Noções de petrologia

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Noções de petrologia

  1. 1. 22/03/2014 1 Noções de Petrologia Ciclo das Rochas Instituto Federal de Pernambuco - Campus Barreiros Departamento de Desenvolvimento Educacional Coordenação do Curso Superior de Tecnologia em Agroecologia Fundamentos de Solos Prof. Rômulo Souza Agregado natural formado de uma ou mais minerais constituindo parte essencial da litosfera. O número de minerais constituintes de uma rocha é, geralmente, pequeno. Com base na quantidade, natureza e proporção de minerais é possível classificar a rocha. ROCHAS A Petrografia ou Petrologia: É o ramo da ciência geológica que se dedica ao estudo das rochas, sua constituição, origem e classificação. As rochas podem ser: Monominerálica: Calcita, Gipsita Multiminerálica: Granito, gnaisse, basalto. Os minerais que se destacam pela sua quantidade são chamados minerais essenciais. Os que ocorrem esporadicamente ou em pequena proporção são chamados minerais acessórios. O número de minerais essenciais geralmente não ultrapassa 3 e os acessórios, raramente ultrapassam 5. ROCHAS
  2. 2. 22/03/2014 2 Monominerálica: ROCHAS Calcita (CaCO3) Composição - Carbonato de Cálcio. 53,0% CaO , 44,0% CO2 Gipsita (CaSO4.2H2O) Composição - Sulfato de cálcio hidratado. 46,6% SO3, 32,5% CaO, 20,9% H2O Multiminerálica: ROCHAS Granito (grosseiro rico em feldspato potássico) Composição principal - feldspato potássico, plagioclásio e quartzo, além de biotita e hornblenda Gnaisse Composição principal - mais de 20% de feldspato potássico, plagioclásio, e ainda quartzo e biotita Basalto Composição principal - essencialmente por piroxênios e plagioclásio. Pode incluir olivina, quartzo, feldspato potássico, nefelina e vidro vulcânico. O ciclo das rochas representa as diversas possibilidades de transformação de um tipo de rocha em outro. Os continentes se originaram ao longo do tempo geológico pela transferência de materiais menos densos do manto para a superfície terrestre. Este processo ocorreu principalmente através de atividade magmática. Ciclo das Rochas
  3. 3. 22/03/2014 3 Classificação Genética das Rochas Cada processo é caracterizado por determinadas coordenadas físico- químicas, principalmente, condições de temperatura e pressão. Essas coordenadas imprimem às rochas determinadas características e permitem classificar cada rocha em um dos três grandes grupos. Existem três grandes processos de gênese de rochas, de acordo com o seu modo de formação na natureza. Ígneas ou Magmáticas Metamórficas Sedimentares São aquelas resultantes da consolidação do magma (material ígneo, ou seja, em estado de fusão que está no interior do globo terrestre). As rochas magmáticas são as únicas que não se formam a partir de outras pré-existentes. Constituem 80% do volume da litosfera. São exemplos: granitos, basaltos, diabásio, etc. 1. Rochas Ígneas ou Magmáticas
  4. 4. 22/03/2014 4 Magma Qualquer material rochoso fundido que ao consolidar, constitui as rochas ígneas (ou magmáticas). Apresenta temperatura entre 700 a 1.200º C. Se originam da fusão parcial da rochas do manto na astenosfera, do manto superior ou crosta inferior Componentes: - Parte líquida = material rochoso fundido; - parte sólida = corresponde a minerais cristalizados e fragmentos de rocha; - Parte gasosa = H2O e CO2 dissolvido na parte líquida. Constituintes do Magma A composição depende de vários fatores: - Constituição da rocha de origem; - Condições onde ocorreu a fusão e a taxa de fusão; -Evolução do magma da origem a sua consolidação -Os magmas têm, predominantemente, composição SILICÁTICA: Si, O, Al, Ca, Fe, Mg, Na, K, Mn, Ti e P A variação composicional dependerá do teor de SÍLICA (% peso de SiO2) MAGMA BASÁLTICO: 45 A 52% de SiO2 = Fusão de rochas do manto (minerais ferro-magnesianos). Ocorrem principalmente nas cadeias meso-oceânicas e também na crosta continental (manto superior) MAGMA RIOLÍTICO ou GRANÍTICO: > 66% = Originados da fusão das partes profundas da crosta continental. MAGMA ANDESÍTICO: 52 e 66% = Característicos de arcos de ilha ou de cadeias de montanhas em margens continentais convergentes (bordas de placas convergentes).
