Geologia - Rochas, minerais e fósseis

Geologia - Rochas, minerais e fósseis

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Que são rochas?

Compostas de agregados minerais, as rochas formam massas de notáveis dimensões. Constituem a camada mais externa de nosso planeta, ou seja, a crosta terrestre, ainda que algumas espécies também existam em porções da zona subjacente, o manto. Afloram com aspectos muito variados e, com freqüência, caracterizam a paisagem por causa de suas formas e cores, que variam de acordo com os minerais presentes. Originam-se por vagarosíssimos e contínuos processos de transformação da matéria. As rochas contêm os mais valiosos dados sobre a história da Terra.

A origem das rochas

Como os outros dois reinos naturais, o animal e o vegetal, também o mineral está formado por corpos que se transformam. A crosta terrestre e parte do manto estão em constante mudança. As rochas que os constituem surgem com aspectos diferentes em épocas distintas, constituindo as diversas fases do denominado ciclo das rochas. Nesse processo, as rochas, junto com os minerais, são redistribuídas no interior do planeta e sobre sua superfície. No ciclo das rochas se distinguem três processos formadores de rochas: o magmático, o sedimentar e o metamórfico.

O processo magmático

As rochas magmáticas ou ígneas se originam pela solidificação dos magmas, que são massa de silicatos fundidos, muito ricos em elementos voláteis. Localizam-se abaixo da superfície terrestre e se formaram por fusão de rochas sólidas preexistentes.

Se o material fundido vem do manto terrestre será um magma basáltico primário. Caracteriza-se por conter uma alta porcentagem de ferro e magnésio e pouca sílica. Ao contrário, se o que se funde são rochas da crosta terrestre levadas até zonas profundas mediante processos tectônicos, origina-se um magma anatéxico rico em sílica e mais viscoso, pelo fato de abundarem componentes sólidos imersos na massa fundida. O magma basáltico é muito fluido e seus componentes fundiram-se por completo.

Ambos os magmas podem cristalizar em profundidade (rochas intrusivas ou plutônicas), ascender até a superfície através de fissuras (rochas efusivas ou vulcânicas) ou cristalizar-se totalmente no curso da subida (diques ou rochas hipabissais). Os magmas anatéxicos se movem com maior dificuldade e tendem a se cristalizar em profundidade devido à forte viscosidade, enquanto que os basálticos ascendem com maior facilidade. Em condições intermediárias, formam-se os diques. O magma se esfria e se solidifica durante a subida à superfície ou na cristalização em profundidade.

Em geral, a cristalização dos componentes mineralógicos dos magmas produz-se segundo uma ordem precisa. Primeiro se segregam os ricos em ferro e magnésio, que têm um ponto de fusão mais elevado (elementos nativos, sulfetos de ferro e níquel, espinélio, olivina). Depois, é a vez dos que têm um ponto de fusão mais baixo (piroxênios, anfibólios, biotita, ortoclásio e quartzo). Junto a esses últimos se formam os plagioclásios, primeiro os cálcicos, depois os sódicos (nos diques esta ordem pode estar invertida). À medida que se consolidam os diversos minerais, a composição química do magma residual muda, tornando-se cada vez mais ácida e dando origem ao fenômeno da diferenciação magmática.

Experiências de laboratório vêm demonstrando que, de um magma basáltico, pode-se obter um magma granítico (rico em sílica e alumínio, mas pobre em ferro e magnésio). No entanto, o processo inverso não é possível.

Durante a cristalização do magma, formam-se primeiro os minerais ricos em ferro

e magnésio, que têm ponto de fusão elevado. Portanto, o resíduo magmático se enriquece de sílica e alumínio. Quando se consolidam os piroxênios, anfibólios e plagioclásios cálcicos, formam-se o quartzo, os feldspatos e a biotita, minerais característicos do granito.

Os primeiros minerais a se cristalizar manterão seu hábito cristalino característico (idiomórficos), enquanto os restantes deverão ocupar os espaços livres e não poderão apresentar o hábito típico (alotriomórficos).

