Para desenvolver o tema das rochas sedimentares, temos de ter consciência que elas se enquadram num ciclo designado ciclo das rochas ou ciclo litológico.
Este ciclo trata-se de um conjunto de fenómenos geológicos, verificados sobretudo na crosta terrestre, que consistem em movimentos mecânicos e alterações físico-químicas pelos quais, ao longo do tempo, rochas de certo tipo se convertem em rochas de outro tipo, em sequência ininterrupta.
As rochas da litosfera transformam-se praticamente umas nas outras ao longo do tempo. Assim, a partir de um magma profundo originam-se rochas ígneas ou magmáticas, incorporando-se os seus elementos solúveis ou voláteis na hidrosfera ou na atmosfera. Os processos de geodinâmica externa, erosão, transporte, sedimentação, originam sedimentos a partir de qualquer rocha preexistente.
Os sedimentos originam, por litogénese, rochas sedimentares. Quando os sedimentos alcançam níveis profundos da litosfera, ocorrem fenómenos de metamorfismo que originam rochas metamórficas. Estas podem chegar a regenerar magmas, fechando-se o ciclo das rochas.
O que é uma rocha sedimentar?
A rocha sedimentar é uma rocha constituída pela estratificação de sedimentos com origens diversas. As rochas sedimentares formam-se, na superfície terrestre ou a pequenas profundidades, por um conjunto de processos geológicos que incluem duas etapas fundamentais: a sedimentogénese, em que ocorre a formação dos materiais que vão constituir as rochas sedimentares - sedimentos ou detritos, e a diagénese ou litificação, onde os sedimentos evoluem até formarem as rochas.
Embora a sua representação na crusta terrestre seja muito fraca (5% do seu volume), as rochas sedimentares recobrem uma extensa superfície, ocupando mais de 75% da área continental. Existe uma grande variedade de rochas sedimentares, tanto na constituição, como no aspecto e nos processos de formação.
A classificação das rochas sedimentares baseia-se na sua composição química e na génese dos sedimentos que as originam.
Na composição mineralógica das rochas sedimentares, podem distinguir-se os minerais herdados (alóctonos ou detríticos) e os minerais de neoformação (autóctores ou químicos).
Os denominados minerais herdados provêm directamente de rochas preexistentes, através de fenómenos de desagregação e transporte, sem terem sofrido qualquer alteração química. Estes minerais vão constituir as rochas sedimentares detríticas. O quartzo, os feldspatos, as micas, a limonite, a hematite, as anfíbolas, as piroxenas e a calcite são exemplos de minerais herdados.
Os minerais de neoformação são minerais novos que se formam durante a sedimentogénese ou a diagénese e que resultam da alteração química ou da precipitação de outros minerais. Exemplos de minerais de neoformação mais frequentes são a calcite, a dolomite, a sílica, os minerais de argila, a halite e o gesso.
Um dos aspectos mais importantes, contudo, para o estudo e avaliação das rochas sedimentares é a estratificação, isto é, a forma peculiar como se colocam as camadas umas sobre as outras.
Assim, percebido o conceito de rocha sedimentar, vamos especificar mais todos os processos da génese das rochas sedimentares, que se divide em 2 fases fundamentais sendo a primeira a sedimentogénese.
SEDIMENTOGÉNESE
A sedimentogénese é uma actividade que conduz à formação de materiais - sedimentos ou detritos - que constituem a matéria-prima das rochas sedimentares.
A sedimentogénese implica a ocorrência de determinados processos geológicos como a meteorização ou alteração das rochas, a erosão e o transporte de sedimentos, e a sedimentação desses sedimentos.
Meteorização
A Meteorização é conjunto de processos que leva à alteração das características iniciais das rochas, por acção de processos físicos e químicos que ocorrem na superfície da Terra.
Os processos de Meteorização alteram as características primárias das rochas.
Daqui se segue a diversidade de rochas sedimentares existentes.
Existem 2 tipos de minerais:
- Minerais herdados - minerais provenientes de rochas preexistentes.
- Minerais de neoformação – minerais novos, formados durante o processo de sedimentogénese ou de diagénese.
Alguns aspectos estruturais das rochas podem favorecer a meteorização, nomeadamente as diáclases.
As diáclases são fissuras provocadas por fenómenos de torção, tensão ou compressão experimentados pelas rochas, aquando dos movimentos da crosta terrestre. As diáclases diferem das falhas pelo facto de não haver movimento significativo, um em relação ao outro, dos blocos formados. Estas resultam da fractura devida aos esforços internos na massa rochosa e poucos são os afloramentos que as não apresentam.