  5. 5. 22/03/2014 5 Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas 1. Modo de Jazimento: Refere-se as posições (locais) onde as rochas ígneas se consolidam na litosfera. O magma gerado em profundidade pode resfriar e solidificar dando origem as rochas, em duas situações: na superfície ou nas regiões internas da Terra. De acordo com a posição de formação, rochas podem ser classificadas como: a) Rochas extrusivas, efusivas ou vulcânicas; b) Rochas Intrusivas: Intrusivas hipoabissais: Intrusivas plutônicas:
  6. 6. 22/03/2014 6 a) Rochas extrusivas, efusivas ou vulcânicas: são rochas formadas pelo resfriamento do magma em superfície, caracterizando os derrames de lavas. Apresentam em geral textura afanítica, estruturas vítrea, maciça e vesicular. O magma resfria rapidamente quando atinge a superfície, não havendo tempo para o crescimento dos cristais. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas Basalto b) Rochas Intrusivas: São rochas originadas de magmas que resfriam e solidificam em diferentes profundidades no interior da crosta terrestre. Em função da profundidade de consolidação as rochas intrusivas são denominadas: Intrusivas hipoabissais: Quando se formam em pequenas e médias profundidades. Apresentam estruturas granulares finas e médias e textura fanerítica. Intrusivas plutônicas: Quando se solidificam em grandes profundidades. Apresentam estruturas granulares bem desenvolvidas e textura fanerítica. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas Granito 2. Granulação ou textura: É a avaliação do tamanho dos minerais constituintes de uma rocha. Para efeito prático e de acordo com o tamanho dos constituintes, as rochas são denominadas. a) Afaníticas: rocha de granulação muito fina onde os constituintes minerais são dificilmente identificados e/ou distinguidos entre si a olho nu. Em geral apresentam cristais menores que 0,5mm. b) Faneríticas: rochas cujos minerais constituintes são identificados e distinguidos a olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5mm. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas
  7. 7. 22/03/2014 7 3. Índice de coloração: As rochas ígneas podem apresentar minerais claros (félsicos) e/ou escuros (máficos) em quantidades variáveis. A avaliação da quantidade de minerais claros e escuros dará a classificação da rocha quanto ao índice de coloração, ou seja: Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas 3. Índice de coloração: a) Rochas leucocrática: rochas onde predominam minerais claros, tais como: quartzo, feldspatos, muscovita, etc. A tonalidade da rocha é clara, mesmo que seus minerais configurem à rocha textura afanítica. b) Rochas melanocráticas: rochas onde predominam minerais escuros, tais como: piroxênios, biotita, anfibólios, etc. A tonalidade da rocha é escura. c) Rochas mesocráticas: rochas onde os minerais claros e escuros aparecem em proporções similares. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas 4. Composição mineralógica: Trata-se de uma avaliação macroscópica qualitativa e quantitativa dos principais minerais constituintes da rocha. O procedimento consiste em identificar os diferentes minerais observados na rocha e estimar o volume que cada um ocupa. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas
  8. 8. 22/03/2014 8 4. Composição mineralógica: Para identificar os minerais na rocha o primeiro passo é separar os minerais claros (félsicos) dos minerais escuros (máficos). a) Félsicos: Nas rochas ígneas os minerais mais comuns são o quartzo e os feldspatos. Muscovita é mais raro de ser observada. b) Máficos: Os minerais mais comuns são biotita, piroxênios e anfibólios. Turmalina é mais raro de ser observado. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas 5. Teor de Sílica (SiO2): Em relação ao teor de sílica (SiO2), as rochas podem ser classificadas em: a) Ácidas: São rochas que apresentam teor de SiO2 maior que 65% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas com conteúdo de quartzo de médio a alto (maior que 10%), sendo facilmente identificado devido sua abundância. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas 5. Teor de Sílica (SiO2): b) Intermediárias: São rochas onde o teor de SiO2 está entre 65 e 52% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas com pouco quartzo. O quartzo identificado com alguma dificuldade devido ocorrer em quantidades inferiores a 5%. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas
  9. 9. 22/03/2014 9 5. Teor de Sílica (SiO2): c) Básicas: São rochas onde o teor de SiO2 está entre 52 e 45% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas sem quartzo. d) Ultrabásicas: São rochas onde o teor de SiO2 é menos que 45% do volume total de sua composição química. Classificação de Rochas Ígneas ou Magmáticas Ciclo das Rochas As rochas de origem sedimentar (parametamórfica), ígnea (ortometamórfica) ou até mesmo outras rochas metamórficas podem ser levadas por processos geológicos a grandes profundidades onde as condições de pressão e temperatura são diferentes daquelas nas quais se formaram, dando origem às Rochas Metamórficas. São exemplos: gnaisse, xistos, ardósias, filitos. Rochas Metamórficas Metamorfismo Conjunto de processos pelos quais uma determinada rocha é transformada, através de reações no estado sólido, em outra rocha, com características diferentes daquelas que lhe deram origem.
