Baixe apostila minerais e rochas e outras Notas de estudo em PDF para Geologia, somente na Docsity! UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA "LUIZ DE QUEIROZ" DEPARTAMENTO DE SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS Fundação de Estudos Agrários "Luiz de Queiroz" CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GERENCIAMENTO AMBIENTAL APONTAMENTOS DE AULA DA DISCIPLINA “GEOLOGIA” Prof. Celso A. Clemente Piracicaba 27 de Março de 2004 A seguir apresentamos um texto básico de Mineralogia e Petrologia que deverá ser considerado apenas como um texto de apoio e de consulta para a disciplina Geo-1 e Recuperação de Áreas Degradas por Mineração.do CEGEA. Capítulo I M I N E R A I S E R O C H A S 1.1 – Introdução O interessado aluno ingressante no Curso de Agronomia necessita conhecer o solo. A maioria de suas atividades futuras e profissionais poderão estar relacionadas ao conhecimento e exploração dos solos. Como parte fundamental para estudo e exploração do solos tem-se necessariamente que acumular conhecimentos a respeito de seus materiais de origem. Fica então a pergunta, quais são os materiais de origem dos solos? Consideramos como materiais de origem dos solos: a) Rocha no estado íntegro ( sem alteração ); b) Produtos de alteração de rochas "in situ"; c) Produtos (sedimentos) inconsolidados transportados e depositados. Todos esses materiais de origem dos solos são constituídos, na sua grande maioria, por minerais. Dessa forma tem-se que primeiro, estudar e conhecer os principais minerais que formam os materiais de origem dos solos e em seguida, caracterizar esses materiais para depois identificar e interpretar os fenômenos de transformação desses produtos em solos. Com isto conclui-se que o primeiro passo é estudar Mineralogia e Petrologia e dentro deste contexto o primeiro problema que aparece é o de distinguir Mineral de Rocha. 1.2 - Distinção entre Mineral e Rocha A condição necessária para conseguir a distinção entre Mineral e Rocha é ter o conhecimento dos conceitos que os definem. Tanto mineral como rocha são corpos naturais que constituem a Litosfera. Várias são as definições de minerais e rochas. Apresenta-se abaixo as de uso mais corrente: Espécie Mineral: É um sólido homogêneo, de ocorrência natural, geralmente inorgânico, com composição química definida e uma estrutura cristalina (arranjo ordenado de cátions e ânions). Ex.: Hematita (α-Fe203), Calcita (CaCO3), Diamante (C). Mineralóide ou substâncias "amorfas": São substâncias inorgânicas que não apresentam um arranjo interno ordenado. Ex.: Vidro vulcânico Rocha : É um agregado natural, coerente, multigranular de uma ou mais espécies minerais. Podendo conter ainda, matéria orgânica e matéria vítrea. Ex.: Rocha Constituintes Principais Granito Quartzo, Feldspatos, Micas Calcário Calcita e Dolomita Arenito Quartzo Após esses conceitos, e utilizando-se dos critérios relacionados a seguir, é possível, após o exame de uma amostra, dizer se é um mineral ou uma rocha. Capítulo II P R O P R I E D A D E S M A C R O S C Ó P I C A S D E M I N E R A I S 2.1. BRILHO – O brilho de um mineral é a capacidade de reflexão da luz incidente sobre sua superfície. O brilho de um mineral pode ser dividido em: METÁLICO – brilho semelhante a um metal. Ex.: pirita, hematita; NÃO METÁLICO – outros tipos de brilhos observados nos minerais. Exemplos: vítreo – brilho semelhante ao vidro. Ex.: quartzo (hialino, ametista, fumê, etc); sedoso – brilho semelhante a seda. Ex.: gipso resinoso – brilho semelhante a resina. Ex.: enxofre perláceo – brilho semelhante a pérola. Ex.: talco lamelar e granular micáceo – brilho intenso das superfícies das "placas" ou "escamas" dos minerais micáceos. Ex.: muscovita, biotita e lepdolita 2.2. DUREZA - A dureza (D) de um mineral é a resistência que sua superfície oferece ao ser riscada. Será adotada a escala de dureza de MOHS, estabelecida em 1824, na qual dez minerais comuns são ordenados em relação a resistência que oferecem ao risco (Figura 5). A escala de Mohs não é linear. Por exemplo, o diamante é cerca de 40 vezes mais duro que o talco, enquanto o coríndon que está logo abaixo do diamante (dureza 9), é da ordem de 9 vezes mais duro que o talco. A escala de Mohs é adimensional. Diz-se que o mineral tem dureza 5 ou 3, por exemplo, na escala de Mohs. Figura 5. Escala