Tipos de meteorização:
Meteorização física ou mecânica:
A meteorização consiste no desgaste ou desagregação dos corpos geológicos pela acção dos agentes atmosféricos ou por acções mecânicas. Existem diferentes tipos de meteorização conforme os fenómenos são de natureza física, química ou biológica. Estes podem actuar separada ou conjuntamente, estando relacionados com as condições climáticas, e dependem da própria natureza da rocha.
Tipos de meteorização mecânica:
Acção da água:
A alternância de períodos secos com períodos de forte humidade origina o aumento de volume e retracções, gerando tensões que conduzem à fracturação e desagregação do material rochoso. A acção da água da chuva sobre as rochas também contribui para a sua meteorização.
Acção do gelo ou Crioclastia:
A água que penetra nas fracturas e nos poros da rocha pode gelar. Essa água expande-se e o seu acréscimo de volume exerce forças que aumentam as fissuras já existentes. Quanto mais fendas e cavidades cheias de água existirem maior será a fragmentação causada pelo gelo.
Acção do calor ou termoclastia
Em regiões com fortes amplitudes térmicas diárias esta variação implica uma variação do volume das rochas. Um aumento de temperatura implica dilatação, um arrefecimento implica contracção.
Acção dos seres vivos:
A implantação de sementes nas fracturas das rochas porosas e por consequência o crescimento das suas raízes são responsáveis pelo alargamento das fendas já existentes.
Os ventos fazendo balançar as árvores, obrigam ao alargamento das fendas das rochas onde estão implantadas.
Certos animais cavam tocas ou galerias que aumentam o grau de desagregação da rocha.
Crescimento de minerais ou Haloclastia
A água que existe nas fracturas e poros das rochas contém sais dissolvidos que podem precipitar e iniciar o seu crescimento exercendo uma força expansiva, que contribui para uma maior desagregação das rochas.
Alívio de pressão:
A redução de pressão sobre uma massa rochosa pode causar a sua expansão e posterior fragmentação. As rochas formadas em profundidade sob grande pressão, quando são aliviadas desse peso as rochas expandem, fracturam e formam diáclases.
Este alívio de pressão provoca o aparecimento de camas concêntricas de capas algo semelhantes a escamas de cebola. Esse processo designa-se disjunção esferoidal.
A acção já referida das diáclases é bem visível nos maciços rochosos que afloram à superfície - afloramentos - ficam sujeitos a condições de pressão, temperatura e ambiente químico muito diferentes daqueles em que foram gerados.
Assim tomemos como exemplo, o afloramento de um maciço granítico:
- o granito, rocha que se forma em profundidade, quando atinge a superfície apresenta um conjunto de fracturas (diaclases) que, na sua maior parte, surgem durante a consolidação e arrefecimento do magma, podendo, também, resultar da acção de tensões internas da crusta.
- O granito aflora à superfície, devido à remoção, pela erosão, das rochas suprajacentes, o que provoca um alívio de carga (descompressão), que permite a abertura das fracturas existentes e inclusivamente, o aparecimento de novas, formando-se uma rede de diaclases Estas, vão permitir a infiltração e circulação de águas das chuvas, que por sua vez, iniciam o ataque químico e mecânico do maciço rochoso, o que leva a uma gradual desagregação.
Ou seja, o granito é alterado, principalmente ao nível das diaclases, onde a água pode circular. A rocha começa gradualmente a perder a coesão, levando à sua desagregação. Desta, resulta como produto final uma areia grosseira (areia granítica ou saibro) rica em quartzo, materiais argilosos e algum feldspato. Entretanto, verifica-se um arredondamento das arestas dos blocos fragmentados, entre os quais se acumula areia, resultando uma paisagem granítica – caos de blocos.
Meteorização Química
Tipo de meteorização que pode ocorrer com alteração da composição química e mineralógica dos minerais constituintes do corpo rochoso, podendo verificar-se a formação de minerais novos ou de neoformação. As acções químicas são provocadas sobretudo pela água, com diferentes substâncias dissolvidas ou em suspensão, e pelo ar húmido. Originam-se, assim, reacções de dissolução, hidratação, oxidação, redução, hidrólise, etc. As acções químicas são menos intensas nas regiões de clima desértico e nas regiões que se mantêm geladas todo o ano. Este tipo de meteorização é mais frequente em regiões quentes e húmidas.
