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* ROCHAS BIOQUÍMICAS UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA LABORATÓRIO DE GEOLOGIA SEDIMENTAR CARBONOSAS FOSFÁTICAS SILICOSAS * ROCHAS CARBONOSAS UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA LABORATÓRIO DE GEOLOGIA SEDIMENTAR * Introdução Sedimentos Carbonosos Constituídos por matéria orgânica carbonosa Depósitos orgânicos modernos: Tipos: húmus turfas sapropel HÚMUS: – matéria orgânica fresca, decomposta ou em decomposição ocorrendo na parte mais superior do solo produto da decomposição do acido húmico. Carvão * Introdução TURFA: resulta: (1) acumulação de plantas compostas de compostos resistentes à decomposição (2) desenvolvimento de condições anaeróbicas que impedem a oxidação e a decomposição da matéria orgânica desenvolvem-se principalmente em climas muito frios Pântanos e brejos e areias pantanosas de regiões polares e temperadas e em alguns mangues dos trópicos SAPROPEL: material orgânico acumulado subaquosamente em bacias marinhas rasas e profundas, lagunas e lagos - matéria orgânica derivada de fitoplancton das partes mais superiores da água e também fragmentos de plantas superiores * Antigos depósitos orgânicos Grupos: Grupo húmico: formado da acumulação “in-situ” (ex: turfa e húmus) Grupo sapropélico: constituído de matéria orgânica que tem sido transportada e depositada de suspensão Betume – matéria orgânica em sedimentos e especificamente hidrocarbonetos líquidos ou sólidos que são solúveis em solventes orgânicos Asfalto - betume sólido ou semi-sólido estritamente vem derivado de um óleo rico em hidrocarbonetos cicloparafenicos Querogênio – matéria orgânica insolúvel em solventes orgânicos; geopolímero (hidrocarboneto de cadeia longa e alto peso molecular) Petróleo – consiste de óleo cru e gás (metano); hidrocarboneto de cadeia longa ou curta * SERIE DO CARVÃO: húmico e sapropélico (algas, esponjas e detritos de plantas). Grupo húmico formado “in-situ” da acumulação de material vegetal (madeira) origem bioquímica sob condições anaeróbicas Classes: turfa, carvão marrom, linhito (carvão marrom duro), hulha (carvão betuminoso duro), antracito. Turfa 55% a 65% de carbono densidade de aproximadamente 1 umidade entre 65 e 90% poder calorífico é baixo entre 3000 e 5000 cal/g. são sedimentos recentes * TURFA * Linhito ou lignito possui uma cor acastanhada formado em sedimentos cenozóicos aspecto lenhoso sem brilho teor de celulose é menor do que o das turfas quantidades de carbono entre 65 e 75% densidade de aproximadamente 1,1 e, 1,3. poder calorífico de 4000 a 6000 cal/g quantidade de água é algo entre 10 e30% Hulha carvão negro de sedimentos paleozóicos e mesozóicos com cerca de 75% a 90% de carbono densidade de 1,2 a 1,5 poder calorífico entre 5000 e 6800 cal/g pouca água na estrutura entre 2 e 7% * LIGNITO * Antracito aspecto vítreo fratura brilhante e conchoidal quantidades de carbono entre 90 e 93% densidade de 1,4 a 1,7 poder calorífico superior a 8000 cal/g. sua combinação com a hulha forma o carvão mineral. Maturação (carbonificação): processo de transformação de turfa em carvão mudanças controladas pela temperatura de soterramento (metamorfismo orgânico) processos atuantes: microbiológicos, físicos e químicos. estágios: (1) estágio de turfa matéria vegetal sofre degradação bioquímica (2) estagio de soterramento com aumento gradativo do peso das camadas sobrejacentes + aumento da temperatura ocorre maturação dinamotérmica transformação de turfa em carvão - quanto maior o grau de metamorfismo no carvão maior o conteúdo de carbono e menor o conteúdo de voláteis. * ANTRACITO HULHA * Composição química: mistura de compostos orgânicos complexos (C, O,H,N e S) substâncias inorgânicas ficam como cinza após a combustão água Composição petrográfica: STOPES (1919) reconhece quatro tipos litológicos diferentes (litotipos): vítreo, clarênio, durênio e fusênio Gênese: - “in-situ” turfa original acumula-se onde plantas viveram e morreram a acumulação ocorre em corpos de água rasos e calmos Grupo sapropélico folhelhos betuminosos (oil shales) arenitos asfálticos (tar sandstones) * Folhelhos betuminosos: grupo de rochas com matéria orgânica na maior parte insolúvel em solventes orgânicos podendo ser extraído por aquecimento (destilação) matéria orgânica betume e algum querogênio decomposição térmica óleo + gás formam-se em corpos de água estratificados (H2O superficiais oxigenadas e águas do fundo anóxicas) laminação em escala milimétrica com alternância de clásticos e lâminas e orgânicas fonte de combustível fóssil para compensar exaustão das reservas de petróleo Arenitos asfálticos: contém hidrocarbonetos sólidos e semi-sólidos que migram para dentro do deposito contêm mais óleo pesado (betume e asfalto) * FOLHELHO BETUMINOSO * Petróleo: geração um dos estágios de alteração de certos tipos de matéria orgânica enterrada em sedimentos. forma-se pelo aumento da temperatura e do soterramento e faz parte do processo geral do metamorfismo orgânico composto de óleo cru mais gás óleo cru (85%C,12%H, 2%O, 1,5%N, 8% S) gás ocorre como óleo em solução ou como selo de gás derivado da rocha fonte migra para rochas reservatório (traps) arenitos e certos tipos de calcários formação: deriva-se da maturação da matéria orgânica depositada em sedimentos marinhos finos diagênese - a matéria orgânica forma querogênio aumento da temperatura e profundidade de soterramento forma gás natural imaturo (metano e dióxido de carbono) catagênese – geração de óleo cru + gás úmido com temperaturas entre 70 e 100ºC e profundidade de 2 a 3,5 Km com o aumento de temperatura e pressão inicia-se a metagênese metagênese – gás seco pode ser derivado de carvões húmicos e sapropélicos se a temperatura de soterramento são apropriadas óleo cru produzido diferente do de origem marinha * ROCHAS FOSFÁTICAS * ROCHAS FOSFÁTICAS (FOSFORITOS) Conceito: rochas ricas em fosfato calofânio (sub. fosfatada criptocristalina) é a forma mais comum quimicamente complexos existem aproximadamente 200 minerais que contêm 1% ou mais de P2O5 mineral primário apatita os demais minerais são formados por alteração do guano (excremento de aves e morcegos em cavernas) e das rochas fosfáticas Formação: primcipal processo (plataforma) é o de ressurgência * Modelo de formação de fosforitos marinhos * Diagrama ilustrativo do processo de formação de fosfato sobre uma plataforma continental, com indicação da profundidade ótima para a origem do fosfato (Buschinski 1964) * ROCHAS SILICOSAS * CONCEITO: Sedimentos intrabaciais constituídos essencialmente por sílica (cripto, micro e macrocristalina) TIPOS: (baseado nas características petrográfica) - silexito (chert) - diatomito - porcelanito * SILEXITO: sedimento silicoso de granulação fina origem química, bioquímica, biogênica tipos de sílica: microquartzo, megaquartzo, calcedônia podem conter pequenas quantidades de impureza tipos: flint (variedade dura de cor cinza a preta) e jasper (variedade vermelha) modos de ocorrência: acamadados e nodulares * Acamadados: freqüentemente associados com rochas vulcânicas os antigos ocorrem freqüentemente associados com as zonas de rochas deformadas acamamento de várias escalas com camadas de espessura milimétrica separadas por folhelhos estruturas: maciça, acamamento gradado, laminação paralela ou cruzada de pequena escala de corte tipicamente associados com calcários pelágicos e turbiditos siliciclásticos ou carbonáticos * Origem: origembiogênica sem relação com atividade vulcânica produto de vulcanismo submarino: pela precipitação inorgânica de sílica derivada de magmas subaquosos pelo florescimento planctônico induzido pelo vulcanismo marinho submarino - os equivalentes modernos de muitos cherts acamadados são as vazas de radiolários e de diatomáceas * Diagênese: opala amorfa biogênica (opala – A): 1º estágio diagenético desenvolvimento de opala cristalina (opala – CT, cristobalita desordenada, - cristobalita ou lursatita); opala CT substitui esqueletos de radiolários e diatomáceas sendo precipitada como cristais laminados revestindo cavidades e formando pequenas esferas (lepispheres); 2º estágio conversão de opala – CT em chert quartzoso e quartzo calcedônico - os equivalentes modernos de muitos cherts acamadados são as vazas de radiolários e de diatomáceas * Nodulares: ocorrem predominantemente com rochas carbonáticas são nódulos de forma esférica a irregular de tamanhos pequeno a muito grande concentram-se ao longo de planos de acamamento particulares ou podem aparecer e formar camadas quase continuas (semelhantes a cherts acamadados) * Origem: muito distinta (1) do ponto de vista mais antigo: precipitação direta de sílica da água do mar formando bolhas de gel sobre o fundo do mar e o posterior endurecimento formando nódulos (2) diagenética: presença