de Mohs utilizada para avaliação da dureza de um mineral. Para utilizar a escala de Mohs toma-se com limites a dureza da unha (aproximadamente 2,8 - 2,9) e de uma lâmina de canivete (canivetes comuns da ordem de 5,5). Desta forma tem-se: DUREZA BAIXA: minerais riscados pela unha. (minerais de dureza 1 e 2); DUREZA MÉDIA: minerais não riscados pela unha, mas riscados pelo canivete (minerais com dureza até 5 – 5,5); DUREZA ALTA: não riscado pelo canivete. A partir da escala de Mohs tem-se que: 1- O mineral de maior dureza risca o de menor dureza; 2- O mineral de menor dureza é riscado pelo de maior dureza; 3- Minerais de igual dureza ou muito próximas não se riscam. Entretanto, quando fortemente atritados podem (não necessariamente) se riscar. 2.3. CLIVAGEM - É a propriedade que apresentam muitos minerais de romperem com maior facilidade segundo determinados planos. Todo plano de clivagem é paralelo a uma face do cristal ou a uma face possível do cristal. A clivagem pode ser obtida por simples pressão ou por choque mecânico mais forte. Os minerais podem apresentar superfícies de clivagem em: a) 3 direções (Figura 6A) - Ex.: calcita, galena b) 2 direções (Figura 6B) - Ex.: feldspato c) 1 direção (Figura 6C) - Ex.: micas, talco d) ausente - Ex.: quartzo, turmalina. Figura 6. Diferentes tipos de clivagem dos minerais. (A) clivagem em 3 direções; (B) clivagem em 2 direções; (C) clivagem em 1 direção 2.4. FRATURA - É o tipo da superfície não plana apresentada por um mineral, após o mesmo ter sido submetido a um choque mecânico. A fratura pode ser: a) CONCHOIDAL - quando o mineral apresenta superfície em forma de concha profunda (Figura 7) - Ex.: quartzo. b) SUB-CONCHOIDAL - quando o mineral apresenta superfície em forma de concha, mas pouco profunda – Ex.: aragonita. c) IRREGULAR - sem forma definida – Ex.: turmalina. Figura 7. Exemplo de fratura conchoidal 2.5. HÁBITO - É a forma externa mais freqüente de ocorrência de um mineral. O hábito depende da forma e velocidade de crescimento do mineral que por sua vez são influenciadas pela temperatura, pressão, impurezas, etc. Pode-se concluir que um mesmo mineral, em condições genéticas distintas, pode apresentar hábitos diferentes. O hábito nem sempre é uma propriedade que diferencia um mineral do outro, mas sem dúvida é de grande importância. A seguir serão apresentados alguns hábitos comuns observados nos minerais. O hábito de um mineral pode ser observado em um cristal isolado ou em agregados de minerais. Quando o mineral apresenta cristais isolados, considera-se as seguintes formas: A) Tabular - devido ao maior desenvolvimento de duas faces paralelas (Figura 8A). Ex.: barita B) Prismático - devido ao maior desenvolvimento do cristal segundo uma direção (Figura 8B). Ex.: quartzo C) Piramidal - devido ao maior desenvolvimento das faces que formam pirâmides. Pode ser também bipiramidal (Figura 8C). Ex.: zirconita D) Acicular cristais finos, como agulhas (Figura 8D). Ex.: actinolita Quando o mineral não ocorre em cristais bem individualizados, pode assumir as mais variadas formas, das quais citam-se: E) Granular - massa ou agregado constituído por grânulos: elementos cristalinos pequenos e irregulares (Figura 8E). Ex.: olivina, enxôfre F) Maciço - massas homogêneas cristalinidade aparente, isto é, situação em que a individualização dos constituintes não pode ser feita a olho nu (Figura 8F). Ex.: calcedônia G) Fibroso - massas aciculares finíssimas, onde não é possível distinguir formas geométricas nos indivíduos isolados (Figura 8G). Ex.: asbestos H) Estalactítico - em forma de concreções mais ou menos cônicas (Figura 8H). Ex.: calcita I) Lamelar ou Placóide - quando o material é constituído por um conjunto de lamelas ou placas empacotadas (Figura 8I). Ex.: talco, muscovita, sericita, lepdolita J) Escamoso - quando o material é constituído por um conjunto de cristais empacotadas em forma de pequenas escamas. Diferencia do placóide pelo tamanho reduzido (Figura 8J). Ex.: biotita, fucksita K) Concrecionário - na forma de concreções, isto é, agregados mais ou menos estáveis, de forma arredondada e alongada constituídos de material cristalino e/ou amorfo (Figura 8K). Ex.: concreções de hematita, goethita B - POUCO SOLÚVEIS – aqueles que só se solubilizam com HCl aquecido ou quando pulverizados. Ex.: dolomita C - SOLÚVEIS – aqueles que se solubilizam em condições normais, podendo ser acompanhado por desprendimento de gás carbônico (efervescência) (CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2). Ex.: calcita, aragonita 2.10. OUTRAS PROPRIEDADES – Existem outras propriedades específicas de alguns minerais como por exemplo estrias, untuosidade ao tato, avidez pela água, odor característico, plasticidade, magnetismo, etc. É importante ressaltar que as propriedades citadas são úteis na identificação dos principais minerais. Entretanto, como mencionado anteriormente, em alguns casos pode haver necessidade de técnicas mais apuradas na identificação dos minerais. Nos quadros abaixo tem-se relacionado os nomes dos principais minerais formadores de rochas de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. 2.11 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS DE BRILHO METÁLICO MINERAIS DE BRILHO METÁLICO Cor Dureza Clivagem / Fratura Hábito (comuns) Traço Solubilida -de em HCl diluído Outras propriedades / Observações Nome do Mineral e Composição Química Amarelo, Latão, Pálido Alta (6,0 a 6,5) Fratura Conchoidal, Irregular Maciço, Granular, Cúbico Preto esverdeado ou Preto castanho Insolúvel Pode apresentar estrias nas faces PIRITA (FeS2) Preto Alta (5,5 a 6,5) Fratura Conchoidal, Irregular Maciço, Granular, Acicular Preto Insolúvel Fortemente magnético MAGNETITA (Fe3O4) Cinzento a Preto Alta (5,5 a 6,5) Fratura Conchoidal, Irregular Maciço, Granular, Tabular, Escamoso Marrom avermelha- do Insolúvel Fracamente magnético HEMATITA (αFe2O3) 2.12 QUADRO PARA IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS DE BRILHO NÃO METÁLICO MINERAIS DE BRILHO NÃO METÁLICO Brilho Cor Dureza Clivagem/ Fratura Hábito (comuns) Solubilida- de Outras propriedades / Observações Nome do Mineral e Composição Química Sem brilho (fosco) Baixa Terroso Odor de barro quando úmida, avidez pela água ARGILA Micáceo Incolor a pardacento (esfumaça- do) Baixa (2,0 a 2,5) Cli. em 1 direção Lamelar, Placóide, Escamoso Insolúvel Placas elásticas. Variedades: verde=fucksita, prateada=seri- cita MUSCOVITA [KAl2(OH)2AlSi3O10] Micáceo Preto a Verde escuro Baixa (2,5 a 2,9) Cli. em 1 direção Escamoso Insolúvel Placas elásticas. Variedades: rosada=flogopit a BIOTITA [K(Mg,Fe)3(OH)2 AlSi3O10] Vítreo ou quase vítreo Branco ou Incolor, Cinza amarelado, Alaranjado, Azul, Rosado Média (3,0) Cli. em 3 direções Granular, romboédri -co, Tabular Altamente solúvel Forte efervescência na presença de HCl diluído CALCITA (CaCO3) Vítreo Incolor, Branco, Avermelha- do, Cinza escuro, Rosado Média (3,5 a 4,0) Cli. em 3 direções Maciço, Granular, Tabular Pouco solúvel Fraca reação a frio. Efervescência em HCl aquecido ou quando o mineral é pulverizado DOLOMITA [Ca,Mg(CO3)2] Vítreo Verde mar, Verde azulado, Azul violeta, Branco, Cinza Média (5,0) Fratura Conchoidal a Irregular Granular, Globular, Tabular, Prismático Insolúvel Brilho vítreo tendendo a resinoso APATITA [Ca5(F,Ce,OH)(PO4)3] →→→→→Continua →→→→→Continuação Brilho Cor Dureza Clivagem/ Fratura Hábito (comuns) Solubilida -de em HCl diluído Outras propriedades / Observações Nome do Mineral e Composição Química Ceroso Branco, Cinza, Castanho, Preto, Verde, Vermelho, Marrom Alta (6,0) Fratura Conchoidal Esferolítico, Estalactíti- co, Maciço Insolúvel Variedade com hábito esferolítico= ágata CALCEDÔNIA (SiO2) Vítreo Róseo, Amarelo, Cinza, verde Esbranqui- çado Alta (6,0) Cli. em 2 direções, Fratura Irregular Tabular prismático Insolúvel Variedade verde claro com manchas brancas em forma de rede = amazonita ORTOCLÁSIO [feldspato] (K AlSi3O8) Vítreo Branco, Cinza, Incolor Alta (6,0 a 6,5) Cli. em 2 direções Tabular prismático Insolúvel Em rochas pode ocorrer em cores esverdeadas PLAGIOCLÁSIO [feldspato] (CaAl2Si2O8) (NaAlSi3O8) Vítreo Incolor, Verde, Amarelo, Castanho, Violeta, Fumê, Branco Leitoso, Rosado Alta (7,0) Fratura Conchoidal Maciço, Granular, Prismático, Piramidado Insolúvel Variedades: violeta=Qz ametista; leitoso=Qz leitoso; rosado=Qz róseo; incolor=Qz hialino; amarelo=Qz citrino; verde=Qz prase QUARTZO (SiO2) Vítreo a Resinoso Preto, Azul, Verde escuro, Verde, Avermelha- da Alta (7,0 a 7,5) Fratura Irregular Prismático Alongado Insolúvel Estrias paralelas à maior face do prisma TURMALINA (silicato complexo de boro e alumínio) Quadro 1. Quadro para