Rochas sedimentares GEO152 Modificada

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PETROGRAFIA MACROSCÓPICA 
Aula 7 – Rochas Sedimentares
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Tipos de sedimentos
Mineralogia de rochas sedimentares
Rochas sedimentares terrígenas
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Bibliografia básica
Rochas sedimentares. 2012. In: Petrografia Macroscópica das Rochas Ígneas, Sedimentares e Metamórficas, Sgarbi, G.N.C. pp. 307-382.
Rochas ígneas: sólidos que se formaram líquidos. 2006. In: Press, F., Siever, R. Grotzinger, J., Jordan, T.H. Para Entender a Terra. Cap. 7 e 8.
Decifrando a Terra, Teixeira, W., Fairchild, T., Toledo M.C.M., Tanoli F.cap. 8
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O que são rochas sedimentares?
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Rochas sedimentares: 
Originadas pelo agrupamento de um ou mais tipos de materiais inconsolidados como: sedimentos, fragmentos de rochas, precipitados químicos, materiais orgânicos.
Se acumulam nas depressões oceânicas e continentais denominadas Bacias Sedimentares. 
1- INTRODUÇÃO
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 5 % do volume da crosta superior
75% da área dos continentes
1- INTRODUÇÃO
Rochas sedimentares
Área dos continentes
Volume crustal
Rochas ígneas e metamórficas
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1- INTRODUÇÃO
Importância das rochas sedimentares 
1) Recursos minerais energéticos: petróleo, carvão, gás
2) Argilominerais (caolinita, ilita, bentonia, montmorilonita): tijolos, telhas, cerâmica, lama de perfuração.
3) Rocha de revestimento e construção civil, como rocha ornamental: arenitos, calcários
4) Produção de cimentos (concreto): calcário +gipsita +argilomineral.
5) Areia: construção civil, indústria do vidro.
6) Ouro, diamante, gemas: cascalhos de rios e conglomerados.
7) Minerais químicos e fertilizantes:
Evaporitos (NaCl, sulfatos, KCl) para produção de remédios e produtos químicos.
8) Extração de ferro (jaspilito) e manganês sedimentares:
9) Extração (lava) de sulfetos (Pb-Zn) em arenitos e calcários
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São materiais não consolidados, derivados de decomposição (intemperismo químico) e/ou fragmentação/desintegração (intemperismo físico) de rochas preexistentes (magmáticas, sedimentares e metamórficas) 
Os sedimentos são transportados pelos agentes de transporte (água, vento, gelo, gravidade) e depositados (fragmentos sólidos) e/ou precipitados (solutos) em uma bacia sedimentação qualquer.
Definição
3- SEDIMENTOS
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2- PROCESSOS FORMADORES DAS ROCHAS SEDIMENTARES
Intemperismo 
Erosão 
Transporte 
Deposição
Soterramento
Diagênese
Rocha sedimentar
1- Intemperismo
Transporte
Deposição
Soterramento
Diagênese
Recifes
Plataforma continental
Praia
Delta
Lago
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Fatores que controlam o intemperismo
Material de origem, topografia, clima, tempo de exposição, biológico
2- PROCESSOS FORMADORES DAS ROCHAS SEDIMENTARES
 É o processo geral relacionado a transformações físicas, químicas e biológicas que ocorrem nas rochas e sedimentos quando expostos na atmosfera e biosfera. 
Químico: Quebra da estrutura química dos minerais que compõe a rocha ou sedimento (material de origem)
Intemperismo 
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Fatores de controle de ação
Clima
Topografia
Tempo
Material de origem
Variação sazonal, temperatura, chuva, calor
Disposição das vertentes, regime de infiltração
Exposição aos agentes
Flora e fauna
Rocha 
2- PROCESSOS FORMADORES DAS ROCHAS SEDIMENTARES
Intemperismo 
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Fatores controladores do intemperismo
 Material de origem
Quadro 1 - As séries de Goldish estabelecem a estabilidade relativa de algums minerais comuns em comparação com as séries reaccionais de Bowen. Adaptado de Press, F. & Siever, R. (1997)
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quartzo
biotita
feldspato
argilomineral
tempo
Marshak (2001)
 Material de origem
FATORES CONTROLADORES DO INTEMPERISMO
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Fatores controladores do intemperismo
Figura 4: Gráfico mostrando as variações das condições de intemperismo em função da pluviosidade anual e da temperatura média anual.
