Un i v er si d ad e do E st ado do Ri o de Jan e i r o

Geologia

Prof. Luiz Carlos Bertolino 2005

Geologia.....................................................................................................

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CAPTULO I. ESTUDO DA TERRA ...................................................................................................... 4 I.1 ORIGEM E EVOLUO DA TERRA ...................................................................................................... 6 I.2 CONSTITUIO INTERNA DA TERRA ................................................................................................ 7 I.3. METEORITO ................................................................................................................................... 9 I.4. DISTRIBUIO DOS ELEMENTOS NA CROSTA TERRESTRE .............................................................. 11 I.5 CLASSIFICAO GEOQUMICA DOS ELEMENTOS .............................................................................. 12 CAPTULO II. II.1. II.2. II.4. II.3. DINMICA INTERNA ............................................................................................. 13

VULCANISMO ............................................................................................................................. 13 TERREMOTOS ............................................................................................................................. 15 TSUNAMIS ................................................................................................................................. 19 VULCANISMO E TERREMOTO NO BRASIL .................................................................................... 19 TEORIA DA TECTNICA DE PLACAS ............................................................. 22

CAPTULO III.

III.1. ORIGEM DAS PLACAS E DOS SEUS MOVIMENTOS ...................................................................... 23 III.2 FALHAS E DOBRAS .................................................................................................................... 27 III.3. ORIGEM DAS MONTANHAS ........................................................................................................ 29 CAPTULO V. MINERALOGIA........................................................................................................... 31

V.1 CICLO GEOQUMICO ...................................................................................................................... 32 V.2 TCNICAS DE ANLISE MINERALGICA E PETROGRFICA............................................................... 33 V.3 PROPRIEDADES DOS MINERAIS ...................................................................................................... 36 V.4. CRISTALOGRAFIA ESTRUTURAL E MORFOLOGIA DOS CRISTAIS ..................................................... 37 V.4.1 Sistemas Cristalinos............................................................................................... 38 V.5. CLASSIFICAO QUMICA DOS MINERAIS ................................................................................... 39 V.6. PROPRIEDADES FSICAS ............................................................................................................. 41 V.7. PROPRIEDADES PTICAS ............................................................................................................. 44 V.8. PROPRIEDADES QUMICAS ........................................................................................................... 44 V.9. ESQUEMA DE IDENTIFICAO MACROSCPICA.............................................................................. 44 CAPTULO VI. PETROGRAFIA......................................................................................................... 47

VI.1 ROCHAS SEDIMENTARES ............................................................................................................... 47 VI.2 ROCHAS GNEAS .......................................................................................................................... 49 VI.3 ROCHAS METAMRFICAS ............................................................................................................... 51 CAPTULO VII. VII.1 VII.2 VII.3 VII.4 VII.5 VII.6 DINMICA EXTERNA......................................................................................... 53

PROCESSOS ............................................................................................................................... 54 INTEMPERISMO.......................................................................................................................... 54 EROSO..................................................................................................................................... 57 TRANSPORTE ............................................................................................................................. 58 DEPOSIO ............................................................................................................................... 59 AMBIENTES DE SEDIMENTAO .................................................................................................. 59 PEDOLOGIA ...................................................................................................... 63

CAPTULO VIII.

VIII.1. PROCESSOS DE FORMAO DO SOLO ...................................................................................... 64 VIII.2. CONSTITUIO DO SOLO ...................................................................................................... 64 VIII.3. FATORES DE FORMAO DOS SOLOS ..................................................................................... 65 VIII.3.1 Material Parental............................................................................................... 65 VIII.3.2. Estrutura dos Minerais ................................................................................. 66 VIII.3.3. Composio Qumica e Mineralgica dos Materiais Parentais.. 66 VIII.3.4. Clima........................................................................................................................ 67 VIII.3.5. Organismos ............................................................................................................ 69

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VIII.3.6. Relevo (Topografia)........................................................................................ 70 VIII.3.7. Tempo........................................................................................................................ 71 VIII.4. HORIZONTES DO SOLO .......................................................................................................... 71 VIII.5. POLUIO DO SOLO ............................................................................................................. 72 CAPTULO IV. TEMPO GEOLGICO ............................................................................................... 77

IV.1. MAGNITUDE DO TEMPO GEOLGICO............................................................................................ 80 IV.2. DATAO RADIOMTRICA (ABSOLUTA) ..................................................................................... 81 IV.3. MTODO RADIOCARBNICO ......................................................................................................... 83 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................... 85

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Captulo I. ESTUDO DA TERRAA curiosidade natural do homem em desvendar os mistrios da natureza levou-o ao estudo da Terra. Perguntas tais como: de onde vem as lavas dos vulces; o que causa os terremotos; como se formam as montanhas; de que modo se formaram os planetas e as estrelas, e muitas outras, sempre foram enigmas que o homem vem tentando decifrar. O principal fator que impulsiona o homem a melhor conhecer a Terra o fato de ter que usar materiais extrados do subsolo para atender as suas necessidades bsicas. Na idade Mdia, acreditava-se que a Terra era o centro do Universo e que todos os outros astros, como o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas giravam em torno dela. Com o desenvolvimento da cincia e da tecnologia, o homem pde comprovar que a Terra pertence ao um conjunto de planetas e outros astros, que giram em torno do Sol, formando o sistema solar. Descobriu-se tambm que a prpria Terra se modifica atravs dos tempos. Por exemplo, reas que hoje esto cobertas pelo mar, h 15 mil anos eram plancies costeiras, semelhante baixada de Jacarepagu; regies que estavam submersas h milhes de anos, formam agora montanhas elevadas como os Alpes e os Andes. Lugares onde existiam exuberantes florestas esto hoje recobertas pelo gelo da Antrtica ou transformaram-se em desertos, como o Saara. O material que atualmente constitui montanhas, como o Po de Acar e o Corcovado, formou-se a centenas ou milhares de metros abaixo da superfcie terrestre, h muito milhes de anos (SBG, 1987). Estas transformaes so causadas por gigantescos movimentos que ocorrem continuamente no interior e na superfcie da Terra. Por serem transformaes muito lentas, o homem no pode acompanh-las diretamente, pois ele s apareceu h cerca de dois milhes de anos. Isso quer dizer que, se toda a evoluo da terra fosse feita em um ano, o homem s teria aparecido quando faltassem dois minutos para a meia-noite do ltimo dia do ano. Alm disso, o homem s tem acesso camada mais superficial do nosso planeta. A distncia da superfcie at o centro da Terra mede 6.378 km - dois mil quilmetros a mais que a distncia entre o Oiapoque e o Chu, pontos localizados nos extremos norte e sul do

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Brasil - e a maior perfurao j feita s alcanou 10 km de profundidade. Ento, como se pode saber o que existe dentro da Terra em to grandes profundidades e como descobrir a idade de cada perodo da histria da Terra? Isto possvel atravs do estudo das rochas, dos terremotos, dos vulces, dos restos dos organismos preservados nas rochas e das propriedades fsicas terrestres, tais como o magnetismo e a gravidade. As rochas so formadas por minerais, que por sua vez so constitudos por substncias qumicas que se cristalizam em condies especiais. O estudo dos minerais contidos em uma determinada rocha pode indicar onde e como ela se formou. Para medir o tempo geolgico, utiliza-se elementos radioativos contidos em certos minerais (datao absoluta). Esses elementos so os relgios da Terra. Eles sofrem um tipo especial de transformao que se processa em ritmo uniforme, sculo aps sculo, sem nunca se acelerar ou retardar. Por este processo chamado RADIOATIVIDADE, algumas substncias se desintegram, transformando-se em outras. Medindo-se a quantidade dessas substncias em uma rocha, pode-se saber a sua idade (Captulo IV). A Terra atrai os corpos pelas foras magntica e gravitacional. Estas foras variam de local para local, devido as diferenas superficiais e profundas dos materiais que constituem a Terra. A anlise dessas diferenas outra forma de interpretar o que existe no subsolo terrestre (Tabela I.1). Todos esses estudos fazem parte da GEOLOGIA, a cincia que busca o conhecimento da origem, composio e evoluo da Terra. Outras cincias da Terra como a GEOGRAFIA, a OCEANOGRAFIA e a METEOROLOGIA, ocupam-se de outros aspectos do nosso planeta (SBG, 1987). Tabela I.1. Dados numricos da Terra.Raio equatorial Raio polar Diferena (RE - RP) Permetro no Equador rea superficial da terra Volume Massa 6.378 km 6.356 km 22 km 40.075 km 510 milhes de km2 1,083 x 109 km3 5,976 x 1027 g

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Densidade mdia Densidade mdia na superfcie Densidade no ncleo Gravidade no Equador Elevao mdia dos continentes Profundidade mdia dos oceanos

5,517 g/cm3 2,7 - 3,0 g/cm3 13 g/cm3 978,032 cm/s2 623 m 3,8 km

I.1 Origem e Evoluo da TerraEstima-se que a formao do Sistema Solar teve incio h seis bilhes de anos, quando uma enorme nuvem de gs que vagava pelo Universo comeou a contrair. A poeira e os gases dessa nuvem se aglutinaram pela fora da gravidade e, h 4,5 bilhes de anos, formaram vrias esferas que giravam em torno de uma esfera maior, de gs incandescente, que deu origem ao Sol. As esferas menores formaram os planetas, dentre os quais a Terra. Devido fora da gravidade, os elementos qumicos mais pesados como o ferro e o nquel, concentraram-se no seu centro enquanto os mais leves, como o silcio, o alumnio e os gases, permaneceram na superfcie. Estes gases foram, em seguida, varridos da superfcie do planeta por ventos solares. Assim, foram separando-se camadas com propriedades qumicas e fsicas distintas no interior do Globo Terrestre. H cerca de 4,4 a 4,0 bilhes de anos, formou-se o NCLEO - constitudo principalmente por ferro e nquel no estado slido, com raio de 3.700 km. Em torno do ncleo, formou-se uma camada - o MANTO - que possui 2.900 km de espessura, constituda de material em estado pastoso, com composio predominante de silcio e magnsio (Figura I.1). Em torno de 4 bilhes de anos atrs, gases do manto separam-se, formando uma camada de ar ao redor da Terra - a ATMOSFERA. Finalmente, h aproximadamente 3,7 bilhes de anos, solidificou-se uma fina camada de rochas - a CROSTA. A crosta no igual em todos os lugares. Debaixo dos oceanos, ela tem mais ou menos 7 km de espessura e constituda por rochas de composio semelhante do manto. Nos continentes, a espessura da crosta aumenta para 30-50 km, sendo composto por rochas formadas principalmente por silcio e alumnio e, por

Geologia..................................................................................................... isso, mais 1987). leves que as do fundo dos oceanos

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(SBG,

I.2 Constituio Interna da TerraAs informaes das camadas internas da Terra so obtidas a partir de informaes diretas e indiretas. As observaes da densidade e da gravidade do globo terrestre mostram que o interior e a crosta devem possuir uma constituio diferente. Observaes sismolgicas (comportamento das ondas ssmicas) e dedues baseadas em estudos de meteoritos indicam que a Terra constituda de vrias camadas.

