Geologia e Pedologia Do Solo

Universidade Federal de Viosa Centro de Cincias Agrrias Departamento de Solos

CONTEDOS BSICOS DE

GEOLOGIA E PEDOLOGIAPARA AS DISCIPLINAS DE SOL 213, SOL 215 e SOL 220

Viosa - Minas Gerais 2005

CONTEDOS BSICOS DE

GEOLOGIA E PEDOLOGIAPARA AS DISCIPLINAS DE SOL 213, SOL 215 e SOL 220

Cristine Carole Muggler* Irene Maria Cardoso* Mauro Resende Maurcio Paulo Ferreira Fontes* Walter Antnio Pereira Abraho* Anr Fiorini de Carvalho** Professores do Departamento de Solos da UFV

A VIDA E A TERRA

"As ilhas de coral de Belau, no Pacfico, mostraram quo intimamente trabalham em conjunto os elementos da Terra. Estas ilhas foram originalmente criadas por vulces, que se ergueram do solo martimo. Em seguida, os cumes vulcnicos foram batidos pelas ondas do oceano. Enquanto isso, os animais de coral fizeram construes sobre os negros cumes dos vulces. Enquanto estes lentamente iam afundando no mar, as colnias de coral cresciam firmemente para cima, mantendo as ilhas prximo do nvel do mar. A vida, conclui-se, evitou que as ilhas afundassem. Os recifes de coral e os atis transformaram-se num paraso para uma variedade desconcertante de seres vivos. Em Belau, a vida no se limita a subir para o planeta como um lquen para uma rocha. A vida e a Terra esto numa espcie de simbiose; rocha, mar, ar e vida colaboram. Este arquiplago no existiria sem os vulces da litosfera, as ondas da hidrosfera, o calor e os ventos da atmosfera e as criaturas da biosfera. Por quase todo o lado para onde olhamos neste planeta, a biosfera alterou o mundo to profundamente que difcil dizer onde termina a vida e comea a Terra. Isto no significa que a vida seja sempre criadora. Tal como o vulco, a vida tanto cria como destri. Em Belau, certas espcies de pequenos moluscos, chamados qutons, tm dentes metlicos que so suficientemente fortes para corroer o coral. Estas vorazes criaturas, na verdade, comem as ilhas: cortam por baixo um banco de coral da ilha at que ele tomba tal como uma rvore abatida por castores. O que os corais erguem, estes moluscos derrubam. O papel da espcie humana, flutuando numa pequena ilha no espao, est ainda em questo. At agora nossa espcie foi criadora e destruidora, coral e molusco. Nosso carter final pode ser decidido por esta gerao e pela prxima."(Weiner, J. Planeta Terra)

NDICE1. INTRODUO Aula de campo: Serra de So Geraldo 2. A TERRA: ESPAO E TEMPO Caractersticas do Globo Terrestre Tempo Geolgico Tectnica de Placas Processos Geolgicos O Ciclo das Rochas 3. MINERAIS Propriedades fsicas dos minerais Classificao qumica dos minerais Minerais petrogrficos 4. ROCHAS GNEAS O magma Plutonismo Vulcanismo Classificao e identificao de rochas gneas 5. ROCHAS SEDIMENTARES Ciclo sedimentar Classificao e identificao de rochas sedimentares 6. ROCHAS METAMRFICAS Metamorfismo Perturbaes das rochas Classificao e identificao de rochas metamrficas 7. INTEMPERISMO Tipos e processos de intemperismo Atributos das rochas e intemperismo Aula de campo: arredores de Viosa 8. MINERAIS SECUNDRIOS Minerais Argilosos Silicatados xidos de Fe e Al Cargas eltricas 9. FORMAO DO SOLO Fatores de formao do solo Processos gerais de formao do solo Processos especficos de formao do solo 10. PAISAGEM DE VIOSA Aula de campo: Arredores de Viosa 11. INTRODUO AO ESTUDO DE MAPAS GEOLGICOS Estratigrafia Classificao estratigrfica Mapas geolgicos Interpretao de mapas geolgicos 12. ASPECTOS GERAIS DA GEOLOGIA DO BRASIL 13. BIBLIOGRAFIA BSICA 1 4 5 8 12 15 16 19 19 21 23 27 27 28 30 32 36 36 37 40 40 41 43 45 45 49 52 56 56 59 62 66 66 68 69 73 73 78 78 80 82 85 86 88

Geologia e Pedologia

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1. INTRODUOOs fatores de formao dos solos so: Material de Origem, Organismos, Clima, Relevo e Tempo. Ou seja: Solo = f (Material de Origem, Organismos, Clima, Relevo, Tempo) O Material de Origem do solo, , principalmente, a rocha. Geologia (do grego Geo = Terra; logos = cincia) a cincia da Terra. A Petrologia e a Mineralogia so ramos da Geologia que estudam respectivamente as rochas e minerais. Os minerais constituem as rochas. No solo h minerais provenientes das rochas (minerais primrios) e minerais formados a partir da alterao dos minerais primrios (minerais secundrios). A Pedologia consiste no estudo do Solo (Pedo = solo) e considerada uma cincia, no sendo portanto um ramo da Geologia. Vivemos em um planeta chamado Terra. Este planeta dinmico, ou seja, possui ciclos de criao e recriao contnuos. As atividades humanas exercem influncia sobre estes ciclos. Necessrio se faz ento, conhecer e entender os processos que nele ocorrem, para que nossas atitudes frente a este planeta sejam mais consequentes. Esta apostila tem o objetivo de orientar o estudo inicial da Geologia e da Pedologia. Ela no esgota portanto o contedo do curso. necessria a complementao com a leitura de outros materiais. As referncias bibliogrficas so indicadas no final da apostila, ou ao final de cada captulo quando necessrio. Alm disso encontra-se disponvel um volume de Textos complementares contendo textos selecionados complementares a esta apostila.

AULA DE CAMPO: SERRA DE SO GERALDOObjetivo Apresentar o grande laboratrio desta disciplina - a natureza. Observar algumas relaes entre o ambiente e o homem, vinculando-as s rochas e minerais: transformaes, evoluo da paisagem, implicaes na riqueza em nutrientes, hidrologia, instabilidade eroso natural ou provocada. Metodologia Esta a primeira aula do semestre e acontece no campo, o nosso principal laboratrio. Ento o primeiro contato do aluno com a disciplina o campo. Nesta aula cabe ao aluno fazer todas as observaes, questionamentos e anotaes individualmente ou em grupo, sem a interferncia do professor. Ao final da aula, o professor coordena o debate e interpretao das observaes. Com isso, espera-se aguar a capacidade de observao e o esprito crtico dos alunos, ao mesmo tempo em que se tem a oportunidade de resgatar o conhecimento que o aluno possui, assim como sua capacidade de desenvolver idias e construir conceitos.

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Conceitos bsicos Esta disciplina , para a maioria da turma, o primeiro contato cientfico com o solo, j que de resto a nossa vida est intimamente relacionada a ele, pois dele que retiramos os nossos alimentos, sobre ele que construmos as nossas casas e desenvolvemos as nossas atividades. O solo consiste de um corpo complexo cuja origem e desenvolvimento so determinados pelos chamados fatores de formao do solo. Um destes o material de origem; este geralmente um material slido, compacto de origem mineral, que vai se transformando at resultar no solo, que solto e incoerente. Estes materiais slidos so as rochas, que de modo geral, imprimem diversas caractersticas ao solo, mesmo em solos j muito envelhecidos (intemperizados). Uma rocha definida como uma associao natural de minerais que se formam sob condies fsico-qumicas especficas e obedecem a determinadas leis de associao, constituindo parte essencial da crosta terrestre. Roteiro Viosa (do campus at a rodoviria): nvel no mais inundvel (terrao). Estrada Viosa-Juiz de Fora: toda a estrada est praticamente ao longo de cortes profundos at prximo ao aeroporto. Depois segue ao longo de cortes nas elevaes, aterros e terraos at Coimbra (cuja parte central est em um terrao). O limite entre a Bacia do Rio Doce (foz em Regncia no ES) e a Bacia do Rio Paraba do Sul (foz em Campos - RJ) quase imperceptvel e est prximo escarpa da Serra de So Geraldo. Serra de So Geraldo: apresenta afloramentos de rochas, quedas dgua, eroso, uso agrcola, etc. Observaes A regio de Viosa (Planalto de Viosa no vale do Rio Doce) apresenta um relevo acidentado e fundos de vale em dois nveis: um no mais inundvel (por exemplo, campus da UFV; centro de Viosa) e outro mais prximo ao rio, periodicamente inundvel, em pocas de enchentes (por exemplo, Rua Dona Gertrudes). As pedras (rochas) usadas em construes nesta regio apresentam em geral faixas claras e faixas escuras. As faixas claras so formadas por minerais claros (quartzo e feldspato) e as escuras por minerais escuros (biotita e anfiblio). As rochas, por desagregao e decomposio, se transformam dando origem ao solo. Este constitudo de horizontes (camadas) denominados de A, B e C. O horizonte A consiste dos primeiros centmetros do solo, tem cor escurecida, sendo mais rico em matria orgnica. O horizonte B, com espessura de poucos metros, tem cor amarelada, conferida pela presena do mineral goethita (FeOOH), e em geral mais resistente eroso. O horizonte C muito profundo, tem cor rsea quando seco e avermelhada quando mido, devido presena do mineral hematita (Fe2O3), sendo muito suscetvel eroso. Em alguns locais este horizonte est muito prximo superfcie. Os afloramentos de rochas so raros, mas em alguns locais observam-se seixos e cascalhos brancos (mineral quartzo, SiO2) dispostos em linhas, apresentando-se por vezes arredondados, como os materiais que ocorrem no fundo


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dos rios. Algumas rochas, no entanto, afloram, como ocorre na escarpa da Serra de So Geraldo, de onde se desce para outro nvel topogrfico geral - o de Ub/Rio Branco. Na escarpa h muitos afloramentos de rocha, solos com horizonte B vermelho e horizonte C plido, bastante uso agrcola -mesmo nas reas acidentadas-, e presena de quedas dgua. A paisagem que se vislumbra da escarpa da serra bastante caracterstica e comum na regio sudeste do Brasil e conhecida como Mar de Morros.

EXERCCIOS DE FIXAO E REFLEXO (1)1. Para onde vai a gua de chuva que cai em Viosa? E na escarpa da Serra de So Geraldo? Observando-se a paisagem na Serra de So Geraldo, qual a bacia hidrogrfica que est se expandindo mais? 2. Imagine planos unindo todos os topos dos morros no Planalto de Viosa e na rea Ub/Rio Branco. Quantos andares (planos) teramos? Qual destes andares est mais prximo do mar? 3. Como se explica a presena de cascalhos quartzosos arredondados em locais afastados do rio atual? 4. Ser que o planalto de Viosa j foi mais plano? 5. A forma dos morros necessariamente determinada pela estrutura da rocha subjacente? 6. Em que condio voc esperaria ter mais gua superficial (maior nmero de fontes dgua, crregos e rios): a) horizontes A + B + C profundos e relevo plano? b) Horizontes A + B + C profundos e relevo acidentado? c) Horizontes A + B + C pouco profundos e relevo plano? d) Horizontes A + B + C pouco profundos e relevo acidentado? 7. Qual o caso do Planalto de Viosa? Isto bom ou ruim para os pequenos agricultores? 8. Por que os agricultores tendem a plantar em terrenos acidentados, principalmente quando se tem rocha fresca a pequena profundidade? 9. O que Geologia? O que Mineralogia? O que Petrologia? 10. Qual a importncia da Geologia na sua formao profissional? 11. O que solo? O que Pedologia? 12. Qual a importncia do conhecimento de solos na sua formao profissional? 13. Qual a relao entre solos e Geologia?

