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____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 1 SUMÁRIO 1. ORIGEM DO UNIVERSO................................................................................................................................................... 4 2. TEMPO GEOLÓGICO........................................................................................................................................................ 4 2.1. ESCALA DO TEMPO GEOLÓGICO....................................................................................................................... 4 2.2. CONCEITOS DE FÓSSIL E FOSSILIZAÇÃO.......................................................................................................... 5 3. ESTRUTURA DA TERRA.................................................................................................................................................. 5 3.1. FORMA, DENSIDADE, GRAVIDADE E ISOSTASIA.............................................................................................. 3.2. CONSTITUIÇÃO INTERNA DA TERRA.................................................................................................................. 3.3. PROPORÇÃO APROXIMADA DAS ROCHAS......................................................................................................... 3.4. CONSTITUIÇÃO LITOLÓGICA DA CROSTA SEGUNDO VOLUME E ÁREA................................................... 3.5. CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DA CROSTA 4. TECTÔNICA DE PLACAS................................................................................................................................................. 6 5.ROCHAS.............................................................................................................................................................................. 6 5.1. CLASSIFICAÇÃO GERAL DAS ROCHAS............................................................................................... ............. 6 6.PROCESSOS ENDÓGENOS............................................................................................................................................... 6.1.ROCHAS ÍGNEAS (GÊNESE E CLASSIFICAÇÃO)................................................................................................. 7.PROCESSOS EXÓGENOS 7.1.ROCHAS SEDIMENTARES (GÊNESE E CLASSIFICAÇÃO)................................................................................. 7.2.ROCHAS METAMÓRFICAS (GÊNESE E CLASSIFICAÇÃO)................................................................................ 8.CICLO DAS ROCHAS....................................................................................................................................................... 7 9.MINERAIS.......................................................................................................................................................................... 7 9.1. CONCEITOS BÁSICOS DE MINERALOGIA.......................................................................................................... 7 10. INTEMPERISMO........................................................................................................................................................... 8 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................................................... 9 1. ORIGEM DO UNIVERSO A terra tem aproximadamente 4,6 bilhões de anos e durante todo esse tempo sofreu diversas transformações de amplitude global que deixaram marcas bastante definidas nas rochas (Rocha é um agregado natural composto por alguns minerais ou por um único mineral. Para ser considerada como uma rocha esse agregado tem que ter representatividade em escala cartográfica – mapa) que a compõem. Identificando tais marcas, é possível dividir a História da Terra em fases geológicas distintas, montando, assim, uma Escala Geológica de Tempo (Escala geológica de tempo representa a linha do tempo desde o presente até a formação da Terra, dividida em éons, eras, períodos, épocas e idades, que se baseiam nos grandes eventos geológicos da história do planeta). Nessa Escala, figura-01, que não é linear, representamos a passagem do tempo no sentido de baixo para cima, ficando na parte de baixo o representante mais velho. Esta, aliás, é a forma como as rochas normalmente se apresentam na natureza: a mais nova acima da mais velha. . Figura 01- Escala Geológica do tempo. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 2 2. TEMPO GEOLÓGICO Quando a Terra (A terra é o terceiro planeta do Sistema Solar e o quinto em diâmetro. É o maior dos quatro planetas rochosos e tem condições únicas: mantém grandes quantidades de água em estado líquido, tem placas tectônicas e um campo magnético) foi formada, a aproximadamente 4,6 bilhões de anos, o Universo (O universo subdividi-se em aglomerado de galáxias, que se subdivide em galáxias, que se subdivide em sistemas solares, que contém corpos celestes como: estrelas, planetas, asteróides, etc...) já tinha 9,1 bilhões de anos (figura-02). Nosso planeta (Planeta, como definido pela União Astronômica Internacional, é um corpo celeste orbitando uma estrela ou restos estelares que tem massa suficiente para haver rotação em torno de si e não tem massa suficiente para causar fusão termonuclear) foi formado a partir de poeira e gás resultando em uma massa disforme em ebulição. Figura 02- O universo Logo depois que a terra se formou houve uma catastrófica colisão com outro planeta, chamado de Téia, que resultará na total destruição deste último (Figura 03). Partes dos destroços de Téia ficarão em órbita da Terra e acabarão por juntar-se, formando a nossa Lua (A Lua-do latim Luna- é o único satélite natural da Terra, situando-se a uma distância de cerca de 384.405 Km do nosso planeta. Segundo a última contagem, mais de 150 luas povoam o sistema solar), enquanto seu núcleo será absorvido pelo nosso planeta sobrevivente. Figura 03- Colisão entre os planetas Terra (a esquerda da figura) e Téia (a direita da figura). Após esta colisão no Hadeano (De acordo com a International Stratigraphic Chart da International Commission on Stratigraphy (ICS), o Hadeano durou de 4.600 até 4.000 milhões de anos atrás) a Terra foi bombardeada por uma incessante chuva de meteoros e cometas ocasionando temperaturas elevadíssimas (Figura 04). Figura 04- Aparência do planeta terra no éon Hadeano (4.600 – 4.000 milhões de anos). Devido esse calor extremo no planeta Terra a mesma sofreu fusão no seu interior que permitindo que o ferro, mais denso existente nesse planeta, afunda-se para o centro, formando um núcleo (O núcleo é uma das camadas em que a Geologia divide o planeta, sendo a mais interna. É constituída por uma parte sólida – núcleo interno- envolvida por uma líquida – núcleo externo. Esta camada líquida dá origem ao campo magnético terrestre) pesado. O material menos denso, rico em silicatos (Os silicatos são o grupo de minerais de maior abundância, constituindo mais de 75% da crosta terrestre. Todos os silicatos são compostos por silício e oxigênio, podendo estar acompanhado de alumínio, ferro, magnésio e cálcio, entre outros), flutuará para a superfície, formando um oceano de magma (Magma é o nome dado à rocha fundida debaixo da superfície da Terra que, quando expelida por um vulcão, dá origem à lava. É composta por uma massade silicatos a alta temperatura e pressão, entre 650 e 1200ºC, podendo chegar a 1560ºC. A atmosfera da Terra hadeana foi provavelmente rica em CO2 (O dióxido de carbônico, é um composto químico constituído por dois átomos de oxigênio e um átomo de carbono), talvez tanto quanto as atmosferas de Vênus e de Marte. Gradativamente o planeta se recomporá do intenso bombardeio e perderá calor (Figura 05), permitindo que o vapor de água exalado dos vulcões (Vulcão é uma estrutura geológica criada quando o magma, gases e partículas quentes –como cinza- escapam para a superfície terrestre. Eles ejetam altas quantidades de poeira, gases e aerosóis(um conjunto de partículas suspensas num gás) na atmosfera) e oriundos dos cometas (Cometa é um corpo ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 3 menor do sistema solar que orbita o Sol. Quando se aproxima do Sol passa a exibir uma atmosfera difusa, a coma, e uma cauda, ambas causadas pelos efeitos da radiação solar. São compostos de gelo, poeira e pequenos fragmentos rochosos) forme as primeiras chuvas. No fim do Hadeano choveu milhões e milhões de anos. Figura 05- Foto mostrando a diminuição gradativa do intenso bombardeio que a o planeta Terra sofreu, de cometas e meteoros, fazendo com que o planeta começasse a perde calor. Após o Hadeano entra o éon Arqueano ( O Arqueano durou de 4.000 à 2.500 milhões de anos atrás) no qual já veremos um imenso oceano cobrindo toda a Terra, ainda bastante quente (Figura 06). A água do mar absorvia a maior parte do dióxido de carbono (CO2) emitido pelos vulcões, mas mesmo assim a atmosfera