É comum que as rochas intrusivas e efusivas se encontrem geográfica e geologicamente separadas. Os granitos e as outras rochas intrusivas se acham nos continentes, em geral em forma de batólitos, ou seja, massas rochosas mais ou menos profundas e de grande extensão superficial. Os basaltos e rochas derivadas geralmente se encontram nos fundos e costas oceânicos.

O processo sedimentar

As rochas sedimentares derivam da consolidação de materiais incoerentes, originados por acumulação mecânica de fragmentos mais ou menos grandes (sedimentos detríticos ou clásticos), pela precipitação química de dissoluções (sedimentos químicos) ou por atividade de organismos que fixam os sais aquáticos (sedimentos orgânicos).

O processo sedimentar detrítico inclui quatro fases: alteração, transporte, sedimentação e litificação. Os primeiros constituem o ciclo da erosão.

O material rochoso original se altera (meteoriza-se) por meio de agentes atmosféricos e de organismos vivos (animais e vegetais). Sobre o mesmo se forma um solo que também se constitui por restos orgânicos e é arrastado pela

água da chuva ou transportado, de forma parcial, pelo vento.

O transporte pode ser realizado por diversos agentes como a água líquida ou glacial, o vento, a gravidade e os organismos vivos. Geralmente produz-se uma seleção do material, de acordo com as dimensões e o peso específico dos fragmentos rochosos e minerais. Os menores e mais leves poderão ser transportados mais longe que os grossos e pesados. A característica da rocha também pode influir. Uma rocha pouco compacta e solúvel, por exemplo, desagregar-se-á com mais facilidade que outra compacta e pouco solúvel, de forma que a primeira pode ser transportada para lugares mais distantes.

A terceira etapa do processo sedimentar detrítico consiste na acumulação do material erodido e transportado, o que pode acontecer em um ambiente continental ou marinho. São sedimentos continentais as terras das encostas, as areias eólicas de zonas desérticas, os seixos, as areias fluviais, as lamas (sedimentos constituídos por partículas muito finas) e as argilas lacustres.

Com freqüência, lamas e argilas encontram-se intercaladas em níveis evaporíticos, ou seja, em sais precipitados a partir de soluções sobressaturadas por evaporação de águas salinas. Esses materiais são indicadores de um depósito de ambiente lagunoso. Outros materiais, selecionados segundo seu tamanho, são prováveis indicadores de um ambiente deltaico. A eventual presença de fósseis facilita a reconstrução do ambiente em que se depositaram as rochas.

Os sedimentos marinhos são formados por uma mescla de detritos mais ou menos grossos e se originam a partir de materiais continentais preexistentes. Esses materiais se consolidam por precipitação química ou bioquímica de sais contidos na água e restos de esqueletos e carapaças de organismos que vivem no fundo do mar. Segundo a profundidade do depósito dos materiais e a distância da costa, distinguem-se três tipos de sedimentos. Os sedimentos pelágicos são finos e silicosos, profundos e distantes da costa. Os sedimentos neríticos são mais grossos, menos profundos e mais próximos da costa, apresentando uma estrutura complexa, devido à circulação de águas e à atividade dos organismos. Por último, os sedimentos intercotidais, que se formam em deltas, lagunas e barreiras de corais, com freqüência são caóticos e se mesclam com materiais orgânicos.

Os processos sedimentares químico e bioquímico-orgânico se devem à precipitação de sais inorgânicos ou de substâncias úteis para a sobrevivência dos organismos, em primeiro lugar o carbonato de cálcio e depois o fosfato de cálcio, hidróxidos de ferro e sílica. O carbonato de cálcio se precipita quase sempre em ambiente marinho, amiúde se mesclando com carbonato de magnésio e lamas silicatadas muito finas, a uma profundidade não muito grande. Numerosos organismos animais e vegetais empregam essa substância para fabricar seus esqueletos e carapaças que, depois da morte desses seres, acumulam-se e dão origem a massas rochosas muito extensas. Dado que, a uma certa profundidade, o carbonato de cálcio se dissolve, os sedimentos mais profundos constituem-se quase exclusivamente de sílica, que procede da acumulação de restos de organismos ou de soluções de origem vulcânica.