Figura I.1. Estrutura interna da Terra (Kearey e Vine, 1990). Medies geoqumicas elementares da massa, volume e momento de inrcia da Terra indicam que a densidade de seus materiais cresce de fora para dentro, alcanando um valor da ordem de 13 g/cm3 perto do centro (Tabela I.1). As velocidades das ondas ssmicas do-nos uma idia detalhada quanto distribuio dos materiais no interior. Assim haveria uma crosta com uma espessura mdia de 35 km sob os continentes e 7 km sob os oceanos; um manto que se estende metade da distncia at o centro; um ncleo lquido ocupando cerca de dois teros

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da distncia restante e um ncleo interno slido (Figura I.1). Tabela I.2. Tipos caractersticas. de ondas ssmicas e suas

Ondas Caractersticas P - primria Rpidas, ondas longitudinais com pequena amplitude, semelhantes s ondas sonoras. Propagamse com maior velocidade nas camadas de maior densidade. Velocidade mdia 5,5 - 13,8 km/s S - Pouco veloz, ondas transversais, semelhantes secundria vibrao da luz. S se propagam atravs de slidos. Velocidade mdia 3,2 - 7,3 km/s L - longa Menor velocidade, propagam prximo superfcie, apresentam grande comprimento de onda. Velocidade mdia 4 - 4,4 km/s

A natureza dos materiais de cada uma dessas regies foram determinadas por medies de ondas ssmicas (Tabela I.2 e Figura I.2), devido as variaes da densidade e das constantes elsticas. Devido s diferentes velocidades e percursos, os trs tipos de ondas chegam a um sismgrafo em tempos diversos, os registros dessas ondas fornecem a localizao do foco do terremoto e informaes das camadas inferiores. Figura I.2. Propagao das ondas ssmicas (Selbey, 1985). Para restringir nossas suposies quanto a qumica do interior, precisamos de dados de outras fontes. Uma possvel indicao provm do estudo dos meteoritos. Esses objetos que caem sobre a Terra a partir de rbitas solares so interpretados como fragmentos de um planeta

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desaparecido, ou possivelmente, resduos de material que comps originariamente a Terra. A composio mdia dos meteoritos deve se assemelhar composio mdia de toda a Terra.

I.3. MeteoritoOs meteoritos so objetos que se movem no espao e que atravessam a atmosfera e chegam a superfcie da Terra sem serem totalmente vaporizados. Provavelmente, pertencem ao sistema solar e tem origem no cinturo de asterides localizados entre as rbitas dos planetas Jpiter e Marte. O fenmeno causado pela queda de meteorito popularmente conhecido como estrela cadente. A composio dos meteoritos varivel, num extremo esto os que so compostos predominantemente de ferro metlico com alguma porcentagem de nquel. Em outro esto os que consistem principalmente de silicatos e assemelhando-se em composio s rochas ultramficas. Inclui na composio dos meteoritos, tanto silicatos como metal nativo e algumas a fases sulfetadas (troilita FeS). Entre os meteoritos distinguem-se 3 grupos: Sideritos: compostos de ferro metlico com + 8% de Ni; Assideritos ou aerlitos: compostos principalmente por silicatos e baixo teor de ferro; Litossideritos: composio intermediria.

A Terra constituda por uma srie de camadas concntricas de constituio qumica diferentes e, em estado fsico distinto ao redor do ncleo, cada uma dessas camadas tem uma condutividade diferente. Como as velocidades das ondas ssmicas dependem das propriedades e das densidades dos materiais atravs dos quais passam as ondas, as mudanas de velocidade a diferentes profundidades so atribudas a diferentes composies e densidades e, talvez, a diferentes estados, sobretudo no ncleo (Figura I.2). Os geofsicos reconheceram duas dividindo a Terra em trs partes: descontinuidades

Crosta: desde a superfcie em direo ao centro, at a primeira descontinuidade (Mohorovicic, 30 -50 km). A crosta dividida em crosta continental (mais

Geologia..................................................................................................... espessa e menos densa) espessa e mais densa); e crosta ocenica

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(menos

Manto: desde a base da crosta at a segunda descontinuidade (Wiechert-Gutemberg, 2.900 km); Ncleo: desde a descontinuidade do manto at o centro da Terra. A crosta continental de composio grantica ou granodiortica e a crosta ocenica de composio basltica, correspondendo ao SIAL (material rico em Si e Al) e ao SIMA (rico em Si e Mg), respectivamente (Tabela I.3). O manto formado por material silicatado de olivina e piroxnio ou seus equivalentes de presso e temperaturas altas. O ncleo ou siderosfera constitudo por ligas de ferro-nquel, possivelmente a parte exterior lquida e a parte inferior slida. Para completar, deve-se adicionar a crosta, manto e ncleo, mais trs zonas: a atmosfera, hidrosfera e biosfera. A atmosfera o envoltrio gasoso. A hidrosfera a camada descontnua de gua, salgada ou doce (oceanos, lagos e rios). A biosfera a totalidade da matria orgnica distribuda atravs da hidrosfera, atmosfera e superfcie da crosta. Embora importantes do ponto de vista geoqumico, a hidrosfera, biosfera e atmosfera contribuem com menos de 0,03% da massa total da Terra, a crosta 0,4%, o manto 67% e o ncleo 32%. Tabela I.3. Terra.Profundidad e km 15 a 25 30 a 50 1.200

CaractersticasDenominao

da

estrutura

interna

da

Constituio Densidade Temperatura litolgica g/cm3 (oC)

Litosferacrosta superior SiAl crosta inferior SiMa Manto superior (astenosfera) Manto inferior Ncleo NiFe sedimentos granito basalto peridotito 2,7 600

2,9 3,3

1.200 3.400

2.900 6.370

silicatos, sulfetos e xidos ferro metlico e

4,7 12,2

4.000 4.000

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I.4. Distribuio terrestre

dos

elementos

na

crosta

A geoqumica mostra a importncia dos elementos que constituem os minerais, cujos objetivos essenciais so: a determinao Terra; a repartio rochas; da abundncia elementos dos elementos e na nas a

dos

nos

minerais

estabelecimento dos princpios que regem abundncia e distribuio dos elementos qumicos.

A crosta composta de silicatos de alumnio, sdio, potssio, clcio, magnsio e ferro. Em funo do nmero de tomos o oxignio ultrapassa 60% e forma mais de 90% do volume total ocupado pelos elementos. A Tabela I.4 mostra a repartio dos constituintes da crosta terrestre em porcentagem em peso de xidos, em ons e nos minerais. Tabela I.4. terrestre.xidos SiO2 Al2O3 Fe2O3 + FeO MgO CaO Na2O K2O TiO2 Total

Distribuioons O Si Al Fe Ca Na K Mg Peso % 46,6 27,72 8,13 5,0 3,63 2,83 2,59 2,09 98,59

dosVolume % 92,0 0,8 0,8 0,7 1,4 1,6 2,1 0,6 100,0

elementosMinerais Feldspato alcalino Plagioclsio Quartzo Piroxnio Minerais opacos Biotita Olivina Hornblenda Muscovita Clorita Apatita Nefelina Titanita

na

crostaPeso % 31,0 29,2 12,4 12,0 4,1 3,8 2,6 1,7 1,4 0,6 0,6 0,3 0,3 100,0

Peso % 59,12 15,34 6,88 3,49 5,08 3,84 3,13 1,05 97,93

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I.5 Classificao Geoqumica dos ElementosAs diretrizes da geoqumica moderna tratam de mostrar onde se podem encontrar os elementos e em que condies. Ex.: Lantnio e potssio encontram-se juntos; telrio e tntalo fogem um do outro. Alguns, embora presentes, esto dispersos como o rubdio no potssio e glio no alumnio. Hfnio e selnio no so formadores de acumulaes e s vezes, se acham to dispersos na natureza que seu percentual na composio das rochas nfimo. Outros elementos como chumbo e ferro durante seu processo de deslocamento experimentam uma parada e formam combinaes capazes de acumularem-se com facilidade (Antonello, 1995). A geoqumica estuda as leis da distribuio e migrao dos elementos em condies geolgicas definidas marcando seu percurso e explorao das jazidas minerais. Goldschmidt foi o primeiro a acentuar a importncia da diferenciao geoqumica primria dos elementos, classificando-os da seguinte maneira: Siderfilos: com afinidade pelo ferro metlico; ex.: Cr, V, Co, Ni. Calcfilos ou sulffilos: sulfeto, ex.: Pb, Zn, Cu, Ag, Fe, S, As. com afinidade pelo Hg, Bi, Sb, Se,

Litfilos: com afinidade pelo silicato, ex.: O, Si, Al, Na, K, Ca, Mg. Atmfilos: com afinidade pela atmosfera, ex.: O, C, gases nobres, N. Alguns elementos mostram afinidade por mais de um grupo, pois a distribuio de qualquer elemento depende, em certo grau, da temperatura, presso e ambiente qumico, como um todo.

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Captulo II.

DINMICA INTERNA

II.1. VulcanismoOs vulces so crateras ou fissuras na crosta terrestre atravs da qual o magma (rocha fundida que se origina em profundidade, abaixo da crosta), sobe at a superfcie em forma de lava. Localizam-se geralmente ao longo dos limites das placas crustais; a maioria faz parte de um cinturo chamado crculo de fogo, que se estende ao longo das costas do oceano Pacfico. Os vulces podem ser classificados de acordo com a freqncia e violncia de suas erupes. As erupes no explosivas, geralmente ocorrem onde as placas crustais se separam, ou seja, nas bordas de placas divergentes (ex. Cordilheira Mesocenica). Estas erupes produzem lava basltica (bsica) mvel, que se espalha rapidamente por longas distncias e forma cones relativamente achatados. As erupes mais violentas acontecem onde as placas colidem, bordas convergentes (ex. Andes). Essas erupes expelem lava rioltica (cidas) viscosa e exploses repentinas de gases, cinzas e piroclastos (fragmentos de lava solidificada). A lava pouco mvel, percorre distncias curtas e d origem a cones de vertentes ngremes. Alguns vulces apresentam erupes de lava e cinza, que formam os cones compsitos.

