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Geologia Professora: Flávia Targa Martins Conteúdo Programático 1. Minerais e Rochas 1.1 Constituinte das Rochas 1.2 Unidades Formadoras da Crosta Terrestre 2. Composição e Estrutura Interna da Terra 2.1 Tempo Geológico 2.2 Estrutura Interna da Terra 2.3 Modelos de Estruturação 2.4 Composição da Terra 3. Tectônica Global 3.1 Surgimento da Teoria da Deriva Continental 3.2 Surgimento da Teoria da Tectônica Global 3.3 Placas Tectônicas Geologia Conteúdo Programático 4. Intemperismo e a Formação do Solo 4.1 Tipos de Intemperismo 4.2 Erosão 4.3 Sedimentação 4.4 As Reações do Intemperismo 4.5 Relação na Formação de Sedimentos e Rochas Sedimentares 4.6 Distribuição dos Processos de Alteração na Superfície da Terra 4.7 Fatores que Controlam a Alteração Intempérica e sua Relação com as Bacias Sedimentares 4.8 Produtos do Intemperismo 4.9 Sedimentos 5. Sedimentos que Não São Grãos 5.1 O Transporte Químico - iônico 5.2 Dando Nome aos Sedimentos 5.3 Processos Responsáveis pela Distribuição de Sedimentos Marinhos 5.4 A Fisiografia da Margem Continental Brasileira Geologia Conteúdo Programático 6. Depósitos e Rochas Sedimentares 6.1 Transformando Sedimentos em Rochas Sedimentares 6.2 Componentes de Rochas Sedimentares 6.3 Dando Nome as Rochas Sedimentares 6.4 Para que Servem as Rochas e Depósitos Sedimentares BIBLIOGRAFIA TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M.C.M.; FAIRCHILD, T.R.; FÁBIO TAIOLI. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2001. 558 p. ROCHAS e minerais: guia prático. São Paulo: Nobel, 1998. LEINZ, Viktor. Geologia geral. 7. ed. São Paulo: Ed. Nacional, 1978. SUGUIO, Kenitiro. Geologia sedimentar. São Paulo: E. Blucher, 2003. Geologia Professora: Flávia Targa Martins Minerais e Rochas Geologia O que é a Geologia???? → Geo = Terra e Logos = pensamento, ciência, palavra, estudo. Então Geologia é o estudo da Terra. Alguns conceitos de Geologia • Geologia, como ciência, procura decifrar a história geral da terra, desde o momento em que se formaram as rochas até o presente. • É a ciência que estuda a Terra, desde sua formação, constituição, assim como as alterações endógenas e exógenas que a modelam. •Geologia: • Objetivo: identificar e classificar os minerais e os principais tipos de rochas que compõem a crosta terrestre, observando e analisando sua distribuição espacial. •A Geologia tem relação com diversas disciplinas como solos, fertilidade dos solos, manejo e conservação dos solos, dentre outras. Minerais • Minerais: unidades que constituem as rochas!!! • Na superfície terrestre, podem ser observados materiais inconsolidados (por exemplo, os solos dos nossos jardins, as areias dos rios e das praias) e rochas consolidadas, ambos constituídos por associações mais ou menos características de minerais. Rochas Consolidadas, popularmente conhecidas por pedras. Solo Areia da Praia O que são minerais? • Minerais são elementos ou compostos químicos com composição definida dentro de certos limites, cristalizados e formados naturalmente por meio de processos geológicos inorgânicos, na Terra ou em corpos extraterrestres. • A composição química e as propriedades cristalográficas bem definidas do mineral fazem com que ele seja ÚNICO dentro do reino mineral e, assim, receba um nome característico. Minerais O que são minerais? • Cada tipo de mineral, tal como o quartzo (SiO2), constitui uma ESPÉCIE MINERAL. • Sempre que a sua cristalização se der em condições geológicas ideais, a sua organização anatômica interna se manifestará em uma forma geométrica externa, com o aparecimento de faces, de arestas e de vértices naturais. Nesta situação, a amostra do mineral será chamada também de CRISTAL. Quartzo – um dos minerais mais abundantes da Terra . Aparece com grande variedade de colorações. Exemplos: cristal de rocha (incolor e transparente), ametista (variedade de quartzo de cor roxa), calcedônia (é geralmente branca, podendo, no entanto, ser