Fonte: Decifrando a Terra/TEIXEIRA, TOLEDO, FAIRCHILD e TAIOLI – São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
 Clima
 É o fator mais importante pois regula a natureza e velocidade das reações químicas. 
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Fatores controladores do intemperismo
 Topografia
 Regula a velocidade do escoamento superficial das águas pluviais (que também depende da cobertura vegetal). 
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Fatores controladores do intemperismo
Figura 4: Lápides sepulcrais do início do século XIX, em Wellfleet, Massachusetts (EUA). 
Fonte: Para entender a Terra/Press et al., 2007.
 Tempo de exposição das rochas
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Fatores controladores do intemperismo
Figura 4: A concentração de H+ nas imediações das raízes das plantas pode ser muito grande (baixo pH), facilitando trocas iônicas com os grãos minerais. 
Fonte: Adaptado TEIXEIRA, et al. 2003. 
 Biosfera
H+
H+
K+
Argilomineral
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Intemperismo Físico
Físico ou Mecânico envolve processos que conduzem à desagregacão da rocha, sem necessariamente modificar sua composição química.
Figura 1: Fragmentação por ação do gelo. 
Fonte: Decifrando a Terra/TEIXEIRA et al., 2000.
Figura 2: Matacão de gnaisse de 3m de altura fraturado pelo acunhamento do gelo. Vale de Taylor, Antártida. Fonte: Para entender a Terra/ PRESS, et al. 2007. 
a) A água ocupa as fissuras da rocha
b) A água congelada expande e exerce pressão nas paredes.
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 Zonas naturais de fraqueza: juntas e fraturas tectônicas
Figura 7: Padrões de juntas alargadas e alteradas, desenvolvidas em duas direções, nas rochas da Reserva Estadual de Ponto Lobos, Califórnia (EUA). Fonte: Para entender a Terra. /Press et al. 2007 
Intemperismo Físico
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 Variação de temperatura
Figura: Esquema da alternância de calor e frio. 
Fonte: soraiabiogeo.blogs.sapo.pt
Intemperismo Físico
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 Fragmentação por esfoliação esferoidal
 Fraturamento e desprendimento de lascas curvas de um matação geralmente esférico. 
Figura: Produto de esfoliação esferoidal. 
Fonte: http://www.geocaching.com/geocache
Intemperismo Físico
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 Atividade dos organismos e plantas
Árvore que nasceu dentro da fenda de uma rocha e provocou sua divisão. 
Fonte: http://geologiahoje.blogspot.com.br/2010 0801archive.html
Intemperismo Físico
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Intemperismo Químico
 Esse processo ocorre quando os minerais de uma rocha são quimicamente alterados ou dissolvidos.
 Os minerais são formados em profundidade, no interior da Terra e, com isso, se tornam instáveis sob condições superficiais terrestres. 
Figura: Quando uma massa de rocha se fragmenta em blocos menores, maior se torna a superfície disponível para as reações químicas do intemperismo. 
Fonte: Para entender a Terra/ GROTZINGER, John; JORDAN, Thomas / Porto Alegre: Bookman, 2007
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Intemperismo químico em silicatos
 Quartzo: muito estável
 Feldspato: forma argilo minerais
 Minerais máficos: decompõem em óxidos
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Reações do intemperismo químico
Fórmula Genérica
Mineral I +solução de alteração
Mineral II +solução de lixiviação
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Reações do intemperismo químico
Oxidação
Muitos minerais contém ferro na sua composição que reage com o oxigênio (solos avermelhados). O ferro é facilmente oxidado passando de Fe2+ Fe3+
Hidratação
Molécula de água entra na estrutura do mineral, modificando-a e formando outro mineral.
Exemplo:	CaSO4+ H2O CaSO4 . H2O 
anidrita
gipsita
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Reações do intemperismo químico
Hidrólise
Quebra da estrutura do mineral pela ação dos íons H+ e OH- dissociados da água. Cresce com a temperatura e ácidos.
Exemplo: alteração de feldspatos	
3KAlSi3O8+12H2O+2H+
3KAl3Si3O10(OH) 2+2K + +6H4SiO4
3(OH) 4Al2Si6O5 +2K +
Ortoclásio
Ilita
Caolinita
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Reações do intemperismo químico
Dissolução
Solubilização completa
CaCO3
Ca2++CO32-
halita
calcita
NaCl
Na++Cl-
A dissolução intensa das rochas em terrenos calcários pode levar à formação de relevos cársticos. 