estava saturada pelo gás e com praticamente nenhum oxigênio (O) (0,0001%). Figura 06 – A água no planeta Terra que se formou no fim do Hadeano esfriou mais o planeta no Arqueano. A vida era incipiente no Arqueano, limitada a simples organismos unicelulares não nucleados, chamados procariontes, e cianobactérias (conhecidas como algas azuis). Sucessivas gerações dessas algas formarão os estromatólitos (Um estromatólito é uma rocha formada por tapete de limo produzido por micróbios no fundo de mares rasos, que se acumula até formar uma espécie de recife. Os estromatólitos foram os primeiros organismos a realizar a fotossintese) encontrados até hoje (Figura 07). Serão estes os primeiros organismos capazes de realizar a fotossíntese (É o processo através do qual as plantas, seres autotróficos e alguns outros organismos transformam energia luminosa em energia química processando o dióxido de carbono e outros compostos em compostos orgânicos e produzindo oxigênio gasoso), com a conseqüente liberação de oxigênio. Esse oxigênio inicialmente reagirá com o abundante ferro (Fe) presente nas águas do oceano, formando óxidos de ferro, que se depositarão no fundo das águas. Muitas formações ferríferas bandadas (Formações ferríferas bandadas são um tipo de depósitos encontradas em rochas em rochas sedimentares do Pré- Cambriano. Consistem em camadas de minerais de óxidos de ferro(magnetita ou hematita), alternadas com bandas de xisto e sílex)deste tipo são explorados até hoje para obtenção de metal (Figura 08). Quando a maior parte de ferro for oxidada, o oxigênio poderá escapar e passará a “contaminar” a atmosfera terrestre, afetando a vida anaeróbica até então predominante. Figura 07 - Estromatólitos Figura 08 – Foto de uma Formação ferrífera bandada. No éon Proterozóico (o Proterozóico durou de 2.500 até 542 milhões de anos atrás) devido à crescentes ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 4 concentrações de oxigênio na atmosfera, uma extinção em massa (Uma extinção em massa é um acontecimento relativamente comum no registro geológico que se caracteriza pelo decréscimo abrupto da biodiversidade através da extinção de vários grupos. Na História da Terra, alguns deles foram particularmente violentos) ocorrerá na Terra, que ficará conhecida como a Catástrofe do Oxigênio. Uma nova forma de vida, dependente do oxigênio, passará a dominar o planeta: as bactérias aeróbicas (Refere-se a um processo bioquímico que representa a forma mais eficaz de obter energia a partir de nutrientes, como a glicose, na presença obrigatória de oxigênio. Os seres vivos que assim procedem – a maioria atual – são classificados como aeróbicos). Elas dominarão sozinhas, o planeta por quase 1,5 bilhões de anos. No fim do éon Proterozóico, e devido às orogêneses (A orogênese é o conjunto de processos que levam à formação ou rejuvenescimento de montanhas ou cadeias de montanhas, produzido principalmente por dobramentos e/ou falhas, ou seja, pela deformação compressiva da litosfera continental) que ocorrerão no futuro, haverá pouco registro fóssil (Os fósseis são restos ou vestígios preservados de animais, plantas ou outros seres vivos em rochas, sedimentos, gelo ou âmbar. Preservam-se como moldes do corpo ou partes deste, rastros e pegadas. A ciência que estuda os fósseis é a Paleontologia) nas rochas. A atmosfera (A atmosfera terrestre é uma fina camada de gases sem cheiro, sem cor e sem gosto, presa a Terra pela força da gravidade. Visto do espaço, o planeta Terra aparece como uma esfera de coloração azul brilhante) terá mudado, gradativamente, de vermelho para azul. Até agora estivemos visitando o chamado Pré- Cambriano (O Pré- Cambriano é o nome tradicional que se dá ao conjunto dos éons anteriores ao Fanerozóico: o Proterozóico, o Arqueano e o Hadeano. Apesar de obsoleto, ainda consta do Quadro Estratigráfico Internacional da Comissão Internacional sobre Estratigrafia), que perdurou por mais de 88% da História da Terra. Após o Pré-Cambriano entraremos no éon Fanerozóico (o Fanerozóico durou de 542 milhões de anos atrás até o presente) e a primeira era desse éon é o Paleozóico (a era Paleozóica durou de 542 até 251 milhões de anos atrás) o qual será tão rico em eventos que será dividido em seis períodos (Um período geológico é a divisão de uma era na escala de tempo geológico) bem distintos. A atividade vulcânica no Paleozóico estará bem mais amena, alternando-se períodos de calmaria com grandes explosões em todo o planeta. O primeiro período do Paleozóico corresponde ao Cambriano (o período Cambriano durou de 542 até 488,3 milhões de anos atrás) no qual emergirão quatro continentes: Laurentia (parte central da América do Norte), Báltica (parte da Europa) e Sibéria (mesma região no oeste russo) e um supercontinente no hemisfério sul, que será chamado de Gondwana. Nesse período ainda não existiam plantas terrestres e os continentes não passavam de rochas nuas. Os primeiros peixes, esponjas, corais e moluscos surgirão ainda no Cambriano e o evento foi de tal monta que passará a ser conhecido como Explosão Cambriana (A Explosão Cambriana foi um evento na história da vida, registrado por fósseis, quando subitamente houver uma explosão na biodiversidade do planeta. A maioria destes animais não deixaram descendentes, tendo muitos deles formas diversas dos animais moderno) (Figura 09). Em relativamente pouco tempo surgiram praticamente todos os filos (Os filos animais mais conhecidos são os Moluscos, Poríferos, Cnidários, Platelmintos, Nemátodos, Anelídeos, Artrópodes, Equinodermos e Cordados, este sendo o filo ao qual os humanos pertencem. Hoje admite-se a existência de 35 filos.) animais conhecidos, inclusive os precursores dos vertebrados (Os vertebrados constituemum subfilo de animais cordados, compreendendo os ágnatos, peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. Caracterizam-se pela presença de coluna vertebral segmentada e de crânio que lhes protege o cérebro), além de outros que a ciência não consegue classificar, todos eles organismos marinhos. Figura 09 – Ilustração mostrando a presença de vida nos mares no inicio do período Cambriano. Boa parte dessa diversidade biológica (Pode ser definida como a variedade e a variabilidade existente entre os organismos vivos e as complexidades ecológicas nais quais elas ocorrem. É a associação de vários componentes: ecossistema, comunidade, espécies, populações e genes em uma área) será extinta no final do Cambriano, devido provavelmente a uma extensa glaciação (As glaciações são fenômenos climáticos que ocorrem ao longo da história do planeta Terra. Como o próprio nome sugere, são períodos de frio intenso, dentro de uma era do gelo, quando a temperatura média da Terra baixa, provocando o aumento ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 5 das geleiras). Estima-se que 85% de toda a vida no planeta será extinta ao final do período Cambriano (Figura 10). Figura 10 – Ilustração mostrando a vida nos mares no final do período Cambriano. No período Ordoviciano (o ordoviciano durou de 488,3 até 443,7 millhões de anos atrás), os continentes ainda estão desérticos (Figura 11), rebaixados por epirogêneses (é um movimento vertical da crosta terrestre em escala continental. Afeta grandes áreas interiores das placas continentais: plataformas e cratons) e invalidados por extensos mares rasos. Nesse período o norte do planeta foi quase inteiramente oceano e a sua maior parte terrestre esteve confinada ao sul. Agora os organismos passarão a apresentar partes duras (conchas, dentes, etc.), algumas delas poderão ser representadas como fósseis, que poderão vir a ser descobertos e estudados por uma outra espécie ainda muito distante. Figura 11 – Paisagem da superfície do planeta Terra no período Ordoviciano. O Ordoviciano durará aproximadamente 44,6 milhões de anos e seu final será marcado por uma nova extinção em massa (A extinção Ordoviciana foi a terceira maior das cinco extinções em massa que ocorreram na história da Terra. A teoria mais aceita fala de uma longa era do gelo, talvez a mais severa glaciação do Fanerozóico). No Siluriano (o Siluriano durou de 443,7 até 416,0 milhões de anos atrás) a fauna (Fauna é o termo coletivo para a vida animal de uma determinada região ou período de tempo. O termo correspondente para plantas é flora. Flora, fauna e outras formas de vida como os fungos são coletivamente chamados de biota.) terá que se recuperar da recente extinção em massa. Será mantida a predominância de invertebrados, principalmente trilobitas, crinóides, euriptéridos e cefalópodes. Foi nesse período que surgirão as primeiras plantas terrestres (Figura 12). Figura 12 – O surgimento das primeiras plantas terrestres. No Devoniano (durou de 416,0 até 359,2 milhões de anos atrás) ocorrerá a proliferação dos peixes, motivo pelo qual o período foi conhecido como “a idade dos peixes”. O clima era quente e o nível dos oceanos alto o que fez com que muitas terras fossem cobertas por mares, onde proliferavam grandes recifes de