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1 Rochas As rochas são, basicamente, associações naturais de dois ou mais minerais agregados ou não e, normalmente, cobrindo vastas áreas da crosta (crosta) terrestre e, por vezes, embora raras, constituídas por um só mineral. São, normalmente, agrupadas, de acordo com a sua origem, em três grandes classes: magmáticas ou ígneas (ignis = fogo), metamórficas e sedimentares. O domínio da Geologia que se dedica ao estudo da composição, origem e história natural das rochas designa-se por Petrologia. Assim sendo, passamos a ter três subdomínios da Petrologia: 1) das rochas magmáticas, 2) das rochas metamórficas e 3) das rochas sedimentares. Rochas Sedimentares Rochas sedimentares são compostas por sedimentos carregados pela água e pelo vento, acumulados em áreas deprimidas. Correspondem a 80% da área dos continentes, existe grande probabilidade de conterem material fóssil e formam as bacias. As rochas sedimentares formam-se por três processos principais: � pela deposição (sedimentação) das partículas originadas pela erosão de outras rochas (conhecidas como rochas sedimentares clásticas); � pela deposição dos materiais de origem biogénica; e � pela precipitação de substâncias em solução. Rochas Detríticas ou Clásticas – constituídas a partir de sedimentos detríticos; Rochas Quimiogénicas ou de Precipitação – com origem em sedimentos constituídos por precipitados e Rochas Biogénicas ou Organogénicas – formadas por restos de animais ou plantas ou substâncias resultantes da sua atividade. 2 Gênese das Rochas Sedimentares Pelo intemperismo são produzidos os sedimentos na área-fonte. Os agentes geológicos promovem: a remoção dos produtos do intemperismo, em um processo chamados de erosão; o transporte dos sedimentos das áreas-fonte até o local de acumulação denominado bacia sedimentar e a deposição na bacia sedimentar. As áreas-fonte de sedimentos são todas as porções elevadas da superfície da Terra. As bacias sedimentares são porções deprimidas da superfície do planeta, que sofrendo subsidência, são capazes de acumular sedimentos. Após a deposição nas bacias sedimentares os sedimentos são litificados, isto é, convertidos em rochas, por um conjunto de processos chamado diagênese. A diagênese inclui: � compactação dos sedimentos e expulsão de água; � precipitação de minerais nos poros, causando a cimentação; � amplo espectro de reações químicas a baixas temperatura e pressões entre soluções aquosas e rocha. É vulgar observarem-se, na Natureza, rochas com formas caprichosas e nós vamos tentar dar uma explicação para a origem de algumas dessas formas nas rochas. Erosão marinha de estratos ou camadas calcárias. Erosão pluvial, fluvial e eólica de estratos de arenitos e calcários. 3 Para começarmos vamos olhar para o esquema da gênese das rochas sedimentares (Figura 1), e fazer uma análise sucinta do mesmo. Figura 1: Esquema simplificado da gênese das rochas sedimentares. 4 As rochas expostas à superfície da crosta terrestre ficam sujeitas às ações físicas e químicas exercidas pelo contacto com a atmosfera (temperatura e vento), hidrosfera (água) e biosfera (seres vivos). A meteorização (intemperismo) não é mais que o resultado das ações físicas e químicas sobre as rochas. Como conseqüência, as rochas são gradualmente alteradas e desagregadas. Assim, temos a desintegração das rochas por meios mecânicos e a decomposição das mesmas por meios químicos. Evidentemente, estes dois processos não atuam separadamente mas em função das diferentes condições climáticas há um que é predominante sobre o outro. A desagregação ou desintegração acontece pela contração e expansão provocadas pelas variações de temperatura, facilitada pela existência de fendas, as diáclases, resultantes quer das condições de arrefecimento das rochas ígneas, quer do relaxamento da pressão durante a ação das forças tectônicas. As diáclases enchem-se de água das chuvas e, sobretudo, à noite quando se dá o abaixamento da temperatura, a água gela e aumenta de volume, partindo as rochas por efeito da pressão. Quando a rocha é porosa, a água penetra mais profundamente e o aumento de volume por congelamento da água provoca tensões internas capazes de a fragmentar. Também, as variações de temperatura entre o dia e a noite, implicam que os distintos coeficientes de dilatação dos minerais que formam as rochas se traduzam em tensões que tendem a aumentar as fissuras e diáclases existentes. Os seres vivos, sobretudo, as raízes de árvores que se desenvolvem nas fissuras, ao crescerem partem grandes blocos com facilidade. A decomposição das rochas por meios químicos envolve, quase sempre, a presença de água que atua, particularmente, como dissolvente (Figuras 2 e 3). A decomposição