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2. A TERRA: ESPAO E TEMPOOs professores descascam a Terra e a descarnam para depois ensinar: Tudo no passa de um globinho Maiakowski

O planeta no qual vivemos mudou continuamente atravs de sua longa histria. Para entender o que a Terra e como ela funciona, necessrio combinar observaes diretas dos processos atuantes em sua superfcie com medidas indiretas de foras que atuam em seu interior. Deste conhecimento podemos deduzir como o planeta evoluiu dos seus primrdios at o seu presente estado. Nos ltimos anos mudou tambm a abordagem que fazemos do planeta: j no estudamos separadamente os processos e partes do nosso planeta. Hoje vemos e estudamos o nosso planeta como um todo, global e integrado, em uma abordagem sistmica: o Sistema Terra. Um sistema composto de vrios subsistemas que interagem continuamente: atmosfera, hidrosfera, litosfera, manto, ncleo, biosfera e esfera social. Formada h quase cinco bilhes de anos, de uma massa de poeira girando ao redor do recm nascido Sol, a Terra se tranformou no planeta que conhecemos hoje, ric em recursos naturais, e com a sua atmosfera hospitaleira. Um planeta ainda ativo por dentro - evidenciado pelos terremotos, vulces, bacias ocenicas que se expandem ou desaparecem e continentes que se separam. A evoluo da Terra tem sido determinada por dois mecanismos principais. O primeiro o calor interno produzido pela radioatividade na Terra. O segundo o calor externo fornecido superfcie pelo sol. O calor interno derrete rochas, produz vulces e eleva montanhas. O calor externo influencia a atmosfera e os oceanos e causa a eroso das montanhas e a transformao de rochas em sedimentos. A Terra um lugar muito especial - no somente porque ns humanos a habitamos. Mais de um milho de formas de vida se desenvolveram nesta parte nica-do sistema solar. Homo sapiens, a espcie com a capacidade da razo, at bastante recente na Terra. No estudo da geologia ns no exploramos a Terra somente como ela hoje; ns tambm procuramos respostas para questes de como ela se formou, de como ela era no incio, e como ela evoluiu para o que hoje, e, talvez, mais importante do que tudo, o que a fez capaz de dar suporte vida. A Terra um dos planetas do Sistema Solar, o qual parte da Via Lctea, uma entre milhes de galxias que compem o Universo. Considera-se que h vinte bilhes de anos, toda a matria do Universo se encontrava concentrada num pequeno e nico ponto, que explodiu no chamado "Big Bang" (grande exploso). Ento, uma vasta nuvem de p espalhou-se em todas as direes. Ao se dispersar, partes da nuvem reuniram-se em aglomerados. Estes evoluram dando origem s estrelas. O Universo est repleto de grupos de bilhes e bilhes de estrelas, e a estes grupos que denominamos de galxias. A Via Lctea uma destas galxias.


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Acredita-se que devido fora primordial do "Big Bang" as galxias se encontram separadas e afastando-se uma das outras. A Via Lctea surgiu h cerca de 12 bilhes de anos. Aps a sua formao nasceram algumas de suas estrelas e outras desapareceram, por vezes em sbitas exploses, liberando energia e matria. Considera-se que o Sol, uma destas estrelas, era envolto por uma nebulosa constituda de gases e diminutas partculas slidas, no seu estgio primitivo. No interior dessa massa surgiram movimentos que concentraram a matria. Surgiram, desse modo, ncleos slidos cercados por envoltrios gasosos. Os ncleos maiores evoluram para os protoplanetas e os menores para componentes de pequeno tamanho do Sistema Solar (satlites, meteoritos e planetides). Posteriormente graas radioatividade, desenvolveu-se calor interno no ncleo dos protoplanetas. Um desses protoplanetas evoluiu para a Terra. Isso se deu h 4,6 bilhes de anos. Quando o Sol adquiriu o brilho e a energia radiante de agora, os gases mais leves (hidrognio e hlio) que envolviam os planetas comearam a desprender-se. A Terra graas a seu tamanho e localizao pde reter parte do envoltrio gasoso primitivo. Esta a hiptese nebular e , hoje, uma das teorias mais aceitas para explicar a origem dos planetas e da Terra.

CARACTERSTICAS DO GLOBO TERRESTREA Terra tem forma quase esfrica, sendo na verdade um elipside de revoluo (mais achatada nos plos). O seu raio mdio de 6370 km. O relevo da superfcie terrestre mostra um desnvel mximo da ordem de 20 km (maior altitude: Monte Everest - 8850 m, e maior depresso: fossa das Filipinas - 11510 m). Considerando-se que os continentes tm uma altitude mdia de 800 m e os mares uma profundidade mdia de 3800 m, o desnvel mdio na crosta terrestre de apenas 4,6 km, o que insignificante em termos do raio terrestre. Composio qumica A densidade mdia do nosso planeta de 5.53, sendo que as rochas que ocorrem com maior freqncia, prximo sua superfcie apresentam densidades em torno de 2.7, o que indica que a sua densidade varia em profundidade. Isso mostra que a composio qumica do globo terrestre no homognea, concentrando-se os elementos mais pesados no seu interior. Os elementos mais abundantes no globo terrestre so (% em peso): Fe - 36.9; 0 - 29.3; Si - 14.9; Mg - 6.7; Al - 3.0; Ca - 3.0; Ni - 2.9 Estrutura A distribuio heterognea de elementos no planeta (evidenciada pela variao da densidade) mostra que o globo terrestre no homogneo fsica e quimicamente. As informaes hoje existentes sobre o seu zoneamento interno foram obtidas atravs da sismologia e da meteortica, estudo de meteoritos (meteoritos so corpos celestes que atingem a Terra esporadicamente). A sismologia consiste no estudo de terremotos, particularmente do estudo das ondas elsticas produzidas por um terremoto, que se propagam na Terra em

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todas as direes. Dentre os diversos tipos de ondas ssmicas, interessam ao estudo do interior da Terra, as ondas P e as ondas S. As ondas P so ondas longitudinais do tipo das ondas sonoras que se propagam atravs de compresses e distenses do meio material. Sua velocidade cresce com o aumento da densidade e diminui bruscamente ao passar para um meio lquido. As ondas S so ondas transversais cuja velocidade aumenta com a densidade do meio no se propagando em meios lquidos. Atravs do estudo do comportamento dessas ondas, observouse que: - A velocidade das ondas P aumenta gradualmente at + 35 km de profundidade, a partir de onde aumenta rapidamente at atingir 2870 km de profundidade, quando ento sofre uma brusca diminuio e mantm-se mais ou menos constante. - A velocidade das ondas S se comporta de forma anloga s ondas P, desaparecendo entretanto a 2870 km de profundidade e reaparecendo a 5100 km de profundidade. Tais variaes mostram que h diferenas na composio do material atravessado pelas ondas, da sendo inferidas zonas distintas no interior do Globo. A meteortica fornece informaes sobre as geosferas internas da Terra, considerando que os meteoritos sejam pedaos de planetas que iniciaram a sua evoluo mesma poca da Terra, mas no a completaram, tendo se desintegrado. Em termos de composio qumica so reconhecidos os meteoritos metlicos (sideritos e siderlitos), compostos por Fe (~92%) e Ni (~8%), e os meteoritos rochosos (condritos e acondritos), de composio muito similar s rochas terrestres bsicas e ultrabsicas. Os primeiros correspondem a 1/3 e os ltimos a 2/3 dos meteoritos encontrados na Terra, sugerindo que o ncleo desse proto-planeta era menor que o seu manto, o que tambm observado na Terra. As camadas do globo terrestre so denominadas crosta, manto e ncleo (Figura 2.1): Ncleo: a poro mais interna do globo terrestre, sendo composto por uma parte interna slida e uma parte externa lquida. A sua densidade inferida de 10.7, sendo composto de Fe (90.5%), Ni (8.5%) e Co (0.6%). Manto: a mais espessa das zonas internas do planeta, sendo provavelmente constitudo de silicatos magnesianos ou sulfetos e xidos. A sua densidade mdia de 4.5. O manto est separado do ncleo pela descontinuidade de Wiechert-Gutemberg e da crosta pela descontinuidade de Mohorovicic. Crosta: a zona mais externa do globo, apresentando uma espessura mdia de 35 km. A sua densidade mdia 2.76 e sua composio qumica bsica (% em peso): O - 45.2; Si - 27.2; Al - 8.0; Fe - 5.8; Ca - 5.1; Mg - 2.8; Na - 2.3; K - 1.7 Atualmente so tambm utilizados os termos Litosfera, Astenosfera e Mesosfera, onde a primeira rgida e consiste da crosta e uma poro do manto superior variando de 50 a 150 km, a segunda plstica e compreende a parte do manto superior abaixo da litosfera, se situando entre 50 e 250 km de profundidade, e a ltima rgida (pela maior presso a despeito da temperatura) e compreende o manto inferior. H controvrsia sobre a natureza fsica da astenosfera. Para alguns o material slido, mas se comporta como lquido no decorrer do tempo geolgico; para outros um fludo de caractersticas no determinadas. Admite-se, entretanto,


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que o material possui uma viscosidade tal que permite o movimento das placas tectnicas. A crosta terrestre diferenciada em crosta continental e crosta ocenica (Figura 2.2). A crosta continental a capa superior do planeta, coincidindo com os continentes. A crosta ocenica a parte da capa superior do planeta presente sob os oceanos. A parte superior da crosta continental constituda principalmente por granitos e granodioritos, rochas ricas em Si e Al. A crosta ocenica, assim como a parte inferior da crosta continental composta essencialmente por gabros e basaltos, rochas ricas em Si, Mg e Fe. Devido a estas diferenas de composio as partes da crosta so tambm conhecidas como Sial (crosta continental superior) e Sima (crosta ocenica e crosta continental inferior).

Figura 2.1. Zoneamento interno do Globo Terrestre (SBPC, 2000. Cincia Hoje na Escola, vol.10: Geologia)

Figura 2.2. Corte esquemtico da crosta, mostrando a diferena de espessura entre crosta ocenica e continental (Leinz et alii,1975. Geologia Fsica, Geologia Histrica, pg. 5).

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Temperatura A temperatura da Terra aumenta com a profundidade. Denomina-se Grau Geotrmico, a profundidade em metros, necessria para aumentar a temperatura em 1o C. O Grau Geotrmico varivel de regio para regio, sendo que o valor de 30 m tomado como valor mdio mundial.LEITURA COMPLEMENTAR: Viagem ao Centro da Terra, pg. 29-53, em: Da Pedra Estrela, Claude Allgre, Coleo Cincia Nova, n. 4, Publicaes Dom Quixote, Lisboa, Portugal, 1987. (Textos Complementares, texto n.1)

TEMPO GEOLGICOO conceito de tempo central para a geologia. A maioria dos processos geolgicos que modelam a superfcie da Terra e conferem estrutura ao seu interior, operaram ao longo de um tempo muito longo, da ordem de milhes e bilhes de anos. As rochas expostas superfcie so os registros visveis dos processos geolgicos passados. Das relaes de tempo e espao traduzidas pelas rochas, os gelogos construram a escala de tempo geolgico, que usada para ordenar os eventos geolgicos da histria da Terra. O tempo geolgico entendido como o tempo decorrido desde a formao da Terra at os nossos dias, isto , aproximadamente 4,6 bilhes de anos.