cora (Os corais são organismos coloniais que em sua maioria constroem esqueletos calcários. Os recifes de coral crescem na região fótica de mares tropicais, de forte ação de ondas para manter disponível na coluna d’água alimento e oxigênio dissolvido). Foi nesse período que surgiram os primeiros tubarões e anfíbios. Foi no Carbonífero (durou de 359,2 até 299,0 milhões de anos atrás) que grandes florestas e pântanos cobrirão a maior parte da superfície terrestre (Figura 14). Nas florestas deste período ainda predominarão licopódios e samambaias (embora com uma diversidade incomparavelmente maior do que nos períodos anteriores), merecendo destaque as Pteridospermatófitas (samambaias com sementes), hoje extintas. Tais florestas gerarão os grandes depósitos de carvão mineral (O carvão é um ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 6 combustível fóssil natural, de cor preta ou marrom. Se origina da decomposição de vegetais terrestres que se acumularam em zonas pantanosas de pouca profundidade, ficando assim protegido da ação destruidora do ar), explorados até hoje. Figura 13 – Surgimento dos primeiros anfíbios na superfície da terra no período Devoniano. Figura 14 – Paisagem das grandes florestas e pântanos que cobrirão a maior parte da superfície terrestre no período Carbonífero. No final do Carbonífero e inicio do Permiano houve uma invasão de milhões e milhões de diferentes espécies de insetos. Entraremos no período Permiano (durou de 299,0 até 251,0 milhões de anos atrás), quando o clima na Terra começará a esquentar cada vez mais. Algumas espécies de insetos desse período sobreviverão até hoje. Durante o Permiano notaremos um maior desenvolvimento e diversificação dos répteis, que passarão a dominar definitivamente o planeta (Figura 15). Foram de grande porte e atingiram o topo da cadeia alimentar (A cadeia alimentar ou trófica é uma sequência de seres vivos/populações que se alimentam uns dos outros. É a maneira de expressar as relações de alimentação entre os organismos de uma comunidade/ecossistema) e, ao mesmo tempo, ocorreu à decadência dos artrópodes gigantes, que se extinguirão neste período. Na fauna terrestre do período se destacarão animais que não eram nem répteis nem mamíferos e pertenciam ao grupo dos synapsida (Synapsida é uma classe extinta de cordados e são considerados como o grupo ancestral dos mamíferos. Apareceram no Carbonífero Superior e os mais primitivos foram abundantes principalmente no Permiano Inferior). Figura 15 – Répteis do período Permiano. Marcando o fim do período Permiano, uma nova extinção em massa assolará o planeta e será de tal porte que ficará conhecida como a “mãe de todas as extinções”. Ocorreu a extinção de mais de 96% das espécies marinhas, cerca de 70% dos vertebrados terrestres e 83% dos insetos. A teoria mais aceita diz que gigantescas erupções vulcânicas (A erupção vulcânica é um fenômeno da natureza, geralmente associado ao extravasamento do magma de regiões profundas da Terra na superfície do planeta) liberaram tamanha quantidade de dióxido de carbono (O dióxido de carbono é um composto químico constituído por dois átomos de oxigênio e um átomo de carbono. Eletricamente, as atrações intermoleculares são muito fracas, tornando-o, nas condições ambientais, um gás:o gás carbônico) na atmosfera que provocou o súbito aumento da temperatura do planeta. Chegando ao Triássico (durou de 251,0 até 199,6 milhões de anos atrás), primeiro período da era Mesozóica (essa era durou de 251,0 até 65,5 milhões de anos atrás), quando a temperatura média do planeta era quase o dobro da atual. Nas florestas prosperarão samambaias, ginkgos e coníferas. Os répteis voltarão a dominar a Terra (todos os fósseis terrestres do Triássico são répteis). Surgirão os primeiros dinossouros (Os dinossauros – deinos: terrível + saurus: réptil – fazem parte do grupo dos arcossauros. Os dinossauros foram divididos em seis grupos: Terópodes,____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 7 Saurópodes, Ceratopsídeos, Estegossauros, Anquilossauros e os Ornitópodes), mais baixos que os que surgirão a seguir, no Jurássico, e a maioria serão quadrúpedes (Figuras 16 e 17). Após o Triássico entra o período Jurássico (durou de 1999,6 até 145,5 milhões de anos atrás), quando terras baixas foram encobertas pelo mar, o que dividiu o supercontinente Pangéia (Pangéia foi o nome dado ao supercontinente que, segundo a teoria da deriva continental, existiu até 200 milhões de anos atrás. O nome origina-se do fato de todos os continentes) em dois continentes: Laurásia (O supercontinente do norte, Laurásia, incluía os continentes que hoje constituem o Hemisfério Norte, incluindo a América do Norte, Europa e Asia), ao norte, e Gondwana (O supercontinente do sul, Gondwana, incluía a maior parte das zonas de terra firme que hoje constituem os continentes do Hemisfério Sul, incluindo a Antártida, América do Sul, África, Madagascar, Índia, Austrália e Nova Zelândia), ao sul. As plantas predominantes foram cicadáceas, ginkgos e coníferas gigantescas (sequóias). Também foi nesse período que surgirão as primeiras plantas com flores. Figura 16 – Dinossauros quadrúpedes do Jurássico. Figura 17 – Dinossauros quadrúpedes do Jurássico. A fauna do Jurássico será marcada pela hegemonia dos répteis em todos os ambientes: dinossauros (fazem parte do grupo dos arcossauros e significa: deinos- terrível + saurus- réptil. Os dinossauros foram divididos em seis grupos: Terópodes, Saurópodes, Ceratopsídeos, Estegossauros, Anquilossauros e os Ornitópodes) na terra, pterossauros (contituem uma ordem extinta da classe Reptilia, que corresponde aos répteis voadores da era Mesozóico. Embora sejam seus contemporâneos, estes animais não eram dinossauros) no ar e plesiossauros ( constituem uma ordem de répteis marinhos extintos. Apesar de serem répteis gigantes e carnívoros do Mesozóico, os plesiossauros não estavam relacionados com os dinossauros) no mar (Figura 18). O período também será marcado pelo surgimento das primeiras aves e dos primeiros mamíferos verdadeiros. Começarão a surgir dinossauros mais evoluídos e inteligentes, que eram superiores aos primitivos répteis do Triássico. Figura 18 – Dinossauros mais evoluídos dominando todos os ambientes Jurássico Saindo do Jurássico e entrando no período Cretáceo (durou de 145,5 até 65,5 milhões de anos atrás), os dinossauros alcançarão seu ápice (mais da metade das espécies conhecidas viveram neste período). Foi no mesmo período que surgirão os mamíferos placentários (Os placentários constituem uma infra-classe de animais mamíferos. As fêmeas possuem mamilos para amamentar as crias e todo o desenvolvimento das crias se processa no interior do útero, onde o feto é alimentado pela placenta) primitivos e as plantas com flores proliferarão. Neste período os continentes começarão a migrar as posições que ocupam hoje. Uma nova extinção em massa ocorrerá no fim do Cretáceo. O registro estratigráfico (A estratigrafia é o ramo da geologia que estuda as sequências das rochas, buscando determinar os processos e eventos que as formaram e, através da descrição dos corpos rochosos que ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 8 formam a crosta da Terra, agrupá-las em unidades mapeáveis) mostra que o desaparecimento abrupto das espécies no fim do Cretáceo coincide com um nível rico em irídio (O irídio – do latim “Iris”, íris ou arco-íris – é um elemento químico, símbolo Ir, de número atômico 77 com massa atômica 192,2 u. É um elemento pouco abundante, encontrado na natureza associado ao ósmio e à platina), um elemento químico pouco abundante na Terra e geralmente a corpos extraterrestres ou a fenômenos vulcânicos. A teoria mais aceita é a de que a queda de um meteorito (Um meteorito é a denominação dada quando um meteoróide, formado por fragmentos de asteróides, de cometas ou por restos de planetas, alcançam a superfície da Terra. Podem variar desde simples poeira a corpos celestes com quilômetros de diâmetro) na península de Yucatán (A península de Yucatán é uma grande península que adentra o oceano Atlântico na América Central, constituindo-se no extremo sudeste do território do atual México), no México, criou uma nuvem de poeira que cobriu a Terra, impedindo a passagem da luz do Sol e causando o resfriamento do planeta (Figura 19). Figura 19 – Impacto de um meteorito com o planeta Terra ocasionando o desaparecimento abrupto das espécies no fim do Cretáceo. Após a extinção dos dinossauros entraremos no primeiro período da era Cenozóica (durou de 65,5 milhões de anos atrás até o presente): o Paleogeno (durou de 65,5 até 23,03 milhões de anos atrás) o qual é dividido em três épocas (Uma época geológica é a divisão de um período na escala de tempo geológica. Somente os períodos das eras do éon Proterozóico não se dividem em épocas. As épocas dos períodos das eras do éon Fanerozóico subdividem-se em idades.): Paleoceno, Eoceno e Oligoceno. Na época Paleoceno (durou de 65,5 até 55,8 milhões de anos atrás), houve a