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Os vulces com erupes freqentes so descritos como ativos; os vulces dormentes so os que raramente entram em erupo, e os que aparentemente cessam as erupes so considerados extintos. Alm dos vulces, outros aspectos associados s zonas vulcnicas so os giseres, fontes minerais quentes, fumarolas e poos de lama borbulhante. Figura II.1. Esquema de um vulco. Plutonismo o conjunto de processos magmticos que ocorrem no interior do planeta e que geram intruses de magma. Plton o corpo de rocha magmtica consolidada no interior da crosta terrestre, a partir de uma cmara magmtica. Designa-se de rocha encaixante a rocha invadida por um plton. Os pltons podem ser de dois tipos: concordantes (sill, laclito e faclito) e discordantes (neck, dique, batlito e "stock"). Material vulcnico: piroclastos: bomba, tufos, lapilli, cinza etc. gases: vapor d'gua, CO2, H2S, HCl, SO2 etc. lavas: almofadadas, "aa" e cordadas. A viscosidade do magma varivel, dependendo essencialmente da sua temperatura e da composio qumica. Magma cido, isto , rico em slica, mais viscoso do que um magma bsico, pouca slica (Leinz e Amaral, 1987). Magma cido Magma bsico rico em slica pobre em slica mais viscoso mais fluido peleano,

Tipos de vulcanismo: estromboliano e pliniano

havaiano,

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O calor interno da Terra associado ao calor remanescente da sua formao (Big Bang) e da desintegrao de istopos radiognicos; p.ex., K40, Th232 e U238. O grau geotrmico refere-se a profundidade, em metros, para elevar-se a temperatura em 1C. O valor mdio de 30 m, podendo existir grandes variaes, dependendo da localizao geogrfica.

II.2. TerremotosO terremoto, ou sismo qualquer vibrao na crosta e que tem origem no seu interior. Quando a vibrao relativamente intensa, o tremor de terra se torna perceptvel aos nossos sentidos. Quando muito fraca, seu registro se faz por meio de aparelhos especiais, denominados sismgrafos (Figura II.2). Tal vibrao denominada de microssismo. Figura II.2. Sismgrafo

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Figura II.3. a) linha de propagao das ondas ssmicas; b c) sismgrafos; d) propagao das ondas; e) sismograma; f) grfico mostrado a diferena no tempo de chegada dos trs tipos de ondas em locais diferentes (Selbey, 1985). Em um ano registram-se na superfcie terrestre cerca de 100 mil terremotos. Destes, 90 mil possuem intensidade muito fraca, sendo quase imperceptveis aos sentidos das pessoas; 9.000 so de intensidade fraca e os 1.000 restantes de intensidade mdia. Apenas 100 se revelam fortes, e s 10, aproximadamente, so catastrficos. Os terremotos no se distribuem uniformemente em toda a superfcie da Terra, existem regies onde o fenmeno praticamente desconhecido, so as chamadas regies asssmicas, como as reas centrais do Canad e dos Estados Unidos, a frica (exceto a orla mediterrnea), a Arbia, a sia Central e a Austrlia. As regies mais intensamente atingidas por atividades ssmicas so aquelas localizadas nas bordas das placas tectnicas. Na Figura II.2 esto representados os epicentros dos terremotos mais intensos ao longo de um perodo de 6 anos. Observa-se que o territrio brasileiro est praticamente fora das regies com maiores incidncias de terremotos, isto , devido a sua posio no interior da placa sul-americana. As principais causas dos terremotos so: desabamento interno, vulcanismo, acomodamento de rocha e tectonismo.

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Os terremotos por desabamento podem ser provocados por dissoluo (cavernas) ou deslizamento de massas rochosas em virtude da ao da fora da gravidade. Esses terremotos so em geral fracos e de pouco poder destrutivo, pelo menos em comparao com os de origem vulcnica e tectnica. Em regies sujeitas a ocorrncias vulcnicas, os terremotos produzidos por exploses internas decorrem, em geral, do escape violento de gases acumulados sob forte tenso e do magma. Os mais terrveis terremotos esto associados a causas tectnicas, que se desencadeiam quando uma poro dos materiais do interior da Terra, distendido ou comprimido e deformados por tenses acumuladas, atinge o ponto de ruptura, procurando um novo estado de equilbrio. A intensidade dos terremotos medida pela escala Richter, criada em 1935 pelo cientista americano Charles Francis Richter. O terremoto de maior intensidade j registrado marcou 8,6, mas, teoricamente no h limites. Lugares geomtricos na crosta associados aos sismos: hipocentro - ponto no interior da crosta onde teve a origem do terremoto; epicentro - ponto na superfcie da crosta, projeo do hipocentro ortogonal superfcie. Efeitos dos abalos ssmicos: maremotos, tsunamis e terremotos.

Figura II.4. Localizao do hipocentro.

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Figura II.5. Localizao dos epicentros dos terremotos mais intensos (Kearey e Vine, 1990).

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II.4. Tsunamis

Figura

II.5. Formao dos tsunamis.

II.3. Vulcanismo e Terremoto no BrasilNas bordas de placas, o vulcanismo um processo contnuo, pois, ao longo das cordilheiras submarinas que se estendem longitudinalmente no meio dos grandes oceanos, as chamadas dorsais mdio-ocenicas, o magma emerge das profundezas da Terra, controlado pela fuso de material na parte superior do manto. H dois tipos de crosta: continental, situada nos continentes e ocenica que constitui o assoalho dos mares. As placas tectnicas so formadas por crosta continental e ocenica - e pela parte superior do manto. Nas zonas de coliso entre continentes, como no Himalaia, ou entre uma placa ocenica e outra

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continental, como nos Andes, a mais densa delas empurrada sob a outra, rumo a parte profunda do manto onde, em conseqncia das altas presses e do calor, sofre fuso. Em sua ascenso, a massa fundida forma vulces e grandes corpos de rochas gneas abaixo da superfcie. Nas reas afastadas das bordas de placas, em contrapartida, o vulcanismo fenmeno menos comum, embora no possa ser considerado inexistente. O territrio brasileiro situa-se no interior da grande placa tectnica conhecida como placa sulamericana. Na extremidade sul do continente, h ainda a plataforma patagnica. A regio ativa da placa, com terremotos e vulces, a cadeia andina, situada a oeste dessas duas plataformas (Figura II.2). H evidncias da presena de vulces no nosso territrio, que nem sempre teria sido, portanto, to estvel. E no foi uma presena discreta: os indcios de atividade vulcnicas no Brasil so incontveis, seja num passado relativamente prximo, como na ilha de Trindade e em Fernando de Noronha, num passado remoto, caso de Poos de Caldas, entre muitos outros, ou ainda em tempos muito mais longnquos, caso de Crixs em Gois (Carneiro e Almeida, 1990). Durante o Mesozico tiveram vrias atividades vulcnicas no territrio brasileiro, principalmente de composio alcalina. As principais ocorrncias de derrames localizam-se em Nova Iguau (RJ), Tangu (RJ), Jacupiranga (SP), Anitpolis (SC), Serra Negra (SP), Itatiaia (RJ), Cabo Frio (RJ), entre outros. Vulcanismo de fissura de lava bsica, toleticas, ocorreu na bacia do Paran, no fim do Jurssico e principalmente no perodo Cretceo (120 - 130 milhes de anos). Esses derrames atingiram cerca de 1.200.000 km2 (Popp, 1995). A alterao da rocha basltica deu origem ao solo denominado de terra-roxa que recobre grande parte da bacia do Paran. Recentemente tem sido registrados vrios abalos ssmicos de baixa intensidade no territrio brasileiro. No dia 12 de maio de 2000 vrios estados brasileiras (Gois, So Paulo, Rio Grande do Sul e Mato Grosso) foram atingidas por terremoto de baixa intensidade, o sismo teve o seu epicentro localizado na regio de Jujuy na Argentina (Figura II.6).

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Figura II.6. rea atingida pelo sismo que teve o epicentro na regio de JuJuy Argentina.

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Captulo III.

TEORIA DA TECTNICA DE PLACAS

Em 1620 o ingls Sir Francis Bacon registrava a similaridade entre o contorno litorneo da frica ocidental e do leste da Amrica do Sul. Em meados do sculo XIX surgia a tese de que os dois continentes possuam um passado comum. O alemo Alfred Wegener formulou, em 1912, a Teoria da Deriva Continental, baseando-se em algumas evidncias fsseis e semelhana entre as estruturas de relevo. Ele postulou a unidade das massas continentais no passado (Pangia), que teriam depois se fragmentado e afastado umas das outras, conformando os continentes e bacias ocenicas atuais. A genialidade da intuio de Wegener decorre da ausncia de meios cientficos, na sua poca, para a validao da idia da deriva dos continentes. Entretanto, justamente esse fato transformou-o, por muito tempo, num incompreendido. A ausncia de um mecanismo aceitvel para justificar o movimento de massas continentais sufocando assoalhos ocenicos condenou a nova teoria marginalidade. O arcabouo cientfico para a Teoria da Deriva Continental s iria se desenvolver muito mais tarde. O estudo detalhado do fundo dos oceanos, iniciando com o uso do sonar na Segunda Guerra Mundial e intensamente desenvolvido nas ltimas dcadas, finalmente forneceu uma explicao plausvel para a migrao das massas continentais (Magnoli e Arajo, 1997). A Terra est dividida em placas relativamente finas (podendo ou no conter continentes), cada qual comportando-se como uma unidade mais ou menos rgida, que movimenta-se uma em relao outra. Sabe-se hoje em dia que os continentes se movem. Acredita-se que h muitos milhes de anos, todos estavam unidos em um nico e gigantesco continente chamado PANGIA. Este teria se dividido em fragmentos, que so os continentes atuais. Foi o curioso encaixe de quebracabea entre a costa leste do Brasil e a costa oeste da frica que deu origem a esta teoria, chamada de DERIVA CONTINENTAL. Ao estudar o fundo do Oceano Atlntico descobriu-se uma enorme cadeia de montanhas submarinas, formada pela sada de magma do manto. Este material entra em contato

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com a gua, solidifica-se e d origem a um novo fundo submarino, medida que os continentes africano e sulamericano se afastam. Este fenmeno conhecido como EXPANSO DO FUNDO OCENICO. Com a continuidade dos estudos, as teorias da Deriva Continental e da Expanso do Fundo Ocenico foram agrupadas em uma nova teoria, chamada TECTNICA DE PLACAS. Imagine os continentes sendo carregados sobre a crosta ocenica, como se fossem objetos em uma esteira rolante. como se a superfcie da Terra fosse dividida em placas que se movimentam em diversas direes, podendo chocar-se umas com as outras. Quando as placas se chocam, as rochas de bordas enrugam-se e rompem-se, originando terremotos, dobramentos e falhamentos. Embora a movimentao das placas seja muita lenta da ordem de poucos centmetros por ano - essas dobras e falhas do origem a grandes cadeias de montanhas como os Andes, os Alpes e os Himalaias. Outro fenmeno causado pelo movimento de placas o vulcanismo, que pode originar-se pela sada de rochas fundidas - MAGMA - em regies onde as placas se chocam ou se afastam. Quando o magma que atinge a superfcie se acumula em redor do ponto de sada, formam-se os VULCES. Os terremotos no Brasil felizmente so muitos raros e de pequena intensidade e somente so encontrados restos de vulces extintos. Isto ocorre devido ao fato do nosso pas situar-se distante de zona de choque e de afastamento de placas.