identificação macroscópica dos minerais. Qz quartzo; Cli. clivagem 3.2.3- COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA: Trata-se de uma avaliação macroscópica qualitativa e quantitativa dos principais minerais constituintes da rocha. O procedimento consiste em identificar os diferentes minerais observados na rocha e estimar o volume que cada um ocupa. Para identificar os minerais nas rochas separar-se os claros (félsicos) dos escuros (máficos): A - Minerais Félsicos: os minerais félsicos mais comuns presentes nas rochas ígneas são o quartzo e os feldspatos. Muscovita é mais raro de ser observada. Para identificar o Feldspato na rocha utiliza-se as propriedades mais características apresentadas pelo mineral: brilho, cor, clivagem, dureza, forma do cristal. Na rocha o feldspato pode apresentar, principalmente, cor rósea, branca, cinza e esverdeada; brilho vítreo; dureza alta. A clivagem pode ser observada no "espelho de reflexão" da luz no plano e há a possibilidade de identificação de uma face do cristal (cristal com forma definida = euhedral). Tem-se dois tipos de feldspatos: Ortoclásio KAlSi3O8 e Plagioclásio CaAl2Si2O8 ou NaAlSi3O8 Para distinguir entre um e outro, observa-se as seguintes características: O Ortoclásio aparece sempre associado ao quartzo. Desta forma, se tem quartzo e somente um feldspato na rocha este é o Ortoclásio. Se uma rocha apresentar os dois feldspatos, o róseo é Ortoclásio e o outro (branco, cinza, esverdeado) é Plagioclásio. Se uma rocha tem feldspato e não tem quartzo, este feldspato é sempre o Plagioclásio. Para identificar o Quartzo na rocha utiliza-se suas propriedades mais características: brilho, cor, fratura, dureza, forma do cristal. Na rocha o quartzo apresenta brilho vítreo; cor incolor a fumê (pardacento); fratura conchoidal; dureza alta; o cristal não apresenta forma definida (anhedral). Sendo o último mineral a se cristalizar, ocorre nos interstícios da rocha deixados pelos feldspatos e micas. B - Os Minerais Máficos mais comuns presentes nas rochas ígneas são biotita, piroxênios e anfibólios. Turmalina é mais raro de ser observada. Na rocha a biotita apresenta cor preta; dureza baixa; clivagem perfeita; hábito escamoso/placóide. Os piroxênios e anfibólios (minerais ferromagnesianos) apresentam na rocha cor preta a verde-escura; brilho opaco a vítreo; dureza alta; sem clivagem. Apresentam hábitos granulares e cristais sem forma definida (anhedral). Na rocha a turmalina apresenta dureza alta; fratura irregular; hábito prismático alongado. Observa-se ainda estrias paralelas a maior face do cristal. 3.2.4- TEOR DE SÍLICA (SiO2) OU ACIDEZ: Em relação ao teor de sílica (SiO2) , as rochas podem ser classificadas em: A - Ácidas: são rochas que apresentam teor de SiO2 maior que 65% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas com conteúdo de quartzo de médio a alto (maior que 10%), sendo facilmente identificado devido sua abundância (Figura 13A). B - Intermediárias: são rochas onde o teor de SiO2 está entre 65 e 52% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas com pouco quartzo. O quartzo é identificado com alguma dificuldade devido ocorrer em quantidades inferiores a 5% (Figura 13B). C - Básicas: são rochas onde o teor de SiO2 é menor que 52% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas sem quartzo (Figura 13C). Figura 13. Classificação das rochas em função do teor em sílica. (A) rocha ácida; (B) rocha intermediária; (C) rocha básica. 3.2.5- ESTRUTURA: É o arranjo ou a distribuição que os minerais apresentam em uma rocha. A estrutura depende também do tamanho dos cristais (granulação ou textura). Quanto a estrutura, as rochas ígneas podem ser classificadas em: A - VÍTREA - a rocha apresenta superfície completamente lisa, geralmente de coloração homogênea e sem vestígios de material cristalizado. As superfícies de quebra da rocha são irregulares e com bordas cortantes. Estrutura típica da obsidiana ou vidro vulcânico (vitrófiro) (Figura 14A). B - MACIÇA - quando os minerais são muito pequenos, não sendo possível identificá-los a olho nu. A rocha apresenta seus constituintes muito coerentes, sem interstícios. Textura típica de rochas afaníticas (Figura 14B). C - GRANULAR (fina) – rocha constituída por minerais de tamanhos reduzidos, dificilmente distinguíveis, exceto pela sensação de aspereza