proliferação dos pequenos mamíferos e as aves assumirão o topo da cadeia alimentar. O clima ainda estava bem quente e o planeta, de uma forma geral, se assemelhará ao do final do Cretáceo. No início do Eoceno (durou de 55,8 até 33,9 milhões de anos atrás) as aves ainda serão os predadores dominantes porém, com o tempo, mamíferos carnívoros se desenvolverão e as substituirão. Nesse período o clima começa a esfriar, a vegetação próxima aos pólos começa a se tornar semelhante às de tundra (A tundra é uma vegetação proveniente do material orgânico que aparece no curto período de desgelo durante a estação “quente” das regiões de clima polar, apresentando apenas espécies de que se reproduzem rapidamente e que suportam baixas temperaturas) e taiga (A taiga, também conhecida por floresta de coníferas, ou ainda floresta boreal, é um bioma comumente encontrado no norte do Alasca, Canadá, sul da Groelãndia, parte da Noruega, Suécia, Finlândia, Sibéria e Japão) e teve início o processo de congelamento dos pólos. Estas alterações causarão uma considerável extinção nos animais da época. No Oligoceno (durou de 33,9 até 23,03 milhões de anos atrás) a Austrália se separará da Antártida, a Índia se unirá à Ásia e as Américas do Norte e do Sul começarão a se aproximar. Processos orogênicos (A orogenia pode ser convergente, quando há colisão de placas, ou divergente, quando ocorre separação das mesmas. A primeira resulta na formação de dobramentos, cordilheiras ou fossas) iniciados no Cretáceo serão ampliados, resultando na formação dos Alpes (Os Alpes são um dos grandes sistemas de cordilheiras da Europa e estendem-se da Áustria e Eslovênia, a leste, através da Itália, Suíça, Alemanha até a oeste da França) e dos Cárpatos (Os Cárpatos formam a ala oriental do grande sistema de montanhas da Europa, percorrendo 1500 km ao longo das fronteiras da República Tcheca, Eslováquia, Polônia, Romênia e Ucrânia), na Europa, e do Atlas (As montanhas Átlas ficam no norte da África, percorrendo 2400 km ao longo do Marrocos, Argélia e Tunísia), no norte da África. O Neogeno (durou de 23,03 até 2,58 milhões de anos atrás) foi o penúltimo período geológico e sua primeira época foi o Mioceno (durou de 23,03 até 5,33 milhões de anos atrás). Nesta época elevação das cordilheirascontinuarão como os Pirineus ( Os Pieineus são cordilheiras no sudoeste da Europa cujos montes formam uma fronteira natural entre a França e a Espanha, estendendo-se por aproximadamente 430 km), os Alpes (Os Alpes são um dos grandes sistemas de cordilheiras da Europa e estendem-se da Áustria e Eslovênia, a leste, através da Itália, Suíça, Alemanha até a oeste da França) e o Himalaia (O Himalaia é a mais alta cadeia montanhosa do mundo, localizada entre a planície indo-gangética, ao sul, e o planalto tibetano, ao norte. Os Himalaias espalham-se, de ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 9 oeste para leste, formando um arco de cerca de 2.500 km de extensão). A temperatura ficou mais baixa que a atual e se originaram as massas de gelo na Antártida. Houve a proliferação das espécies de mamíferos, entre eles o rinoceronte, o gato, o Camelo, o cavalo e os grandes sísmios (Simiiformes é uma das duas infra-ordens que compõe a subordem de primatas haplorrinos. Esta infra- ordem é maior que a dos tarsiiformes, sendo composta de 9 famílias, 44 gêneros e 281 espécies) (Figura20). Figura 20 - Proliferação de espécies de mamíferos no Mioceno. Foi na época do Plioceno (durou de 5,33 até 2,58 milhões de anos atrás) que as duas Américas se unirão através do Istmo do Panamá (O Istmo do Panamá está situado no Panamá, entre os oceanos Pacífico e Atlântico, unindo as Américas do Sul Central. Seu comprimento é de 700 km e sua largura varia entre cinqüenta e duzentos quilômetros, sendo cortado pela Cordilheira de Talamanca) e o clima ficou mais frio e seco, semelhante ao clima atual. Surgirá o primeiro hominídeo (Os hominídeos são os maiores primatas, com pesos variando entre 48 e 270 kg – em geral, os machos são maiores que as fêmeas -, com corpos robustos e braços bem desenvolvidos. Têm o polegar oponível aos outros dedos e todos os dedos têm unhas achatadas) reconhecível: o australopiteco (Os Australopitecos – australis: do sul + pithekos: macaco – constituem um gênero de diversos hominídeos extintos, bastante próximos aos do gênero Homo. Aparentemente ambos se desenvolveram a partir de outro ancestral comum, ainda desconhecido) (Figura 21). Figura 21 – Hominídeo da época do Plioceno. Na primeira época do período do Quaternário (Esse período dura desde 2,58 milhões de anos atrás até o presente), no Pleistoceno (durou de 2,58 até 11,7 mil anos atrás), surgiu o Homo sapiens (Os membros dessa espécie têm um cérebro altamente desenvolvido, com inúmeras capacidades como o raciocínio abstrato, a linguagem, a introspecção e a resolução de problemas. Tem um corpo ereto o que possibilita o uso dos braços para manipular objetos), recente, conviveu com uma espécie mais antiga que foi o Homo neanderthalensis (O Homo neanderthalensis é uma espécie extinta, que habitou a Europa e parte do oeste da Ásia há cerca de 300.000 anos atrás, tendo coexistindo com os Homo sapiens e sendo mais robusto que este. Há evidências de que os neandertais usavam ferramentas). O Homo sapiens sobreviveu à última glaciação (A última glaciação conhecida na Terra, considera marco do fim do período Pleistoceno e das “glaciações antropológicas”, começou por volta de 70.000 a.C, alcançou seu auge em torno de 18.000 a.C, e terminou por volta de dez mil anos a.C) e iniciou sua fabulosa jornada como espécie dominante do planeta. No Holoceno (A época Holoceno dura desde 11,700 anos atrás até o presente) o Homo sapiens controlou o fogo, domesticou animais e plantas, trabalhou os metais, construiu armas e fez guerras muitas guerras. Construiu maravilhas arquitetônicas e desenvolveu tecnologia com potencial para provocar nova extinção em massa. Ocupou praticamente todos os ambientes, moldando-os às suas necessidades, afetando os ecossistemas (Ecossistema designa o conjunto formado por todas as comunidades que vivem e interagem em determinada região e pelos fatores não biológicos que atuam sobre essas comunidades) que levaram tanto tempo para se equilibrar. Dominou as terras, os mares e o ar e voou como nenhum pássaro jamais ousou voar. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 10 3. ESTRUTURA DA TERRA No fim do Hadeano quando a Terra começou a esfriar houve uma segregação natural dos elementos químicos que constituía a Terra e devido à força da gravidade, os elementos químicos mais pesados como o ferro e o níquel, concentraram-se no seu centro, enquanto que os gases foram, em seguida, varridos da superfície do planeta por ventos solares. Assim, foram separando-se camadas com propriedades químicas e físicas distintas no interior do Globo Terrestre. Há cerca de 4 bilhões de anos, formou-se o NÚCLEO, em torno do núcleo, formou-se uma camada o MANTO. Em torno de 4 bilhões de anos atrás, gases do manto separaram-se, formando uma camada de ar ao redor da Terra - a ATMOSFERA - já naquela época muito semelhante à atual. Finalmente, há aproximadamente 3,7 bilhões de anos, solidificou-se uma fina camada de rochas – a CROSTA (Figura 22). A Crosta apresenta valores de densidade que variam de 2,7 a 3,2 e temperaturas que vão de 1000° à 1200°C em sua base.As temperaturas no manto variam entre 1200oC a 4000oC e densidade de 3,3 a 4,8. O Núcleo é constituído basicamente de Ni e Fe, com densidade variando de 9 a 12 e temperatura em torno de 5000 a 6000°C. A Crosta é a parte rígida mais superior do Manto é pode ser denominada de Litosfera. Considera-se que a Litosfera constitui os 100 a 150 Km superiores da Terra. A Litosfera está dividida em placas rochosas chamadas de placas tectônicas, que deslizam sobre uma região abaixo da litosfera que apresenta um comportamento plástico, embora no estado sólido, que recebe a denominação de Astenosfera. Figura 22 – Estrutura da Terra. 3.1CROSSTA TERRESTRE OU LITOSFERA àCROSTA É a camada mais externa e delgada da Terra, sendo constituída de rochas e sedimentos, possui espessura relativamente fina e é mais espessa sob os continentes e mais delgada sob os oceanos. É sede dos fenômenos geológicos relacionados à dinâmica interna, como movimentos tectônicos, sísmicos, magmáticos, metamórficos, etc Crosta Continental: Menos densa e geologicamente mais antiga e complexa. Normalmente apresenta uma camada superior formada por rochas graníticas e uma inferior de rochas basálticas. Crosta Oceânica: Comparativamente mais densa e mais jovem que a continental. Normalmente é formada por uma camada homogênea de rochas basálticas (Figura 23). Figura 23 – Crosta continental e oceânica. Existem três grandes grupos de rochas que constituem a Crosta, que de acordo com suas origens classificam-se em: - Rochas Ígneas ou Magmáticas – formadas pelo resfriamento e consolidação do magma. - Rochas Sedimentares – formadas como produto final dos processos geológicos que constituem o Ciclo Sedimentar. - Rochas Metamórficas – formadas pelo metamorfismo de rochas preexistentes. à CONSTITUIÇÃO QUÍMICA: Cerca de 98,5% da massa da Crosta terrestre (Figura 24) é constituída por apenas oito elementos químicos, que em ordem crescente de abundância são os seguintes: - Oxigênio, Silício, Alumínio, Ferro, Cálcio, Sódio, Potássio e Magnésio. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: ValériaMarinho do Nascimento 11 Figura 24 - Constituição química do planeta Terra como um todo (à esquerda) e constituição química somente na crosta da Terra (à direita). à DINAMICA INTERNA DA TERRA: Teoria da DERIVA CONTINENTAL – Os movimentos horizontais das porções exteriores da Terra são responsáveis pelas principais características topográficas como montanhas e bacias oceânicas. Esta teoria foi proposta por Alfred Wegner em 1912. Ele defendia a teoria do Pangéia que significava que a muito tempo todos os continentes estavam unidos formando um único supercontinente (Figura 25). Figura 25 – Pangéia. Para defender a teoria do Pangéia Alfred Wegner se baseou em evidências paleontológicas (Figura 26) e posicionamento geográfico dos continentes, porém isso não foi o suficiente. Essa teoria só se concretizou quando foi feito o mapeamento do solo oceânico, por meio das forças armadas, onde foi descoberto enormes cadeias de montanhas (cadeias meso-oceânicas) nos fundos dos oceânos que dividiam os continentes (Figura 27 e 28). Com isso a teoria do Pangéia desencadeou outros estudos como: a Deriva Continental e como conseqüência a Tectônica de Placas. Figura 26 - Evidências Paleontológicas (por meio de fósseis) contribuíram para confirmar o Pangéia. Figura 27 - Evidência geológica do Pangéia através do solo oceânico. Figura 28 – Topografia do fundo dos oceanos. Ao estudar o fundo do Oceano Atlântico, descobriu-se uma enorme cadeia de montanhas submarinas, formada pela saída de magma do manto. Este material entra em contato com a água, solidifica-se e dá origem a um novo fundo submarino, à medida que os continentes: africano e ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 12 sul americano, se afastam. Este fenômeno é conhecido como EXPANSÃO DO FUNDO OCEÂNICO (Figura29). Figura 29 - Os estágios sucessivos da formação de um oceano. Devido a esses movimentos das crostas ocasionados pela saída de magma, decorrente das correntes de convecção (Figura 30), que ocorrem no manto superior ou astenosfera foi possível o entendimento da Deriva Continental. A Deriva Continental é o Processo de deslocamento da crosta terrestre que provoca mudanças na posição dos continentes e modifica o relevo da Terra. A movimentação, na ordem de 2-3 cm em um ano, é devido às correntes de convecção do manto. Figura 30 - Correntes convectivas no manto superior 4. TECTONICA DE PLACAS Com a continuidade dos estudos, as teorias da Deriva Continental e da Expansão do Fundo Oceânico foram agrupadas em uma nova teoria, chamada TECTÔNICA DE PLACAS: TECTÔNIA (do grego tekton), significa “construtor” A crosta terrestre não é contínua, mas dividida em vários blocos chamados de Placas Tectônicas. Acredita-se que as placas tectônicas se movimentam em função das correntes de convecção do manto. Imagine os continentes sendo carregados sobre a crosta oceânica, como se fossem objetos em uma esteira rolante. É como se a superfície da Terra fosse dividida em placas que se movimentam em diversas direções, podendo chocar-se umas com as outras. Quando as placas se chocam, as rochas de suas bordas enrugam-se e rompem-se originando terremotos, dobramentos e falhamentos (Figura 31). Figura 31 – As dozes principais placas tectônicas. àLIMITES ENTRE AS PLACAS As linhas de encontro entre as placas podem ser (Figura32): • Divergentes: onde as placas se afastam, com formação de nova crosta; • Convergentes: onde as placas colidem; • Conservativas ou transformantes: onde as placas deslizam lateralmente. Figura 32 – Os três Tipos de Limites de Placas. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 13 LIMITES CONVERGENTES • Placas tectônicas colidem; • A mais densa “entra” por baixo da menos densa (subducção); • A placa mais densa entra em contato com o manto e é “reabsorvida” • Zonas de intensa atividade vulcânica e sísmica. Os limites Convergentes podem ocorrer entre placas: oceânica-oceânica (ex: Japão); B) oceânica-continental (ex: Andes) e continental-continental (ex: Himalaia) (Figuras 33 e 34). Figura 33 – Convergência entre placas oceânica- oceânica. Figura 34 – Convergência entre placas oceânico- continental. LIMITES DIVERGENTES • Normalmente inicia-se dentro de continentes — crescem e se tornam bacias oceânicas (Figura 35 e 36). Figura 35 – Limite divergente no continente. Figura 36 – Limites àCconseqüências da instabilidade das placas tectônicos As placas ao se deslocarem provocam instabilidades tectônicas, representadas, principalmente, pelo: A)Vulcanismo B)Tterremotos 5. ROCHAS Ocorrem naturalmente como agregados sólidos de minerais. Por exemplo: mármore, granito, arenito, calcário, etc.. As rochas que ocorrem tanto na superfície da Terra como no seu subsolo são divididas em três tipos distintos (Figura 37): è Rochas Ígneas ou Magmáticas – São aquelas formadas a partir do resfriamento e da consolidação do magma, um material em estado de fusão no interior da Terra. Por esse motivo, as rochas magmáticas são também chamadas ENDÓGENAS; è Rochas Sedimentares – São aquelas formadas por materiais derivados da decomposição e desintegração de qualquer rocha. Esses materiais são transportados, depositados e acumulados nas regiões de topografia mais baixa, como bacias, vales e depressões. Posteriormente, ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 14 pelo peso das camadas superiores ou pela ação cimentante da água subterrânea, consolidam-se, formando uma rocha sedimentar. As rochas sedimentares são também chamadas EXÓGENAS, por se formarem na superfície da Terra; e estratificadas, por normalmente apresentarem camadas; è Rochas Metamórficas – São aquelas originadas pela ação da pressão da temperatura e de soluções químicas em outra rocha qualquer. Por meio desses fatores, as rochas podem sofrer dois tipos de alterações básicas: 1) na sua estrutura, principalmente pela ação da pressão que irá orientar os minerais, ou pela ação da temperatura que irá recristalizá-los; 2) na sua composição mineralógica, pela ação conjunta dos dois fatores citados, bem como de soluções químicas. Figura 37 – Os três grupos de rochas. 6. PROCESSOS ENDÓGENOS 6.1. ROCHAS ÍGNEAS OU MAGMÁTICAS As rochas ígneas se formam pelo resfriamento e consolidação do MAGMA (Figura 38). Figura 38 – Rocha pertencente ao grupo das ígneas ou magmáticas. 6.1.1. Conceito de Magma É considerado o material em fusão existente no interior da Terra e constituído por uma mistura complexa de silicatos, óxidos, fosfatos e titanatos líquidos, que, por solidificação, formam as rochas. Água pode ocorrer na proporção de 5% a 6%. O magma seria, assim, a rocha no estado de fusão.A lava, que é o material vertido nos vulcões em muitas regiões da Terra, constitui um ótimo exemplo de magma. Lava é o nome que se dá ao magma que atinge a superfície terrestre, vindo de certas profundidades (regiões superaquecidas), e que se esparrama pelas encostas dos vulcões ou nas depressões próximas. O magma contém, via de regra, cristais em suspensão e bolhas de gás. Os gases encontrados nos magmas nas regiões vulcânicas são, predominantemente, água, CO2, CO, HF, HCl, SO2, H2BO3, S, H2S, NH3, CH4, Cl, F, H e N. 6.1.2. Principais tipos de Magmas: • Magmas Graníticos • Magmas Basálticos 6.1.3. Minerais comuns nos granitos: (Figura 39) Figura 39 – Minerais mais comuns no granito. 6.1.4. Classificação genética das Rochas Ígneas. • Extrusivas: cristalização rápida de magma ao chegar na superfície da terra ou estourando como material piroclástico. Exemplo: Obsedianas (vidro vulcânico), derrames de basalto so sul do Brasil, pedra pumice, cinza vulcânica. • Intrusivas: cristalização lenta de magma introduzido na crosta terrestre. Exemplo: Granito e gabro (Figura 40). ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 15 Figura 40 - Classificação genética das Rochas Ígneas. 6.1.5. Tipos de estruturas ígneas intrusivas e extrusivas Os tipos de estruturas ígneas intrusivas e extrusivas são (Figura 41): • Batólito: Corpo intrusivo volumoso, discordante que cobre pelo menos 100 km2; • Stock: Corpo intrusivo volumoso, discordante que cobre menos de 100 km2; • Dique: Corpo intrusivo tabular, discordante; • Sill: Corpo intrusivo tabular, concordante; • Plutons: Grandes corpos ígneos que se formaram à profundidades na crosta da Terra. Figura 41 - Tipos de estruturas ígneas intrusivas e extrusivas. 