azulada, marrom ou preta). Quanto à definição de Minerais • “...elemento ou composto químico com composição definida dentro de certos limites...” • Alguns poucos minerais têm uma composição química muito simples, dada por átomos de um mesmo elemento químico → são exemplos o diamante (átomos de carbono), o enxofre (átomos de enxofre) e o ouro (átomos de ouro). • A grande maioria dos minerais é formada por compostos químicos que resultam da combinação de diferentes elementos químicos. • Sua composição química pode ser fixa ou variar dentro de limites bem definidos. Quanto à definição de Minerais • “...cristalizado...” • Possuem um arranjo atômico interno tridimensional. • Os átomos constituintes de um mineral encontram-se distribuídos ordenadamente (o retículo cristalino), gerada pela repetição de uma unidade atômica ou iônica fundamental que já tem as propriedades físico-químicas do mineral completo. • Simetria. • Os minerais possuem estrutura homogênea e constante. Simetria Curiosidades • O mercúrio (elemento nativo), é o único líquido considerado mineral. • O gelo formado naturalmente (nas calotas polares, por exemplo) é considerado mineral, mas a água líquida, não. Quanto à definição de Minerais • “...formado naturalmente...” • O termo “naturalmente” na definição de mineral, indica que as substâncias devem ocorrer espontaneamente na natureza. • Como regra, substâncias sintéticas feitas pelo ser humano por síntese no laboratório ou os produtos resultantes de combustão ou formados a partir de materiais artificiais, não são considerados minerais, embora apresentem todas as características de seus equivalentes naturais. Quanto à definição de Minerais • “...processos geológicos inorgânicos...” • O uso do termo inorgânico na definição de minerais impede que as substâncias puramente biogênicas sejam minerais. A pérola, os recifes de corais e o carvão são algumas substâncias biogênicas que não podem ser consideradas minerais. • São todas mineralóides. • No caso do coral, embora possamos reconhecer compostos químicos idênticos às formas naturais de carbonato de cálcio sólido, o organismo vivo tem intervenção essencial na produção do composto – que é uma secreção gerada por seu metabolismo. Corais A origem dos minerais • A origem de um mineral está condicionada aos “ingredientes químicos” e às condições físicas (temperatura e pressão) reinantes no seu ambiente de formação. • Assim, minerais originados no interior da Terra são geralmente diferentes daqueles formados na sua superfície. • Passar para estado cristalino → fusão, condensação, ... • Ligações químicas no reino mineral: as mais comuns são as ligações iônicas, covalentes, metálicas e de Van der Waals (mais fracas). Classificação sistemática dos minerais • O estudo sistemático dos minerais fica facilitado quando se usam critérios que permitam agrupá-los em conjuntos com características similares. • Livros de mineralogia descritiva, exposições mineralógicas em museus e em coleções: critério químico baseado na natureza do radical aniônico do mineral. Classificação sistemática dos minerais • Classificação de minerais se assemelha à de compostos químicos utilizada pela Química Inorgânica e apresenta as seguintes vantagens: 1. Minerais com o mesmo radical aniônico possuem propriedades físicas e morfológicas muito mais semelhantes entre si que minerais com o mesmo cátion (+). 