III.1. movimentos

Origem

das

placas

e

dos

seus

A conveco do magma na Astenosfera (envoltrio plstico localizado no Manto Superior) produz plumas ascendentes quentes que, atingindo a parte superficial da Crosta, criam nova crosta ocenica (basalto). Para manter a rea (e volume) da Terra constantes, preciso que, em algum lugar, a crosta ocenica seja destruda (consumida); isto ocorre em zonas de subduco, onde a crosta ocenica afunda, por ser a mais densa, fechando a pluma descendente (mais fria) da clula de conveco da Astenosfera. Assim, os continentes (menos densos) migram, empurrados (e puxados) pela crosta ocenica (mais densa) (Figura III.1).

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Figura III.1. Esquema da Dorsal do Atlntico e a da placa sul-americana e seus limites (SalgadoLabouriau, 1994). Os movimentos entre as placas podem ser de trs tipos: convergente (compressivo), divergente (distensivo) e transcorrente (Figuras III.2 III.3 e Tabela III.1). Figura III.2. Tipos de limites de placas tectnicas.

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Figura III.3. Mapa tectnico indicando os limites das placas, as setas indicam a direo movimentos e a velocidade (cm/ano) (Wilson, 1989).

Tabela III.1. Tipos de limites de placas tectnicas e suas principais caractersticas.Topografia Eventos Geolgicos Exemplos Modernos Cordilheira mesocenica

Tipos de Bordas

Tipos de Placas Envolvidas

Ocenica Ocenica Rift do africano

Divergentes

Continental Continental

Cadeia de Espalhamento do fundo montanha ocenico, terremotos mesocenica (foco raso) e vulcanismo Rift Terremotos e Valley vulcanismo Pacfico (Norte)

leste

Ocenica Ocenica

Convergentes

Ocenica Continental Cadeias de montanhas

Arcos de ilhas, fossas ocenicas Montanhas e fossas ocenicas Andes

Transcorrent es

Continental Continental Ocenica Ocenica

Subduco, terremotos (foco profundo), vulcanismo, deformao das rochas Subduco, terremotos (foco profundo), vulcanismo e deformao das rochas Terremotos (foco profundo) e deformao das rochas Terremotos

Himalaias Pacfico Sul) (Leste e

Continental Continental

Deformaes Terremotos e ao longo das deformao das rochas falhas

Califrnia

Evidncias da Teoria da Deriva Continental semelhana entre a fauna e flora fsseis encontrada em continentes separados; conformao dos continentes sulamericano e africano (Figura III.4); dados paleoclimticos em desacordo com o Recente, registrados em rochas sedimentares em diversos continentes; continuidade de cadeias de montanhas entre dois continentes; semelhanas entre litologias Figura III.4. Reconstituio do recifes de corais Gondwana (Kearey & Vine, 1990). fossilizados na Groenlndia e Canad Evidncias da Teoria de Expanso do Fundo Ocenico sedimentos jovens e pouco espessos recobrindo a crosta ocenica; crosta ocenica mais velha Trissica; simetria de idades da crosta ocenica a partir da cordilheira Mesocenica; idade das ilhas vulcnicas do Pacfico. Os estudos do paleomagnetismo nas rochas baslticas que constituem a crosta ocenica, indicam que o polo magntico da Terra tem mudado de posio em relao aos continentes durante a histria geolgica.

III.2 Falhas e DobrasO movimento contnuo das placas da crosta terrestre pode comprimir, esticar ou quebrar os estratos rochosos, deformado-os e produzindo falhas e dobras. Uma falha uma fratura numa rocha, ao longo da qual ocorre

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deslocamento de um lado em relao ao outro. O movimento pode ser vertical, horizontal ou oblquo (vertical e horizontal). Estas evidncias de tectonismo podem ser claramente observadas nas rochas metamrficas que constituem grande parte do estado do Rio de Janeiro. As falhas ocorrem quando as rochas duras e rgidas, que tendem a quebrar-se e no a dobrar-se. As menores falhas ocorrem em cristais minerais individuais e so de tamanho microscpico, enquanto a maior delas - o Great Rift Valley (a Grande Fossa), na frica - tem mais de 9 mil km de comprimento. O movimento ao longo das falhas geralmente causa terremotos, o exemplo tpico deste movimento a falha de Santo Andr, Califrnia - EUA. Dobra a curvatura de uma camada rochosa causada por compresso, podem variar em tamanho, de uns poucos milmetros de comprimento s cadeias montanhosas dobradas com centenas de quilmetros de extenso. Alm de falhas e dobras, outros aspectos associados com deformaes das rochas so os boudins, os mullions e fraturas escalonadas (en chelon). Figura III. Dobras.

As dobras ocorrem nas rochas elsticas, que tendem a dobrar-se mais do que quebrar-se. Os dois tipos principais de dobras so as anticlinais (os flancos convergem para cima) e as

Figura

III.

Sinclinais

e

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sinclinais (os flancos convergem para baixo) (Figura III. ).

III.3. Origem das MontanhasOs processos envolvidos na formao das montanhas a orognese - ocorrem como resultado do movimento das placas crustais. H trs tipos principais de montanhas: as de origem vulcnica, as montanhas de dobramento e as montanhas por falhamento ou de blocos. A maioria das montanhas vulcnicas forma-se ao longo dos limites das placas, onde estas aproximam ou se separam, e a lava e os detritos so ejetados em direo superfcie terrestre. A acumulao de lava e material piroclstico pode formar uma montanha em torno da chamin de um vulco. As montanhas por dobramento se formam onde as placas se encontram e provocam o dobramento e o soerguimento das rochas. Onde a crosta ocenica se encontra com a crosta continental menos densa, a crosta ocenica empurrada sob a crosta continental. A crosta continental ento dobrada pelo impacto e se formam montanhas de dobramento, como os Apalaches na Amrica do Norte. As cadeias dobradas formam-se tambm quando encontram-se duas reas de crosta continental. O Himalaia, por exemplo, comeou a formar-se quando a ndia colidiu com a sia, dobrando os sedimentos e parte da crosta ocenica entre as duas placas. As montanhas por falhamento de blocos formam-se quando um bloco de rocha soerguido entre duas falhas como resultado de compresso ou tenso na crosta terrestre. Com freqncia, o movimento ao longo das falhas ocorre gradualmente durante milhes de anos. Contudo, duas placas podem deslizar bruscamente ao longo de uma linha de falha - a falha de Santo Andr, por exemplo, provocando terremotos. O tectonismo abrange dois tipos movimentos: orognese e epirognese. diferentes de

Orogneses so os processos de formao de grandes cadeias de montanhas, em reas compressivas (choque de

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placas) entre crosta continental/crosta continental ou crosta continental/crosta ocenica. Trata-se de deformaes relativamente rpidas da crosta terrestre, geradas pela acomodao de placas tectnicas. So associadas a essas reas: dobras, falhas inversas, vulcanismos, plutonismos, sismos etc. Epirognese so processos de grande amplitude que afetam por igual extensas reas continentais, podendo formar grandes arqueamentos, provocando elevaes de certas reas e depresses de outras. Os movimentos so lentos e predominantemente na vertical. "Rift" processo de rompimento de antigos continentes, instalando novas reas ocenicas: cordilheira Mesocenica (crosta ocenica) e reas distensivas (divergncia de placas) dentro de crosta continental ou de crosta ocenica. Pangea - Antigo supercontinente, reunido no final do Carbonfero, composto pelo Gondwana e de outras massas continentais, que se desmembrou a partir do final do Trissico. Da massa ocenica circundante (Pantalassa) originaram-se os atuais oceanos Pacfico e rtico, por contrao, e o Atlntico Norte, pela separao entre a Amrica do Norte, Gondwana e Eursia, a partir do Jurssico. Uma menor massa marinha, o mar de Ttis, dispunha-se, semicerrado, a Leste do Pangea (a partir do qual originou-se, por compresso, o mar Mediterrneo). Gondwana - Antigo continente, reunido no final do Proterozico, composto pelas atuais Amrica do Sul, frica, ndia, Madagascar, Austrlia e Antrtica, que se desmembrou a partir do Cretceo, originado os atuais continentes e os oceanos ndico, Antrtico e Atlntico Sul (Figura III.4).

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Captulo V.