  10. 10. 22/03/2014 10 Rochas Metamórficas Modificações: Estruturais, texturais, mineralógicas, podendo também ocorrer mudanças na composição química. PROTÓLITOS Rochas que dão origem às rochas metamórficas. üOs processos metamórficos ocorrem, em geral, associados aos processo tectônicos üLocais mais importantes: margens continentais convergentes; arcos de ilhas; dorsais meso-oceânica, ao redor de corpos ígneos plutônicos e longo de grandes falhas. Fatores condicionantes do Metamorfismo Temperatura: üAs reações iniciam a temperatura acima de 200º C até a transição para o campo da geração de rochas ígneas. üGeração de Migmatitos (rochas mistas) Pressão: ü Litostática = não causa deformação üDirigida = produzida pela movimentação das placas tectônicas - causa deformação Fluidos: üH2O e CO2 üInfluencia na mudança mineralógica; üPode exercer pressão sobre o protólito, causando mudanças no processo metamórfico Tempo: üDifícil aferição üModelos téoricos = ~10 a 50 Milhões de anos Fatores condicionantes do Metamorfismo
  11. 11. 22/03/2014 11 Tipos de Metamorfismo O metamorfismos se desenvolve em vários ambientes da crosta e com extensões variáveis: 1. Regional ou dinamotermal ü Extensas regiões e alcança níveis profundos da crosta. ü Os protólitos são profundamente deformados. ü É responsável pela formação da grande maioria das rochas metamórficas na crosta da Terra. Tipos de Metamorfismo 2. Contato ou termal ü Desenvolve nas rochas que se encaixam ao redor de intrusões magmáticas. ü É influenciado apenas pela temperatura. ü Este tipo de metamorfismo é caracterizado junto ao contato, sob influência do calor cedido por uma intrusão magmática que corta uma seqüência de rochas sedimentares encaixantes, podendo ser metamórficas ou magmáticas 3. Cataclástico Neste tipo a pressão dirigida é o principal agente. As rochas são submetidas a esforços dirigidos tornando-se fraturadas. Os minerais não são substituídos por outros, exceto onde haja intenso esmagamento e relativo aumento de temperatura. Tipos de Metamorfismo
  12. 12. 22/03/2014 12 4. Soterramento Ocorre em bacias sedimentares em subsidência. Processo de prevalece a pressão litostática, resultado do soterramento de espessas sequência de rochas sedimentares e vulcânicas (temperatura + 300º C). Ocorre cristalização de novos minerais sob influência de fluidos intergranulares dos sedimentos, preservando a estrutura e textura das rochas originais. Tipos de Metamorfismo 5. Fundo Oceânico Ocorre na cadeias meso-oceânicas; A água aquecida carregando íons dissolvidos percola as rochas da crosta oceânica, removendo ou precipitando elementos. 6. Impacto Extensão reduzida. Locais submetidos a impactos de meteoritos. Tipos de Metamorfismo Principais propriedades Macroscópicas Textura É a avaliação do tamanho dos minerais constituintes de uma rocha. üFinas: rochas de granulação muito fina onde os constituintes minerais são dificilmente identificados e/ou distinguidos entre si a olho nu. Em geral apresentam cristais menores que 0,5mm; üGrossas: rochas cujos minerais constituintes são identificados e distinguidos à olho nu. Em geral, apresentam cristais maiores que 0,5mm.