por dissolução é desigual nas distintas rochas, dependendo dos minerais que as constituem. O quartzo é dificilmente solúvel, ao contrário da calcita que é muito solúvel em águas ricas em CO2. A dissolução efetua-se tanto à superfície, pelas águas superficias (runoff), como em profundidade pela ação das águas subterrâneas, bem como próximo da superfície pelas 5 águas de infiltração. A água, ao realizar esta ação, atua ao mesmo tempo como agente de transporte das substâncias dissolvidas. Pela sua natureza, os processos e produtos da meteorização química originadas pelos diferentes agentes são complexos e interdependentes. A dissolução, hidratação, hidrólise, oxidação, redução e lixiviação dos compostos mais solúveis combinam-se de formas diferentes de acordo com o tipo de rocha, o clima e a morfologia da região. Figura 2: Esquema simplificado de um modelado cársico numa formação calcária, resultante da acção dissolvente da água. A - Dolina; B - Campos de lapiás; C - Gruta com rio subterrâneo; D - Estalagmite; E - Estalactite; F - Algar; G - Exsurgência. Figura 3: Aspecto de uma gruta numa formação calcária, mostrando as estalagmites e estalactites. 6 Como conseqüência da ação dos agentes meteóricos sobre as rochas, estas vão sendo desagregadas originando fragmentos e grãos de diferentes dimensões, os chamados detritos ou clastos. A ação de desgaste e remoção dos diferentes detritos e soluções, que acontece a seguir ou em simultâneo à meteorização, chama-se erosão. Os agentes são, praticamente, os mesmos que atuam na meteorização. O vento, por exemplo, tem uma ação importante principalmente nos locais onde os produtos da meteorização não estão protegidos por vegetação ou outros obstáculos. O vento arranca detritos incoerentes e secos. Este fenômeno denomina-se deflação. Arrastando consigo os detritos arrancados, o vento, próximo do solo, provoca a erosão das rochas, podendo originar um modelado designado por blocos pedunculados (massas rochosas escavadas na parte inferior). Este tipo de erosão eólica denomina-se corrosão. A ação erosiva causada pelos diferentes tipos de águas (pluviais, fluviais, subterrâneas, lacustres, marinhas, glaciares, etc.) é sobejamente conhecida. Por exemplo, a capacidade de erosão de um rio é máxima quando experimenta grande cheia e a sua água atinge grande velocidade. A velocidade de desgaste do leito do rio depende do caudal, do declive, da natureza dos detritos arrastados e das rochas constituintes do leito, e varia ao longo do curso do rio. Como acabamos de ver os materiais resultantes da meteorização, normalmente, não ficam no seu local de origem. São deslocados para outros locais: pelo vento, gravidade, águas (estado líquido e sólido) - dissolução e detritos ou clastos, e seres vivos, particularmente pelo homem. Destaforma ocorre o transporte. A sedimentação ou deposição ocorre, em vários ambientes (deltáico, lagunar, marinho, lacustre, etc.), sobretudo por ação da gravidade. O agente transportador perde a força de arraste e deposita os detritos que transportava, segundo a dimensão e densidade dos detritos. Como resultado de sucessivos transportes e deposições formam-se camadas ou estratos de sedimentos, disposição característica da grande maioria das rochas sedimentares. 7 A diagênese consiste nas mudanças ou transformações, químicas, físicas e biológicas, sofridas por um sedimento após a sua deposição. Inclui processos tais como: compactação e rearranjo espacial dos grãos, consolidação, cimentação, autigênese, substituição, solução de pressão, precipitação, recristalização, oxidação, redução, desidratação, hidratação, lexiviação, polimerização, adsorção, ação bacteriológica (exemplo: origem do petróleo), os quais são normais na parte superficial da crosta terrestre. Os processos diagenéticos não só se iniciam logo após a deposição do sedimento, como têm um tempo variável na sua ocorrência. As rochas sedimentares devem ser observadas como produtos finais de um complexo processo. Esquema da compactação dos sedimentos detríticos e circulação dos fluidos entre os poros. Esquema do fenômeno da solução de pressão, refletindo a dissolução dos grãos de um mineral resultado das pressões e a cimentação dos poros. 