MINERALOGIA

A mineralogia estuda os minerais cientificamente envolvendo o conhecimento da estrutura interna, composio, propriedades fsicas e qumicas, modo de formao, ocorrncia, associaes e classificao. Atualmente existem cerca de 3.500 nomes de minerais. Novos minerais tem sido acrescentados a esta lista cada ano. So minerais que foram descobertos atravs de tcnicas analticas novas, tais como microanlise e microssonda eletrnica. Muitos minerais tm sido retirados das listas de minerais existentes pois mtodos modernos de estudos mostraram que as substncias consideradas como minerais individuais so associaes ou misturas de minerais (Antonello, 1995). Mais ou menos 20 minerais mais comuns so responsveis por mais de 95% de todos os minerais na crosta continental e ocenica. Eles esto contidos em quase todas rochas. Os silicatos so os mais abundantes . As caractersticas principais de qualquer mineral so sua estrutura cristalina e sua composio qumica, levando em considerao o contedo qumico permitido pela substituio de tomos de um elemento pelos de outro numa dada estrutura. Por exemplo, o valor de muitos minerais, origina-se do fato de conterem um metal que um constituinte acessrio e no essencial. Ex.: trio na monazita, prata na tetraedrita. Nestes casos, um conhecimento do mecanismo pelos quais os constituintes chegaram a estar presentes, pode ser de grande significao econmica. Usamos uma vasta quantidade de minerais e produtos de minerais na nossa sociedade. Embora a maioria das pessoas no se d conta, a minerao ou mais especificamente os produtos que ela gera, est presente em praticamente todas as etapas do seu cotidiano, do momento em que elas se levantam ao instante em que se deitam. Virtualmente tudo que usamos tem conexo forte com os minerais. Por vezes ele usado em sua forma natural por ter propriedades valiosas. Ex.: diamante por sua beleza e pela sua extrema dureza. Em outras ocasies, os minerais possuem componentes qumicos de grande valor. Ex.:

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calcopirita (CuFeS2) consiste em 34% de cobre e o mineral coletado para se recuperar este metal valioso (Antonello, 1995). Os minerais no so considerados meramente como objetos de beleza ou como fonte de material econmico. Eles podem ser chaves para o entendimento das condies nas quais eles e as rochas foram formadas. O estudo dos minerais pode indicar importantes informaes sobre as condies fsico-qumicas de regies da Terra que no so acessveis a observao e mensurao direta (manto e ncleo).

V.1 Ciclo GeoqumicoA parte acessvel ao exame direto do ciclo geoqumico a superfcie da Terra, onde os elementos migram. O ciclo geoqumico no fechado nem material nem energeticamente. A partir do magma, o material original, que uma mistura complexa de silicatos, xidos e compostos volteis, podendo ocupar espaos definidos e individualizados (cmara magmtica), poder haver a cristalizao magmtica, que a separao dos minerais durante a sua formao e, a cristalizao originando as rochas magmticas. Atravs do intemperismo dos minerais primrios e formao dos minerais secundrios forma-se os sedimentos, que, atravs da diagnese formam as rochas sedimentares. As rochas sedimentares por ao da presso e temperaturas variveis daro origem a rochas metamrficas, que por transformao ultrametamrfica daro origem a rochas gneas. Conceitos Mineral: um elemento ou composto qumico, resultantes de processos inorgnicos, de composio qumica e estrutural definida, encontrados naturalmente na crosta da Terra. Ex. diamante, quartzo e feldspato. Rocha: um agregado natural formado de um ou mais minerais caractersticos. As rochas so classificadas segunda a sua origem em trs tipos:

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gnea ou magmtica, metamrfica e sedimentar. Ex. granito, gnaisse, basalto e arenito. Minrio: agregado de um ou mais minerais de interesse econmico, normalmente associado ganga (sem valor econmico). A partir de um minrio pode-se extrair, com proveito econmico, um ou mais metais ou substncias teis. Ex. itabirito (hematita e quartzo) obtm-se o ferro. Gema: nome empregado para todos os minerais ornamentais. Corpo geolgico: so massas individualizadas de minerais agregados. Jazidas minerais: so corpos geolgicos economicamente aproveitveis de qualquer bem mineral. Mineralogia: estuda os minerais desde sua ocorrncia at sua anlise. Petrografia: estuda classificao. as rochas, sua constituio e

Petrologia: estuda a gnese ou origem das rochas. Geoqumica: abrange o conhecimento da abundncia dos elementos qumicos na Terra, como sua distribuio e as leis que governam.

V.2 Tcnicas petrogrfica

de

anlise

mineralgica

e

Alguns minerais e rochas podem ser identificados sem equipamento complicados, consistindo em observaes diretas e testes simples. Porm, na maioria das vezes necessrio recorrer a tcnicas analticas especiais para identificar os minerais e as rochas. As principais tcnicas analticas utilizadas na identificao e classificao dos minerais e das rochas so as seguintes: difratometria de raios-X (DRX)

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luz

Raios-Xraios gama UV

microondainfravermelh

ondas de rdio

Comprimento de onda (nm)Figura V.1. Comprimento de onda.

Colimado

Colimado Deteto

Fonte de raios-X monocromtic Amostra policristalina (p)

Figura V.2. Representao esquemtica funcionamento do difratometro de raios-X. microscopia tica (luz transmitida e refletida)

do

microscpio eletrnico de varredura - MEV (Figura V.2) anlise qumica por via mida ensaio de chama anlise macroscpica (auxlio de lupas de mo com aumento de 10X a 20X).

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Figura V.3. Microscpio petrogrfico

5000

4000

Intensidade

3000

2000

1 000

0 20 40 60 80 1 00

2 theta

Figura V.4. Difratograma de raios-X de uma caulinita.

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Figura V.5. Fotografia obtida atravs eletrnico de varredura (MEV).

do

microscpio

V.3 Propriedades dos MineraisAs propriedades dos minerais so controladas pela sua composio e estrutura cristalina. A composio pode ser definida atravs de mtodos de anlises qumicas. Uma vez que a composio foi definida, a frmula qumica pode ser calculada pelo balanceamento do nmero de ctions e nions. A determinao da estrutura do cristal feita atravs de mtodos de observao indireta, principalmente atravs da difratometria de raios-X (DRX). A DRX uma das tcnicas mais importantes na identificao dos minerais (Figura V.1), qualquer mineral pode ser identificado atravs desta tcnica. Por causa, de propriedades facilmente determinadas, tais como, dureza e cor, so controladas pela composio e estrutura do cristal, em muitos casos possvel usar uma combinao de propriedades simples para identificar um mineral. As caractersticas mais usadas na identificao dos minerais so: cor, brilho, hbito (formato dos cristais), dureza, clivagem, fratura, densidade, magnetismo.

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V.4. Cristalografia dos cristais

estrutural

e

morfologia

Os cristais so corpos homogneos, anisotrpicos (possui propriedades fsicas e qumicas diferentes em direes diferentes). Um corpo isotrpico, ao contrrio, tem as mesmas propriedades em direes diferentes, por ex.: vidro. Quase todas as substncias slidas, no somente os minerais so cristalinos. Os corpos homogneos podem ser istropos ou anisotrpicos. As unidades da estrutura dos cristais so os tomos, os ons ou as molculas que apresentam no espao um arranjo tridimensional exato. Os intervalos entre estas unidades estruturais so de ordem de 1 angstrom . Figura V.3. Clula unitria.

Um cristal um arranjo tridimensional, peridico, de tomos, de ons ou de molculas e pode ser definido como slidos polidricos limitado por faces planas que exprimem um arranjo interno. O arranjo das partculas representa-se por um retculo cristalino ou retculo espacial. Os planos situados em diferentes direes atravs dos pontos do retculo denominam-se planos reticulares (faces do cristal). A estrutura ordenada dos retculos dos cristais, nem sempre refletida pela presena no cristal de uma forma cristalina distinta. So relativamente raros os cristais tpicos, reconhecveis exteriormente, pois a substncia cristalina apresenta externamente sua estrutura interna. Pela forma externa os slidos podem ser: Idiomrficos: perfeitas; possuem faces bem desenvolvidas e

Subdricos ou parcial das fases;

hipidiomrficos:

desenvolvimento

Geologia..................................................................................................... Andricos ou xenorfcos: sem faces definidas; Substncia amorfa: sem arranjo interno.

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O retculo espacial e consequentemente o cristal formado pela repetio de unidades tridimensionais muito pequenas, as clulas unitrias, que por definio so as menores pores geomtricas que se repete tridimensionalmente segundo direes preferencias de crescimento e desenvolvimento, dando origem ao cristal. So possveis 14 tipos diferentes de clulas unitrias; so os retculos de Bravais, que so retculos de translao cuja unidade de translao de um ponto a outro a distncia. V.4.1 Sistemas Cristalinos Refere-se forma na qual os tomos dos elementos qumicos esto agrupados. Cada sistema cristalino caracterizado por certo nmero de elementos de simetria (Figura V.3). Sistema cbico: formado por um cubo. Os trs eixos cristalogrficos so iguais e perpendiculares entre si, de comprimentos iguais. Sistema hexagonal: formado por um prisma reto de base hexagonal regular. Os eixos cristalogrficos so quatro: 3 horizontais iguais cortando-se em ngulos de 120o, e um quarto de comprimento diferente e perpendicular ao plano dos outros trs. Sistema tetragonal: prisma reto de base quadrada. Os eixos cristalogrficos so mutuamente perpendiculares; os dois horizontais so de comprimento igual, mas o eixo vertical mais curto ou mais longo do que os outros dois. Sistema ortorrmbico: prisma reto de base retangular ou losangular. Os eixos cristalogrficos so perpendiculares entre si e de comprimento diferente. Sistema monoclnico: prisma oblquo de base retangular ou losangular. Os eixos cristalogrficos so 3 desiguais, dois dos quais esto inclinados entre si formando um ngulo oblquo, sendo o terceiro perpendicular ao plano dos outros dois.

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Sistema triclnico: prisma oblquo de base paralelogrmica. Trs eixos cristalogrficos desiguais, formando ngulos oblquos.

Figura V.3. Sistemas cristalinos.

V.5. Classificao Qumica dos MineraisNa natureza, os minerais cristalizam-se a partir de solues de composio complexa, sendo oferecidas, por conseguinte, amplas oportunidades para a substituio de um on por outro. Resulta disto, que, praticamente, todos os minerais apresentam variao na sua composio qumica, conforme a localidade de procedncia e entre uma e outra espcie. A composio qumica a base para a classificao moderna dos minerais. De acordo com este esquema, dividem-se os minerais em classes dependendo do nion ou grupo aninico. A composio pode ser definida atravs de mtodos de anlises qumicas. Elementos nativos: encontram-se como minerais sob forma no combinada no estado nativo. Ex. Au, Ag, Pt, Hg.