ao tato. Em geral são rochas de coloração escura (Figura 14C). D – GRANULAR (fanerítica) - rocha constituída por minerais bem evidentes, sem desenvolvimento preferencial e aproximadamente do mesmo tamanho (Figura 14D). Textura típica de rochas faneríticas. E - PORFIRÍTICA - caracterizada pela presença de cristais bem desenvolvidos (fenocristais) que se destacam da matriz da rocha pelo tamanho e pela cor. A matriz pode ser caracterizada por uma massa vítrea ou granular fina (afanítica) ou ainda fanerítica (Figura 14E). F - PEGMATÍTICA – caracterizada pela presença de grandes cristais com dimensões de 1, 2, 5cm ou mais, sem desenvolvimento preferencial. Os minerais nas rochas com essa estrutura são facilmente identificados (Figura 14F). G - VESICULAR - quando a rocha apresenta um grande número de pequenas cavidades (vacúolos ou vesículas) ou bolhas formadas durante o rápido resfriamento do magma (Figura 14G). H - AMIGDALÓIDE - é a estrutura vesicular cujas vesículas estão parcial ou totalmente preenchidas por minerais . Este preenchimento pode ser por quartzo, zeólitas, calcita, dolomita, calcedônea, etc (Figura 14H). 3.2.6- MODO DE JAZIMENTO: Refere-se as posições (locais) onde as rochas ígneas se consolidam na litosfera. O magma gerado em profundidade pode resfriar e solidificar dando origem as rochas, em duas situações: na superfície ou nas regiões internas da Terra. De acordo com a posição de formação (Figura 10), rochas podem ser classificadas como: A - Rochas Extrusivas, Efusivas ou Vulcânicas: são rochas formadas pelo resfriamento do magma em superfície, caracterizando os derrames de lavas. Apresentam em geral textura afanítica, estruturas vítrea, maciça e vesicular. O magma resfria rapidamente quando atinge a superfície, não havendo tempo para o crescimento dos cristais. B - Rochas Intrusivas: são rochas originadas de magmas que resfriam e solidificam em diferentes profundidade no interior da crosta terrestre. Em função da profundidade de consolidação as rochas intrusivas são denominadas: Intrusivas Hipoabissais: quando se formam em pequenas e médias profundidades. Apresentam estruturas granulares finas e médias e textura fanerítica. Intrusivas Plutônicas: quando se solidificam em grandes profundidades. Apresentam estruturas granulares bem desenvolvidas e textura fanerítica. Capítulo VI R O C H A S S E D I M E N T A R E S 4.1 – Introdução As rochas sedimentares são formadas a partir da consolidação de um material originado pela ação de um conjunto de processos que atuam na superfície da Terra (processos exógenos) e que levam à “destruição”/desagregação de qualquer tipo de rocha pré-existente. Os principais agentes desses processos são a água, o vento e o gelo, que são responsáveis pela geração do Ciclo Sedimentar. O Ciclo Sedimentar possui 4 fases distintas: Intemperismo, Erosão e Transporte, Deposição e Consolidação (Figura 15). As rochas preexistentes (rocha "mãe") inicialmente sofrerão a ação do intemperismo, que em última análise é o processo que promove a desagregação da rocha, que passa de um material compacto, duro a um material friável. O intemperismo pode ser de dois tipos: físico e químico. O físico é a “quebra”, a desagregação das rochas por processos físicos, por exemplo diferenças bruscas de temperaturas. No intemperismo químico, a desagregação ocorre em função de reações químicas entre as rochas e soluções aquosas diversas. O material friável produzido pelo intemperismo pode ser erodido e transportado pela água e pelo vento, principalmente, em direção às bacias de sedimentação. Instala-se assim, a segunda fase do ciclo sedimentar, erosão e transporte. Os materiais podem ser transportados em solução (material solúvel) ou em suspensão (pequenos fragmentos) e depositados mecanicamente, quando os agentes de transporte perdem a capacidade de movê-los, ou quimicamente quando a solução torna-se saturada em determinado elemento e este precipita (fase da deposição). Com a deposição continuada, os materiais (sedimentos) nas partes mais inferiores do pacote começam a sofrer compactação e cimentação tornando-se endurecidos. Nesta fase tem-se a consolidação e a formação da rocha sedimentar. As rochas sedimentares são classificadas em clásticas ou mecânicas, químicas e organógenas. No contexto agronômico, as rochas sedimentares são as mais importantes, pois