Os sedimentos fosfatados e ferrosos têm origem continental. Enquanto os primeiros procedem da acumulação de esqueletos e excrementos de vertebrados, os segundos se formam por fixação bacteriana do ferro em soluções de água e nos pântanos. Existem também algumas bactérias que podem utilizar e concentrar o ferro presente nas águas e no solo. Após a morte dessas, originam-se depósitos ricos nesse metal.

Outro tipo de sedimento químico é a evaporita, que, como o nome indica, origina-se pela evaporação de águas salgadas (sobretudo marinhas, de bacias fechadas) e por precipitação de sais (cloretos e sulfatos de elementos alcalinos) nela contidos, os quais, em água normal e em condições climáticas não favoráveis à evaporação, permanecem em dissolução. A presença de evaporitas em uma formação rochosa indica condições climáticas cálidas durante a formação.

A fase final de todos os processos sedimentares é o de litificação, ou seja, a transformação de um sedimento incoerente em uma rocha coerente. Isso pode ocorrer tanto por simples compactação quanto por precipitação química de uma substância (denominada cimento) que liga ou cimenta os grãos detríticos. Essa fase se complementa com a diagênese, uma recristalização parcial de alguns minerais, devido à pressão dos sedimentos sobrejacentes e à dissolução e transporte de alguns elementos feitos pela água circulante. Esse processo geralmente leva à formação de rochas de composição bem particular (as dolomitas, por exemplo).

O processo metamórfico

As rochas metamórficas se formam por transformação de rochas preexistentes. O fenômeno que as origina é muito complexo e não de todo conhecido. Metamorfismo é o conjunto de reações físico-químicas que têm lugar, em estado sólido, em uma rocha que é submetida a condições de pressão e temperatura diferentes das que foram originadas, e com as quais se ajustam ao novo ambiente. De fato, cada tipo de rocha está em equilíbrio somente em condições de temperatura e pressão bem definidas. Quando essas mudam, a rocha tende a alterar sua própria composição mineralógica e características para conseguir o equilíbrio com o novo ambiente. Por isso, recristaliza-se de forma total ou parcial.

As causas que provocam o metamorfismo são diversas. O processo pode ser produzido por causa do afundamento da crosta terrestre com o subseqüente aumento de temperatura (devido à gradação geotérmica) e pressão (por causa do peso das rochas sobrejacentes). Nesse caso se fala de metamorfismo dinamotermal. No entanto, às vezes intervêm também movimentos de massas rochosas (como na orogênese) e o processo afeta grandes regiões. Fala-se, nesse caso, de metamorfismo regional.

As rochas que se formam por esses dois processos metamórficos exibem estruturas e texturas características, ligadas à presença de minerais lamelares mesma direção e paralelos entre si. São de fácil esfoliação em lâminas devido à sua estrutura xistosa.

Se a rocha descer a profundidades maiores, a temperatura continua aumentando e outros cristais são cristalizados. A xistosidade desaparece e se formam rochas mais massivas, que se caracterizam pela presença de ocelos, pequenos nódulos e lentilhas, além de amígdalas isoorientadas entre si e constituídas por quartzo e feldspatos. A rocha apresenta, nesse caso, uma típica estrutura gnáissica. Algumas vezes, o aumento de temperatura e pressão pode levar à fusão de alguns de seus componentes, como o quartzo, o feldspato potássico e a albita. Dessa maneira dá origem a um magma anatéxico de composição granítica (ácida), que pode impregnar as rochas circundantes sob a forma de veios e filamentos de cor muito clara. Forma-se assim uma migmatita caracterizada pela presença, no conjunto rochoso, de veias mais ou menos finas, constituídas pela consolidação do magma anatéxico.

Outro tipo de metamorfismo é o de contato. Ocorre quando uma massa magmática de alta temperatura ascende à superfície terrestre, atravessando rochas preexistentes, sejam elas sedimentares, metamórficas ou magmáticas. Nesse caso, o agente que predomina é a temperatura: máxima na zona de contato entre a rocha encaixante e a massa magmática, diminuindo com a distância. A massa rochosa que rodeia o contato se denomina auréola metamórfica de contato. Nela se formam minerais muito bonitos e característicos, diferentes segundo o tipo de rocha encaixante e da massa magmática.