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Sulfetos: consistem em combinaes de vrios metais com o S-2. Ex.: Galena, PbS. Pirita - FeS2, cbico, D=5,0 (Densidade), (dureza), cor dourada e trao preto. d=6

Sulfossais: os minerais compostos de Pb, Cu ou Ag em combinao com S, Sb, As ou Bi. Ex. Cu3AsS4. xidos: contm um metal em combinao com o O-2. Ex.: hematita Fe2O3; Quartzo - SiO2, hexagonal, variadas e fratura conchoidal. Hematita vermelho. Ilmenita cinza. Fe2O3, FeTiO3, MnO2, hexagonal, hexagonal, D=2,65, D=5,26, D=4,7, d=7, d=6, d=5,5, d=2, cores trao trao trao

Pirolusita preto.

tetragonal, D=4,75,

Hidrxidos: xidos minerais contendo gua ou hidroxila (OH-) como radical importante. Ex.: brucita Mg(OH)2. Haletos: cloretos, fluoretos, brometos e naturais. Ex.: fluorita CaF2, halita NaCl. iodetos

Carbonatos: incluem os minerais com o radical (CO3)-2. Ex.: calcita CaCO3. Calcita - CaCO3, hexagonal, clivagens perfeitas. D=2,71, d=3, trs

Aragonita - CaCO3, ortorrmbico, D=2,95, d=3,5, duas clivagens perfeitas. Dolomita - (Ca,Mg)(CO3)2, hexagonal, D=2,85, d=3,5, trs clivagens perfeitas. Nitratos: contm o radical NO3-1. Ex.: KNO3. (PO4)-3. D=3,2, Ex.: apatita d=5, clivagem BaSO4; d=2, trs Boratos: contm o radical BO3. Ex.: brax Na2B4O7.10H2O. Fosfatos: contm o radical Ca5(F,Cl)(PO4)3, hexagonal, fraca. Gipsita - CaSO4 fratura fibrosa. 2H2O,

Sulfatos: contm o radical (SO4)-2. Ex.: barita monoclnico,

D=2,32, d=3,

Anidrita - CaSO4, ortorrmbico, clivagens perfeitas.

D=2,98,

Geologia..................................................................................................... Tungstato: contm o radical WO4. Ex.: sheelita CaWO4.

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Silicatos: radical (SiO4)-4, formam a classe qumica mxima entre os minerais, contm vrios elementos, dos quais os mais comuns so o Na, K, Ca, Mg, Al e Fe em combinao com Si e O formando estruturas qumicas complexas. Ortoclsio - KAlSi3O8, monoclnico, D=2,27, d=6, "Kfeldspato"). Anortita - CaAl2Si2O8, triclnico, D=2,76, d=6, "Cafeldspato" ou plagioclsio) Micas - muscovita - KAl2(AlSi3O10)(OH)2, monoclnico, D=2,88, d=2,5, mica branca; Biotita K(Mg,Fe)2(AlSi3O10)(OH)2, monoclnico, D=3,2, d=2,5, mica preta. Piroxnios - aegirina (NaFeSi2O6, monoclnico, D=3,5, d=6,5, piroxnio verde/castanho). Anfiblios tremolita (Ca2Mg5Si8O22(OH)2, monoclnico, D=3,2, d=6, anfiblio verde claro). Argilo-minerais triclnico, D=2,6, d=2). Caulinita (Al2Si2O5(OH)4,

V.6. Propriedades FsicasAs propriedades fsicas determinadas pela composio cristalogrfica. dos minerais so qumica e estrutura

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Hbito - a forma externa do mineral. Os planos de um cristal so expresses externas exatas da organizao interna dos tomos. Tipos de hbito: acicular, laminar, colunar, fibroso, botroidal, tabular, micceo etc

Clivagem a tendncia de um mineral se quebrar ao longo de planos preferenciais. Clivagem perfeita ou boa (2 ou 3 direes), moderada, irregular etc. Tais planos so controlados pela estrutura cristalina e pelas ligaes qumicas. Ex. micas uma direo e K-

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feldspato direes.

duas

Fratura - a forma como um mineral quebra. Os principais tipos de fraturas: conchoidal (quartzo), plana e irregular. Dureza - resistncia (relativa) que um mineral oferece ao ser riscado com outro mineral ou com um objeto qualquer. Esta associada estrutura cristalina e ao arranjo dos tomos (ligaes). A dureza de um mineral uma propriedade importante e pode ser avaliada de acordo com a Escala de Dureza de Mohs (relativa) (Tabela V.1). Tabela V.1. Escala de dureza de Mohs.Durez a Baixa Grau de dureza 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Minerais Observaes

talco gipso calcita fluorita apatita ortoclsio quartzo topzio corndon diamante

so riscveis pela unha (D = 2,5) riscam a unha e so riscveis pelo vidro (D=5,5) e pela lmina do canivete (D=5,5) riscam o vidro e a lmina do canivete

Mdia

Alta

Tenacidade resistncia que o mineral oferece deformao. Termos utilizados para descrever a tenacidade dos minerais: quebradio, malevel, dctil, flexvel etc. Magnetismo a propriedade de alguns minerais de serem atrados pelo im. Ex. magnetita e pirrotita. Densidade ou peso especfico o peso de um mineral comparado com o peso do mesmo volume de gua (adimensional). Minerais com tomos agrupados densamente apresentam densidades mais elevadas. Quartzo D = 2,65, calcita D =2,75, magnetita D = 5,2.

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V.7. Propriedades pticasCor o comprimento de onda luminosa refletida ou transmitida; opaco, transparente e translcido; idiocromtico, alocromtico, pleocrosmo, dicrosmo; iridescncia, opalescncia etc.; hialino, vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, violeta etc.

Trao a cor do trao deixado pelo mineral aps riscar a superfcie de uma placa de porcelana. Ex. hematita (vermelho), pirita (preto) e quartzo (branco). Brilho a intensidade da reflexo da luz. O brilho do mineral pode ser vtreo, resinoso, sedoso, adamantino, metlico etc.

V.8. Propriedades QumicasPolimorfismo - diferentes minerais com a mesma frmula qumica, porm formas cristalinas diferentes. Calcita (CaCO3, hexagonal) e Aragonita (CaCO3, ortorrmbico). Isomorfismo - minerais de composio qumica diferente, porm anlogas, com a mesma estrutura cristalina. Plagioclsios (Ca,Na-feldspatos, triclnicos).

V.9. Esquema de Identificao MacroscpicaOs minerais mais comuns podem ser identificados a partir da determinao das suas propriedades e posterior consulta a um manual de mineralogia. 1. Cristalizao: sistema enquadra a amostra. cristalino em que se

2. Forma dos cristais: cubo, tetraedro, prisma hexagonal com terminao em pirmide, octaedros, dodecaedro, etc., acrescentando se eudrico, subdrico ou andrico. 3. Hbito: cbico (eqidimensional), prismtico, acicular, fibroso, micceo, botroidal, etc. 4. Cor: examinar refletida. 5. Pleocrosmo: direo uma superfcie de cor recente de acordo em com luz a

mudana

6. Brilho: metlico, no metlico: vtreo, resinoso, sedoso, gorduroso, nacarado, adamantino e terroso..

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7. Cor do trao: sempre sobre uma placa de porcelana no brilhante. 8. Clivagem: boa, ntida, fcil, regular ou ruim. Quantos planos de clivagem. 9. Fratura: existente ou no. 10. Dureza relativa: usar a escala de Mohs. do mineral): 11. Diafaneidade (transparncia transparente, translcido opaco. 12. 13. 14. 15. 16. Densidade relativa. Magnetismo: atrao por um im de mo. Presena de incluses. Alterao Diagnstico Guia para identificao mineralgica.Amostras

Tabela V.2

Caractersticas do mineral 1. Hbito: 2. Brilho: 3. Cor: 4. Diafaneidade: 5. Pleocroismo: 6. Cor do Trao: 7. Clivagem: 8. Fratura: 9. Dureza: 10.Densidade 11.Alterao superficial: 12.Ensaios de confirmao: 13. Nome do Mineral 14.Frmula: 15.Sistema cristalino: 16.Ocorrncia: Observao:

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Captulo VI.

PETROGRAFIA

As rochas so agregados naturais formados de um ou mais minerais, que podem ser de um tipo (rocha monominerlica) ou de vrios tipos (poliminerlica). A crosta terrestre constituda essencialmente de rochas. So elas, juntamente com os fsseis, os elementos que os gelogos usam para decifrar os fenmenos geolgicos atuais e do passado. A Petrografia ou petrologia o ramo da cincia geolgica dedicado ao estudo da constituio, textura, origem e classificao das rochas. Tcnicas de reconhecimento petrogrficas: anlise macroscpica microscopia ptica e eletrnica anlise geoqumica Quanto origem (gnese), as rochas so distinguidas em gneas ou magmticas, rochas metamrficas e rochas sedimentares; dentro desses grupos, de forma geral, a textura e a composio mineral so os critrios para a identificao do tipo litolgico.Rochas Sedimentares Clsticas ou mecnicas Qumicas Organoqumicas Vulcanoclsitcas Ortometamrficas (magmticas) Parametamrficas (sedimentares) Intrusivas Extrusivas ou efusivas

Rochas Metamrficas

Rochas Magmticas ou gneas

VI.1 Rochas sedimentaresSo rochas formadas a partir do material resultante da ao do intemperismo e da eroso de uma rocha qualquer que posteriormente ser transportado e depositado em outro ambiente. As rochas sedimentares so importantes por estarem associadas depsitos de carvo, petrleo, gs natural,

Geologia..................................................................................................... alumnio, minrio construo civil. de ferro, matria prima para

48 a

A diagnese o conjunto de processos fsicos e qumicos sofridos pelos sedimentos aps sua deposio, e que resultam em litificao, como, p.ex., compactao, recristalizao, dissoluo, precipitao de minerais etc.