  13. 13. 22/03/2014 13 Estrutura É o arranjo ou a distribuição que os minerais apresentam em uma rocha. A estrutura depende também do tamanho dos cristais (granulação ou textura). Gnáissica – resulta da interação das estruturas granulares e xistosas, sendo característica dos gnáissses. Estas rochas são constituídas por camadas alternadas ricas em minerais equidimensionais (principalmente quartzo, feldspato) e planares ou lineares (principalmente biotita).; Principais propriedades Macroscópicas Estrutura Xistosa – É uma estrutura característica das rochas que exibem acentuado aspecto planar e fissilidade ao longo de planos paralelos denominados de xistosidade. A xistosidade reflete ao mesmo tempo acentuada deformação e recristalização. A orientação da estrutura reflete o predomínio do metamorfismo dinamotermal; Granular – Apresentam minerais bem evidentes aproximadamente de mesmo tamanho e ausência de elementos lineares nítidos ou qualquer orientação. Quando constituída de um único mineral é denominada granular monominerálica, exemplo: mármore, anfibolitos. Principais propriedades Macroscópicas Migmatítica – A rocha exibe gnaissificação muito deformada e com concentrações irregulares de material ígneo intrusivo, em geral de composição granítica e de material escuro constituído predominantemente de biotita, anfibólio. Exemplo, migmatitos. Maciça – Característica de rochas que exibem aspecto maciço e ausência de elementos lineares ou planares nítidos, indicando, via de regra, amplo domínio da recristalização sobre a deformação. Exemplos têm-se tipos de mármores, quartizitos anfibolitos. Estrutura Principais propriedades Macroscópicas
  14. 14. 22/03/2014 14 Cataclástica – Os minerais apresentam-se na forma de fragmentos angulosos de diversos tamanhos envoltos em uma massa cataclástica fina, muitas vezes esverdeados pela presença de epidoto. Os fragmentos assemelham-se a materiais quebrados por golpes de martelo. Exemplo de são os cataclasitos. Foliação – É uma estrutura planar que caracteriza rochas nas quais sua orientação é basicamente devida à ação tectônica. Difere da estrutura xistosa por apresentar minerais de tamanho reduzido, predomina o metamorfismo dinamotermal. Exemplos, filitos ardósias. Estrutura Principais propriedades Macroscópicas Composição mineralógica É a avaliação qualitativa e quantitativa dos principais minerais que constituem, a rocha. As rochas metamórficas, em função do processo genético, possuem minerais que são comuns as rochas ígneas (exemplo: quartzo, feldspato, biotita e muscovita, etc) e minerais próprios, formados durante o metamorfismo. Comuns as ígneas Comuns as sedimentares Típicos das metamórficas Quartzo Calcita Clorita (mica verde) Feldspatos Dolomita Serecita (mica prateada/esverdeada) Biotita Argila Epidoto Muscovita hematita Outros (zirconita, estaurolita, granada, etc) Anfibólios/piroxênios “Destruição das saliências ou reentrâncias do relevo, tendendo a um nivelamento ou colmatagem, no caso de litorais, de enseadas, de baías e depressões". O processo erosivo é único, composto da fase erosiva (gliptogênese) e uma de sedimentação (litogênese). “Processo de desagregação e remoção de partículas do solo ou de fragmentos e partículas de rochas, pela ação combinada da gravidade com a água, vento , gelo e/ou organismos (plantas e animais)“, IPT (1986). EROSÃO Para geólogo e geógrafo o termo erosão significa um conjunto de ações que modelam uma paisagem, enquanto para pedólogo e agrônomo consideram-no do ponto de vista da destruição do solo. Guerra (1972) Apud Cerri, Silva e Santos (1997).
  15. 15. 22/03/2014 15 Formas Erosivas Quanto a Origem Quanto ao Agente Hídrica Eolica Glacial Pluvial Fluvial Marítima Geológica (natural) Antrópica (acelerada) Transporte sedimentar O transporte ocorrerá através de meio fluído: Água (Pluvial, Fluvial e Marinha); Gelo; Ar ROCHAS SEDIMENTARES INTEMPERISMO Os detritos são retirados da rocha matriz pela ação do intemperismo e levados para regiões mais baixas, sendo depositados em bacias sedimentares. Uma vez depositado, o material sedimentar passa a responder às condições de um novo ambiente, iniciando o processo de DIAGÊNESE. A formação de rochas sedimentares engloba a conjugação de vários processos: a intemperização, a erosão, o transporte, a sedimentação e a diagênese. As rochas sedimentares são constituídas por partículas, denominadas sedimentos, que pode provir de diversas origens. Formação da Rocha Sedimentar A existência de rochas expostas à superfície terrestre e sujeitas aos agentes de intemperização (água de chuva, vento, gelo, etc) constitui o ponto de partida para a formação de sedimentos. A erosão de maciços rochosos fragilizados pela intemperização conduz à degradação dos mesmos, originando partículas que ficam sujeitas aos agentes atmosféricos. A ação desses agentes pode, ou não, transportar esses sedimentos para longe da origem até depositá-los em zonas mais estáveis denominadas bacia de sedimentação.