2. Minerais com o mesmo radical aniônico (-) tendem a se formar por processos físico-químicos semelhantes e a ocorrer associados uns aos outros na natureza. Classificação sistemática dos minerais Classificação sistemática dos minerais • Das várias classes de minerais existentes, apenas uma, a dos silicatos, é responsável pela constituição de aproximadamente 97 % da crosta continental. Minerais das demais classes, embora menos abundantes, também são importantes pelo seu interesse econômico e científico. ConstituiçãoMineralógica da Crosta Continental Nomenclatura dos minerais • A nomenclatura dos minerais é hoje controlada pela Comissão de Novos Minerais e Novos Nomes de Minerais (CNMNM) da Associação Mineralógica Internacional (IMA), criada em 1959. • Os nomes de novos minerais devem ter, no caso brasileiro, a terminação “ita”. •A terminação “ito” é usada para nomes de rochas. • Os minerais conhecidos desde épocas remotas e cujos nomes já têm uso consagrado podem não respeitar essa regra. Nomenclatura dos minerais • Outras recomendações para a criação de um nome para um novo mineral são as seguintes: 1. que o nome indique a localização geográfica de sua descoberta. 2. que o nome indique uma de suas propriedades físicas. 3. que o nome indique a presença de um elemento químico predominante (ex. cuprita). 4. que o nome homenageie uma pessoa proeminente (ex.: Andradita, em homenagem a José Bonifácio de Andrade e Silva, 1763-1838, geólogo e patriarca da independência brasileira). Identificação dos minerais • Os minerais mais comuns podem, muitas vezes, ser identificados simplesmente com a observação de suas propriedades físicas e morfológicas, que são decorrentes de suas composições químicas e de suas estruturas cristalinas. • Para fins de identificação rápida de minerais são utilizadas as seguintes propriedades: hábito cristalino, transparência, brilho, cor, traço, dureza, fratura, clivagem, densidade relativa, geminação, propriedades elétricas e magnéticas. Identificação dos minerais • Hábito Cristalino: é a forma geométrica externa, habitual, exibida pelos cristais dos minerais, que reflete a sua estrutura cristalina. Os hábitos mais comuns são o laminar, o prismático, o fibroso, o acicular, o tabular (em forma de tábuas ou tijolos) e o equidimensional. Identificação dos minerais • Transparência: os minerais que não absorvem ou absorvem pouco a luz são ditos transparentes. Os que absorvem a luz consideravelmente são ditos translúcidos. Existem, contudo, os elementos nativos metálicos, óxidos e sulfetos que absorvem totalmente a luz e são os minerais opacos. Identificação dos minerais • Brilho: é a quantidade de luz refletida pela superfície de um mineral (brilho metálico e brilho não-metálico). Identificação dos minerais • Cor: resulta da absorção seletiva da luz → os principais fatores que colaboram para a absorção seletiva são a presença de elementos químicos de transição (ferro, cobre, níquel, cromo, vanádio, ...) na composição química do mineral, os defeitos na estrutura anatômica e a presença de pequeníssimas inclusões minerais, dispersas através dos cristais. Identificação dos minerais • Traço: é a cor do pó do mineral. É obtida riscando o mineral contra uma placa ou fragmento de porcelana, em geral de cor branca. Identificação dos minerais • Dureza: é a resistência que o mineral apresenta ao ser riscado. Para classificá-la, utiliza-se a escala de Mohs, que varia de 1 a 10, em ordem crescente de dureza. Identificação dos minerais • Fratura: denomina-se fratura a superfície irregular e curva resultante da quebra de um mineral. • Clivagem: muito frequentemente, ocorrem superfícies de quebra que constituem planos de notável regularidade. Neste caso, a quebra passa a ser denominada clivagem, que pode ser perfeita, boa ou imperfeita. Identificação dos minerais • Densidade Relativa: é o número que indica quantas vezes certo volume do mineral é mais pesado que o mesmo volume de água (a 4oC). • Geminação: é a propriedade de certos cristais de aparecerem intercrescidos de maneira regular. Identificação dos minerais • Propriedades elétricas e magnéticas: ligados às características de condução de eletricidade e de orientação magnética. Rochas Rochas • Unidades formadoras da CROSTA. • São produtos consolidados, resultantes da união natural de minerais. Diferente dos sedimentos, por exemplo a areia da praia (um conjunto de minerais soltos), as rochas têm os seus cristais ou grãos constituintes muito bem unidos. Rochas • Dependendo do processo de formação da rocha, a força de ligação