cobrem 75% da superfície da Terra, contribuindo na formação da maioria dos solos. Com o intuito de estudar e reconhecer as principais rochas sedimentares, relaciona-se abaixo suas principais propriedades macroscópicas. Ressalta-se que a dificuldade visual para identificação dessas rochas é maior que no caso das ígneas em função principalmente do tamanho dos constituintes. O pequeno tamanho dos constituintes está em geral, relacionado aos próprios processos envolvidos na gênese das rochas sedimentares. Figura 15. Esquema do ciclo de formação das rochas sedimentares 4.2 - Principais Propriedades Macroscópicas 4.2.1– TEXTURA OU GRANULAÇÃO – A textura de uma rocha é a avaliação do tamanho de seus constituintes. No caso da rocha sedimentar, a textura está intimamente ligada aos constituintes das rochas preexistentes e materiais que lhe deram origem. Nas rochas clásticas ou mecânicas predominam minerais resistentes ao intemperismo, como por exemplo o quartzo, e/ou fragmentos de outras rochas de granulometria variada. Estes minerais e fragmentos são agregados e cimentados por material transportado em solução. As rochas clásticas ou mecânicas são constituídas portanto, por grânulos e cimento (material que dá coesão as rochas). A classificação quanto a textura das rochas sedimentares clásticas ou mecânicas é dada pelo tamanho médio de seus constituintes. Na Figura 16 está representada a escala granulométrica proposta pela Sociedade Internacional de Ciência do Solo e que será adotada neste curso. Figura 16. Escala granulométrica (Sociedade Internacional de Ciência do Solo). De acôrdo com a escala granulométrica as rochas clásticas ou mecânicas podem ser : Rudáceas: onde predomina a fração areia com seixos ou cascalhos. Ex: CONGLOMERADOS, TILITOS. Arenosas: onde predomina a fração areia sem seixos ou cascalhos. Ex: ARENITOS Siltosas: onde predomina a fração silte. Ex: SILTITOS Argilosas: onde predomina a fração argila. Ex: ARGILITOS As rochas químicas em geral apresentam textura fina, por vezes sem granulação aparente, formadas por materiais transportados em solução que precipitam para gerar novos minerais. As rochas sedimentares químicas mais comuns são os CALCÁRIOS sejam eles calcíticos ou dolomíticos e as rochas silicosas e ferruginosas. As organógenas são formadas pelo acúmulo de restos de organismos ou por atividade biológica. Podem apresentar texturas finas ou mais grosseiras. Exemplos são os diatomitos, recifes de corais, carvão. 4.2.2- COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA: Para avaliar a composição mineralógica de rochas sedimentares clásticas deve-se separar os fragmentos (grânulos), quando houverem, do cimento. O principal constituinte dos grânulos é o quartzo. Este mineral esta presente na maioria das rochas sedimentares clásticas devido à sua abundância na crosta terrestre e à sua resistência aos processos de intemperismo, erosão e transporte. Os materiais cimentantes são em geral produtos que vieram em solução e precipitaram entre os grânulos, matéria orgânica ou ainda partículas minerais menores (fração silte e argila, principalmente) que preenchem os espaços entre os fragmentos. Os cimentos são materiais muito finos e para identificá-los deve-se levar em conta a cor, a reação com HCl (solubilidade) e a coesão da rocha (quão rigidamente os grânulos estão ligados). O cimento normalmente apresenta as seguintes cores: avermelhada a marrom: indicativa da presença de hematita (α-Fe2O3) amarelada: indicativa da presença de goethita (FeOOH) cinza escura a preta: indicativa da presença de matéria orgânica incolor, branca e várias tonalidades claras: indicativa da presença de calcita, dolomita, sílica, argila. Para reconhecer o constituinte do cimento de cor clara, verificar a solubilidade (reação com HCl) e a coesão da rocha: material solúvel: indicativo da presença de calcita material pouco solúvel: indicativo da presença de dolomita material insolúvel e coesão forte: indicativo da presença de sílica material insolúvel, coesão fraca (cheiro de barro quando úmido): indicativo da presença de argila. Os mesmos testes aplicados para identificar a composição do material cimentante das rochas clásticas, são válidos para o estudo da composição mineralógica das rochas de origem química e orgânica. 