  16. 16. 22/03/2014 16 Formação da Rocha Sedimetnar A deposição continuada de sedimentos, provoca um afundamento do fundo das bacias sedimentares (subsidência) ficando os sedimentos sujeitos a novas condições físicas. As bacias passam por um aumento de pressão e temperatura que vai provocar um empacotamento, desidratação, litificação, etc., isto é, um conjunto de processos denominado por diagênese e que termina com a formação de uma rocha sedimentar compacta e coerente. Diagênese Conjunto de transformações que o depósito sedimentar sofre após a deposição, consistindo em mudanças nas condições de pressão, temperatura, pH e pressão de água, ocorrendo dissoluções de fases minerais e precipitações de novas fase minerais entre os poros do depósito sedimentar. O processo termina com a litificação do depósito sedimentar inconsolidado, formando assim a ROCHA SEDIMENTAR. PROCESSOS DIAGENÉTICOS 1. Compactação 2. Dissolução 3. Cimentação 4. Recristalização diagenética
  17. 17. 22/03/2014 17 1. Compactação A compactação diagenética pode apresentar-se sob dois aspectos: o químico e o mecânico. A compactação química engloba a dissolução de minerais sob pressão. Já a compactação mecânica não engloba processos químicos, mas sim aspectos físicos. PROCESSOS DIAGENÉTICOS 2. Dissolução A dissolução diagenética tem como fator principal o efeito ou não de pressão. A primeira ocorre através da percolação de soluçòes através dos minerais. Minerais mais susceptíveis (olivina, piroxênio, anfibólios, feldspatos) A dissolução sob pressão afeta a morfologia de contato entre grãos. PROCESSOS DIAGENÉTICOS 3. Cimentação Trata-se da cristalização de minerais formados a partir dos íons dissolvidos na solução intersticial. Os cimentos mais comuns são: Silicosos - (quartzo, calcedônia, opala) Carbonáticos - (calcita, calcita ferrosa, siderita) Férricos - (pirita, goethita, hematita) Argilominerais - (clorita, caulinita, ilita, esmectita) PROCESSOS DIAGENÉTICOS
  18. 18. 22/03/2014 18 Os materiais cimentantes são em geral produtos que vieram em solução e precipitaram entre os grânulos, matéria orgânica ou ainda partículas minerais menores (fração silte e principalmente argila) que preenchem os espaços entre os fragmentos. Os cimentos são materiais muito finos e para identificá-los deve-se levar em conta a cor, a reação com HCl (solubilidade) e a coesão da rocha (quão rigidamente os grânulos estão ligados), Cimento Normalmente apresentam as seguintes cores: Cimento Avermelhada a marrom: indica a presença de hematita (α-Fe2O3) Amarelada: indica a presença de goethita (FeOOH) Cinza escura a preta: indica a presença de matéria orgânica Incolor, branca e várias tonalidades claras: indica a presença de calcita, dolomita, sílica, argila. 4. Recristalização diagenética Neste processo, sob condições de soterramento, ocorrem mudanças na mineralogia e na textura cristalina do material sedimentar. PROCESSOS DIAGENÉTICOS
  19. 19. 22/03/2014 19 Classificação As rochas sedimentares são classificadas em clásticas ou mecânicas, químicas e organógenas. 1. Clásticas ou mecânica: Predominam minerais resistentes ao intemperismo. Ex: quartzo, e fragmentos de outras rochas de granulometria variada. Estes minerais e fragmentos são agregados e cimentados por material transportado em solução. Classificação 1. Clásticas ou mecânica: Rudáceas: predomínio da fração areia com seixos ou cascalhos. Ex: conglomerados, tilitos. Arenosas: predomina a fração areia sem seixos ou cascalhos. Ex: arenitos. Siltosas: predomina a fração silte. Ex: siltitos. Argilosas: predomina a fração argila. Ex: argilitos. 2. Químicas: São formadas por materiais transportados em solução que precipitam para gerar novos minerais. As rochas sedimentares químicas mais comuns são os calcários (calcíticos ou dolomíticos). 3. Organógenas: São formadas pelo acúmulo de restos de organismos animais e vegetais ou por atividade biológica. Exemplos são os diatomitos, recifes de corais, carvão. Classificação
  20. 20. 22/03/2014 20

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