dos grãos constituintes varia, resultando em rochas “duras” e rochas “brandas”. • Embora coesa e muitas vezes “dura”, a rocha não é homogênea. Ela não tem a continuidade física de um mineral e, portanto, pode ser subdividida em todos os seus minerais constituintes. Rochas • Estrutura da Rocha: aspecto geral externo, pode ser maciço, com cavidades, orientado ou não. • Textura da Rocha: observação mais detalhada do tamanho, forma e relacionamento entre os cristais ou grãos constituintes da rocha. • Minerais constituintes: minerais essenciais e minerais acessórios → essenciais: sempre presentes e os mais abundantes numa determinada rocha e os acessórios podem ou não estar presentes, sem que isso modifique a classificação da rocha em questão. Classificação genética das rochas • Classificar as rochas significa usar critérios que permitam agrupá-las segundo características semelhantes. • Uma das principais classificações das rochas é a genética, em que as rochas são agrupadas de acordo com o seu modo de formação na natureza. • Essa classificação possui três grandes grupos: Ígneas ou magmáticas, sedimentares e metamórficas. Classificação genética das rochas Classificação genética das rochas • Ígneas ou magmáticas: resultam do resfriamento de material rochoso fundido, chamado magma. • Quando o resfriamento ocorrer no interior do globo terrestre, a rocha resultante será do tipo ígnea intrusiva → granito, rocha ígnea intrusiva mais abundante na crosta terrestre. • Quando o magma conseguir chegar à superfície, a rocha resultante será do tipo extrusiva, também chamada de vulcânica → mais abundante basalto. Classificação genética das rochas Basalto Granito Outros exemplos: obsidiana e pedra-pomes. Classificação genética das rochas • Ígneas: são rochas muito duras e não contém fósseis. • Granito: é uma rocha muito dura, isto é, apresenta uma resistência muito grande à queda, de coloração variada e formada por três minerais: MICA, QUARTZO e FELDSPATO. • Basalto: é uma rocha vulcânica muito comum. Sua cor é geralmente preta e muito empregada na pavimentação de calçadas. • Pedra-Pomes: é uma rocha vulcânica leve, em razão das bolhas de gás trazidas pelo magma, sendo formada pela espuma das lavas. Alguns tipos são tão leves que flutuam na água. São usadas para limpar e amaciar a pele. Classificação genética das rochas • Sedimentares: é formada a partir da compactação e/ou cimentação de fragmentos produzidos pela ação dos agentes do intemperismo e da pedogênese sobre uma rocha preexistente e, após serem transportados pela ação dos ventos, das águas que escoam pela superfície, ou pelo gelo, do ponto de origem até o ponto de deposição. Classificação genética das rochas • Para que se forme uma rocha sedimentar é necessário, portanto, que exista uma rocha anterior, que pode ser ígnea, metamórfica e mesmo outra sedimentar, fornecendo, pelo intemperismo, sedimentos (partículas e/ou compostos químicos dissolvidos) que serão as matérias-primas usadas na formação da futura rocha sedimentar. • Os sedimentos sempre se depositam em camadas sobre a superfície terrestre. Classificação genética das rochas • As rochas sedimentares podem ser constituídas por partículas (clastos) preexistentes, elas são classificadas como clásticas. • As rochas sedimentares químicas ou não-clásticas são formadas pela precipitação dos radicais salinos. • Os depósitos sedimentares de origem orgânica são acúmulos de matéria orgânica tais como restos de vegetais, conchas de animais, excrementos de aves, etc. que, por compactação, acabam gerando, respectivamente, turfa, coquina e guano. São pseudo-rochas, porque as suas partículas agregadas não são minerais. Classificação genética das rochas Calcários são formados a partir do mineral calcita. O termo arenito corresponde à área litificada(consolidada). É composto por quartzo, feldspato (ou outros minerais de origem ígnea). Conglomerado é formado por clastos rolados de tamanho superior a 2 cm. Outros exemplos: sal-gema, argila. Classificação genética das rochas • As rochas metamórficas resultam da transformação de uma rocha preexistente (protólito) no estado sólido. O processo geológico de transformação se dá por aumento de temperatura e/ou pressão sobre a rocha preexistente. • Os geólogos não consideram transformações metamórficas aquelas que ocorrem durante os processos de intemperismo e de litificação (consolidação dos sedimentos). • São cristalizadas, isto é, formam cristais, são estratificadas, ou seja, apresentam-se em camadas dispostas ordenadamente e raramente possuem fósseis. Classificação genética das rochas Tipos de metamorfismo (processo em que as rochas sofrem várias transformações): Tipos de metamorfismo Descrição Características Tipos de rochas Contato Quando as rochas ficam sujeitas a altas temperaturas, as rochas sofrem alterações dando origem a novas rochas. Formação de minerais metamórficos sem orientação Mármore, hornfels Regional Quando as rochas sofrem um grande peso das camadas superiores ocorre o aumento de pressão e temperatura Abrange grandes extensões e ocorre nos níveis profundos da crosta sob pressão e temperatura elevadas Filitos, xistos, ardósias Classificação genética das rochas Mármore é uma rocha cristalina granular, composta de grãos provenientes do calcário. É muito dura e compacta, podendo ser encontrada em várias cores. Quartzito é uma rocha originada do metamorfismo do arenito. Sua cor é branca, rósea ou avermelhada. Ardósia é uma rocha produzida em áreas onde sedimentos argilosos sofreram grande pressão. Classificação genética das rochas Xistos são rochas metamórficas em que os minerais orientados pela pressão produzem uma estrutura laminar. Pedra Sabão Gnaisse são rochas constituídas essencialmente de feldspatos com quartzo e mica (granito). Distribuição e relação das rochas na crosta terrestre • A crosta terrestre representa a camada sólida externa do planeta. • Ela é dividida em crosta continental, que corresponde às áreas continentais emersas e crosta oceânica, que constitui os assoalhos oceânicos. • Estudos indicam que a crosta continental tem 95 % do seu volume total correspondente a rochas cristalinas, ou seja, rochas ígneas e metamórficas e apenas 5 % de rochas sedimentares. Distribuição e relação das rochas na crosta terrestre • No entanto, considerando a distribuição destas rochas em área de exposição rochosa superficial, os números se modificam para 75 % de rochas sedimentares e apenas 25 % de rochas cristalinas. • Isto indica que as rochas sedimentares representam uma fina lâmina rochosa que se dispõe sobre as ígneas e metamórficas, consideradas principais na constituição litológica da crosta terrestre. Ciclo das Rochas Ciclo das Rochas Ciclo das Rochas Ciclo das Rochas • As rochas terrestres não constituem massas estáticas. • Elas fazem parte de um planeta cheio de energia, que promove, com sua alta temperatura e pressão interna, todos os processos e abalos sísmicos, movimentos tectônicos de placas e atividades vulcânicas em uma dinâmica muito intensa. • A atividade intempérica e erosiva externa, envolvendo os agentes atmosféricos como calor do Sol, chuvas, ventos, geleiras, também atuam sobre estas rochas, causando constantes alterações. •A Terra é um planeta vivo em contínua modificação. Utilidades dos minerais e rochas • Os minerais e rochas representam bens minerais de grande importância ao conforto e bem-estar da humanidade. • Encontram utilizações das mais diversas formas, nas áreas da metalurgia (ferrosa e não ferrosa), da construção civil, da indústria de fertilizantes, indústria têxtil, indústria de bebidas, tintas, etc. • O termo minério é utilizado apenas quando o mineral ou a rocha apresentam uma importância econômica. BIBLIOGRAFIA TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M.C.M.; FAIRCHILD, T.R.; FÁBIO TAIOLI. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2001. 558 p.
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