Processos geradores das rochas sedimentares 1. Intemperismo da rocha geradora: Fsico, Qumico e Biolgico 2. Transporte: gua, vento e gelo Suspenso Trao saltao e rolamento 3. Deposio ambientes Continental: fluvial, lacustre, desrtico e glacial Transicional: praia, delta, estuarino, lagunar... Marinho: plataforma, recife, talude continental, fundo ocenico. 4. Litificao e diagnese Compactao e cimentao Ambientes deposicionais O estudo dos ambientes modernos, seus sedimentos e processos contribui muito para o entendimento dos ambientes deposicionais antigos. Ambiente marinho: distribuio mais extensa e mais contnua, deposio de sedimentos qumicos e clsticos Ambiente continental: depsitos predomnio de sedimentos clsticos Rochas carbonticas As rochas carbonticas formam aproximadamente 10% do registro sedimentar exposto, tendo uma grande distribuio ao longo do tempo geolgico. So formadas predominantemente por calcita, aragonita e dolomita, mais restritos,

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alm de fsseis e siliciclsticos. produto principalmente de precipitao orgnica de carbonato de clcio. As rochas carbonticas so formadas principalmente em ambiente marinho de guas claras, quentes e rasas. Minerais comuns em rochas sedimentares Quartzo, muscovita, biotita, caulinita, ilita, montmorilonita, aragonita, calcita, dolomita, siderita, gipso, pirita, hematita, magnetita... Classificao I. Siliciclsticas Formadas por fragmentos de rochas preexistentes (clastos). Conglomerado, arenito, siltito, folhelho, diamictito, tilito, etc. II. Biognicas ou bioqumicas Origem orgnica Diatomito, radiolarito, coquina, etc. III. Qumicas Evaporao e precipitao, Calcrio, gipsita, anidrita, halita, etc. IV. Vulcanocltsicas fragmentos de atividades vulcnicas argilito,

VI.2 Rochas gneasSo formadas a partir da consolidao do magma em profundidade (rocha gnea plutnica) ou em superfcie (rocha gnea vulcnica). Atravs da textura e da composio mineralgica de uma rocha magmtica pode interpretar as condies em que a rocha se formou As rochas magmticas intrusivas ou plutnicas se formam quando o magma resfria lentamente, usualmente em profundidades de dezenas de quilmetros, os cristais separam-se do lquido fundido, formando rochas de granulao grossa (rochas fanerticas equigranular). As rochas magmticas extrusivas so formadas quando o magma resfria rapidamente, normalmente prximo a superfcie da terra, os cristais so extremamente

Geologia..................................................................................................... pequenos e resulta uma rocha de textura vtrea (rochas afanticas). granulao fina

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O magma uma fuso silicatada, contendo gases e elementos volteis, gerada em altas temperaturas no interior da Terra. Caractersticas das rochas gneas cor: melanocrtica, mesocrtica e leucocrtica. textura: vtrea. fanertica, afantica, porfirtica e

composio: flsica ou mfica, cida, intermediria (alcalinas), bsicas, ultrabsicas. Tipos de rochas gneas ou magmticas: Granito: quartzo, K-feldspato, Ca-feldspato, micas (biotita e muscovita), granada etc. Apresenta textura fanertica. Riolito: correspondente extrusivo do granito. Textura porfirtica com abundantes fenocristais de quartzo. Sienito: K-feldspato, anfiblio, pouca slica. Predominantemente leucocrtica com feldspato de cor cinza claro. Gabro: Ca-Na-feldspato (labradorita), piroxnio (augita ou diopsdio) e magnetita. Basalto: piroxnio, plagioclsio e calcita (baixa). Colorao escura e textura finamente cristalizados. Classificao qumica das rochas gneas: rochas cidas intermedirias bsicas ultrabsicasRochas Plutnica Hipoabissais Vulcnicas cidas Granito Granito porfirtico Riolito

> 65% de SiO2 65 - 55% SiO2 55 - 45% de SiO2 < 45% SiO2Intermedirias Sienito Diorito porfirtico Andesito Bsicas Gabro Diabsio Basalto

Tabela VI.1. Classificao das rochas gneas.

Modos de ocorrncias das rochas gneas

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Batlitos - so grandes corpos de rochas plutnicas que se formam em profundidade, podendo se ter mais 100 km2. Laclito so intruses de rochas gneas lentiformes, geralmente circulares ou subcirculares, concordantes as rochas encaixantes. Dique - intruso de forma tabular discordante, preenchendo uma fenda aberta em outra rocha. Quando o dique concordante com as rochas encaixantes chama-se sill.

VI.3 Rochas MetamrficasAs rochas metamrficas podem ser formadas a partir de rochas gneas, sedimentares ou mesmo metamrficas, preexistentes, submetidas a novas condies de presso e temperatura. Quando as rochas atravs de processos geolgicos so submetidas a condies diferentes (temperatura e presso) das quais foram formadas, ocorrem modificaes denominadas de metamorfismo. Durante o metamorfismo ocorrem modificaes nas composies qumicas e/ou a estrutura cristalina dos minerais, sem haver fuso ou alterao na constituio qumica total da rocha (processo de equilbrio fsicoqumico no estado slido, isoqumico). Podem ocorre tanto a recristalizao dos minerais preexistentes como tambm a formao de novos minerais. Fatores de metamorfismo Calor Presso Percolao de fluidos Caractersticas das rochas metamrficas: textura xistosidade/foliao, clivagem ardosiana. funo da composio da rocha original e da intensidade e tipo do metamorfismo. Principais tipos de rochas metamrficas Gnaisse - caracteriza-se pela alternncia de bandas de cores claras (quartzo e feldspato) e escuras (biotita, anfiblio ou granada). o tipo litolgico predominante no estado do Rio de Janeiro, formando grande parte da do macio da Serra do Mar.

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Xisto - ausncia de bandamento e presena de finas lminas ao longo da qual a rocha pode ser quebrada mais facilmente. Filito - textura intermediria entre o xisto e a ardsia e tende a partir-se em lminas. Ardsia - rocha de granulao extremamente fina com boa clivagem, normalmente utilizada na construo civil. Mrmore - calcrio metamrfico. Quartzito - derivada do metamorfismo do arenito. Na classificao das rochas metamrficas utiliza-se o nome do tipo textural precedido da assemblia de minerais constituintes em ordem crescente de importncia. Ex. estaurolita-granada-quartzo-xisto. Grau de Metamorfismo O metamorfismo pode ocorre com maior ou menor intensidade em funo das temperaturas e presses a que a rocha submetida, o que, at certo ponto, funo tambm das profundidades em que o fenmeno ocorre. Metamorfismo regional ou de contato.

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Captulo VII.

DINMICA EXTERNA

A dinmica externa retrata todos os processos geolgicos que, atuando sobre a parte mais superficial da Crosta, promovem o seu modelamento. A ao da gua, dos ventos, do calor e do frio sobre as rochas provoca o seu desgaste e decomposio, causando o que se denomina de INTEMPERISMO. O intemperismo implica sempre na desintegrao das rochas, que pode ser de vrios modos, pelos agentes qumicos, fsicos e biolgicos. Esta desintegrao gera areias, lamas e seixos, tambm denominados SEDIMENTOS. O deslocamento desses sedimentos da rocha desintegrada chamado de EROSO. O transporte desse material para as depresses da crosta, (oceanos, mares e lagos) pode ser realizado pela gua (enxurradas, rios e geleiras) ou pelo vento, formando depsitos como as areias de praias e de rios, as dunas de desertos e as lamas de pntanos. Todo PROCESSO (ao) natural obtm-se, como PRODUTO (resultado da ao) uma modificao na paisagem superficial do planeta. Por exemplo, aps uma intensa chuva (PROCESSO) muitas encostas de morros sero sulcadas por eroso (PRODUTO 1) e o material (solo ou rocha) removido ser depositado em vales ou no sop destes morros (PRODUTO 2) ou levado por rios. Em fim, processaram-se modificaes na paisagem superficial. Este processo ocorre sem a interferncia do homem, cuja ao pode acelera-lo. O homem influncia no processo de denudao, principalmente devido ao desmatamento. Na Figura VII.1 representada uma viso simplificada das fontes de energia dos processos externos que atuam na superfcie da Terra

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Figura VII.1. Fontes de energia dos processos que atuam na superfcie da Terra.

VII.1 ProcessosProcessos fsicos: tenses (variao de temperatura, gravidade, etc.) e cintica (resultante da variao de velocidade de um corpo). Processos qumicos: reaes (hidrlise, combinaes, etc.), solues/precipitaes etc. redox,

Processos biolgicos: atividade dos organismos gera relaes de fenmenos Fsicos e Qumicos com o meio ambiente. A presso do crescimento das razes vegetais pode provocar a desagregao da rocha. O vento ao balanar a rvore contribui para afrouxar as rochas fendilhadas. Ao de animais como: minhocas, formigas, cupins, roedores, etc. Os processos geolgicos responsveis pela formao das rochas sedimentares podem ser reunidos em trs grandes grupos: intemperismo, eroso, transporte e deposio.

VII.2 IntemperismoConjunto de processos fsicos, qumicos e biolgicos, operantes na superfcie terrestre que ocasionam a alterao dos minerais das rochas, graas a ao de agentes atmosfricos e biolgicos. Processo

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espontneo controlado pelas foras (energias) envolvidas nas ligaes dos ons que fornam os cristais. O intemperismo um dos processos mais importante para o desenvolvimento da vida sobre a Terra. Os nutrientes inorgnicos disponveis no solo ou nas guas superficiais so obtidos a partir do intemperismo das rochas e dos minerais. Por qu ocorre intemperismo? a resposta natural dos minerais das rochas superfcie do planeta, em virtude de mudanas nas condies fsicas e qumicas em que estes se formaram (altas presses e temperaturas no interior da Terra). Processo espontneo controlado pelas foras (energia) envolvidas nas ligaes dos ons que formam os cristais. Ex.: a olivina (Mg2SiO4) se altera mais facilmente do que o quartzo (SiO2). Reao de hidrlise da olivina:Mg2SiO4 + olivina 4H+ + 4 OH 2Mg++ + gua ionizada cido silcico-

4 OH + H4SiO4 ons em soluo

-

Processos qumicos A dissoluo, alm de ser um processo intemprico, tambm pode se constituir em um eficaz processo erosivo, quando envolve a remoo de apreciveis massas rochosas. O exemplo mais evidente a carstificao, que trata da dissoluo de rochas carbonticas formando cavernas, grutas, dolinas etc. Fatores condicionantes intemperismo do tipo e intensidade do

clima (temperatura, precipitao) relevo (inclinao do terreno) constituio dos minerais (composio qumica) estrutura das rochas (porosidade, xistosidade, fraturas) tamanho das partculas. Temperatura A temperatura intervm na velocidade da decomposio qumica. Esta mais rpida em climas quentes do que em climas temperados e frios. A pluviosidade elevada, associada a temperatura mdias altas e cobertura vegetal exuberante, tem papel muito eficaz na decomposio das

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rochas, pelo aumento do teor em cidos hmicos e gs carbnico. Intemperismo fsico: fragmentao ou desagregao do material rochoso em partculas cada vez menores. No h mudana mineralgica ou qumica. Dilatao X compresso (variao aquecimento e resfriamento) na taxa de

Congelamento d'gua no interior das rochas (aumento do volume, 9%) Cristalizao de sais no (cloreto de sdio, gipsita) interior das fendas