7. PROCESSOS EXÓGENOS 7.1. ROCHAS SEDIMENTARES As rochas incluídas nesse grupo são as que se formam tanto pela atividade mecânica como pela atividade química dos agentes intempéricos, sobre rochas preexistentes. Elas são o acúmulo do produto da decomposição e desintegração de todas as rochas presentes na crosta terrestre. Muitas vezes, esses produtos da decomposição ou desintegração são deixados no próprio local em que se deram as transformações; porém, normalmente são transportados pelo vento ou pela água e depositados em regiões mais baixas, nos continentes ou no fundo dos mares. Quando a água é o agente de transporte, o material carregado em suspensão é depositado quando velocidade de transporte do meio diminui. Os materiais dissolvidos são precipitados ou diretamente, por efeito de mudança nas condições físico- químicas do meio, ou indiretamente, pela atividade vital de animais e plantas. Tendo se formado sob condições diversas, as rochas sedimentares, também denominadas secundárias ou exógenas, podem mostrar grandes variações em sua composição mineralógica e química, bem como em sua textura (Figura 42). Figura 42 – Esquema mostrando as etapas para geração de uma rocha sedimentar. Existem vários tipos de rochas sedimentares como, por exemplo: argilitos, conglomerados, arenitos, folhelhos, calcários, etc (Figura 43). Figura 43 – Exemplos de rochas sedimentares: Argilito, Conglomerado e Arenito. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 16 7.2. ROCHAS METAMÓRFICAS Metamorfismo diz respeito às transformações sofridas pelas rochas sem que sofram fusão devido ao aumento de pressão e temperatura. Quando as transformações são puramente mecânicas, o resultado se traduz pela deformação dos minerais constituintes das rochas e a conseqüente mudança da sua estrutura e textura (Figura 44). Figura 44 – Rochas metamórficas. 7.2.1. Tipos de Metamorfismo O metamorfismo desenvolve-se em diversos ambientes na crosta, com extensões variáveis: desde restrito a pequenas áreas, de dimensões da ordem de poucos centímetros, até abrangendo grandes faixas, com centenas a milhares de quilômetros de extensão, em profundidade que vão de níveis crustais mais rasos até os mais profundos. Esta grande diversidade pode ser sistematizada em alguns poucos cenários conforme a Figura 45 mostra. 7.2.1.1. Metamorfismo regional ou dinamotermal Desenvolve-se em extensas regiões e alcança níveis profundos da crosta, relacionado geralmente a cinturões orogênicos nos limites de placas convergentes. 7.2.1.2. Metamorfismo de contato ou termal Desenvolve-se nas rochas encaixantes ao redor de intrusões magmáticas, formando as auréolas de metamorfismo de contato. 7.2.1.3. Metamorfismo cataclástico ou dinâmico Desenvolve-se em faixas longas e estreitas nas adjacências de falhas ou zonas de cisalhamento, onde pressões dirigidas de grande intensidade causam movimentação e rupturas na crosta. 7.2.1.4. Metamorfismo de soterramento Ocorre em bacias sedimentares em subsidência. Resulta do soterramento de espessas seqüências de rochas sedimentares e vulcânicas a profundidades onde a temperatura pode chegar a 300°C ou mais, devido ao fluxo de calor na crosta. 7.2.1.5. Metamorfismo hidrotermal Resulta da percolação de águas quentes ao longo de fraturas e espaços intergranulares das rochas. 7.2.1.6. Metamorfismo de fundo oceânico Ocorre nas vizinhanças dos rifts das cadeias meso- oceânicas, onde a crosta recém-formada e quente interage com a água fria do mar através de processos metassomáticos e metamórficos termais. 7.2.1.7. Metamorfismo de impacto De extensão reduzida na crosta terrestre, desenvolve-se em locais submetidos ao impacto de grandes meteoritos. Figura 45 - Os tipos de metamorfismo. 8. CICLO DAS ROCHAS Nas ciências geológicas estudamos toda a Terra: seu solo, suas águas, sua atmosfera e seu interior. Todas as rochas são compostas de minerais. A terra está continuamente reciclando suas rochas. O ciclo das rochas é um processo contínuo pelo qual as rochas antigas são transformadas em rochas novas (Figura 46). O material que chega à superfície é erodido, transportado e acaba retornando ao seu interior, onde o ciclo reinicia. Este processo é conhecido como ciclo das rochas ou ciclo geológico. A maioria das feições da superfície terrestre são produzidas por interações de processos dirigidos por duas fontes de energia: o calor do interior da terra é um exemplo de fonte de energia interna da terra; e a radiação solar (que alimenta os processos de erosão), é o exemplo de energia externa. As fontes de energia interna provêm das rochas ígneas, rochas metamórficas e atividades tectônicas. As fontes de energia externa provêm da dominação da circulação da atmosfera e hidrosfera, dos ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 17 processos de intemperismo e erosão, e da formação de rochas sedimentares. Alguns autores consideram que o ciclo das rochas tem seu início na erupção de lavas derivadas do manto que formam os vulcões. O magma – que chega à superfície através dos vulcões – possui uma mistura de óxidos (compostos com oxigênio) e silicatos (compostos com silício e oxigênio). Ao se resfriar e se solidificar, os óxidos e silicatos dão origem a uma misturacomplexa de minerais. A natureza e as propriedades dos minerais dependem da composição do magma e das condições físicas sob as quais se cristalizou. Como ambas variam muito, existem milhares de tipos diferentes de rochas ígneas. Os processos ígneos têm origem no manto ou na crosta e dão origem as rochas ígneas plutônicas e vulcânicas, dependendo da profundidade de cristalização do magma. As rochas ígneas que se formam sobre a superfície são conhecidas como rochas ígneas vulcânicas ou extrusivas – são as rochas que constituem o produto de consolidação das lavas vulcânicas. As rochas ígneas que se formam dentro da crosta ou manto superior, ou seja, em regiões abaixo da superfície, a partir do magma que não chega a atingir a superfície, são chamadas de rochas ígneas plutônicas ou intrusivas. Estas resfriam-se mais lentamente porque, estando entre outras rochas e não tendo contato direto com o ar, seu calor demora a se dissipar, como resultado seus minerais têm mais tempo para crescer e seus grãos minerais são maiores (mais grosseiros) e são visíveis a olho nu. Apesar da grande variedade, apenas seis delas são responsáveis pela parte dos componentes ígneos da crosta: granito, diorito e gabro (plutônicas ou intrusivas de grãos grosseiros) e riolito,andesito e basalto (vulcânicas ou extrusivas de granulação mais fina). Grande parte da lava produzida nas bordas das placas construtivas é formada de basalto. O granito é comum na crosta continental superior, enquanto o gabro predomina na crosta continental inferior. Figura 46 – Ciclo das rochas. 9. MINERAIS 9.1.CONCEITOS É uma substância química homogênea natural e cristalina, com composição química definida e formada através de processos geológicos normalmente inorgânicos. A compreensão adequada do termo mineral requer uma análise ponto por ponto de sua definição. • Sólido • Homogêneo • De ocorrência Natural • Origem Inorgânica • Composição química definida: um ou mais elementos químicos; pode variar dentro de certos limites e ser representados por uma fórmula química • Cristalino – Apresenta estrutura atômica ordenada e repetitiva 1-SUBSTÂNCIA QUÍMICA HOMOGÊNEA: substância que não pode ser fisicamente subdividida em componentes quimicamente mais simples. A homogeneidade de uma substância é, no entanto, relativa porque depende da escala de observação. Por exemplo, uma substância caracterizada macroscopicamente como um mineral, pode na verdade, ao ser observada em mais detalhe (ao microscópio por exemplo), ser constituída por mais de um mineral. 2-SUBSTÂNCIA NATURAL: Restringe o conceito de mineral às substâncias formadas através de processos naturais. Estão fora do reino mineral, portanto, as substâncias sintetizadas em laboratório ou formadas diretamente através de alguma atividade humana, mesmo que idênticas às substâncias naturais, tais como as gemas artificiais (esmeraldas, rubis e diamantes). Do mesmo modo, o gelo das geladeiras e frigoríficos, por ser artificial, não pode ser considerado mineral, já o gelo das calotas polares sim. 3-SUBSTÂNCIA CRISTALINA: O que caracteriza as substâncias cristalinas é a estrutura interna ordenada, na qual as suas partículas constituintes (átomos ou íons) encontram-se distribuídas geometricamente no espaço de maneira ordenada, situação que só ocorre em substâncias no estado sólido (Figura 47 a e b). Figura 47 – a)Figura representada por tijolos para simular uma substâncias cristalinas interna ordenada de um mineral e b) Figura representada por ligações atômicas para simular uma substâncias cristalinas interna ordenada de um mineral. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 18 Por definição, para uma substância química ser considerada mineral sua estrutura interna tem que ser ordenada, ou seja, ela precisa ser um sólido cristalino. Não podem ser considerados minerais, portanto, as substâncias líquidas e gasosas (como a água e o mercúrio) e os sólidos amorfos (como o vidro), que apresentam estrutura interna desordenada, com suas partículas componentes (átomos ou íons) distribuídas caoticamente no espaço, sem posições fixas (Figura 48c e d). Figura 48 – a) Arranjos ordenados de tijolos e b) ligações atômicas ordenadas, típicas de substâncias cristalinas. c) Arranjos desordenados de tijolos e d) átomos não ligados simulando uma desordem dos átomos, típicas de substâncias amorfas. Algumas substâncias amorfas são naturais e mesmo quando satisfazem todas as outras condições previstas na definição de mineral não podem ser consideradas como tal, pois não possuem estrutura interna ordenada. Entretanto, estas substâncias ocorrem como minerais e, para não excluí-las totalmente do reino mineral, são tratadas no domínio da mineralogia com a denominação de mineralóide, como por exemplo a opala (sílica amorfa) e o vidro vulcânico. A água e o mercúrio, apesar de serem líquidos, podem ser considerados mineralóides. 4-COMPOSIÇÃO QUÍMICA DEFINIDA: Alguns minerais apresentam composição química fixa, como por exemplo o mineral quartzo (SiO2), onde um átomo de silício combina-se com dois átomos de oxigênio, mantendo sempre esta composição fixa em qualquer ambiente de formação deste mineral. A grande maioria dos minerais, entretanto, apresenta algum grau de variação em suas composições químicas. 5-ORIGEM NORMALMENTE INORGÂNICA: A definição clássica de mineral exclui as substâncias de origem orgânica. Entretanto, recentemente, alguns autores (Klein & Hurlbut Jr, 1993) introduziram o conceito de mineral biogênico para as substâncias orgânicas que satisfazem todos os outros pontos da definição de mineral (ocorrência natural, estrutura cristalina e composição química definida), como por exemplo a pérola, carapaças de organismos marinhos e cálculos renais. O carvão e o petróleo não podem ser considerados minerais, uma vez que satisfazem apenas um ponto da definição de mineral (ocorrência natural). A natureza orgânica e a ausência de estrutura cristalina permitiriam, a princípio, enquadrar estas substâncias como mineralóides biogênicos, mas a falta de definição em suas composições químicas não permite considerá-las como tal. 10. INTEMPERISMO 10.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS Sabemos que a maioria das rochas se formam em profundidade, em ambientes bastante diferentes dos que existem na superfície. Na crosta terrestre os parâmetros temperatura e pressão aumentam na medida em que nos aproximamos do núcleo, ou seja, aumentam com a profundidade. Quando as rochas, que se formam em profundidade, em condições de pressões (P) e temperaturas (T) elevadas, encontram-se em superfície, e expostas à atmosfera e hidrosfera, necessitam adaptar-se ao novo ambiente onde P e T possuem valores mais baixos. As adaptações que ocorrem em virtude do novo ambiente gerado na superfície são chamadas de INTEMPERISMO. 10.2. CONCEITO DE INTEMPERISMO É o conjunto de processos que operam e interagem na superfície da Terra, e que causam a decomposição ou a desintegração dos minerais e rochas, graças à ação dos agentes atmosféricos e biológicos. AGENTES INTEMPÉRICOS: Água -vento - gelo - animais e vegetais - ar OCORRÊNCIA DO PROCESSO INTEMPERICO: Na superfície da Terra e em profundidades até onde penetre a água e o ar, ou seja, em subsuperfície rasa. O PROCESSO INTEMPERICO DEPENDE DE 2 FATORES: 1) CONDIÇÕES CLIMÁTICAS LOCAIS: O clima exerce um papel importante, determinando os tipos e intensidade de processos intempéricos em cada região e controla o intemperismo de 2 (duas)formas.DIRETA: Através da temperatura e precipitação de cada região. INDIRETA: Através dos tipos de vegetação que poderão cobrir a superfície. 2) RESISTÊNCIA DA ROCHA: As rochas são compostas de minerais, os quais geram uma composição química própria. Por sua vez, cada mineral possui um coeficiente de dilatação, que faz com ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 19 que cada grupo de rochas possua uma resistência ao ataque dos agentes intempéricos. 10.3. PRINCIPAIS TIPOS DE PROCESSOS INTEMPÉRICOS: -Físico ou Mecânico -Químico -Biológico 10.3.1. INTEMPERISMO FÍSICO OU MECÂNICO É o conjunto de processos que age sobre a rocha, fragmentando-a sem lhes alterar a sua composição química original, ou seja, há uma desintegração mecânica das mesmas, implicando que partes das rochas são separadas sem alteração. FATORES QUE CAUSAM O INTEMPERISMO FÍSICO 1. Expansão diferencial por alivio de pressão. 2. Variação da Temperatura. 3. Cristalização de sais. 4. Congelação. 5. Agentes físicos e biológicos. 1-EXPANSÃO DIFERENCIAL POR ALÍVIO DE PRESSÃO QUANDO A ROCHA É EXPOSTA À SUPERFÍCIE: (Figura 49) àA pressão atmosférica na superfície da Terra é muito menor, que a encontrada mesmo em pequenas profundidades. àDurante a formação de uma rocha, as pressões são muito mais elevadas, que quando expostas à atmosfera. àA expansão das rochas, na superfície, se dá por alívio de pressão. Em conseqüência do alívio de pressão as rochas na superfície se fraturam dando origem as feições características deste evento. Figura 49 – Intemperismo Físico. 2-VARIAÇÃO DE TEMPERATURA àOs corpos sofrem uma variação de volume causado pela temperatura. As rochas são formadas de minerais com diferentes coeficientes de dilatação térmica. àVariação de temperatura: a insolação durante o dia e o resfriamento durante à noite, faz com que, os minerais sofram fadiga, se desagreguem e são reduzidos a pequenos fragmentos que irão formar os solos. 3-CRISTALIZAÇÃO DE SAIS: àCaracterístico de climas áridos e semi-áridos. àOs sais solúveis não são removidos pelas águas, pois a precipitação pluviométrica é insuficiente. àDá-se o inverso: em vez de os sais serem lixiviados e conduzidos para o mar, eles são trazidos do fundo à superfície pelas águas por capilaridade e são precipitados quando a água se evapora. àQuando a cristalização se dá em fendas, estas tendem a aumentar, graças ao esforço do crescimento dos cristais. Esta repetição secular faz com que as rochas se desagreguem lentamente (Figura 50). Figura 50 - Material carbonático, calcítico muitas vezes, ou de nitrato de sódio entre outros sais derivado de intemperismo químico em climas áridos que se acumula localmente em camadas, permeando e cimentando fragmentos residuais e solos dessas regiões. A combinação de movimentos dos sais em solução na época de raras chuvas e movimentada por capilaridade com evapo- transpiração, nos solos e depósitos de regiões áridas leva a concentração do caliche em camadas que se tornam endurecidas (calcrête ou hard pan) com a precipitação concentrada dos sais. 4-CONGELAÇÃO: àA água ao congelar-se, sob condições atmosféricas, suas moléculas se organizam em uma rede cristalina hexagonal, aumentando 9 % do volume específico. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 20 àSe a água contida em fraturas na rocha congelar, a expansão decorrente do congelamento irá gerar grandes forças dentro da rocha. àA atividade de congelar e descongelar contínuo alarga as fendas, a rocha afrouxa-se e desagrega-se formando lascas ou blocos de tamanhos variados que irão formar os solos. 5-AGENTES FÍSICOS E BIOLÓGICOS: àO crescimento das raízes vegetais pode provocar a desagregação de uma rocha, desde que a rocha possua fendas por onde penetrem as raízes, e onde a resistência da rocha não seja grande. àAtividades de animais como minhocas, formigas e cupins fazem com que o solo seja afofado, tornando-o mais removível, facilitando também a penetração de outros agentes ativos na decomposição das rochas. 10.3.2. INTEMPERISMO QUÍMICO É o conjunto de processos, onde os agentes que atuam no mesmo trabalham vagarosamente, mas continuamente, decompondo as rochas pelas alterações químicas dos minerais que as constituem, ou seja, neste caso há a decomposição, o que significa a destruição da estrutura cristalina dos minerais. O processo químico é mais rápido se a rocha sofreu previamente o intemperismo físico. Em regiões glaciais, áridas ou semi-áridas o intemperismo químico têm pouca importância, já no clima úmido o ambiente mais propício especialmente em condições de umidade e calor como no Brasil, onde a velocidade de reação é acelerada pela temperatura. PROCESSOS DE INTEMPERISMO QUÍMICO 1. OXIDAÇÃO 2. HIDRÓLISE E HIDRATAÇÃO 3. DISSOLUÇÃO 1-OXIDAÇÃO Pode ser feito tanto por agentes orgânicos como inorgânicos. Elementos mais susceptíveis de oxidação: carbono, nitrogênio, fósforo, ferro, manganês. Estes provocam modificações na estrutura cristalina interna dos minerais. Exemplos: A água sozinha já é um poderoso solvente mas, a adição de outros agentes químicos naturais, como o oxigênio, hidrogênio e carbono fazem-na um agente intempérico ainda mais eficiente: O oxigênio do ar dissolve facilmente as partículas da rocha. O produto mais comum da combinação do oxigênio com outros elementos químicos durante o intemperismo é o óxido de ferro ou ferrugem. Você sabe Que o gás carbônico pode ser dissolvido na água pelo fato dele estar presente em toda bebida gaseificada. O ferro bivalente contido nas rochas passa a forma trivalente, provocando assim modificações na estrutura cristalina dos minerais ricos em Fe. Com a oxidação aparece normalmente uma mudança de cor, para vermelho ou amarelo, que é o 1º indicio de decomposição. 