Evoluo dos conceitosA magnitude do tempo geolgico e o seu significado tem desafiado h muito o pensamento humano. A elaborao deste conceito esteve e est intrinsecamente relacionada ao desenvolvimento cultural e cientfico do homem. Na idade mdia considerava-se a Terra como sendo o centro do Sistema Solar, encerrada em uma esfera que continha todas as estrelas, satlites e planetas girando ao seu redor. Assim tambm o tempo: era restrito, estando limitado a um princpio no muito distante e a um fim certo em um futuro tambm no muito distante. As observaes e concepes de Galileu e Kepler restituiram ao Sol sua posio central no sistema solar, encerrando o sculo XVII com uma concepo da Terra como um planeta dinmico se movendo em um espao amplo. No sculo XVIII, James Hutton, um engenheiro ingls, introduz o conceito de uniformitarismo. Tal conceito se baseia na premissa de que os processos geolgicos que se observam no presente, ocorreram e vem se repetindo de forma contnua ao longo de toda a histria da Terra. A formao de montanhas, sua eroso e a posterior sedimentao de seus restos em bacias de deposio, para dali novamente ressurgirem como novas montanhas, indicaram para Hutton processos constantes e simultneos em diferentes partes do planeta que, para acontecerem, necessitavam somente de tempo, muito tempo. Entretanto, a doutrina dominante nesta poca, o netunismo, impunha srias dificuldades para as idias de Hutton, tanto pelo brilhantismo de seu criador, Abraham Werner, como pela sua adequao aos escritos bblicos. O netunismo advogava a existncia de um oceano primitivo que cobria toda a superfcie terrestre no qual tinham se formado todos os tipos de rochas em uma sequncia definida e


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constante para toda a Terra. Quando este oceano se retirou da superfcie terrestre deixou todas as rochas em sua atual configurao, assim como as grandes feies dos continentes atuais. O uniformitarismo s volta a ser considerado no sculo XIX, com o lanamento do livro Principles of Geology por Charles Lyell. Lyell reescreve e complementa as idias de Hutton com as suas prprias observaes. Lyell estabelece uma srie de princpios baseados em observaes diretas da natureza, onde os processos geolgicos do passado podem ser interpretados e compreendidos com base naqueles que esto ocorrendo no presente. A apropriao deste novo paradigma promoveu uma revoluo cientfica, marcada com o nascimento da geologia como cincia. Estabelecida ento a magnitude do tempo geolgico restava defin-la quantitativamente. Para isso, era necessrio se determinar um processo irreversvel governado pelo tempo, e que tivesse taxa conhecida. Foram feitas vrias tentativas, baseadas em taxas de decomposio de rochas e correspondente aumento da salinidade dos mares, taxas de acumulao de camadas sedimentares com o tempo, etc.. Obviamente as estimativas do tempo geolgico assim obtidas variavam muito e no ofereciam qualquer referncia confivel. Nesse meio tempo, a partir da aceitao generalizada de um tempo geolgico extremamente longo, seno infinito, Charles Darwin estabeleceu a Teoria da Evoluo. A Teoria da Evoluo tem como base o prncipio da seleo natural: um processo de seleo que atua em um tempo muito longo de modo a promover mudanas no sentido de maior aperfeioamento e complexidade dos organismos. A Teoria da Evoluo significou uma revoluo sem precedentes no pensamento cientfico e filosfico humano. Em um primeiro momento provocou debates apaixonados entre defensores e opositores, levando a um interesse ainda maior na real magnitude do tempo geolgico. A aplicao de mtodos fsicos e matemticos ao clculo da idade da Terra teve grande aceitao ao final do sculo XIX, uma vez que tais mtodos requeriam poucas premissas e pareciam irrefutveis. Enorme controvrsia foi causada pelas estimativas de perda de calor da Terra e da idade do Sol estabelecidas por Lord Kelvin, que resultavam em idades inferiores a 100 milhes de anos, insuficientes portanto para a evoluo orgnica postulada por Darwin. A descoberta da radioatividade no final do sculo XIX e incio do sculo XX modificou a trajetria dos clculos da idade da Terra, mostrando inclusive que as premissas nas quais Kelvin se baseara estavam erradas. A energia dissipada em forma de calor pelas substncias radioativas explica a persistncia do calor da Terra e tambm do Sol. tambm compatvel com a evoluo de Darwin e modifica o uniformitarismo de Hutton e Lyell estabelecendo uma idade limite para o incio da histria da Terra e dos processos geolgicos. Mtodos de datao radiomtrica foram logo estabelecidos e possibilitaram o estabelecimento do tempo geolgico como sendo de 4,6 bilhes de anos.

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Datao absolutaA atribuio de idade aos eventos geolgicos ocorridos ao longo da histria da Terra constitui a cronologia geolgica. Esta tanto pode ser relativa, como absoluta. A cronologia relativa bastante utilizada em trabalhos de estratigrafia e se baseia em princpios simples que sero discutidos no captulo 12. A cronologia absoluta (datao absoluta) se fundamenta principalmente nos mtodos radiomtricos desenvolvidos no sculo XX. Tais mtodos se baseiam na desintegrao radioativa espontnea para um estado de menor energia que ocorre com tomos de elementos radioativos. Como a desintegrao radioativa envolve apenas o ncleo de um tomo pai, a taxa independente da presso e da temperatura. Existem elementos que se desintegram em fraes de segundo, enquanto outros levam milhares de anos para se transformar, estes ltimos interessando particularmente Geologia. Quando um tomo radioativo pai se desintegra, ele se transforma em um outro tipo de tomo, denominado filho. Assim, os mtodos de datao radiomtrica so baseados na acumulao de filhos atmicos produzidos por um pai radioativo. Quando se formou a rocha ou gro mineral contendo o nucldeo radioativo, no existia qualquer filho radiognico. A razo filho/pai era zero e a idade indicada era zero. Com o tempo, a desintegrao progressiva de tomos pais (radioativos), produziu tomos filhos (radiognicos) no mineral. Conhecendo-se a constante de desintegrao do pai radioativo, necessita-se apenas medir a proporo de filhos e pais no sistema de modo a se calcular o tempo, em anos antes do presente, gasto na transmutao de um elemento em outro. A taxa de desintegrao ou meia-vida constante e define-se como sendo o tempo necessrio para que metade da quantidade inicial do elemento radioativo pai tenha se transformado no elemento filho. Os diferentes elementos do origem a diversos mtodos, que comumente so utilizados em pares, para aferio. Os radionucldeos mais usados so: Istopo-pai (anos) Istopo-filho Meia-vida

potssio-40 argnio-40 1.39 x 109 rubdio-87 estrncio-87 48.80 x 109 urnio-235 chumbo-207 0.71 x 109 urnio-238 chumbo-206 4.51 x 109 trio-232 chumbo-208 13.90 x 109 samrio-147neodmio-143 106.00 x 109

Cronologia do tempo geolgicoAs divises do tempo geolgico foram feitas com base nas unidades geocronolgicas (vide captulo 12), onde as maiores divises so baseadas em grandes modificaes do mundo orgnico, destacados no quadro 2.1.


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Quadro 2.1: Quadro Geocronolgico atual EraCenozica

PerodoQuaternrio (Q) Tercirio (Terc)

Milhes de anos atrs----2,5-------65-------136-------190-------215-------280-------345-------395-------430-------500-------570----

Principais EventosIdade do homem Surgimento dos primatas e carnvoros. Elevao das grandes cadeias de montanhas Extino dos dinossauros Aparecimento das aves Aparecimento dos mamferos primitivos Extino em massa de invertebrados marinhos Idade dos anfbios. Primeiros rpteis Idade dos peixes. Aparecimento dos anfbios Primeiras plantas vasculares Primeiros peixes primitivos Idade dos invertebrados marinhos

Mesozica

Paleozica

Cretceo (K) Jurssico (J) Trissico (TR) Permiano (P) Carbonfero (C) Devoniano Siluriano (S) Ordoviciano (O) Cambriano (Cb)

Proterozica1 Arqueana11

4,6 b.a As eras Proterozica e Arqueana so comumente referidas como Pr-Cambriano.

A magnitude do Tempo GeolgicoO Tempo Geolgico contado a partir do momento em que a Terra alcanou a sua presente massa, que provavelmente o mesmo ponto em que a crosta slida da Terra se formou de incio, embora no se tenham rochas que datem deste tempo inicial. Na verdade, as evidncias atualmente disponveis sugerem que nenhuma rocha permaneceu do primeiro bilho de anos da histria da Terra. Antes do princpio, processos csmicos desconhecidos estavam produzindo a matria como a conhecemos hoje, para a Terra e para o sistema solar. Este intervalo inclumos no tempo csmico. Mesmo hoje, a quantidade real de tempo geolgico decorrido, visto que tremendamente grande, significa pouco, sem qualquer base de comparao. Para este fim, tm sido inventados numerosos esquemas, nos quais eventos geolgicos chaves so localizados proporcionalmente, em unidades de comprimento ou tempo anuais, de modo a tornar o tempo geolgico um tanto mais compreensvel. Comprimam-se, por exemplo, todos os 4,6 bilhes de anos de tempo geolgico em um s ano. Nesta escala, as rochas mais antigas reconhecidas datam de maro. Os seres vivos apareceram inicialmente nos mares, em maio. As plantas e animais terrestres surgiram no final de novembro, e os pntanos, que formaram os depsitos de carvo carbonferos, floresceram durante cerca de quatro dias no incio de dezembro. Os dinossauros dominaram em meados de dezembro, mas desapareceram no dia 26, mais ou menos na poca que os Andes e as Montanhas Rochosas se elevaram inicialmente. Criaturas humanides apareceram em algum momento na noite de 31 de dezembro, e as mais recentes capas de gelo continentais comearam a regredir da rea dos Grande Lagos e do norte da Europa h cerca de 1 minuto e 15 segundos antes da meia noite do dia 31. Roma governou o mundo ocidental por 5 segundos, das 11h59m45s at 11h59m50s. Colombo descobriu a Amrica 3 segundos antes da meia noite, e a cincia da geologia nasceu com os escritos de James Hutton exatamente h pouco mais de 1 segundo antes do final de nosso movimentado ano dos anos.(adaptado de Eicher, D.L., Tempo Geolgico)

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LEITURA COMPLEMENTAR: Evoluo dos Conceitos, pg. 2-35, em: Tempo Geolgico, D. L. Eicher, Srie de Textos Bsicos de Geocincias, Ed. Edgard Blucher, So Paulo, 1969, 173p. (Textos Complementares, texto n. 2)

TECTNICA DE PLACASAo longo dos anos, novos mtodos de estudo de como as foras internas e externas moldam a Terra, tem gerado abundantes novas informaes e excitantes questes. Nas trs ltimas dcadas do sculo XX, gelogos desenvolveram uma nova teoria unificadora que relaciona os processos dinmicos da Terra aos movimentos de grandes placas que constituem a capa externa do planeta, teoria esta chamada de Tectnica de Placas. Esta teoria oferece um modelo abrangente para explicar como a Terra funciona.

Evoluo dos conceitosA similaridade de contornos entre frica e Amrica do Sul j era h muito observada, at que Alfred Wegener, metereologista alemo, se disps a buscar outras evidncias que mostrassem a antiga unio continental, publicando em 1915 o trabalho intitulado A Origem dos Continentes e Oceanos. Neste trabalho, Wegener advogava a Deriva Continental (Figura 2.3) baseada em evidncias estruturais (cadeias montanhosas) e paleontolgicas (fauna e flora similares em locais distantes).

Figura 2.3. Distribuio dos continentes h 250 milhes de anos atrs, segundo A. Wegener.