8 A classificação das rochas sedimentares é feita com base em vários critérios. O esquema que apresentamos subdivide as rochas sedimentares em três grandes grupos: (S) siliciclastos (fragmentos silicatados e grãos associados); (A) aloquímicos e (P) precipitados químicos e bioquímicos. Os conglomerados (Figura 4) são, sobretudo, formados por calhaus, cascalho e saibro arredondados e cimentados por um cimento silicoso, calcário, argiloso, ferruginoso ou misto. A natureza dos detritos depende das rochas donde derivaram e da história do seu transporte e deposição. Quando os detritos são angulosos, isto é com arestas vivas (não erodidas), designam-se os conglomerados deste tipo por brechas (Figura 5). As areias são fragmentos de rochas constituídas por detritos desagregados, de tamanhos compreendidos entre 0,063 e 2 milímetros. Há uma grande variedade de areias no que se refere á composição, granulometria, forma do grão e origem. Todas as areias apresentam um elevado grau de permeabilidade. Os limos, também conhecidos por nateiros ou siltes, diferem das areias pela dimensão do grão, que apresenta tamanhos entre 0,002 e 0,063 milímetros. 9 Apresentam uma elevada percentagem de argilas (dimensões inferiores a 0,002 mm). Os arenitos (Figura 6) são rochas constituídas por areias aglutinadas por um cimento natural. O cimento pode ser silicoso, argiloso, ferruginoso, calcário e misto. Forma-se a partir das areias que por diagênese são aglutinadas por um cimento. Os argilitos (Figura 7) são argilas agregadas e consolidadas por compactação, devido à pressão exercida pelas camadas ou estratos que as sobrepõem. Podem conter, além das argilas, materiais finos não argilosos, em proporções variáveis, como por exemplo, matéria carbonosa proveniente da matéria orgânica. Há todas as transições entre conglomerados, arenitos e argilitos, bem como entre as classes dos siliciclastos, precipitados e aloquímicos. Figura 4: Amostra de conglometado com cimento misto silicoso e ferruginoso. Figura 5: Amostra de brecha, com cimento misto ferruginoso e silicoso. 10 No grupo (P), os precipitados vão passar a referir algumas rochas. Os calcários são rochas formadas essencialmente por calcita, que resultou da precipitação e deposição do carbonato de cálcio. Existe uma grande variedade de calcários. Calcário formado por pequenos grãos arredondados (oólitos) cimentados por carbonato de cálcio são por esse motivo denominado calcário oolítico (Figura 8). Calcário formado por grãos arredondados aproximadamente do tamanho de ervilhas, cimentados por carbonato de cálcio são denominados calcários pisolíticos (Figura 9). Calcários comuns apresentando uma estrutura compacta com colorações variadas, por vezes, com conteúdo fossilífero. As dolomitas são rochas sedimentares de precipitação da dolomita, as chamadas dolomitas primárias, e/ou resultado da substituição da calcita dos calcários por carbonato duplo de cálcio e magnésio. É uma rocha compacta, granular e cinzenta clara a escura ou com um tom amarelo. Figura 6: Amostra de arenito. Figura 7: Amostra de argilito carbonoso. Figura 8: Amostra de calcário oolítico. Figura 9: Amostra de calcário pisolítico 11 O sílex (Figura 10) é formado por um precipitado de silício criptocristalino e/ou resultado da diagênese em determinados calcários. É compacto apresentando cor escura à cinzenta clara. Pertencentes ao grupo (A), os aloquímicos existem como em todos os outros grupos, uma grande variedade de rochas, entre as quais faremos apenas referência aos calcários conquíferos (Figura 11). São constituídos por fragmentos de conchas (aloquímicos), que por sua vez são calcários biogênicos, tendo sofrido transporte ou não, agregadas por um cimento calcário. As noções de rochas magmáticas ou ígneas, metamórficas e sedimentares conduzem-nos a uma relação de interdependência entre as rochas, representada no esquema do ciclo das rochas (Figura 12). Podemos afirmar que as rochas transformam-se umas nas outras ao longo do tempo geológico. Assim, e analizando o esquema abaixo representado, a partir de um magma profundo originam-se rochas ígneas ou magmáticas. Os processos geodinâmicos externos – meteorização (intemperismo), erosão, transporte, sedimentação - originam sedimentos a partir de qualquer rocha preexistente. Os sedimentos dão origem, por diagênese, a rochas sedimentares. Quando os sedimentos alcançam profundidades elevadas da crosta terrestre, ocorrem Figura 10: Amostra de sílex. Figura 11: Amostra de calcário conquífero (coquina). 12 fenômenos de metamorfismo e originam rochas metamórficas, ou podem fundir originando um magma. As rochas metamórficas e ígneas podem entrar em fusão dando origem ao magma. Deste modo fecha-se o ciclo. A Terra, aparentemente estável, está em constante transformação. Os fenômenos que ocorrem à superfície e em profundidade sucedem-se ciclicamente, á escala do tempo geológico. Num sistema dinâmico fechado, como é a Terra "Viva", cada um dos seus componentes participa em um ou vários tipos de ciclos diferentes (Exemplos: ciclo hidrológico, do oxigênio, do carbono, biológico). Não esqueçamos também que estes ciclos se inter-relacionam de um modo complexo. Figura 12: Esquema do ciclo das rochas, litológico ou petrogenético.
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