Muito comuns são os processos metamórficos que ocorrem devido ao movimento de massas rochosas (uma em relação a outra), devido a pressões geológicas. Formam-se, assim, rochas características que se denominam milonitas e se caracterizam por uma intensa fratura. Esse tipo de metamorfismo se chama cataclástico. (micas, cloritas) e prismáticos (anfibólios, piroxênios, epídotos).

Rochas ígneas

Magma

Rochas ígneas são formações rochosas vítreas ou cristalinas criadas originalmente pelo resfriamento e solidificação de material derretido. Esse processo ocorreu primeiramente nas profundezas da Terra, mas atividade geológica subseqüente pode ter impelido as formações ígneas para a superfície. A palavra “ígnea” vem do latim “ignis”, que significa “fogo”.

Magma

A rocha ígnea é formada pelo magma solidificado, uma rocha em estado de fusão, rica em sílica, que provém de camada interior da Terra, penetra na crosta e chega até a superfície terrestre. O magma é semelhante a muitos dos materiais que são expelidos para o exterior durante erupções vulcânicas. Qualquer material ígneo que alcança a superfície terrestre recebe o nome de lava. A maioria das lavas se constitui da rocha negra e densa denominada basalto, e os cientistas crêem que a rocha derretida na camada interior da Terra (que é profunda demais para ser explorada) é também desse tipo.

Tipos de rochas básicas

Rochas ígneas são intrusivas ou extrusivas. As que provêm das regiões mais profundas, mas depois ficaram mais próximas da superfície, são as intrusivas plutônicas. Entre elas, a mais comum é o granito; entre outros tipos abundantes estão diorito, gabro, peridotita e sienita.

Dolerito, lamprófiro, porfirita e pórfiro são rochas que se solidificaram nas regiões intermediárias. Atividade geológica posterior corroeu as camadas acima delas e expôs elementos da superfície de características ígneas como o sill e o dique. Coletivamente recebem o nome de rochas intrusivas hipoabissais.

Extrusivas são as que se consolidaram na superfície da crosta a partir da

matéria expelida pelos vulcões. São encontradas tipicamente como fluxos de lava solidificada e incluem andesito, basalto, obsidiana, perlita, riólito, tefrito e traquito. Outras extrusões eram originalmente piroclásticas, ou seja, rochas ejetadas em explosões vulcânicas, ao contrário das que fluíram como lava. Exemplos incluem determinados tipos de brecha e tufo.

Componentes minerais

Embora os diferentes tipos de rochas ígneas tenham composição física variável, a maioria contém menos de uma dúzia de minerais e grupos de minerais. Os mais importantes desses são: anfibólios, apatita, feldspatos, leucita, micas, nefelinita, olivinas, piroxênios e quartzo.

Como as rochas sedimentares e as metamórficas, as ígneas são classificadas de acordo com o tamanho médio dos grânulos minerais de que são constituídas.

Rochas ígneas de origem vulcânica tendem a ter granulação bem fina, com partículas tipicamente com menos de 1 mm de diâmetro. As variedades vítreas são denominadas obsidianas. Essas são as únicas rochas que os geólogos podem provar que foram criadas pelo magma. A origem das outras formações que se acredita sejam ígneas ocorre em regiões profundas demais da Terra para ser determinada com precisão; teorias sobre como essas rochas se formaram são grandemente especulativas e baseadas em comparações com espécimes vulcânicos conhecidos como ígneos. As rochas vulcânicas mais comuns são o basalto, a mais abundante de todas as rochas ígneas, o andesito e o riólito, que é composto largamente de feldspatos alcalinos e quartzo. Outras menos comuns não contêm feldspatos nem quartzo, mas são ricas em feldspatóides como a leucita e a nefelina.

Rochas subvulcânicas

As rochas ígneas subvulcânicas tendem a ter granulação média (1-5 mm de diâmetro).