Inicialmente esta idia, que revolucionava os conceitos geolgicos, foi pouco aceita, at que a intensa explorao do fundo ocenico, a partir da 2a Guerra Mundial, trouxe novas descobertas. Constatou-se a existncia de uma cadeia


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montanhosa de 73000 km de extenso ao longo do Oceano Atlntico (sentido N-S), com altitudes de at 3000 m e um vale central. Na amostragem dessas montanhas foram obtidas rochas com idades inferiores a 150 milhes de anos, quando acreditava-se que ali se encontrariam as rochas mais antigas da Terra. Da surgiu a idia de que o vale central do Atlntico pudesse ser uma imensa fenda de onde surgia rocha em fuso, formando e expandindo o assoalho ocenico. Com o estudo das propriedades magnticas das rochas (paleomagnetismo) constatou-se que os basaltos do assoalho ocenico mostram um padro de magnetizao em bandas, revelador das j conhecidas inverses ocorridas com o campo magntico terrestre, padro este que simtrico em relao cadeia mesoocenica. Alm disso, com o aperfeioamento dos mtodos radiomtricos, ao final dos anos 60, pde-se constatar que o fundo ocenico tanto mais velho quanto mais afastado estiver da cadeia meso-ocenica, confirmando dessa forma a idia da Expanso do Assoalho Ocenico. Estas observaes e as teorias a elas associadas da Deriva Continental e da Expanso do Assoalho Ocenico- forneceram o arcabouo para a elaborao da Teoria da Tectnica de Placas. Esta teoria considera a Litosfera como sendo composta por vrios pedaos, que se encontram em movimento. Estes pedaos so denominados Placas Tectnicas. Atualmente consistem de 7 grandes placas e outras tantas menores (Figura 2.4). Elas se comportam como blocos rgidos que se movem por correntes de conveco existentes na astenosfera. As placas se movimentam de 3 a 11 cm por ano em diferentes direes e apresentam tipos de contatos distintos. Os contatos entre placas tectnicas so reas extremamente instveis da litosfera, a se concentrando episdios vulcnicos e terremotos.

Figura 2.4. Principais placas tectnicas que formam a crosta terrestre (SBPC, 2000. CinciaHoje na Escola, vol. 10: Geologia, pg. 20).

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Os diferentes tipos de contatos entre placas tectnicas so resultantes de esforos distintos e so descritos a seguir (Figura 2.5): - Zonas de subduco: zonas onde uma placa mergulha sob outra, resultando em esforos compressivos, formando assim tanto fossas ocenicas, como a fossa das Filipinas, como cadeias de montanhas, tais como a Cordilheira dos Andes; - Zonas de expanso: zonas onde h formao e expanso da litosfera, caracterizadas por esforos de tenso, formando as cadeias meso-ocenicas, como a cadeia meso-Atlntica, e mesmo reas continentais como a rea do Golfo da Califrnia. - Zonas de falhas transformantes: zonas onde foras atuando em planos distintos, e em sentidos contrrios, causam deslocamento relativo entre os blocos adjacentes. Este o caso da Falha de Santo Andr, na costa oeste da Amrica do Norte.

Figura 2.5 Bloco diagrama ilustrativo do movimento e dos tipos de contatos entre as placas tectnicas, mostrando as principais feies geolgicas associadas. (Pipkin, B. W. and Trent, D.D., 1997, Geology and the environment, pg. 59).

Hiptese Gaia: O renascer da Me TerraO qumico britnico James Lovelock afirma que a vida molda a Terra e a Terra molda a vida. Elas esto intimamente ligadas e trabalham em harmonia. A atmosfera no meramente um produto biolgico, mas sim uma construo biolgica. As rochas e a gua - a litosfera e a hidrosfera - tambm fazem parte deste sistema harmnico. As trs camadas da Terra se associam a biosfera para formar um complexo sistema que pode ser visualizado como um nico organismo, dotado da capacidade de manter o nosso planeta adequado vida. Este organismo foi denominado por Lovelock de Gaia, inspirando-se na deusa grega Gaia: a me Terra. A Terra, um organismo, teria a capacidade de se manter em equilbrio a despeito de intensas perturbaes (homeostase). Jonathan Weiner, cientista americano, afirma que isso assumir que a Terra pode cuidar de si mesma. Ele, entretanto questiona at que ponto a presso da espcie humana pode interferir no equilbrio da natureza, uma vez que trabalhamos muito rapidamente para que os mecanismos de reao de Gaia revertam o que fazemos.


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PROCESSOS GEOLGICOSAh! No so as tremendas catstrofes do mundo, no so as inundaes que arrastam as aldeias, os terremotos que subvertem as cidades, o que me comove. O que me sensibiliza o corao a fora destrutiva encerrada no interior da Terra, fora que nada constri sem destruir o que est prximo, e que por fim em si prpria efetua uma formidvel destruio. E assim cambaleio angustiado! Cu e Terra e suas foras ao redor de mim... (adaptado de Goethe, 1774)

Denominam-se Processos Geolgicos ou Dinmica, o conjunto de aes que promovem modificaes da crosta terrestre, seja em sua forma, estrutura ou composio. A energia necessria a tais aes provm do sol ou do interior da Terra. Processos geolgicos endgenos ou dinmica interna So processos que ocorrem utilizando a energia proveniente do interior da Terra, formando e modificando a composio e estrutura da crosta. So processos geolgicos endgenos: vulcanismo, terremotos, plutonismo, orognese (formao de montanhas), magmatismo, metamorfismo, etc. Os processos geolgicos no ocorrem isoladamente, eles esto interligados: Os sedimentos (areias, cascalhos, etc) quando depositados podem se consolidar formando as rochas sedimentares. Ocorrendo aumento de presso e temperatura (metamorfismo) estas rochas se transformam em rochas metamrficas. Aumentando-se ainda mais a presso e a temperatura estas rochas podem fundirse originando um magma, iniciando o magmatismo. No seu movimento no interior da crosta, o magma pode atingir a superfcie (vulcanismo) onde se resfria rapidamente formando as rochas vulcnicas, ou no, se resfriando em profundidade (plutonismo) com a conseqente formao de rochas plutnicas (Figura 3.4). As rochas existentes podem sofrer perturbaes, devido a esforos que ocorrem no interior da crosta, deformando-se ou quebrando-se, originando dobras (dobramentos) e falhas (falhamentos). Esforos do mesmo tipo, ao provocarem reacomodaes de partes da crosta terrestre, produzem vibraes que se propagam em forma de ondas constituindo os terremotos. Processos geolgicos exgenos ou dinmica externa So processos impulsionados pela energia proveniente do exterior da Terra, consistindo basicamente da energia solar que atua direta ou indiretamente sobre a superfcie da Terra. So processos geolgicos exgenos, o intemperismo e a ao de guas superficiais e subterrneas, do vento, do gelo e dos organismos. Os processos de desagregao e decomposio de rochas por ao da gua, vento, gelo e organismos constituem o intemperismo.

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O intemperismo e a fotossntese so dois processos fundamentais para a vida no planeta, pois sem o intemperismo no haveria a destruio das rochas e a formao dos solos, originando assim os minerais secundrios que esto associados com a CTC (Capacidade de Troca Catinica); e sem a fotossntese no haveria fixao de energia solar, vital ao ciclo da vida na Terra. A gua atua tanto na superfcie como na subsuperfcie, tendo ao intemprica - o principal agente de intemperismo qumico-, e transportadora. Ao percolar, a gua transporta solutos (lixiviao) para o lenol fretico; estes solutos ao atingir o mar ou outro ambiente de sedimentao, podem se precipitar e formar rochas sedimentares qumicas. Ao escoar pela superfcie, a gua transporta sedimentos (eroso), depositando-os com a diminuio de sua energia (sedimentao), formando depsitos que originaro solos ou rochas sedimentares clsticas. O vento e o gelo so agentes intempricos e transportadores. O intemperismo se d pela ao abrasiva de partculas por eles transportadas. Os organismos atuam amplamente sobre a crosta terrestre desde o microorganismo que se fixa na rocha at o homem que a fragmenta para comercializ-la. As duas fontes de energia principais envolvidas nos processos geolgicos so independentes entre si, apresentando entretanto efeitos recprocos. Por exemplo, a formao de montanhas em uma determinada rea independente dos processos exgenos que estejam porventura ocorrendo, no entanto, ela vai gerar uma nova condio de atuao da eroso sobre as montanhas surgidas, o que um processo exgeno. As foras exgenas tendem a destruir a superfcie dos continentes, transportando os materiais que vo se depositando. Por este processo, a tendncia o aplainamento total da superfcie terrestre. No entanto, embora estes processos ocorram desde o incio da existncia da Terra, o aplainamento jamais se completou. Isto se deve s foras endgenas que agem, em parte, em sentido contrrio ao da eroso. A matria proveniente do interior da Terra continuamente impulsionada rumo superfcie, formando novas rochas, acentuando as diferenas do relevo e evitando que seja atingido o aplainamento, o equilbrio da superfcie. A modelagem da crosta terrestre objeto de estudo da Geomorfologia.

O CICLO DAS ROCHASOs processos geolgicos envolvidos na formao e destruio de rochas fazem parte de um ciclo, o CICLO DAS ROCHAS. Este ciclo pode se iniciar por qualquer rocha, seja sedimentar, gnea ou metamrfica. Cada uma destas rochas pode se transformar em qualquer outra dependendo exclusivamente do processo a que for submetida.


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Figura 2.6. O Ciclo das Rochas: a figura mostra as interaes materiais e energticas e nos processos geolgicos que formam e destroem as rochas da litosfera (Pipkin, B. W. and Trent, D.D., 1997, Geology and the environment, pg. 35).

O Ciclo das Rochas compreende os processos geolgicos exgenos e endgenos que atuam continuamente sobre a crosta terrestre. A Figura 2.6 ilustra este ciclo. Iniciando-se o ciclo, por exemplo, com o intemperismo, temos a destruio das rochas expostas na superfcie pela influncia de agentes qumicos e fsicos. O material resultante ento transportado por diversos meios a um local de deposio (uma depresso marinha ou continental), onde se acumula. No empilhamento sucessivo destes materiais, ocorre que as pores mais profundas sofrem maior compactao, por ser maior o pacote de sedimentos sobrepostos, consolidando-se e formando as rochas sedimentares. As rochas sedimentares podem ser novamente expostas ao intemperismo por levantamentos parciais da crosta. Outro ciclo possvel pode ser iniciado nos processos de transformao de uma rocha submetida a aumentos de temperatura e presso no local (metamorfismo), levando a formao de rochas metamrficas. Este material pode sofrer ascenso e ser novamente exposto ao intemperismo, ou pode sofrer refuso (magmatismo) podendo ascender e se derramar como produto vulcnico (vulcanismo) ou permanecer no interior e se consolidar como um produto plutnico (plutonismo). As rochas assim formadas podem ser novamente expostas eroso, e assim sucessivamente.

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O inter-relacionamento geral existente entre os processos geolgicos tal que os ndios que vivem da pesca na Amaznia, tm uma profunda ligao com a orognese responsvel pela elevao dos Andes, que hoje, por intemperismo, alimentam de sedimentos ricos as guas dos rios da Amaznia tornando-os mais piscosos.Isto sabemos: a terra no pertence ao homem; o homem pertence a terra. Isto sabemos: todas as coisas esto ligadas como o sangue que une uma famlia. H uma ligao em tudo. O que ocorre com a Terra recair sobre os filhos da Terra. O homem no tramou o tecido da vida; ele simplesmente um de seus fios. Tudo que fizer ao tecido, far a si mesmo.(Carta do Cacique Seathl ao Presidente dos EUA, 1855)

H alguns autores que consideram os Processos Geolgicos Endgenos como sendo construtivos e os Processos Geolgicos Exgenos como destrutivos. O que voc acha disso? Leia de novo o que disse Goethe, no incio deste captulo. Pense em processos tais como eroso e formao de solos aluviais (s margens dos rios); vulcanismo e formao de rochas bsicas, que podem se transformar em solos ricos em nutrientes, etc.