de grãos de calcita dentro de nódulos (oólitos, etc) preservados por substituição. Sílica biogênica disseminada dissolve-se e é reprecipitada na forma de opala – CT. Os poros são primeiramente preenchidos com opala - CT (lepispheres) e esqueletos carbonáticos e matriz são substituídos por opala – CT - podem ser formados pela substituição de evaporitos, particularmente a anidrita. * DIATOMITOS: formados por acumulação de carapaças de diatomáceas presença também de radiolários e espículas de esponja, etc. altamente porosos quando puros * PORCELANITOS: rochas silicosas de granulação fina com textura e fratura semelhante à porcelana não vítrea termo também usado para um argilito opalino composto de opala – CT freqüentemente são cinzas ou pretas pela presença de matéria orgânica origem: pouco conhecida provavelmente a mesma do silexito * SEDIMENTOS SILICOSOS E CHERTS NÃO MARINHOS: sedimentos silicosos biogênicos e inorgânicos podem se formar em lagos e corpos de água efêmeros diatomáceas podem ocorrer em grande abundância em lagos formam terras de diatomáceas ou diatomitos precipitação inorgânica de sílica pode ocorrer: * PRECIPITAÇÃO INORGÂNICA DE SÍLICA PODE OCORRER: 1) onde há grandes flutuações do PH solubilidade do quartzo é baixa em muitas águas naturais desde que o valor do PH não exceda valores maiores que 9; grãos detríticos de quartzo e minerais de argila são parcialmente dissolvidos em altos valores de PH águas do lago ficam supersaturadas em sílica amorfa; evaporação mais o PH baixo favorecem a precipitação do gel de sílica (cristobalita) com a maturação forma-se chert. * 2) águas de lagos muito alcalinas (ricas em carbonato de Na) sílica lixiviada de rochas vulcânicas e fragmentos de rocha excepcionalmente altas concentrações de sílica são atingidas (>2500ppm) + baixa do PH; por influxo de água doce precipitação de sílica com magadiita (silicato de Na, hidratado, metaestável) é convertida em chert num tempo muito curto * GEISERITO: depósito de sílica de fontes termais sílica amorfa (opala) com impurezas de Fe, Mn, etc... coloração de amarela até marrom origem: evaporação de águas de fontes termais e geisers depositam-se como crostas terrosas nas vizinhanças de fontes termais e geisers * TERRAS SILICOSAS: depósitos silicosos de origem orgânica formados em águas rasas, lagos, lagoas e pântanos terra de radiolario (radiolarito) terra de diatomáceas (diatomito) * * * Diatomáceas desenhadas por Haeckel * Espículas de esponjas * * * Chert * ROCHAS QUÍMICAS FERRUGINOSAS EVAPORÍTICAS * ROCHAS FERRUGINOSAS Conceito: rochas ricas em ferro (teor > 15%) constituem grandes reservas mundiais de minérios de ferro. * ROCHAS FERRUGINOSAS Tipos mais comuns de minerais: óxidos e hidróxidos de Fe – goethita (FeOOH), hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4) carbonatos – siderita (FeO3) silicatos – chamosita, glauconita sulfetos – pirita, marcassita (FeS2) * Gênese: a fonte do Fe transportados para as bacias sedimentares é um problema ainda discutido condições para suprimento às águas superficiais estão associadas a regiões tropicais úmidas de relevo suave sujeitas a intensa alteração química. minerais ricos em Fe são formados atualmente em planícies de maré e regiões pantanosas oceânicas de regiões temperadas e bacias profundas e em ambientes anóxicos * Formação ferrífera bandada (BIF) * ROCHAS EVAPORÍTICAS (EVAPORITOS) * Conceito: depósitos formados por evaporação da água do mar em salinas marinhas, lagunas e mares reliquiares condições propicias para a formação locais com limitada circulação de água, clima seco e evaporação maior do que precipitação. * Tipos mais comuns: gipsita(CaSO4 . 2(H2O)) anidrita(CaSO4) halita (NaCl) siderita(KCl) carnalita(KMgCl3 . 6(H2O)) bischofita(MgCl2 . 6(H2O)) boratos nitratos fluoretos * PRINCIPAIS AMBIENTES DEPOSICIONAIS DE EVAPORITOS * Diagrama esquemático de evoluções diagenética e intempérica da gipsita e da anidrita na natureza (Blatt et al., 1972) * Denomina-se sal-gema ao cloreto de sódio, acompanhado de cloreto de potássio e de cloreto de magnésio, que ocorre em jazidas na superfície terrestre. O termo é aplicado para o sal derivado de precipitação química pela evaporação da água de antigas bacias marinhas em ambientes sedimentares. * HALITA * SILVITA * BISCHOFITA CARNALITA * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
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