4.2.3- ESTRUTURA: As principais estruturas das rochas sedimentares, representadas na Figura 17, são: maciça, terrosa, granular, estratificadas em camadas plano R O C H A S M E T A M Ó R F I C A S 5.1 – Introdução As rochas magmáticas e sedimentares podem ser levadas por processos geológicos a condições diferentes daquelas nas quais se formaram. Estas novas condições podem determinar a instabilidade dos minerais preexistentes, estáveis nas antigas condições. As rochas sofrem então transformações sob a ação destas novas condições de temperatura, pressão, presença de agentes voláteis ou fortes atritos, adaptando-se a novas condições reinantes. A rochas originadas a partir destas transformações são denominadas rochas metamórficas. O conjunto de fenômenos que leva a estas transformações é conhecido como metamorfismo (Figura 18). Figura 18. Esquema de formação de rocha metamórfica 5.2 – Metamorfismo O metamorfismo atua sobre rochas preexistentes modificando suas texturas, estruturas e, não obrigatoriamente, mineralogia. As modificações observadas em decorrência do metamorfismo, são reajustes necessários para que os minerais alcancem a estabilidade nas novas condições do meio em que a rocha foi colocada. É importante observar que esse processo ocorre sem que haja fusão da rocha preexistente, ou seja as transformações ocorrem na fase sólida. Podem ocorrer tanto a recristalização dos minerais preexistentes como a formação de novos minerais, graças à mudança da estrutura cristalina sob novas condições de pressão e temperatura ou a combinação química entre dois ou mais minerais formando um novo mineral. 5.2.1 - AGENTES DO METAMORFISMO: os três principais fatores que levam ao metamorfismo são: temperatura, pressão e fluidos quimicamente ativos. A – Temperatura: é um fator de primordial importância na transformação das rochas. Calor suficiente para afetar a estabilidade de uma associação mineral preexistente pode ser originado por processos diferentes e em quantidades desiguais no interior da Terra. Citam-se quatro fatores importantes que atuando separadamente ou em conjunto são responsáveis pela elevação da temperatura: a1 – grau geotérmico: é uma propriedade térmica da Terra. À medida que se aprofunda na litosfera, a temperatura aumenta, de maneira variável de uma região para outra, mas em média de 1oC cada 33 m; a2 - calor radioativo: é o calor armazenado em regiões da litosfera resultante do decaimento de minerais radioativos; a3 – efeito de pressão no aumento de temperatura: pressão suficientemente elevada para provocar esmagamento de rochas preexistentes, gera calor devido ao atrito produzido pelas deformações mecânicas; a4 – intrusão de corpos magmáticos: os corpos magmáticos, especialmente os de grandes dimensões, como os batólitos, fornecem grandes quantidades de calor para as rochas encaixantes. Essa é a principal fonte de calor no metamorfismo de contato. B - Pressão: a pressão pode ser de dois tipos uniforme (hidrostática) ou dirigida (“stress”), e pode produzir mudanças estruturais nas rochas. A pressão uniforme produz texturas granulares, estruturas não orientadas, e provoca o aparecimento de minerais de maior densidade. A pressão dirigida produz estruturas orientadas, como por exemplo, xistosidade e gnaissificação (Figura 19). Figura 19. Efeito da pressão sobre a estrutura da rochas metamórficas. Pressão hidrostática → aumento de densidade; Pressão dirigida → estruturas orientadas C - Fluidos Quimicamente Ativos: a ação de fluidos quimicamente ativos é muito importante no metamorfismo, promovendo reações, precipitações e redeposições dos componentes das rochas. Estes fluidos, de origem magmática, apresentam em sua composição CO2, HF, HCl, S, etc. A ação destes fluidos pode provocar a dissolução de minerais preexistentes e a substituição por minerais formados a partir da precipitação de elementos trazidos em solução. Esta ação é verificada com freqüência em rochas carbonatadas, onde a calcita pode ser substituída por exemplo, por sulfetos (Galena, Blenda, etc.) 5.2.2 - TIPOS DE METAMORFISMO: os principais tipos de metamorfismo são o termal, o dinamotermal e o cataclástico. A - Metamorfismo Termal: é o processo onde o principal agente modificador das rochas é a temperatura. Predominam neste tipo de metamorfismo temperaturas elevadas (maior que 200°C) (Figura 20). O termo pirometamorfismo é utilizado para