EXERCCIOS DE FIXAO E REFLEXO (2)1. Em que tipo de estudos se baseia a concepo atual da estrutura da Terra? 2. Como foi possvel determinar os estados fsicos das geosferas internas da Terra? 3. Qual a composio bsica das geosferas da Terra? 4. O teor de ferro aumenta ou diminui do ncleo para a crosta terrestre? E os teores de silcio e oxignio? 5. Como a crosta continental se diferencia da crosta ocenica? 6. Como eram as concepes de tempo e espao na Idade Mdia? 7. Como Kelvin calculou o tempo geolgico? 8. Como a descoberta da radioatividade permitiu calcular o tempo geolgico? 9. Que implicao tiveram estes dois clculos do tempo geolgico nas idias de Hutton e Darwin? 10. O que cronologia relativa? 11. O que datao absoluta? Quais so os principais mtodos usados? 12. Conhecendo agora um pouco mais sobre as caractersticas e dimenses do nosso planeta e sua situao no universo, como voc situa e avalia a presena do homem? 13. Trace um paralelo entre hiptese Gaia e os Processos Geolgicos. 14. Comente a frase do filsofo W. Durant A civilizao existe por consentimento geolgico, sujeito a mudanas sem aviso prvio. 15. Qual a relao entre a Tectnica de Placas e a formao de vulces e terremotos? 16. Os processos geolgicos endgenos esto associados ao movimento de placas tectnicas, inclusive aqueles responsveis pela formao das rochas. As rochas esto se formando preferencialmente nos locais de expanso ou subduco das placas tectnicas, desde que haja condies para a existncia de vulcanismo e/ou plutonismo, ou metamorfismo. Como isso se d? Reflita...


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3. MINERAISOs MINERAIS so as unidades constituintes das rochas e so definidos como sendo slidos homogneos, naturais, que apresentam arranjo atmico ordenado e composio qumica definida. Assim, cada espcie mineral se caracteriza por apresentar quantidades definidas e proporcionais de determinados elementos qumicos. Estes elementos, por sua vez, se arranjam no espao de uma maneira organizada e regular, que se constitui no chamado arranjo cristalino. O arranjo atmico ordenado e a composio qumica definida conferem a um mineral a sua homogeneidade, ou seja, fsica e quimicamente ele se constitui em uma nica fase, possuindo um conjunto diagnstico de propriedades. Assim, a forma, a clivagem e a absoro seletiva da luz, entre outras, so propriedades fsicas dos minerais e refletem a sua estrutura interna regular, enquanto a dissoluo em cidos reflete a composio qumica dos minerais.

PROPRIEDADES FSICAS DOS MINERAISDensidade (d): a relao entre o peso do mineral e o peso de um mesmo volume de gua destilada 4C. A densidade depende principalmente da composio qumica do mineral em questo. Na prtica avaliamos a densidade qualitativamente como baixa - grafita (C): 2,2; mdia -hematita (Fe2O3): 5,0; ou alta -galena (PbS): 7,5. Dureza (D): a resistncia que a superfcie lisa do mineral oferece ao risco feito com uma ponta aguda. O sulco poder ser profundo e bem ntido se o mineral tiver baixa dureza. Caso a dureza seja pouco inferior a da ponta aguda, o sulco ser fino e pouco profundo. Se for superior, no haver sulco. A dureza uma propriedade fsica muito til na identificao de minerais. A determinao da dureza feita qualitativamente atravs de instrumentos simples como um canivete ou usando-se a Escala de Mohs. A Escala de Mohs uma coleo de dez minerais de referncia, comuns, que constituem uma escala numrica arbitrria para a comparao da dureza relativa entre os minerais. Os minerais que compem a escala de Mohs e suas respectivas durezas so: Dureza: Talco 1 Gipsita 2 Calcita 3 Fluorita 4 Apatita 5 Ortoclsio (K feldspato) 6 Quartzo 7 Topzio, Berilo, Turmalina 8 Corndon (rubi, safira) 9 Diamante 10 (a D real 42.4) (Tia Georgina Caso Fores A Oliveira Queira Trazer Coisas Diversas)

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A lmina de ao de um canivete e o vidro riscam minerais com dureza at 5, inclusive. A unha risca minerais de dureza 2. Na prtica ns fazemos apenas a determinao qualitativa da dureza usando a unha e o prego (ou qualquer ponta de ao), caracterizando assim intervalos de dureza. Forma (hbito) e agregado: a configurao externa do mineral (forma) ou do conjunto de indivduos da mesma espcie mineral (agregado). A forma de um mineral funo de sua estrutura cristalina. Alguns minerais apresentam formas e agregados muito caractersticos tais como as micas (lminas), a pirita (cubos), os asbestos (forma capilar, agregado fibroso), etc. Para que um mineral desenvolva faces, so necessrias algumas condies, como por exemplo, tempo e espao para crescer. Isso explica porque os minerais nas rochas normalmente apresentem formas irregulares e raras faces planas. Como? Clivagem: a propriedade que alguns minerais apresentam de se partir segundo superfcies planas e paralelas, relacionadas sua estrutura cristalina (normalmente planos de fraqueza na estrutura). Pode ocorrer segundo uma ou vrias direes e gerar superfcies de qualidade varivel (mais, ou menos lisas). Destacam-se a clivagem excelente em uma direo da muscovita (mica branca), a clivagem perfeita em trs direes no ortogonais da calcita, a clivagem boa em duas direes e m em uma direo dos feldspatos. Denomina-se fratura maneira irregular de um mineral se quebrar. Alguns minerais tm fraturas muito caractersticas, como o caso da fratura conchoidal do quartzo. Faces de clivagem so diferenciadas de faces de crescimento por se repetirem vrias vezes no espcime mineral, e por se apresentarem em geral mais lisas e brilhantes (so faces mais recentes, decorrentes da quebra do mineral). Cor e Brilho: Estas duas propriedades esto relacionadas absoro e/ou reflexo da luz pelos minerais. A cor resulta da absoro seletiva de comprimentos de onda da luz branca pelos minerais. Normalmente a cor varivel para uma mesma espcie mineral, sendo entretanto uniforme e diagnstica para alguns minerais (pex. sodalita: azul). A cor varivel, em alguns casos, d origem a variedades do mineral, tais como as variedades azul (safira) e vermelha (rubi) do corndon. O brilho est relacionado com a quantidade de luz que o mineral reflete. O brilho determinado de forma descritiva, caracterizando-se dois grupos principais: os minerais que apresentam brilho de metal (brilho metlico), e aqueles que no o apresentam (brilho no metlico). Neste segundo grupo, que engloba a maior parte dos minerais, o brilho descrito por analogia a substncias comuns: vtreo (do vidro), adamantino (do diamante), resinoso, sedoso, gorduroso ou graxo, nacarado (da prola), ceroso, terroso, etc. Trao: a cor do mineral reduzido a p. muito caracterstico em algumas espcies minerais, como o caso dos xidos hematita (avermelhado), goethita (amarelado) e magnetita (preto). O trao determinado utilizando-se a parte fosca de uma placa de porcelana branca, sobre a qual fricciona-se o mineral e observa-se


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a cor do p (o trao). Considerando-se que a porcelana tem dureza 6, no se determinam os traos de minerais com dureza 6.

CLASSIFICAO QUMICA DOS MINERAISO conjunto das espcies minerais subdividido de acordo com a sua composio qumica em classes qumicas caracterizadas pela presena de um determinado elemento ou grupo inico em particular. So descritas a seguir algumas das classes qumicas de minerais: Elementos nativos: minerais onde os elementos ocorrem sob forma no combinada. So elementos nativos, dentre outros, ouro (Au), diamante (C), grafita (C) e enxofre (S). Sulfetos: minerais que resultam da combinao de elementos metlicos com o enxofre. Ex.: galena (PbS), pirita (FeS2). xidos: minerais que contm um ou mais elementos metlicos em combinao com o oxignio. Hidrxidos so aqueles xidos que contm gua ou hidroxila (OH) em sua composio. Ex.: hematita (Fe2O3), pirolusita (MnO2), magnetita (Fe3O4), cassiterita (SnO2), goethita (FeO(OH)), gibbsita (Al(OH)3). Carbonatos: minerais cujas frmulas incluem o grupo inico CO3 (carbonato). Ex.: calcita (CaCO3), dolomita (Ca,Mg(CO3)2), magnesita (Mg(CO3)). Fosfatos: minerais cujas frmulas contm o grupo inico PO4 (fosfato). Ex.: apatita (Ca5(PO4)4(OH,F,Cl)). Silicatos: So minerais cuja composio qumica inclui obrigatoriamente Si e O, em combinao com outros elementos qumicos. Esta classe contm cerca de 95% dos minerais petrogrficos (formadores de rochas). A estrutura de todos os silicatos consiste de uma unidade fundamental constituda de quatro (4) tomos de oxignio coordenados por um tomo de silcio, resultando em uma configurao tetradrica (tetraedro de slica). Nesta configurao cada tomo de oxignio pode ligar-se a outro tomo de silcio, fazendo parte de outro tetraedro simultaneamente. Isso resulta no compartilhamento de oxignios entre tetraedros adjacentes. Podem ser compartilhados 1, 2, 3 ou 4 oxignios do mesmo tetraedro, originando configuraes estruturais diversificadas e cada vez mais complexas. De acordo com o nmero de tomos de oxignio compartilhados entre os tetraedros adjacentes, os silicatos so ento subdividos em 6 grupos: nesossilicatos, sorossilicatos, ciclossilicatos, inossilicatos, filossilicatos e tectossilicatos (Figura 3.1 e Quadro 3.1). Polimorfismo e isomorfismo Minerais polimorfos so aqueles que tm essencialmente a mesma composio qumica, mas estruturas cristalinas diferentes, o que se reflete nas suas propriedades fsicas distintas. Por exemplo, grafita e diamante so polimorfos de carbono (C). Minerais isomorfos so aqueles que possuem estrutura cristalina semelhante, mas composio qumica diferente ou varivel dentro de determinados limites. O isomorfismo tem como causa principal a substituio isomrfica, ou seja a substituio de tomos ou ons na estrutura cristalina do mineral. um fenmeno que ocorre em muitos minerais, principalmente naqueles que formam as sries

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isomrficas ou sries de solues slidas como a srie das olivinas, dos plagioclsios clcio-sdicos, etc. Nesses casos h uma variao contnua e recproca nas propores de um par, ou mais de um par, de elementos da sua composio qumica. tambm importante em alguns minerais como os feldspatos e os minerais de argila silicatadas, onde nos primeiros explicam a sua presena dentro do grupo dos tectossilicatos, e nos segundos explicam as suas cargas de superfcie. As substituies mais comuns envolvendo elementos maiores, so Al3+ por Si4+ em altas temperaturas, e Fe2+ por Mg2+; Fe3+, Al3+ e Cr3+ entre si, em qualquer temperatura.

Nesossilicatos (neso=ilha)

Sorossilicatos (soro=par)

Ciclossilicato (ciclo=crculo)

Inossilicato de cadeia simples (ino=corrente)

Inossilicato de cadeia dupla

Filossilicato (filo=lmina)

Figura 3.1. Representao esquemtica das estruturas das classes de silicatos. (Klein, C. andHurlbut, C. S., 1993, Manual of Mineralogy, pg. 442-443).