CaCO3 + H2CO3 = Ca2+ + 2HCO3−
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Reações do intemperismo químico
Decomposição por ácido carbônico
A água da chuva dissolve o CO2 da atmosfera. A maior parte do CO2 continua em solução, enquanto uma pequena parte se combina com a água para formar ácido carbônico	
CO2
H2O
H2CO3
+
(reduz o pH das águas subterrâneas – SOLVENTE)
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2- PROCESSOS FORMADORES DAS ROCHAS SEDIMENTARES
Erosão: remoção dos materiais da área fonte.
 Transporte: pode fazer-se por vários processos (suspensão, saltação, rolamento, arrastamento e diferentes agentes (água, vento, gelo). 
Figura: Transporte de materiais por um curso d’água. 
Fonte: http://api.photoshop.com/home
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Fig. Story 8.4
2- PROCESSOS FORMADORES DAS ROCHAS SEDIMENTARES
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Diagênese: processo físico e químico que transforma os sedimentos em rochas sedimentares.
2- PROCESSOS FORMADORES DAS ROCHAS SEDIMENTARES
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2- CLASSIFICAÇÃO DOS SEDIMENTOS
1) Sedimentos terrígenos
2) Sedimentos aloquímicos
3) Sedimentos ortoquímicos
4) Sedimentos biogênicos
 
Sedimento autóctone x alóctone
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Sedimentos terrígenos
Substâncias minerais provenientes da erosão de uma área situada FORA da bacia de sedimentação, que foram transportadas ao sítio deposicional. Ex.: quartzo, feldspato, minerais pesados, argilominerais. 
2- CLASSIFICAÇÃO DOS SEDIMENTOS
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Sedimentos aloquímicos
Compostos minerais derivados do retrabalhamento de substâncias químicas precipitadas no interior da própria bacia de sedimentação. São transportados em estado sólido DENTRO da bacia. Ex.: conchas de moluscos, fragmentos calcários penecontemporâneos, etc. 
2- CLASSIFICAÇÃO DOS SEDIMENTOS
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Sedimentos ortoquímicos
Precipitados químicos normais, produzidos na bacia e sem evidências significativas de transporte ou agregação. 
Ex.: evaporitos, calcita e quartzo de preenchimento de arenitos. 
2- CLASSIFICAÇÃO DOS SEDIMENTOS
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Sedimentos biogênicos
Formados pela decomposição de organismos vivos e plantas
Ex.: turfa. 
2- CLASSIFICAÇÃO DOS SEDIMENTOS
Turfa
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3- CLASSIFICAÇÃO DE ROCHAS SEDIMENTARES
Rochas Sedimentares
Detríticas ou clásticas 
Químicas
Biogênicas
Constituídas por fragmentos provenientes do desgaste de outras rochas (detritos). 
Formadas pela participação de organismos animais e vegetais. 
Precipitação de sedimentos químicos dissolvidos numa solução aquosa
Sofreu transporte mecânico?
Origem
química?
A precipitação teve influência da vida?
OBS: Rochas químicas = aloquímicos + ortoquímicos
Rochas clásticas = englobam terrígenos + aloquímicos
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Disponibilidade na área fonte
Resistência física ao transporte
Estabilidade química
Fatores controladores
2- MINERALOGIA DAS ROCHAS SEDIMENTARES CLÁSTICAS
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ORIGEM E NATUREZA DAS ROCHAS SEDIMENTARES
Rochas sedimentares
detríticas
Siltitos, argilitos, folhelhos
Arenitos
Conglomerados/brechas
1 – Rochas detríticas, clásticas, siliciclásticas
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ORIGEM E NATUREZA DAS ROCHAS SEDIMENTARES
1 – Rochas químicas / bioquímicas
Rochas sedimentares
químicas
Carbonáticas (Calcários, dolomitos)
Evaporitos 
	sulfatos: gispsita (CaSO4.2H2O)
	cloretos: halita – NaCl
		 silvita – KCl
Fosforitos: siltitos, folhelhos com apatita
Jaspilitos: Fe2O3 e SiO2
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Compare:
Relevo da área fonte
Mecanismo de transporte
3) Mecanismos de sedimentação 
4) Produto gerado na bacia sedimentar
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4- MINERALOGIA DAS ROCHAS SEDIMENTARES CLÁSTICAS
Quartzo (35 a 50% de frequência relativa) – um dos minerais mais estáveis e mais abundantes na crosta.