Deslocamento de massas rochosas, lquidas (gua) e gasosas (ar). Rocha = minerais com diferentes coeficientes de dilatao trmica As rochas no interior da crosta so submetidas a alta presso, quando expostas s condies de superfcie, h um alvio de presso e consequentemente, expanso da parte rochosa atingida. O alvio de presso leva ao desenvolvimento de diclases, juntas e planos de fraturas na rocha. O intemperismo qumico forma, predominantemente, argilo-minerais e hidrxidos de Fe e Al. H mudana mineralgica. Reao qumica entre a rocha e solues aquosas diversas. Oxidao X reduo Dissoluo X precipitao Hidrlise Combinao Hidrlise a reao entre os ons H+ e OH- da gua e os elementos (ou ons) do mineral. importante lembrar que apesar do que se imagina a gua no um lquido de pH neutro. Oxidao um processo de decomposio qumica que envolve perda de eltrons. Ex. a pirita (FeS2) se oxida em xido de ferro hidratado. O intemperismo fsico favorece o qumico criando condies de penetrao intemperismo de solues

Geologia..................................................................................................... atravs das fraturas especfica do material. e aumentando a

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superfcie

O intemperismo biolgico compe-se de uma srie de aes fsicas e qumicas dos organismos sobre o meio ambiente para a adaptao do meio sua sobrevivncia. Est relacionado com as reaes qumicas da matria viva e com o comportamento dos organismos. Produtos do Intemperismo Regolito (ou manto de intemperismo) cobertura de material mineral inconsolidado na superfcie da Crosta que repousa diretamente sobre rocha inalterada. Muitos autores restringem a abrangncia do termo para os materiais que no sofreram transporte. Solo a superfcie inconsolidada que recobre as rochas e mantm a vida animal e vegetal da Terra. constitudo de camadas que diferem pela natureza fsica, qumica mineralgica e biolgica que se desenvolvem com o tempo sob a influncia do clima e da atividade biolgica. Sedimento: regolito ou outro produto do intemperismo (ons em soluo) que foi transportado por qualquer processo da dinmica externa.

VII.3 ErosoA eroso engloba um grupo complexo de processos geolgicos pelo qual o produto final do intemperismo removido por ao de um agente natural. A configurao morfolgica de uma paisagem pode ser devido a uma atividade construtiva (dunas, restingas, relevo vulcnico, deltas) ou destrutiva (mar, gelo, vento e rios). Se no fosse a instabilidade tectnica da crosta (dinmica interna), h muito tempo j teriam desaparecidos todos os continentes. Em 25 milhes de anos (taxa atual de denudao) todos os continentes seriam arrasados ao nvel do mar. O relevo terrestre resultante dos processos englobado na dinmica interna (vulcanismo, terremoto e movimentao das placas tectnicas) e os processos da dinmica externa (intemperismo, eroso, transporte e deposio). Processos erosivos

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Processos gravitacionais: processos que envolvem deslocamento de massas (rocha, solo, regolito ou sedimento) sob ao da gravidade, buscando uma posio de menor energia potencial. Processos hidrodinmicos ao das ondas (abraso marinha) ao de correntes (fluvial) ao de ventos (deflao) Agentes erosivos: gravidade INTEMPERISMO chuva, rio, mar, vento, geleira e + EROSO = DENUDAO

Produtos da eroso: sedimentos Tipos de sedimentos organo-qumico Clstico, qumico e

Clsticos: resultam da fragmentao de material rochoso e transportado por um agente externo. Exemplo: areia, silte, argila, etc (Tabela VII.1). Tabela VII.1 Escala granulomtrica em mm. Classe Mataco Calhau Seixos Grnulo Areia Silte Argila Dimetro mm >256 64 - 256 4 - 64 2 - 4 0,062 - 2 0,004 0,062 90%) oxignio silcio alumnio ferro

Secundrios (< 10%) magnsio sdio potssio titnio fsforo mangans enxofre

Geologia..................................................................................................... Tabela VIII.3. Granulometria constituem o solo.Granulometria Dimetro mm 2,00 - 1,00 1,00 0,50 0,25 0,10 0,50 0,25 0,10 0,50

65 que

das

partculas

Areia muito grossa Areia grossa Areia mdia Areia fina Areia muito fina Silte Argila

Nmero de partculas por grama 90 720 5.700 46.000 722.000 5.776.000 90.260.853.000

rea superficial g/cm2 11 23 45 91 227 454 8.000.000

0,05 - 0,002 < 0,002

VIII.3. Fatores de Formao dos SolosCLIMA FLORA SOLO ROCHA ALTERADA FAUNA

Esses fatores so influenciados pelo Tempo e Relevo. Em 1883 Dokuchaiev sugeriu 5 fatores formadores do solo: Material parental, Clima, Tempo, Organismos (plantas e animais) e o Relevo (topografia). Os fatores de formao so relacionados funcionalmente na forma de uma equao: S = f (Cl, O, R, MP, T) VIII.3.1 Material Parental O estado inicial do sistema necessariamente uma rocha consolidada. 1. rochas e M.A. "in situ", 2. sedimentos inconsolidados, marinho ou deltaico, 3. material transportado remanejado - colvio, ex.: fluvial, de elico, alterao solo no

Principais grupos de Materiais Parentais:

produto

4. produtos de pedognese anterior. Principais caractersticas das rochas Solo

Geologia..................................................................................................... VIII.3.2. Estrutura dos Minerais

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A composio mineralgica do material parental vai influenciar muito nas caractersticas do solo, principalmente na fertilidade. Os minerais nosilicticos possuem estruturas relativamente simples, mas variam amplamente nas suas solubilidades e resistncia decomposio. Os silicatos geralmente possuem estruturas muito complexas na qual a unidade fundamental o tetraedro de Si-O. A estabilidade das rochas depende da composio e da estrutura dos seus minerais. VIII.3.3. Composio Materiais Parentais Qumica e Mineralgica dos

A constituio mineralgica, a composio qumica e arranjo estrutural dos minerais influenciam diretamente nos processos de intemperismo. A Tabela VIII.4 so apresentados os principais ctions removidos durante o processo de intemperismo qumico.

Reao de caulinita:4KAlSi3O8 +

alterao4H+ +

do K-feldspato4K+ +

e

formao+

da

caulinita

2H2O 8SiO2 K-feldspato slica

Al4Si4O10(OH)8

Tabela VIII.4. Intemperismo grupos de rochas gneas.Rocha Constituintes primriosMinerais Feldspato Quartzo Micas GRANITO Minerais ferroMg2+ , Ctions K+ Na+ K+, Fe2+, Mg2+

qumico

de

dois

grandes

Produtos do IntemperismoColides slica alumnio slica alumnio slica Minerais secundrios argilominerais argilominerais argiloMinerais presentes Quartzo algumas micas Ctions removidos Na+ K+ Mg2+

Geologia.....................................................................................................magnesianos Feldspato BASALTO Ferromagnesianos Magnetita Fe2+ K+ Na+ Mg2+ Fe2+ Fe2+ alumnio xidos de ferro slica alumnio slica alumnio xidos de ferro minerais hematita e goethita argilominerais argilominerais hematita e goethita

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Na+ Ca2+ Mg2+

rea de Superfcie dos Materiais Parentais A rea de superfcie das partculas regula a maior ou menor interao com o "ambiente" (gua). Variaes na rea de superfcie e na distribuio do tamanho das partculas interferem na VELOCIDADE de formao do solo. A rea de superfcie especfica maior quanto menor for o tamanho das partculas. Ex.: rea de superfcie das rochas consolidadas < areias aluvionares < argila (Tabela VIII.3). Permeabilidade (K) dos Materiais Parentais aumenta a velocidade do movimento de umidade, acelera o movimento dos materiais em soluo ou suspenso, influencia a velocidade de formao do solo. VIII.3.4. Clima um dos fatores mais importantes na formao dos solos. Influencia: velocidade de formao e tipo de solo, distribuio da vegetao e dos organismos, tipos de processos geomorfolgicos. O Clima um conceito composto, inclui: temperatura, umidade, evapotranspirao, precipitao, durao da insolao, ventos, etc. Por simplicidade definiremos o clima em funo de valores mdios da: a) temperatura, b) precipitao (umidade) Estes so os fatores formao dos solos. mais importantes para a

Geologia..................................................................................................... a) Temperatura

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Influencia a percentagem e distribuio dos organismos (fauna e flora) no solo. Regies intertropicais tem a proteo da cobertura vegetal que amortece os extremos de temperatura. Influencia na velocidade de alterao dos minerais. A amplitude das variaes dirias e estacionais da temperatura do solo diminui com a profundidade. Os processos pedogenticos mais dinmicos ocorrem nas camadas superficiais, onde as temperaturas sofrem maiores variaes. Valores de radiao solar que chega superfcie do solo funo: variaes diurnas e sazonais, latitude, altitude, ventos, cobertura vegetal e cor do solo. Solos escuros absorvem 92% da radiao solar. b) Umidade (Precipitao) Inclui todas as formas de gua que entram no solo derivada principalmente da PRECIPITAO. Para a pedognese o que importa o EXCESSO DE GUA: lixiviao, eluviao renova a gua que circunda os minerais. que esto sofrendo hidrlise. A percolao da gua no solo funo: porosidade, estrutura do solo, formas de relevo, condies climticas e permeabilidade. Regies com disponibilidade de gua excedente - maior energia pedogentica. Funo a) Intensidade da precipitao Em reas sem vegetao as precipitaes intensidade moderada so as mais efetivas: chuvas fracas sofrem rapidamente a EVAPORAO, chuvas fortes maior valores que a capacidade de infiltrao (CI): aumento do escoamento superficial e problemas erosivos. Regies tropicais maior ctions alcalinos e bsicos. b) Cobertura Vegetal A cobertura vegetal tem um papel importante na interceptao da precipitao das atravs das folhas. A quantidade de interceptao relacionada com o tipo e densidade da vegetao. a taxa de lixiviao de de

Geologia..................................................................................................... c) Capacidade de Infiltrao solos com textura grossa - maior entrada de gua,

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solos com textura mais fina - menor entrada de gua. d) Permeabilidade e Inclinao da Superfcie A movimentao da gua no interior do solo muito depende da permeabilidade. A presena de uma camada impermevel gera saturao das camadas superiores resultando em movimentos laterais. e) Teor de Umidade Antecedente do Solo influncia direta na entrada da precipitao, solo saturado - nenhuma umidade entrar no solo, Ex.: base das encostas, depresses, interferncia do lenol fretico maior escoamento superficial. Movimento da Umidade A diferena dos horizontes fortemente determinada pelo movimento da gua no interior do solo. A taxa de