Rochas ígneas plutônicas têm granulação grossa, com diâmetros típicos superiores a 5 mm. As mais comuns são gabro, granito e granodiorito.

Ultrabásicas e básicas

As rochas ígneas podem também ser divididas de acordo com o teor de sílica. As ultrabásicas contém menos de 45% de sílica. Entre essas estão as rochas plutônicas dunito e peridotita, que com freqüência contêm olivina e piroxênio, porém não os minerais quartzo ou feldspato. Algumas rochas ígneas ultrabásicas contêm feldspatóides.

Rochas ígneas básicas contêm entre 45% e 52% de sílica. Entre essas estão rochas gabróicas (plutônicas) e basálticas (vulcânicas) que, em geral, contêm pouco ou nenhum quartzo mas são ricas em feldspato plagioclásico, olivina e piroxênio. Rochas ígneas intermediárias contêm até 66% de sílica, entre as quais se incluem o diorito e o andesito. Rochas ígneas ácidas como riólitos contêm mais de 66% de sílica. Entre os mais importantes minerais que elas contêm estão biotita, hornblenda, moscovita, vários feldspatos potássicos e quartzo.

Rochas sedimentares

Utah

A superfície da Terra muda o tempo todo devido ao desgaste provocado implacavelmente pelo vento, pela água e por gelo. Cada uma dessas forças consegue fragmentar materiais das rochas em sua localização original, transportando-os quase a qualquer distância e depositando-os novamente em outros locais. Giz, argila, carvão, calcários, areia e arenito estão entre as rochas formadas por esses processos e são coletivamente denominadas sedimentares.

Embora constituam entre 70% e 75% das rochas expostas na superfície terrestre, as rochas sedimentares são apenas um componente menor (cerca de 5%) da crosta da Terra, como um todo.

As rochas sedimentares se formam a baixa temperatura e pressão junto à superfície terrestre. São criadas de duas maneiras: pela acumulação de sedimentos que se transformam em rochas (processo este chamado “petrificação”) ou pela precipitação de soluções em temperaturas normais. Todas as rochas sedimentares são constituídas de material geológico preexistente.

Uma das mais importantes características das rochas sedimentares é que se formam em camadas. Esta formação é denominada estratificação. Cada uma dessas camadas possui características específicas, que refletem as condições predominantes quando as rochas foram originalmente depositadas. Muitas formações rochosas sedimentares típicas mostram marcas de ondulações da água e rachaduras no barro provenientes da passagem da água sobre sua superfície.

Em virtude de as rochas sedimentares conservarem marcas indeléveis das condições em que originalmente se formaram, elas proporcionam uma grande quantidade de informações aos geólogos e historiadores. É nessas rochas que são encontrados fósseis, e estes contribuíram mais do que qualquer outra coisa para aumentar nosso conhecimento da historiada vida na Terra.

Classificação

As rochas sedimentares são classificadas de acordo com os minerais que contêm

e o tamanho de seus grânulos. Rochas cujos grânulos têm menos de 0,06 mm de diâmetro são classificadas como folhelhos; aquelas com grânulos entre 0,06 e 2,0 mm são os arenitos e as com grânulos de mais de 2,0 mm de diâmetro denominam-se brechas, conglomerados ou cascalhos.

Alguns minerais sedimentares quase não sofrem transformações ao serem transportados para um novo lugar e são também resistentes à subseqüente erosão ou desgaste pela ação atmosférica. O exemplo por excelência desse tipo de mineral é o quartzo.

  • Rochas detríticas

As rochas sedimentares mais comuns são as formadas por materiais que se desintegraram pela ação atmosférica, provenientes de rochas magmáticas, metamórficas e outras rochas sedimentares. Os detritos resultantes foram transportados de sua localização original pela água, vento ou gelo e novamente depositados em um lugar diferente. Embora ao chegar esses detritos geralmente tomassem a forma de minúsculas partículas de rochas ou minerais, foram depois comprimidos durante milhões de anos e transformados em rochas compactas. Tais rochas foram cimentadas por minerais carbonatados ou por quartzo.

  • Rochas químicas

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