Argilominerais (25 a 35%) – geralmente compostos por filossilicatos originados principalmente da alteração de feldspatos. Os principais são esmectita, caulinita, illita e clorita. 
Feldspatos (5 a 15%) – os feldspatos potássicos são mais abundantes que plagioclásios.
Sílex (1 a 4%) – Formado por sílica cripto ou microcristalina.
Mica grossa (0,1 a 0,4%) – A muscovita é mais abundante.
Carbonatos (0,2 – 1%) – calcita e dolomita. Presentes em climas secos e pH alcalino.
Minerais pesados (0,1 a 1%) – correspondem aos minerais acessórios de rochas ígneas, metamórficas e sedimentares (opacos: magnetita, ilmenita, hematita, etc.), ultraestáveis (zircão, turmalina e rutilo) e metaestáveis (granada, apatita, cianita, etc.).
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4- ASPECTOS TEXTURAIS DAS ROCHAS SEDIMENTARES DETRÍTICAS
Fração terrígena: Partícula (arcabouço) + matriz
Arcabouço: fração clástica principal que dá nome a rocha. Constituinte primário.
Matriz: material clástico mais fino. Constituinte primário.
Cimento: material fino precipitado a partir de soluções percolantes por ocasião dos processos diagenéticos. Constituinte secundário. 
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4- ASPECTOS TEXTURAIS DAS ROCHAS SEDIMENTARES DETRÍTICAS
Fração terrígena: Partícula (arcabouço) + matriz
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ASPECTOS TEXTURAIS DOS GRÃOS
1 – Granulometria
2 – Grau de seleção
4 – Maturidade (Textural e mineralógica)
Textura: elemento descritivo importante na classificação da rocha, interpretação do mecanismo deposicional e ambiente. 
3 – Morfologia do grão (Esfericidade – Arredondamento)
5 – Cor
6 – Porosidade e permeabilidade
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ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
1 – Granulometria
- Reflete a energia (velocidade) do transporte e do ambiente deposicional. 
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ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
Escala de Wentworth
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2- ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIEMENTOS
2. Grau de seleção
- Reflete se a deposição foi rápida ou se o sedimento foi retrabalhado
K. Simpson, 1995
Significa a redução do tamanho dos grãos ao longo do transporte e uma consequente homogeneização granulométrica
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ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
Esfericidade: medida de quanto o grão se aproxima de uma esfera
Distância do transporte
Curta
Moderada
Longa
3. Morfologia do grão
Arredondamento: medida da curvatura das quinas do grão
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2- ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
4 - Maturidade
Indica o quanto o sedimento foi intemperizado, transportado e retrabalhado até atingir o produto final. 
Para um arenito, o produto final ideal é um quartzo-arenito puro. 
Maturidade mineralógica: razão quartzo/feldspato
Maturidade textural: razão grãos/matriz
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2- ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
4 - Maturidade
Estágio de maturidade (arenitos)
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Marshak (2001)
ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
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ASPECTOSTEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
5 - Cor
Informa sobre o litotipo, ambiente de sedimentação e diagênese
Depende de fatores mineralógicos/geoquímicos como estado de oxidação do ferro e conteúdo de matéria orgânica. 
Cores 
Primárias (soterramento) – branca, cinza, preta, verde 
Secundárias (intemperismo) – vermelho, amarelo, castanho.
Cor branca: sedimento puro, sem Fe e Mn;
Cor cinza/preta: matéria orgânica;
Cor vermelha/amarelada: hidróxidos de ferro (intemperismo);
Cor verde: minerais com Fe2+ = clorita, glauconita
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Parque Geológico Zhangye Danxia - China 
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6 – Porosidade e Permeabilidade
ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
Porosidade: é a porcentagem de espaços vazios da rocha, quando comparada com seu volume total. 
Importante na prospecção de petróleo, gás e água subterrânea. 
Tipos 
Primária - intergranular
Secundária – Fraturamento (tectônico)
	 Cárstica (dissolução)
Fatores que influem na porosidade primária: 
Porosidade aumenta com a diminuição da granulometria;
Porosidade aumenta com o grau de seleção;
Porosidade diminui quando aumenta o grau de arredondamento e esfericidade;
Porosidade diminui quanto maior a compactação e cimentação;
	
Areia35-50% - Arenito10-20%
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6 – Porosidade
ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
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6 – Porosidade e Permeabilidade
ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
Permeabilidade: é a propriedade que permite a passagem de fluidos através de uma rocha. 