Tipos de meteorização química:
Esta meteorização pode ocorrer de duas maneiras distintas:
- Os minerais são dissolvidos completamente e posteriormente podem precipitar formando os mesmos minerais. Ex: calcite ou halite
- Os minerais são alterados e formam novos minerais. Ex: feldspatos, micas.
Por acção da meteorização química obtém-se substancias químicas que constituem um outro tipo de sedimentos de origem não detríticas.
Os principais agentes desta alteração mineralógica são:
a água, com diferentes substâncias dissolvidas;
o oxigénio e o dióxido de carbono atmosféricos;
substâncias produzidas pelos seres vivos (meteorização bioquímica);
a temperatura, uma vez que influencia a velocidade das reacções.
Destacam-se os principais processos de alteração química:
Hidrólise:
A hidrólise dos materiais rochosos, é uma reacção química lenta e específica, em que os iões dos minerais reagem com os iões H+ e HO- da água, podendo originar novos minerais. Como exemplo, apresenta-se a meteorização por hidrólise de um feldspato.
Na natureza a acidificação da água é um fenómeno frequente, pois o CO2 atmosférico, ou o existente nos solos, pode reagir com a água formando ácido carbónico, que tem tendência a ionizar-se.
- Estas águas acidificadas reagem com o feldspato potássico (mineral que ocorre, por ex: nas rochas graníticas), originando a caulinite – mineral do grupo das argilas, com grande interesse para a indústria cerâmica. Este exemplo de meteorização é representado pela reacção química:
O fenómeno denomina-se caulinização, ocorrendo frequentemente nas rochas graníticas, que a pouco e pouco, se vão alterando, pela transformação dos feldspatos em minerais de argila.
Dissolução:
Processo de meteorização, pelo qual o material rochoso passa directamente para uma solução.
Apesar da maioria dos minerais não serem solúveis em água, se esta se apresentar acidificada, reage com os minerais, alterando-os.
COMO É QUE A ÁGUA DA CHUVA dissolve os CALCÁRIOS?
Dum modo geral, os calcários ostentam uma densa rede de diaclases. Não fosse a comum existência dessa rede de fracturas, os calcários seriam rochas bastante impermeáveis. É a circulação da água da chuva por essas diaclases que leva ao seu progressivo alargamento, dando origem a formas de relevo características das regiões calcárias: o Relevo ou Modelado Cársico.
Os calcários são rochas fundamentalmente constituídas por um mineral a que se dá o nome de calcite (carbonato de cálcio: CaCO3). Sendo este mineral facilmente atacado pelos ácidos, quando em contacto com as águas ácidas que neles circulam pelas diaclases, ocorre uma reacção química característica, conhecida por carbonatação, da qual resulta bicarbonato de cálcio dissolvido na água. A lenta mas contínua circulação das águas pelas diaclases leva à dissolução do calcário.
Por este processo, as fendas vão-se alargando e coalescendo umas com as outras, o que, em casos extremos pode levar à formação de longos e largos canais subterrâneos, por onde se dá uma intensa circulação da água. Em Portugal continental, os maciços calcários da região centro (Fátima, Minde, Ourém), são bons exemplos de locais onde ocorre a formação de grutas e galerias subterrâneas.
Oxidação
Processo de meteorização química, pelo qual o oxigénio atmosférico (dissolvido na água) reage com os iões dos minerais, produzindo óxidos.
Este processo é especialmente importante na meteorização de minerais, com teores de ferro elevados (minerais ferromagnesianos – olivinas piroxenas e as anfíbolas).
COMO É QUE ocorre a oxidação dos minerais?
ferro, que faz parte de minerais comuns como a biotite e a olivina, pode ser facilmente oxidado pela seguinte reacção:
4 FeO + O2 -> 2 FeO3
4 FeO = óxido ferroso
2 FeO3 = óxido férrico
Por este processo, formam-se novos minerais, com o ferro na forma oxidada, como a hematite. O ferro oxidado torna-se insolúvel em água, precipitando-se no meio em que se encontre, devendo-se a este facto a coloração avermelhada dos produtos de meteorização.
Hidratação
Combinação química de minerais com a água (levando também ao aumento de volume).
Ex.:
Desidratação
Remoção de água de minerais.
Carbonatação
As águas acidificadas podem reagir com minerais, formando produtos solúveis.
As águas acidificadas(resultantes, por exemplo, da interacção da água com o dióxido de carbono atmosférico) podem reagir com alguns minerais
formando produtos solúveis.
Ex.:
No caso em que o ácido carbónico reage com o carbonato de cálcio, são removidos, em solução, iões cálcio e iões hidrogenocarbonato. Isto pode levar a formação de grutas.