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Quadro 3.1: Classificao dos silicatos.Classe Nesossilicatos Sorossilicatos tomos de O compartilhados 0 1 Arranjo dos tetraedros Independentes, isolados Duplos, isolados Relao Si:O 1:4 2:7 Exemplos Olivina, (Mg,Fe)2SiO4 Hemimorfita, Zn4(Si2O7)(OH)2.H2O Turmalina, NaMg3Al6(OH)4(BO3)3 Si6018 Grupo dos piroxnios, (Mg,Fe)2Si2O6 Grupo dos anfiblios, Ca2Mg5(Si8O22)(OH)2 Grupo das micas, KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Grupo dos feldspatos, KAlSi3O8; Quartzo, SiO2

Ciclossilicatos

2

Anis

1:3

2 Inossilicatos 2,3

Cadeias simples

1:3

Cadeias duplas

4:11

Filossilicatos

3

Folhas, lminas

2:5

Tectossilicatos

4

Estruturas tridimensionais complexas

1:2

MINERAIS PETROGRFICOSExistem cerca de 2000 espcies minerais conhecidas, sendo que apenas algumas dezenas contribuem efetivamente na formao das rochas. Esses minerais so denominados minerais petrogrficos (formadores de rochas). O Quadro 3.2 apresenta as propriedades fsicas mais utilizadas na identificao macroscpica de alguns desses minerais, muito comuns e que nos interessam diretamente. O objetivo possibilitar a identificao destes minerais nas rochas. A chave simplificada dos minerais petrogrficos mais comuns, da calcita e da hematita (Fig. 3.3) auxilia a identificao dos minerais em rochas.

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Quadro 3.2: Propriedades fsicas dos minerais petrogrficos mais comuns, da calcita e da hematita.Mineral Quartzo Feldspato Muscovita (mica branca) Biotita (mica preta) Piroxnio Anfiblio Calcita Hematita castanha, preta preta preta branca cinza metlico 3.0 2.5 3 laminar 1 direo branco cor comum densidade incolor, branca branca, rsea incolor 2.65 2.57 2.82 dureza 7 6 6.5 2 2.5 forma irregular, prismtica prismtica, tabular laminar clivagem no tem; fratura conchoidal 2 (ou trs) direes 1 direo trao no tem branco branco

3.3 3.2 2.71 5.0

6 6.5 6 6.5 3 5 5.5

prismtica prismtica prismtica irregular, tabular

2 direes ortogonais 2 direes oblquas 3 direes no tem

branco branco branco castanho avermelhado

Observaes: - Toda rocha apresenta uma associao de minerais diagnstica. A presena de quartzo em uma rocha indica que os minerais escuros que o acompanham so provavelmente hornblenda e/ou biotita. - A distino entre hornblenda (anfiblio) e biotita feita pela principalmente pela forma (a biotita se apresenta em lminas que podem ser facilmente destacadas com a ponta de um canivete) e pela dureza (a biotita riscada pelo canivete e a hornblenda no).

EXERCCIOS DE FIXAO E REFLEXO (3)1. Qual (is) a(s) valncia(s) dos seguintes elementos qumicos? Al; Si; H; Fe; Mg; Ca; K; Na. 2. O que so ctions e nions? 3. O que raio inico? Qual o raio inico do Al? E do Si? E do Na? O que raio hidratado? Que elemento tem maior raio hidratado, Al ou Na? 4. O que voc entende por: Ligaes inicas? Ligaes covalentes? Pontes de Hidrognio? Fora de Van der Waals? 5. O que um silicato? Qual a principal diferena entre as classes de silicatos? 6. Quais dos minerais abaixo listados so mais facilmente encontrados nas rochas? ( ) ouro ( ) micas ( ) feldspatos ( ) hematita ( ) piroxnios ( ) quartzo ( ) pirolusita (MnO2) ( ) anfiblios 7. O que um mineral petrogrfico?


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8. O fsforo (P) e o boro (B) so elementos importantes na nutrio de plantas. Em qual(is) mineral (is) o P encontrado? E o B? Qual a classe qumica a que pertencem estes minerais? 9. Faa a correspondncia: ( ) goethita (F) xido de ferro ( ) gibbsita (A) xido de alumnio ( ) hematita 10. Qual o elemento qumico responsvel pela diferena de cor entre as micas muscovita e biotita? Dica: compare a frmula qumica dos dois minerais (abaixo): Muscovita (mica branca) KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Biotita (mica preta) K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 11. Onde haver mais desgaste dos implementos agrcolas por atrito: em um solo rico em micas ou em quartzo na frao areia? Por qu? 12. O que pior para a sade humana: poeira rica em quartzo ou em asbestos (amianto)? Por qu? 13. Como diferenciar superfcies de crescimento, de clivagem e de fratura? 14. Por qu no se deve dar nfase na forma dos minerais ao identific-los na rocha? Voc achou interessante este assunto? Voc se interessa por minerais? Quer saber mais? Faa ento uma visita ao Museu Alexis Dorofeef, Museu de Minerais, Rochas e Solos, situado na Vila Gianeti, casa no 31. L voc encontrar um roteiro de observao dos mostrurios, monitores para tirar dvidas, e muito mais!

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MINERAL ???

Escuro

Claro

Trao vermelho

Macio

Duro

Macio

Duro

Um plano de clivagem (placas)

Rocha escura

Rocha clara

Um plano de clivagem (placas)

Trs planos de clivagem (reage c/ cido)

Dois planos de clivagem

Fratura

HEMATITA PIROXNIO BIOTITA MUSCOVITA ANFIBLIO CALCITA FELDSPATOQUARTZO

Figura 3.2. Chave simplificada de identificao dos minerais petrogrficos mais comuns, da calcita e da hematita, em rochas.


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4. ROCHAS GNEASO MAGMAAs rochas gneas so formadas pela consolidao do magma. O magma consiste de uma fuso predominantemente silicatada, mvel, de alta temperatura, proveniente do interior do globo terrestre. As lavas so magmas que atingem a superfcie atravs de cavidades vulcnicas. Do ponto de vista fsico-qumico, o magma um sistema multicomponental, constitudo por: - uma fase lquida composta predominantemente por agrupamentos tetradricos de SiO4 e AlO4 acompanhados de ctions livres (Ca2+, Mg2+, Na+, K+); - vrias fases slidas, que consistem dos cristais de minerais que esto se formando; - uma fase gasosa composta principalmente por H2O acompanhada de pequenas quantidades de CO2, HCl, HF, H2S, SO2, etc. Tipos fundamentais de magma A partir da determinao da composio do conjunto das rochas gneas existentes na poro superficial da crosta terrestre ficou evidenciada a existncia de dois grupos composicionais principais indicando a existncia de dois tipos fundamentais de magmas: cidos (granticos) e bsicos (baslticos). Os magmas granticos so produzidos por fuso de rochas pr-existentes em profundidades que variam de 7 a 15 km. Os magmas bsicos se originam na parte superior do manto, em profundidades de 40 a 100 km, por fuso de rochas bsicas e ultrabsicas. Temperatura e viscosidade do magma A temperatura dos magmas varia de 600 a 1200oC, podendo chegar a 1700oC. Os magmas cidos tm temperaturas mdias de 700oC, enquanto os bsicos variam de 900 a 1200oC. A viscosidade (resistncia ao escoamento) determina a maior ou menor fluidez do magma, sendo funo de sua composio, temperatura e presso a que est submetido. Como a viscosidade vai variar com: a) a temperatura? b) a presso no ambiente? c) o contedo em elementos volteis (gases) do magma? Cristalizao do magma O magma ao se resfriar, possibilita a cristalizao de diferentes minerais, cujo conjunto constitui a rocha gnea. Inicialmente cristalizam-se grande parte dos silicatos, obedecendo a uma seqncia determinada pela temperatura e composio do magma, conhecida como Srie de Bowen (Figura 4.1). Bowen mostrou que os silicatos comuns das rochas gneas se cristalizam segundo uma ordem, em duas sries distintas: uma srie de reao contnua e uma srie de reao descontnua. Na primeira, os minerais mudam ininterruptamente de composio, reagindo continuamente com a fuso, e na segunda, um mineral pr-formado reage com a

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fuso, formando um novo mineral com composio e estrutura cristalina diferentes. A cristalizao dos minerais da Srie de Bowen se d entre 1700C (olivina) e 600C (quartzo). Acompanhando a srie de Bowen (Figura 4.1), h um aumento da complexidade das estruturas a medida que a temperatura decresce, isto , aumenta o nmero de oxignios compartilhados entre os tetraedros de slica. Dentre os silicatos presentes na Srie de Bowen, as olivinas so nesossilicatos; os piroxnios, inossilicatos de cadeia simples; os anfiblios, inossilicatos de cadeia dupla; a biotita e muscovita (micas), filossilicatos; e os plagioclsios, feldspatos e quartzo, tectossilicatos.

Srie Descontnua

Srie Contnua

Olivina (Mg,Fe)2SiO4 Piroxnios (Mg,Fe)2Si2O6 e CaSi2O6 Anfiblios Ca2Na(Mg,Fe)(Si,Al)4O11(OH)2 Biotita K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 Feldspato potssico KAlSi3O8 Muscovita KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Quartzo SiO2

Plagioclsios clcicos CaAl2Si2O8

Plagioclsios sdicos NaAlSi3O8

Figura 4.1. Ordem de cristalizao dos minerais silicatados no magma (Srie de Bowen).

PLUTONISMOPlutonismo o conjunto de fenmenos magmticos que ocorrem em regies profundas da crosta terrestre. Os corpos rochosos assim formados so chamados pltons ou plutonitos, ou ainda rochas plutnicas ou intrusivas. As rochas prexistentes que envolvem o corpo plutnico so ditas rochas encaixantes. De uma maneira geral as rochas plutnicas so cidas (granitos e granodioritos). Isto consequncia das caractersticas fsicas e qumicas dos magmas cidos, que fazem


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com que estes tenham maiores possibilidades de se cristalizar em profundidade do que superfcie. Devido ao fato de serem resultantes de massas magmticas que se consolidam no interior da Terra, os pltons apresentam uma grande variabilidade de formas e dimenses, assim como distintas relaes com as rochas encaixantes. De acordo com as suas relaes com as rochas encaixantes, os plutonitos so divididos em concordantes e discordantes. Corpos plutnicos concordantes so aqueles que concordam, que acompanham a estrutura das rochas encaixantes, adquirindo ento uma forma determinada pela disposio destas rochas. As formas concordantes mais comuns so as Soleiras ou sills. So corpos extensos, pouco espessos de forma tabular quando vistos em corte. Estes corpos foram formados a partir de um magma de baixa viscosidade, o qual pode se intrometer entre planos da rocha encaixante. (Figura 4.2). So muito comuns as soleiras de diabsio (rocha bsica) nas bacias sedimentares paleozicas do Brasil (Paran, Maranho e Amazonas). A cidade de Piracicaba (SP) est sobre um sill de diabsio. Outros tipos de corpos plutnicos concordantes (Laclitos p.ex.) esto ilustrados na Figura 4.2.

Figura 4.2. Principais tipos de corpos plutnicos e vulcnicos (Briggs, D. et alii, 1997.Fundamentals of the Physical Environment, 2nd ed., pg. 94).