Fatores que favorecem a permeabilidade: 
Granulometria e grau de seleção;
Esfericidade e empacotamento dos grãos. 
	
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6 –Permeabilidade
ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
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6 – Relação entre porosidade e permeabilidade
ASPECTOS TEXTURAIS DOS SEDIMENTOS
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5- CLASSIFICAÇÃO DE ROCHAS SEDIMENTARES 
Abundância relativa dos principais tipos de rochas sedimentares
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Rochas que mais de 30% de seus fragmentos apresentam dimensões acima de 2 mm.
Diferem entre si pelo grau de arredondamento de seus detritos ou clastos. 
Conglomerado: clastos arredondados
Brecha: clastos angulares
Classificação baseada em: 
Diversidade composicional do seu arcabouço e de seus componentes
Origem dos clastos
6- CONGLOMERADOS E BRECHAS (OU RUDITOS)
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Classificação baseada na diversidade composicional dos clastos 
Conglomerado monomítico
Conglomerado polimítico
6- CONGLOMERADOS E BRECHAS (OU RUDITOS)
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Classificação baseada na origem dos clastos
Ortoconglomerado: arcabouço suportado por clastos (<15% de matriz)
Paraconglomerado: arcabouço suportado por matriz. = DIAMICTITOS
6- CONGLOMERADOS E BRECHAS (OU RUDITOS)
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Classificação baseada na origem dos clastos
Ortoconglomerado
Paraconglomerado
6- CONGLOMERADOS E BRECHAS (OU RUDITOS)
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7- ARENITOS OU PSAMITOS
Rochas que contem mais de 50% de fragmentos com dimensões entre 2mm e 1/16mm.
Classificação básica baseada nas proporções de: 
Grão minerais(quartzo dominante)
Matriz (argila a silte preenchendo espaço entre os grãos)
Arenito = <5-15% matriz
Arenito “limpo”
Agentes que selecionam bem
Grauvaca (wacke) = >15% matriz
Arenito “sujo”
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Vários esquemas de classificação, mas a maioria baseado na proporção relativa dos grãos do arcabouço:
Várias possibilidades, mais comum:
Quartzo 
Feldspato 
Fragmentos de Rocha (Líticos)
Também minerais acessórios pesados
7- ARENITOS OU PSAMITOS
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 7- ARENITOS OU PSAMITOS Petijohn et al. (1972)
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 7- ARENITOS OU PSAMITOS 
Folk, 1974
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Fig. 8.15
7- ARENITOS OU PSAMITOS
A composição do arenito está relacionada a área-fonte
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Lamito: termo geral para sedimentos compostos principalmente de partículas tamanho silte (4 – 62µm) e argila (>4 µm).
8- LAMITOS
Folhelhos: rochas que possuem grãos de tamanho argila. Possuem lâminas finas e paralelas esfoliáveis.
Argilito
Siltito
Folhelho
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8- LAMITOS
Argilito
Folhelho
Siltito
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9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
Correspondem a uma organização espacial dos elementos sedimentares, que refletem as condições genéticas das rochas.
Definição
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Camada: unidade litológica que pode variar de espessura de 1cm até dezenas de metros. 
Acamamento: Superfície do topo ou base da camada
Representa a mudança na natureza da sedimentação, ou uma superfície de não-deposição ou superfície de erosão. 
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
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Características que distinguem o acamamento
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
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As camadas podem ser subdivididas
Estratos = mais espessas que 1 cm
Lâminas = espessura menor que 1 cm
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
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Estratificação gradacional = variação no tamanho do grão
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
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A estratificação cruzada forma-se quando os grãos são depositados sobre o plano mais íngreme e inclinado no sentido da corrente (para jusante) de uma duna ou marca ondulada
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
Estratificação e laminação cruzada
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Marcas de onda
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
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Gretas de contração
9- ESTRUTURAS SEDIMENTARES
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Módulo Complementar MBA/CVRD - dezembro 2001 "GEOLOGIA GERAL"
UNIDADE 6
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Compare: 1) Relevo da área fonte; 2) Mecanismo de transporte; 3) Mecanismos de sedimentação; 4) Produto gerado na bacia sedimentar
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Reflete o tempo e o tipo de transporte, mas pode estar relacionada a composição do fragmento. A quantidade e as condições do transporte sustentam uma fonte influência no arredondamento. Transporte pelo vento ou ondasinfluenciam mais o arredondamento do que o transporte fluvial. 
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