No local ficam impurezas insolúveis, que quando existem óxidos de ferro originam terra rossa, preenchendo bolsas e depressões.
Erosão
A erosão é um fenómeno que implica a remoção do material de um lugar para o outro, com intervenção de diversos agentes (agentes de erosão). Os agentes erosivos arrancam e separam fragmentos da rocha-mãe.
Nem sempre é fácil compreender como a Terra, que aparentemente é tão firme e sólida, se altera em muitos aspectos. Sobre ela actuam a água, o vento, a neve, o ar húmido, a temperatura, os seres vivos, etc.
A erosão não actua continuamente sobre um primeiro e único relevo. Os agentes internos são construtivos, trabalham alternadamente com os agentes externos com tendência a estabelecer o equilíbrio. São os agentes internos que contribuem para a formação de novos relevos subjacentes aos perfis da superficie terrestre. A seguir, os agentes externos actuam com toda a energia, tendendo a nivelar os relevos.
A erosão tende a reduzir gradualmente as zonas salientes e a transformar a superfície em peneplanícies (ciclo de erosão). Os produtos de desagregação podem ficar no próprio lugar ou próximo dele, contribuindo para a formação do solo. Conforme os agentes erosivos ou as condições particulares em que se efectua, a erosão assume aspectos diferentes:
Erosão eólica: A acção erosiva do vento é feita através da remoção de partículas sedimentares deixando a descoberto a rocha sã que, desta forma, fica sujeita à acção da meteorização. O vento, em conjunto com as partículas que transporta, desgasta as rochas agindo como se fosse uma lixa. Esta erosão específica denomina-se corrosão, originando rochas alveolares e blocos pedunculados.
No caso do bloco pendulado, como a carga, quantidade de detritos por unidade de volume, transportada pelo vento é maior junto ao solo neste caso, ocorre nas rochas uma corrosão diferencial que pode originar os blocos.
Erosão fluvial: também designada erosão normal, tem como agente principal as águas correntes (águas de arroiamento ou escorrência, em particular as águas selvagens que não correm em leito próprio), as torrentes, os ribeiros e os rios. Quando chove, podemos admitir que cerca de um terço da água caída volta a evaporar-se, outro terço corre à superfície e o outro terço infiltra-se no terreno. A erosão das águas superficiais resulta das partículas que a água transporta e da inclinação dos terrenos sobre que desliza.
Um exemplo da acção erosiva da agua é formação de chaminés-de-fada. Esta formação resultanta da acção erosiva das águas selvagens em terrenos detríticos heterogéneos, muitas vezes de origem glaciária. Sob a acção da chuva os detritos de maior tamanho situados à superfície são postos em relevo, sendo continuado por um sulco cada vez mais profundo. Finalmente estes detritos ficam empoleirados no cimo de colunas e simulam capitéis. Estas formações, que se denominam chaminés de fada ou pirâmides de terra, apresentam as paredes eriçadas de pedras, que funcionam como goteiras, protegendo-as contra a destruição imediata.
Erosão cársica: existente principalmente nas regiões calcárias, é realizada pelas águas subterrâneas que se infiltram nas rochas permeáveis onde circulam. As rochas permeáveis mantêm a água até certa altura, formando o manto aquífero, cujo nível superior se denomina nível freático. As águas subterrâneas originam galerias e canais, grutas, cavernas, etc., em profundidade, enquanto que na superfície a erosão modela formas particulares muitas vezes ruiniformes, em que sobressaem os lapiazes, covões, algares, poljes, dolinas, etc.
Erosão glaciária: é provocada pelo gelo dos glaciares quando se desloca lentamente em direcção às regiões mais baixas. A acção erosiva é realizada pela massa de gelo em deslocação e pelos detritos transportados por essa massa gelada. A erosão glaciar origina a formação de vales em U (caleira glaciária), que nas zonas litorais constituem os fiordes.
Erosão marinha: a superfície dos oceanos é três vezes superior à das terras emersas, pelo que a sua acção erosiva é muito significativa no modelado das costas e no depósito de material transportado pelos rios. A erosão é realizada por acção das ondas e das marés, que desgastam a base das falésias, provocando um retrocesso dos alcantilados.