Corpos plutnicos discordantes so aqueles que cortam, que truncam a estrutura das rochas encaixantes. Estes corpos geralmente obedecem a outros elementos estruturais desenvolvidos nas rochas, tais como diclases, falhas, fendas ou aberturas produzidas por exploses vulcnicas. As formas discordantes mais comuns so os diques. Diques so corpos magmticos de forma tabular que preenchem fendas nas rochas pr-existentes (Figura 4.2). Tm largura e

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comprimento muito varivel ocorrendo desde microdiques at diques com vrios metros de largura e quilmetros de extenso. Os diques podem formar conjuntos (sistemas) nos quais se dispem em direes paralelas ou cruzadas, ou podem ser radiais, orientando-se radialmente a partir de uma regio central. Os diques podem tambm se formar em conseqncia de esforos de tenso provocados pela ascenso de um corpo magmtico, chamados ento de anelares, ou ainda de fendas produzidas ao redor de um foco vulcnico, quando do abatimento (colapso) do edifcio vulcnico. Os diques so muito comuns no Brasil, ocorrendo em vrios tipos de rochas e com composio varivel. Nas bacias sedimentares Paleozicas so comuns diques de diabsio, e em regies de Minas Gerais e no nordeste do Brasil, ocorrem diques de pegmatitos mineralizados em pedras semi-preciosas e outros minerais de interesse econmico (wolframita, tantalita etc). Tambm em Viosa ocorrem diques de diabsio, que sero vistos na aula prtica prxima ponte do bairro Silvestre. Batlitos so corpos magmticos de grandes dimenses (rea de afloramento superior a 100 km2) que no tm, aparentemente, delimitao em profundidade (Figura 4.2).

VULCANISMOO vulcanismo abrange todos os processos que permitem e provocam a ascenso de material magmtico do interior para a superfcie terrestre. O magma pode extravasar superfcie atravs de dois tipos de aberturas: fissuras, que so extensas fendas que colocam a cmara magmtica (cavidade onde se aloja o magma) em contato com a superfcie, ou orifcios. O vulcanismo de fissura atualmente observado ao longo das cadeias meso-ocenicas. O vulcanismo de orifcios o tipo mais comum de vulces atuais, sendo o magma ejetado por uma abertura circular em torno da qual se acumulam os materiais produzidos pela atividade vulcnica, constituindo assim o edifcio ou cone vulcnico. O orifcio chamado de cratera, e o canal por onde ascende o magma se denomina conduto ou chamin vulcnica. Devido a remoo intensa de material subjacente ao cone vulcnico comum que ocorra o abatimento (destruio) total ou parcial do foco vulcnico. O conjunto de montanhas com disposio circular que comumente envolvem um foco vulcnico abatido conhecido como caldeira. A cidade de Poos de Caldas (MG) envolvida por uma caldeira, com um dimetro aproximado de 30 km, considerada a maior do mundo. A grande maioria dos vulces acha-se agrupadas em zonas, principalmente ao longo de costas ocenicas, destacando-se a costa do oceano Pacfico, formando o chamado crculo do fogo. Tal distribuio de vulces est estreitamente relacionada com os contatos entre placas tectnicas (vide captulo 2). No interior dos continentes as atividades vulcnicas so mais raras.


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Atividades vulcnicas Segundo a sua natureza e modo de ocorrncia, as atividades vulcnicas podem ser explosivas (extravasamento violento do magma, comum em magmas viscosos, cidos) ou efusivas (extravasamento calmo, sem exploses). A seqncia das atividades vulcnicas pode ser assim descrita: - Instalao de um foco vulcnico: tremores de terra, formao de fendas, exalao de gases e vapores, seguindo-se a abertura e limpeza da chamin vulcnica; - Ejeo e derramamento de lava: derramamento de lava propriamente dito, podendo ser explosivo durante todo o perodo vulcnico ou apenas no incio; - Exalaes gasosas: fumarolas, solfataras e mofetas, recebendo tais denominaes em funo da temperatura em que ocorrem. Materiais produzidos pela atividade vulcnica Lavas: so as massas magmticas parcial ou totalmente fundidas. As lavas bsicas so mais quentes e menos viscosas do que as cidas, estas ltimas tendendo a promover um vulcanismo mais explosivo. (basicidade ou acidez aqui no se refere a pH, mas sim ao teor de slica: vide pgina 31). Materiais piroclsticos: so fragmentos ejetados na atividade vulcnica que tanto podem ser derivados do prprio magma, como das rochas encaixantes. Normalmente predominam nas fases iniciais do vulcanismo, podendo ser os nicos materiais produzidos. Em funo de seu tamanho e forma so classificados como blocos (angulosos e com dimetro > 5 cm), bombas (arredondados e com dimetro > 5 cm), lpili (arredondados e com D < 5 cm) e cinzas (fragmentos finos com dimetro < 4 mm, que ao se consolidarem formam os tufitos ou tufos vulcnicos). Exalaes: vapores e gases produzidos ao longo de todas as atividades vulcnicas. Vulcanismo no Brasil Atualmente no existem vulces ativos no Brasil; contudo isto j ocorreu intensamente em pocas geolgicas passadas. Restaram, porm, poucos testemunhos dessas atividades vulcnicas, j que os produtos vulcnicos so facilmente erodidos. H cerca de 130 milhes de anos o Brasil foi palco de uma das maiores atividades vulcnicas que se conhece. Foram atingidos todo o Sul do Brasil e parte dos estados de Minas Gerais e Mato Grosso do Sul, alm do Maranho e Amazonas. O magmatismo mais intenso foi no Sul do Brasil, Argentina e Uruguai, na rea da Bacia do Paran, onde o vulcanismo do tipo fissura, de carter bsico cobriu cerca de 1.200.000 km2. Este vulcanismo constituiu-se de sucessivos derrames de lava basltica e intruses de diabsio em forma de diques e soleiras. Em alguns locais estes derrames ultrapassam a espessura de 1000 m, tendo sido observadas seqncias de at 32 derrames individuais. Os solos desenvolvidos sobre estas rochas, so em grande parte Latossolos Roxos, que apresentam boas qualidades fsicas e qumicas. So solos porosos, de boa drenagem, que permitem bom desenvolvimento radicular. Possuem entretanto pouca coerncia entre as partculas, tornando-os muito suscetveis a eroso quando mal manejados.

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H cerca de 70 milhes de anos, reas do sul e sudeste do Brasil foram afetadas por atividades plutnicas e vulcnicas de carter alcalino-sdico. Os edifcios vulcnicos no foram conservados, mas observam-se com freqncia depsitos piroclsticos consolidados associados. No Planalto de Poos de Caldas (MG) observa-se o contorno circular de uma caldeira de cerca de 30 km de dimetro, relacionada a este episdio vulcnico. Incluem-se tambm neste ciclo as ocorrncias de Lages (SC), Jacupiranga, So Sebastio, Ipanema (SP), Arax (MG), Itatiaia, Mendanha, Tingu, Cabo Frio (RJ) e Ipor (GO). O vulcanismo mais recente ocorrido no Brasil foi responsvel pela formao de diversas ilhas do Atlntico brasileiro, entre elas Fernando de Noronha, Trindade, Rochedos de So Pedro e So Paulo e Abrolhos, as quais se formaram entre 1,7 a 11,8 milhes de anos atrs.

CLASSIFICAO E IDENTIFICAO DAS ROCHAS GNEASDadas s caractersticas do seu modo de formao, existe uma grande variedade de tipos de rochas gneas. A classificao destas rochas ento feita de acordo com diferentes critrios, a saber: Profundidade de formao da rocha O magma, no seu movimento no interior do globo terrestre, pode atingir ou no a superfcie e tem-se, desse modo, os seguintes tipos de rochas gneas: - Vulcnicas ou extrusivas, onde a consolidao do magma se deu superfcie. Neste caso o resfriamento do magma rpido, uma vez que est em contato direto com a atmosfera. Ex: basalto, riolito. - Plutnicas ou intrusivas, que so formadas em grandes profundidades, sendo o resfriamento do magma lento, j que as perdas de calor so menores e mais lentas. Ex: gabro, granito. - Hipabissais, oriundas da solidificao do magma pequenas profundidades. Sendo intermedirias entre as anteriores, apresentam caractersticas medianas entre um e outro tipo. Ex: diabsio, microgranito. Granulometria Em funo do tamanho dos gros minerais nelas presentes, as rochas gneas podem ser divididas em: - Fanerticas ou grosseiras cujos minerais so facilmente perceptveis a olho nu. Ex: granito, gabro. - Mdias, cujos minerais so moderadamente visveis a olho nu. Ex: microgranito, diabsio. - Afanticas, ou finas nas quais impossvel a distino dos minerais, a olho nu. Ex: basalto, riolito.


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Teor de SiO2 um critrio qumico relacionado com a quantidade de slica total na rocha. Por este critrio as rochas gneas so classificadas em: - cidas: SiO2 > 65%. Tais rochas sempre contm uma proporo expressiva do mineral quartzo, de forma que ele pode ser facilmente identificado na rocha. Ex: granito. - Intermedirias: 54% < SiO2 < 65%. So rochas ricas em silicatos, havendo porm pouco ou nenhum quartzo. Ex: sienito. - Bsicas: 45% < SiO2 < 54%; e Ultrabsicas: SiO2 < 45%. So rochas que no contm quartzo. Ex: basalto (bsica); peridotito (ultrabsica). O Quadro 4.1 contm anlises qumicas de rochas gneas cidas, intermedirias, bsicas e ultrabsicas. Entre as diferenas de composio ressaltam-se o comportamento da slica, alumnio, ferro ferroso, magnsio, clcio, sdio e potssio.Quadro 4.1: Composio qumica de rochas gneas comuns.Composio (xidos) SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O % Granito (cida) 72.08 13.86 0.86 1.67 0.56 1.33 3.08 5.46 Diorito (intermediria) 54.86 16.40 2.73 6.97 6.12 8.40 3.36 1.33 Basalto (bsica) 49.50 13.00 3.90 7.92 8.06 11.07 2.26 0.56 Dunito (ultrabsica) 40.16 0.84 1.88 11.87 43.16 0.75 0.33 0.14

Cor ou percentagem de silicatos ferromagnesianos A presena de Fe e Mg na composio dos silicatos faz com que eles tenham coloraes escuras. A maior ou menor presena destes silicatos faz com que a rocha seja mais escura ou mais clara. Assim, temos: - Flsicas ou leucocrticas: rochas de cores claras. Ex: granito, riolito. - Mficas ou melanocrticas: rochas de cores escuras. Ex: basalto, gabro. - Mesocrticas: rochas de cores intermedirias. Ex: sodalita-sienito. Composio Mineralgica o critrio fundamental para a denominao da rocha. Os minerais mais importantes para a classificao so: feldspatos potssicos, plagioclsios (feldspatos clcico-sdicos), quartzo, biotita, anfiblios (hornblenda, por exemplo), piroxnios, olivinas e os feldspatides. Feldspatides so minerais, semelhantes aos feldspatos, mas com menos slica em sua composio, pois os mesmos se formam quando no h, no magma, slica suficiente para formar feldspatos (Ex. nefelina). A identificao e denominao da rocha so feitas atravs da avaliao das propores mdias dos minerais petrogrficos contidos na rocha. Isto normalmente feito com o auxlio de esquemas (quadros, tabelas) de composio mineralgica das principais rochas gneas (Figura 4.3). Tais esquemas tm a

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vantagem adicional de conter e sintetizar os demais critrios de classificao das rochas gneas vistos acima.

EXERCCIOS DE FIXAO E REFLEXO (4)1. Em que condies temos a formao de feldspatides? 2. Qual a relao entre tamanho dos gros minerais e a profundidade de consolidao do magma? 3. Como o arranjo dos minerais em uma rocha gnea? O gnaisse visto na primeira aula prtica uma rocha gnea? Por qu? 4. Por que os granitos tendem a ser mais claros? A que grupo de silicatos os minerais mais comuns do granito pertencem? 5. Por que os basaltos tendem a ser mais escuros? A que grupo de silicatos os minerais mais comuns do basalto pertencem? 6. Observando o lado esquerdo da srie de Bowen, que tipo de generalizao pode ser feita com relao a temperatura de formao dos minerais silicatados e grau de compartilhamento (polimerizao) dos oxignios ao nvel de estrutura dos mesmos? E em relao a resistncia dos minerais a alterao (intemperismo)? 7. O plagioclsio do granito ser mais clcico ou mais sdico? E o plagioclsio do basalto? Por qu? 8. Ser possvel a presena de olivina e quartzo em uma mesma rocha gnea? Qual dos minerais citados forma-se em temperaturas mais altas? 9. Em cada par de rochas abaixo, qual possui densidade maior? Por qu? Granito e gabro; microgranito e diabsio; basalto e granito. 10. Por qu existem rochas plutnicas, tais como granitos e gabros, aflorando, se tais rochas foram formadas em grandes profundidades?

