dolomita = bicarbonato de Ca e Mg (solúveis) serão lixiviados - restando o íon carbonato (HCO2-3)
Quelação ou Complexação: 
retenção de íons metálicos dentro da estrutura em anel de um composto químico com propriedade quelante (Ex. húmus) 
 íon retido fica impossibilitado de se combinar 
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Produtos do intemperismo químico:
-   solutos = metais alcalinos (Na, K), terras raras (Mg, Ca, Sr)  são lixiviados do perfil  oceanos, lagos  precipitados como calcários, dolomitos e outros evaporitos
 
-  minerais recém-formados = filossilicatos, óxidos-hidróxidos de Fe
 
- resíduos = parte não solúvel na água em condições superficiais (Qz, Feldspatos, micas) dependendo do grau de intemperismo
 
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Esfoliação esferoidal = formação de blocos rochosos de formas arredondadas a partir de formas angulosas  reações do intemperismo químico nas descontinuidades da rocha
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(Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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Esfoliação esferoidal em bloco de rocha ígnea (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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INTEMPERISMO BIOLÓGICO 
 devido a processos biológicos
    Inclui: 
 dissolução bioquímica – ação de bactérias e ácidos húmicos 
        
fraturamento físico – causado por raízes de árvores e plantas
- desenvolve-se no sentido de ajudar a atuação dos processos físicos e químicos
-  desempenha papel importante na formação do solo
 
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Ação do crescimento de raízes, alargando as fissuras e contribuindo para a fragmentação da rocha. (Fonte: Teixeira, Toledo & Fairchild, 2000)
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IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DO INTEMPERISMO 
 concentração de alguns minerais em depósitos economicamente exploráveis
 Ex. bauxita = única fonte natural de Al
 Caulins = indústria cerâmica e de papel 
  enriquecimento supérgeno de certos corpos de minério
 
-   placers de ouro (minerais residuais)
 
-  outros minerais pesados que são expostos pela destruição dos outros minerais contidos na rocha
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EROSÃO
 fenômeno natural através do qual a superfície terrestre é desgastada e afeiçoada por processos físicos, químicos e biológicos de remoção, que modelam a paisagem
 Agentes:gravidade, água, vento e gelo  processos de erosão pluvial, fluvial, marinha, eólica e glacial