Transporte e sedimentação
Transporte é o movimento dos sedimentos por agentes como a água, o vento (…), durante o qual os sedimentos sofrem arredondamento, devido aos choques entre si, e granotriagem, ou seja, são separados de acordo com o seu tamanho, forma e densidade. Efeitos físicos do transporte afectarão os sedimento de diversas formas:
Arredondamento - É a medida da angulosidade das partículas; diz-se que a menos angular possui maior arredondamento. Isto resulta dos choques entre particulas e do atrito com as rochas à superficie. Daí segue-se que as superfícies das partículas vão ficando mais lisas e curvas, permitindo pelo grau de arredondamento se possa efectuar conjecturas sobre a duração do transporte.
Granosselecção - É muito comum em sedimentos do talude marinho profundo depositados pelas correntes turbidíticas. Na granoselecção cada camada evolui desde grãos grossos na base até grãos finos no topo, indicando uma diminuição de intensidade da corrente que depositou os grãos ( à medida que a força diminui a corrente deixa de conseguir transportar grãos mais grossos). Um caso particular da granoselecção aparece quando ocorre uma transgressão marinha ou regressão marinha.
Imaginemos uma zona plataforma interna, um ambiente marinho pouco profundo. Nesta zona é provável que apareçam grãos grossos como calhaus e seixos pois os cursos de água e correntes têm força para os transportar a curtas distâncias. Quando ocorre a transgressão este ambiente passa a ambiente marinho profundo onde se deposita material da granulometria das areias e siltes. A sucessão sedimentar resultante é nem mais nem menos que uma granoselecção com calhaus e seixos em baixo, gradualmente diminuindo a granulometria até às areias e siltes. O contrário também acontece numa regressão marinha, ficando os grãos mais finos em baixo e os mais grossos por cima.
Sedimentação é um processo que se verifica quando o agente transportador perde energia e os sedimentos se depositam. Pode ocorrer em ambientes terrestres, mas é mais importante e frequente em ambientes aquáticos.No seu processo de transporte, os sedimentos são depositados em locais relativamente calmos, ou seja, mais abrigados, nos quais a acção dos agentes de erosão e transporte é menor. Como exemplos destes locais temos os rios, os lagos e lagoas, as praias e os fundos oceânicos.
A sedimentação dá-se, em regra, segundo camadas sobrepostas, horizontais e paralelas.
Às camadas originadas dá-se o nome de estratos, que quando se formam, comprimem as camadas inferiores. Às superfícies de separação de estratos dá-se o nome de juntas de estratificação. Cada estrato fica entre dois outros, sendo o de cima denominado por tecto e o de baixo, muro.
Existem também casos de estratificação entrecruzada, que revela uma variação na intensidade da força ou da direcção do agente transportador.
NOTA: Nas faixas litorais, o ciclo sedimentar está relacionado com a variação da linha de costa em relação ao continente, que se reflecte nos sedimentos depositados. As transgressões e regressões marinhas, que correspondem, respectivamente, ao avanço da linha de costa pelo continente e ao recuo da linha de costa, podem ser testemunhadas nos estratos formados pela deposição de sedimentos aquando a ocorrência destes fenómenos. A transgressão marinha resulta da subida do nível do mar ou da subsidência do continente, enquanto que a regressão marinha é o resultado da descida do nível do mar ou da elevação dos continentes.
Diagénese
É o conjunto de fenómenos físicos e químicos que transforma os sedimentos movéis em rochas sedimentares consolidadas.
Na compactação os sedimentos são sucessivamente comprimidos por acção dos novos sedimentos que sobre eles se vão depositando. Assim, os mais subjacentes são sujeitos a um aumento de pressão crescente, o que vai provocar a expulsão da água que existe entre eles e a diminuição da sua porosidade, com consequente diminuição do seu volume.
Entre os espaços dos diferentes sedimentos pode ocorrer a precipitação de substâncias químicas dissolvidas na água. Este fenómeno de agregação chama-se cimentação.
Durante a recristalizaçao alguns minerais alteram as suas estruturas cristalinas. Este fenómeno ocorre devido a alterações das condições de pressão, temperatura bem como à circulação de água.
Sites Auxiliares:
NOTA:
Chaminés de fada – acção da água da chuva
Dunas – acção do vento
Falésias – acção da água do mar
Estratos – acumulação de sedimentos em leitos mais ou menos paralelos
Disjunção esferoidal – alívio de pressão.
Ravinas – acção da água da chuva.
Blocos pedunculados – acção do vento.
--> Fendas de dessecação ou fendas de retracção – estas fendas, que frequentemente se observam em terrenos argilosos actuais, aparecem muitas vezes conservadas em rochas antigas.
--> Marcas das gotas da chuva – muitas vezes patentes em rochas antigas, com aspecto idêntico ao que acontece na actualidade.
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Escala do tempo geológico