H entre as pedras e as almas afinidades to raras. Como vou dizer? Elas tem cheiro de gente. Queira ou no queira se sente. Tem esse poder. Pedra e homem comovem. Sobem e descem. E somem. Ningum sabe bem.Joo Bosco; Granito


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Afanticas vulcnicas

Traquito

Riolito

Dacito

Andesito

Basalto

Olivina basalto

Fanerticas plutnicas

Sienito

Granito

Granodiorito

Diorito

Gabro

Peridotito

Dunito

100

quartzo80

(ricos em Ca)feldspatos plagioclsios

Percentagem dos minerais por volume

60

feldspatos alcalinos (K) (ricos em Na)

40

piroxnios20

olivina

anfiblios muscovita biotita

0 Aumenta o teor de Fe e a cor escurece

Aumenta o teorFigura 4.3. Composio mineralgica aproximada das principais rochas gneas.

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5. ROCHAS SEDIMENTARESCICLO SEDIMENTARAs rochas sedimentares so formadas atravs da deposio e consolidao de sedimentos. Sedimentos so materiais originados da destruio e alterao de rochas pr-existentes. Assim, a formao de uma rocha sedimentar decorre de uma sucesso de eventos, que constituem o chamado ciclo sedimentar. As etapas bsicas do ciclo sedimentar so: - Decomposio de rochas (intemperismo) - Remoo e transporte dos produtos do intemperismo - Deposio dos sedimentos - Consolidao (endurecimento) dos sedimentos Intemperismo O intemperismo consiste da transformao das rochas em materiais mais estveis em condies fsico-qumicas diferentes daquelas em que elas se originaram. A natureza e efetividade dos processos de intemperismo dependem principalmente de trs grupos de variveis: condies climticas, propriedades dos materiais e variveis locais (vegetao, vida animal, lenol fretico, etc). O intemperismo pode ser causado por processos fsicos (desgaste e/ou desintegrao) e/ou qumicos (decomposio), onde muitos desses processos so causados por fatores biolgicos, sendo comumente caracterizados como intemperismo biolgico. Os produtos de intemperismo qumico consistem de solutos e resduos. Os solutos incluem principalmente Na, K, Mg e Ca, que so lixiviados, atingindo por fim os oceanos, onde podem se precipitar e formar rochas sedimentares qumicas. Os resduos so dificilmente solveis em gua e compem-se principalmente de quartzo e outros minerais primrios resistentes (tambm chamados de minerais detrticos). Nessa frao incluem-se tambm os produtos que se formam nos processos de intemperismo qumico, ou seja os minerais secundrios. Transporte A segunda etapa do ciclo sedimentar a remoo, ou seja, a ao de processos naturais que promovem o transporte dos produtos do intemperismo. O transporte pode se dar por soluo, suspenso e trao. Os solutos so transportados em soluo, enquanto fragmentos finos so transportados em suspenso, e fragmentos grosseiros so transportados por trao. Denomina-se eroso quando a remoo desses produtos se d pela superfcie do solo e lixiviao quando a remoo se d em soluo, no interior do solo. Os principais agentes transportadores so a gravidade, gelo, gua e vento. Estes agentes tm importante papel na separao de sedimentos, avaliado pelos parmetros de competncia e poder de seleo. A competncia relativa ao tamanho e quantidade de fragmentos que o agente pode transportar, enquanto o poder de seleo consiste na capacidade de separao de fragmentos por tamanho. Meios mais viscosos como a gravidade e o gelo tm maior competncia, enquanto


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meios menos viscosos, como o vento e a gua corrente tm maior poder de seleo. Deposio e consolidao A deposio dos sedimentos ocorre tanto pela diminuio da energia do agente transportador como pela reao qumica e conseqente precipitao de substncias dissolvidas. A deposio dos sedimentos ocorre em locais favorveis, geralmente depresses, como oceanos e lagos, ou plancies de inundao, desertos e pntanos. A consolidao (litificao ou diagnese) consiste dos processos fsicos (compactao) e/ou qumicos (cimentao) que promovem o endurecimento dos sedimentos depositados, dando origem s rochas sedimentares.

CLASSIFICAO E IDENTIFICAO DE ROCHAS SEDIMENTARESAo final do ciclo sedimentar, tm-se a formao das rochas sedimentares. Por serem formadas por deposio de sedimentos as rochas sedimentares, em sua maior parte, apresentam uma estrutura muito caracterstica: a estratificao. A estratificao pode ser visualizada pela variao de cor e/ou granulometria em camadas (estratos) paralelas na rocha, as quais se devem a variaes mineralgicas e/ou texturais nos sedimentos durante o ciclo sedimentar. Em funo das caractersticas do ciclo sedimentar so reconhecidos dois grandes grupos de sedimentos: os detrticos (fragmentos) e os qumicos (solutos), que do origem a dois grupos principais de rochas sedimentares, a saber: - Rochas sedimentares clsticas (fragmentrias ou detrticas); - Rochas sedimentares qumicas e orgnicas Rochas sedimentares clsticas So rochas formadas por minerais detrticos (minerais primrios resistentes, que suportam transporte sem se decomporem), e/ou minerais secundrios. - Quais so os minerais detrticos mais comuns? - E os minerais secundrios? Em virtude da variabilidade de tamanho dos sedimentos, as rochas clsticas so classificadas em funo do tamanho de suas partculas constituintes (Quadro 5.1).

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Quadro 5.1: Rochas clsticas, segundo a classe de tamanho (granulometria). dimetro da partcula (mm) >2,0 0,05 - 2,0 0,002 - 0,05 < 0,0021

nome da frao de tamanho cascalho areia silte argila

nome da rocha conglomerado1 brecha arenito siltito argilito folhelho2

termo textural genrico (sedimento) psefito psamito pelito pelito

termo textural genrico (rocha) rocha pseftica rocha psamtica rocha peltica rocha peltica

o conglomerado possui pelo menos um de seus minerais detrticos arredondado, enquanto a brecha apresenta todos os cascalhos angulosos. 2 o argilito no possui estratificao, enquanto o folhelho bem estratificado.

Rochas sedimentares qumicas e orgnicas As rochas sedimentares qumicas so formadas por minerais quimicamente precipitados, tais como a calcita e dolomita (calcrios), a slica (cherts), a halita e silvita (evaporitos). As rochas orgnicas so formadas pela precipitao e/ou acmulo de materiais orgnicos animais ou vegetais, tais como carapaas silicosas de algas diatomceas (diatomitos), fragmentos de conchas (coquinas), carapaas (exoesqueletos) carbonticos de algas e celenterados (recifes de coral), e restos vegetais continentais e subaquticos (carvo).

EXERCCIOS DE FIXAO E REFLEXO (5)1. Como o comportamento, perante o intemperismo, dos minerais silicatados da Srie de Bowen (captulo 5)? 2. Suponha uma rocha contendo biotita e muscovita. Qual delas ir se alterar (intemperizar) primeiro? Por qu? Que tipo de mica voc espera encontrar mais comumente nas areias de praias ou rios? 3. A magnetita (Fe3O4) e a ilmenita (FeTiO3) so minerais resistentes ao intemperismo que ocorrem como acessrios em muitas rochas. Com base na frmula qumica dos mesmos voc espera encontr-los em maior quantidade em rochas gneas cidas ou bsicas? 4. As rochas quando se alteram, decompem-se quimicamente, restando os minerais resistentes que podem permanecer in situ ou serem transportados. A areia da praia composta essencialmente por qual(is) mineral(is)? Como este(s) mineral(is) se concentra(m) em tal proporo ali? Em ltima instncia os minerais resistentes, liberados da desagregao das rochas, so conduzidos para onde? E aqueles que foram dissolvidos (solutos) e neoformados (minerais secundrios)? 5. Desde que nem todos os minerais apresentam a mesma resistncia ao intemperismo, que mineral deve ir se concentrando nas rochas sedimentares a medida que so destrudas e formadas em vrios ciclos? 6. O mineral que resistiu a vrios ciclos sedimentares tende a ser anguloso ou arredondado? Qual a influncia da distncia da rea fonte sobe o tamanho e forma dos sedimentos?


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7. O mesmo gro mineral que esteja hoje em uma determinada rocha pode ter pertencido a outras rochas sedimentares? 8. Comparando-se um argilito, um arenito e um conglomerado o que pode ser dito sobre a competncia e o poder de seleo do agente transportador? E sobre a energia do ambiente de deposio? 9. Qual arenito teria os gros de quartzo de tamanho mais uniforme: o originado de areias de depsitos elicos ou o de depsitos fluviais? Considerando-se solos formados a partir dos dois arenitos acima, qual solo teria maior reteno de gua? 10. Que mineral voc espera ser bastante comum nos arenitos e conglomerados? Por qu? Entre um conglomerado e uma brecha, qual voc espera ser mais rico em minerais facilmente intemperizveis? 11. Por que os fsseis (restos ou vestgios de antigos organismos presentes nas rochas) so encontrados essencialmente nas rochas sedimentares? 12. Sabendo-se que algumas rochas sedimentares apresentam os seus fragmentos cimentados entre si por algum material (cimento) que percolou e precipitou nos vazios existentes e que existem cimentos de diversas natureza (silicoso, fosftico, carbontico, ferruginoso etc) voc esperaria diferenas na resistncia a alterao (intemperismo) destas rochas? De que tipo? E no solo, voc esperaria alguma diferena em termos de fertilidade?

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6. ROCHAS METAMRFICASMETAMORFISMOAs rochas sedimentares so formadas, de modo geral, pela desintegrao e/ou decomposio de rochas pr-existentes, com posterior transporte dos detritos ou fragmentos, culminando o processo com a deposio ou sedimentao dos produtos da eroso, prximo ou distante da rea fonte que forneceu o material. Assim, as condies de presso e temperatura em que se formam as rochas sedimentares aproximam-se ou so idnticas s da superfcie terrestre. Por outro lado, as rochas gneas derivam-se da solidificao do magma e se cristalizam em temperaturas entre 1700C e 600C, sob condies de presso variando desde atmosfricas (caso das lavas) at alguns milhares de atmosferas (em profundidades de at 20 km; caso das rochas plutnicas). As rochas sedimentares, bem como as magmticas, quando soterradas em profundidades de 3 a 20 km, em ambientes geolgicos onde atuam altas presses e temperaturas (que oscilam entre 100C e 600C), tornam-se instveis. Os minerais originais tendem a se transformar, formando novos minerais atravs de reaes mtuas ou mudanas no sistema de cristalizao, ou modificam a sua forma e/ou tamanho por recristalizao. Assim, a rocha passa a ter uma nova composio mineral e novas texturas e estruturas se desenvolvem. Uma rocha metamrfica ento, resultante da transformao de rochas prexistentes, sob a influncia de agentes de origem interna, tais como presso, temperatura e fluidos gasosos (CO2 e H2O, principalmente). Esse conjunto de transformaes constitui o metamorfismo. O metamorfismo se d, dessa forma, em um intervalo

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Geologia e Pedologia Do Solo