2. DECOMPOSIÇÃO POR HIDRÓLISE E HIDRATAÇÃO Estes dois processos estão intimamente relacionados, pela hidratação: a água é incorporada na estrutura cristalina do mineral, pela hidrólise dá-se a decomposição do mineral pela água. A Hidrólise é responsável pela quebra da estrutura química do mineral. Dissociação da água em H+ e OH-, que atacam os minerais. Ocorre a transformação para argilo-minerais. Exemplo: Exemplos: Os minerais mais comuns das rochas, os silicatos, são atacados quimicamente pela água em dois passos sucessivos. Primeiramente a água penetra nos capilares dos minerais deixando-os fracos. No segundo Passo se realiza a hidrólise, dá-se a quebra completa da estrutura. Feldspato (ortoclásio) KAlSi3O8+ H2O --> HAlSiO8+ KOH 3 -DISSOLUÇÃO Os ácidos agem também na dissolução de certos minerais. Os carbonatos são mais facilmente dissolvidos. Um calcário é lentamente dissolvido O carbonato de cálcio é solúvel em água, principalmente quando contém gás carbono dissolvido, ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 21 originado da recuperação das raízes das plantas e da composição dos resíduos orgânicos do solo. Os efeitos maiores da dissolução são a formação de cavernas nas regiões de rochas calcárias. 10.3.3. INTEMPERISMO BIOLÓGICO (QUÍMICO- BIOLÓGICO) Neste caso, os animais e vegetais, junto com os processos químicos e físicos, interagem nas rochas, causando sua fragmentaçãoe ou decomposição (Figura 51). Os organismos vivos também participam do intemperismo físico e da decomposição química. As raízes das plantas penetram nas fraturas das rochas e durante o seu crescimento desenvolvem uma força tal que ultrapassa a resistência da própria rocha, rompendo-as. Além da ação dos restos vegetais, decompostos, que fornecem substâncias húmicas, outros seres vivos, em sua maioria de pequenas dimensões, constituem agentes que desenvolvem atividades químicas destrutivas para as rochas, que são as algas, bactérias, musgos, fungos e etc. As rochas submetidas a estes fenômenos desenvolvem uma área de intemperismo cuja manifestação mais conspícua é sua descoloração, destruição de certos minerais, perda de coesão estrutural e conseqüentemente desagregação. Figura 51 – Intemperismo físico-biológico. 10.4. CLIMAS E INTEMPERISMO Já vimos, ao examinar o congelamento, oxidação e outros processos específicos de intemperismo, que o clima exerce papel importante, determinando os tipos e intensidade de processos intempéricos. O clima controla o intemperismo diretamente, através da temperatura e precipitação de uma região, e também indiretamente, através dos tipos de vegetação que poderão cobrir a paisagem. Iremos considerar tipos de climas, notando os processos intempéricos característicos e a natureza dos materiais intemperizados resultantes. 1- TRÓPICOS ÚMIDOS Os melhores exemplos de intemperismo químico extremo são certos solos tropicais, tão concentrados em óxidos de ferro ou alumínio, que são amplamente trabalhados como minérios. O solo duro como rocha, rico em óxido de ferro, é denominado laterita, e o solo rico em óxido de alumínio é chamado bauxita. O intemperismo extremo que estes solos representam poderá ser ilustrado pela seguinte reação, que começa com a caulinita, o mineral de argila que foi mostrado como um dos produtos finais do intemperismo menos extremado do ortoclásio, no exemplo anterior de hidrólise: As condições mais favoráveis para tal decomposição completa de minerais são encontradas em climas tropicais com pluviosidade anual elevada, e pelo menos, uma breve estação seca. O óxido de alumínio hidratado, eventualmente cristaliza-se como um componente da bauxita, o material terroso, cristalinamente impuro, que é o principal minério de alumínio. Minerais ricos em ferro são sujeitos ao intemperismo tropical extremo semelhante e os solos lateríticos residuais, algumas vezes, endurecem quando expostos ao ar e podem mesmo ser usados como materiais para construção. O calcário, nos trópicos, é intensamente carbonatado e dissolvido, ou por soluções de ácido carbônico, ou por compostos ácidos nitrogenados e orgânicos, a partir da vegetação em decomposição. O intemperismo tropical em calcários poderá reduzir uma região a uma série de colinas esponjosas e terras baixas com cavernas. Poucos rios correm através de paisagens Kársticas tropicais, pois a maior parte da drenagem é subterrânea. 2- REGIÕES QUENTES E ÁRIDAS Desertos frios ou quentes são caracterizados por deficiência de água. Toda sorte de processos químicos é, portanto inibida. O intemperismo poderá causar o esfacelamento de rochas granulares, mas as paisagens desérticas são caracterizadas por superfícies agressivas e ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 22 angulares, de rochas fragmentadas mecanicamente ou blocos maciços, paisagens estas ligeiramente suavizadas, por coberturas de fragmentos alterados. Durante a maior parte do tempo o percurso da água é no sentido ascendente, por fluxo capilar e evaporação superficial. A água subterrânea em regiões áridas penetra no solo em algum lugar, muitas vezes em encostas mais frias e úmidas, movendo-se depois lateralmente. À medida que a água vem à superfície e se evapora acumulando-se os sais. Em condições de aridez menos extremas, apenas compostos menos solúveis, tais como carbonato de cálcio, pode-se acumular no solo, em camadas de concreções, em profundidades de vários decímetros. Apenas os sais mais solúveis, permanecem em solução. Em climas áridos, rochas poliminerálicas, tais como granito, são menos resistentes ao ataque intempérico que rochas monominerálicas maciças, tais, como quartzito e calcário. Enquanto em climas úmidos, calcários, são facilmente dissolvidos e usualmente formam as partes mais baixas rodeadas por montanhas ou colinas de outras rochas, em desertos, calcário tomam-se algumas das rochas mais resistentes. O calcário “Red Wall”, por exemplo, forma no Grand Canyon as escarpas mais abruptas. 3- REGIÕES FRIAS Regiões frias também estão entre as partes mais secas da Terra não apenas porque a precipitação é pequena, mas porque a água presente normalmente está na forma sólida. Plantas e microrganismos do solo são raros. Pequeno degelo de verão e frio intenso fazem com que cunhas de congelamento sejam o processo dominante. A paisagem, quando não coberta de gelo, é um grande lençol de fragmentos rochosos quebrados das encostas expostas. Exíguo intemperismo químico poderá ser percebido, e assim mesmo, sob exame microscópico. As superfícies rochosas mantém sua coloração verdadeira, em lugar de serem oxidadas para castanho ou vermelho. Da mesma forma que em regiões desérticas, os calcários espessos formam penhascos abruptos. 10.5. SOLO Processos físicos, químicos e biológicos que produzem desagregação e alteração da composição química e mineralógica das rochas. O solo é o resultado dessa alteração das rochas próximo a superfície (alteração supergênica). O intemperismo transforma a rocha de estado maciço para estado clástico. O grau de alteração da rocha diminui sua resistência. Dependendo do clima, o intemperismo químico ou físico pode predominar. Os principais produtos do intemperismo são os argilo argilo-minerais. FATORES DE FORMAÇÃO DO SOLO Na paisagem, os solos diferenciam devido à ação de seus fatores de formação, cuja atuação é de caráter independente. Os fatores de formação do solo são cinco: - Material de origem - Clima - Relevo - Organismos vivos - Tempo É o material intemperizado, de natureza mineral ou orgânica que deu origem aos solos por processos pedogenéticos. Esse material pode já ter sofrido transporte e deposição, o que é muito comum nas condições de clima tropical. O material de origem é constituído por minerais com diferentes graus suscetibilidade ao processo de intemperismo o qual pode ser físico, químico e biológico. Ele pode estar relacionado com vários atributos do solo: químico, granulométrico, morfológico e mineralógico. Rochas basálticas dão origem a solos de textura argilosa ou muito argilosa enquanto que solos derivados de arenito são arenosos. Materiais de origem ricos em quartzo, conferem ao solo de cor clara (Figura 52). Figura 52 – Etapas da formação de solo. ____________________________________________________________________________________________ Prof. Mest.: Valéria Marinho do Nascimento 23 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BETEJTIN, A. (1970) - Curso de Mineralogia. Editora. MIR 734 p. BLOOM, A.L. (1970) - Superfície da Terra. Série de textos básicos em geociências. Editora E. Blucher ltda. 150 p CHIOSSI, N. (2013) – Geologia de engenharia. Oficina de Textos.424 p CLARK, S.P. (1973) - Estrutura da Terra. Série de textos básicos em geociências. Editora E. Blucher ltda. 170 p. EICHER, E.G. (1980) - Tempo Geológico. Série de textos básicos em geociências. Editora E. Blucher ltda. 135 p.
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