caracterizar as transformações observadas numa rocha pelo contato imediato de um magma. Exemplo característico é o que ocorre quando uma lava provoca mudanças de natureza física e química na superfície rochosa por onde passa. O endurecimento e vitrificação de uma rocha que é atravessada por um dique de rocha magmática, é outro exemplo de pirometamorfismo. O metamorfismo observado no contato entre corpos intrusivos (batólitos, diques, etc.) e rochas encaixantes é denominado metamorfismo de contato. Neste tipo de metamorfismo as rochas encaixantes podem sofrer recristalização (por exemplo, o mármore). Quando durante o metamorfismo termal a presença de fluidos quimicamente ativos for importante, denomina-se metamorfismo hidrotermal. Figura 20. Esquema do efeito do metamorfismo termal B - Metamorfismo Dinamotermal: neste tipo de metamorfismo há o predomínio da pressão dirigida e temperatura elevada. Esses dois fatores são capazes de produzir grandes modificações nas rochas, resultando em novas estruturas e novos minerais. O metamorfismo dinamotermal ocorre em profundidade após, por exemplo, uma longa seqüência de sedimentação, no interior de uma bacia (geossinclinal). Como exemplos, têm-se os xistos e gnáisses (Figura 21). Figura 21. Esquema do efeito do metamorfismo dinamotermal C - Metamorfismo Cataclástico: Neste tipo de metamorfismo a pressão dirigida é o principal agente. As rochas são submetidas a esforços dirigidos tornando-se fraturadas. Os minerais não são substituídos por outros exceto onde haja intenso esmagamento e relativo aumento de temperatura (zona dos milonitos). No metamorfismo cataclástico, típico de zonas de falhamentos, observa-se um certo de alinhamento de estruturas, formando faixas onde o fraturamento é mais intenso (Figura 22). EU BE Quartzo Feldspato Biotita Quartzo Feldspato Epídoto E MACIÇA XISTOSA XISTOSA GS CATACLÁSTICA GRANULAR pia GRANULAR FOLIAÇÃO (Monominerálica) À MIGMATÍTICA Figura 23. Principais estruturas de rochas metamórficas. 5.4 - Classificação e Identificação As principais rochas metamórficas são os gnáisses, xistos e filitos e quartzitos. Estas quatro rochas apresentam basicamente a mesma composição mineralógica (quartzo, feldspatos e micas), variando somente as proporções de seus minerais constituintes. Para ilustrar, apresenta-se na Figura 24 um diagrama esquemático mostrando os campos ocupados pelas rochas em função da mineralogia. Figura 24. Esquema para ilustrar a nomenclatura e os constituintes minerais das principais rochas metamórficas. F– feldspato;M – mica; Q – quartzo. Outras rochas metamórficas importantes com composição mineralógica distinta da figura acima são os mármores, constituídos basicamente por calcita e dolomita, e ardósias (quartzo e argila vitrificada). No quadro abaixo tem-se relacionado os nomes das principais rochas metamórficas de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. As informações apresentadas no quadro auxiliarão na identificação das rochas. 5.5 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS METAMÓRFICAS Textura ou Granulação Minerais Estrutura Outras Observações Nome da Rocha Fanerítica Or, Qz, B Gnáissica O Or é rosa GNÁISSE ROSA Fanerítica Or, Qz, B Gnáissica O Or é cinza GNÁISSE CINZA Fanerítica M, Qz Xistosa R. de cor branca amarelada por óxido de Fe MUSCOVITA XISTO Fanerítica a Subfanerítica Minerais micáceos (Cl, S) Foliação R. esverdeada com minerais micáceos orientados.( Cl ) esverdeada; (S) prateada FILITO (se subfanerítica) ....... ou SERICITA-XISTO (se fanerítica) Afanítica Argila e Qz Maciça a foliação fina R. fina, esverdeada. Sua estrutura assemelha-se com laminação ARDÓSIA Fanerítica C Granular Rocha cristalina MÁRMORE BRANCO Fanerítica C Granular Rocha cristalina MÁRMORE VERDE Afanítica C Maciça Rocha microcristalina MÁRMORE BEGE Afanítica a Subfanerítica Qz, M Maciça R. clara podendo conter cristais de M QUARTZITO (com muscovita) Afanítica a Subfanerítica Qz, S Maciça a Foliação Apresenta-se esverdeada a prateada QUARTZITO (com sericita) Afanítica Qz. Maciça Coloração de bege a rosada QUARTZITO BEGE Afanítica Qz. Maciça Coloração esbranquiçada quase incolor QUARTZITO branco a incolor Quadro 5. Quadro para identificação macroscópica das rochas metamórficas. R rocha; Or ortoclásio; Qz quartzo; B biotita; M muscovita; Cl clorita; C calcita; S sericita