O documento descreve as etapas de formação das rochas sedimentares, incluindo sedimentogênese, diagênese e os tipos de sedimentos. Também aborda os processos de meteorização física e química que alteram as rochas e geram sedimentos.

1. Margarida Barbosa Teixeira FORMAÇÃO DE ROCHAS SEDIMENTARES

2. Rocha é a unidade estrutural da crosta e do manto, que possui características próprias, formada, geralmente, por um ou mais minerais associados As rochas podem sofrer alterações que as transformam em materiais rochosos de natureza diferente. Ciclo das rochas ou ciclo litológico é o conjunto de transformações do material rochoso no decurso do qual as rochas são geradas, destruídas e alteradas por processos que ocorrem no interior e na superfície da Terra. Ciclo das rochas

3. Ciclo das rochas

4. Ciclo das rochas

5. Percentagem relativa de rochas sedimentares e magmáticas na crusta terrestre Ciclo das rochas

6. Rochas Sedimentares: Representam 5 % do volume da crosta terrestre; Ocupam mais de 75 % da superfície da crusta . A formação ocorre na superfície terrestre, ou perto dela. (interação com a hidrosfera, a atmosfera e a biosfera) Ciclo das rochas

7. Etapas de formação das rochas sedimentares Etapas de formação Sedimentogénese Diagénese Meteorização Erosão Transporte Sedimentação Compactação Desidratação Cimentação

8. Etapas de formação das rochas sedimentares

9. Sedimentogénese conjunto de processos que intervêm na formação de sedimentos; inclui a formação de sedimentos a partir de rochas preexistentes, ou de restos de seres vivos, o seu transporte e a sua deposição. Diagénese evolução posterior dos sedimentos (englobando a compacção e desidratação, seguida da cimentação) conduzindo à formação de rochas consolidadas. Etapas de formação das rochas sedimentares

10. Sedimentogénese Diagénese Etapas de formação das rochas sedimentares

11. Tipos de sedimentos Tipos de sedimentos Detríticos ou clastos De origem química De origem biológica Características Fragmentos de dimensões variadas, desde partículas de pequeníssimas dimensões até grandes blocos, resultantes da alteração de outras rochas. Resultantes da precipitação de substâncias dissolvidas ou em suspensão na água. Constituídos por detritos orgânicos ou por materiais resultantes da ação bioquímica, nomeadamente conchas, fragmentos de peças esqueléticas, … Rochas resultantes Argilas  argilitos Areias  arenitos Balastros  brechas ou conglomerados Rochas carbonatadas como certos calcários. Calcários biogénicos como o calcário conquífero, Carvões, … Rochas sedimentares detríticas Rochas sedimentares quimiogénicas Rochas sedimentares biogénicas

12. As rochas formadas em profundidade, são soerguidas por movimentos tectónicos e aliviadas da carga suprajacente por erosão superficial. A parte exposta expande-se e fratura-se , enquanto a parte profunda contínua sob pressão. A fracturação forma: rede diáclases que divide o maciço em blocos grosseiramente paralelepipédicos diáclases paralelas à superfície dividindo o maciço em camadas concêntricas (disjunção esferoidal), Diáclases Aspetos estruturais do granito, que podem favorecer a meteorização - Diáclases

13. Meteorização do granito As diáclases favorecem a meteorização pois as zonas da bordadura são mais frágeis. Diáclases

14. Caos de blocos Arenização e caos de blocos As zonas de bordadura dos blocos transformam-se em areias – arenização . Os blocos tornam-se arredondados, formando bolas amontoadas – caos de blocos. Diáclases

15. Remoção de camadas suprajacentes Movimentos tectónicos Granito em profundidade Afloramento do granito Alteração do granito Diáclases Alteração dos minerais primários Arenização Caos de blocos Meteorização do granito

16. Meteorização do granito

17. Ação conjunta de processos físicos e químicos que levam à alteração das características iniciais das rochas que se encontram à superfície terrestre. Meteorização física ou mecânica desagregação mecânica da rocha em fragmentos de dimensões cada vez menores (designados de clastos ou fragmentos detríticos) sem que ocorram transformações químicas. Meteorização química alteração química com alteração mineralógica; transformação de minerais noutros mais estáveis nas novas condições ambientais (à superfície)… Meteorização

18. Meteorização física Meteorização física ou mecânica Ação da água Ação da água e do vento Ação do gelo ou crioclastia Ação do calor ou termoclastia Ação dos seres vivos Crescimento de minerais Alívio de pressão

19. Ação da água As águas correntes transportam detritos que exercem ação abrasiva sobre as rochas acelerando o desgaste e a fragmentação. A alternância de períodos secos com períodos de forte humidade, originam dilatações e retrações alternadas o que leva à desagregação do material rochoso. Meteorização física

20. Ação da água e do vento Os ventos transportam detritos que exercem ação abrasiva sobre as rochas acelerando o desgaste e a fragmentação. Meteorização física Chaminés de fadas Capadócia - Turquia

21. Ação da água e do vento A água e o vento deslocam os sedimentos mais finos formando colunas que ficam protegidas por detritos maiores e de maior dureza Meteorização física

22. A água que penetra nas fraturas (diáclases) e poros da rocha pode congelar aumentando de volume. Exerce uma pressão que provoca o alargamento de fissuras e a desagregação da rocha. Ação do gelo - crioclastia Meteorização física

23. Ação dos seres vivos As sementes germinam em fendas das rochas e originam plantas cujas raízes se instalam nessas fendas, contribuindo para o alargamento das fraturas e fragmentação da rocha em blocos. Alguns animais cavam galerias nas rochas, favorecendo a desagregação. Meteorização física

24. Ação da temperatura - termoclastia As variações de temperatura provocam contrações e dilatações alternadas dos minerais o que leva à fragmentação da rocha. Meteorização física

25. Crescimento de minerais A cristalização de minerais de soluções dentro de fendas, gera forças que expandem as fendas. Os minerais que cristalizam são, geralmente, o carbonato de cálcio, o gesso e a halite. Quando se trata da fragmentação por cristalização da halite designa-se de haloclastia. Meteorização física

26. Alívio de pressão – descompressão à superfície As rochas formadas em profundidade, são soerguidas por movimentos tectónicos e aliviadas da carga suprajacente por erosão superficial. A parte exposta expande-se e fratura-se, enquanto a parte profunda contínua sob pressão. A fracturação forma: rede diáclases que divide o maciço em blocos grosseiramente paralelepipédicos, diáclases paralelas à superfície dividindo o maciço em camadas concêntricas (disjunção esferoidal). Meteorização física

27. Meteorização química Meteorização química Hidrólise Dissolução - Carbonatação Hidratação / desidratação Oxidação

28. A meteorização química pode ocorrer de dois modos diferentes : os minerais são dissolvidos completamente e posteriormente pode ocorrer precipitação formando os mesmos minerais. Ex.: calcite, halite a estrutura interna dos minerais é alterada, formando-se novos minerais , podendo ocorrer remoção ou introdução de elementos. Agentes da meteorização : água com substâncias dissolvidas, O 2 e CO 2 atmosféricos, substâncias produzidas pelos seres vivos (meteorização bioquímica), temperatura (influencia a velocidade das reações). Meteorização química

29. Na natureza a acidificação da água é frequente pois o CO 2 atmosférico ou o existente nos solos pode reagir com a água formando ácido carbónico, que tem tendência a ionizar-se. H 2 O + CO 2  H 2 CO 3  H + + HCO 3 - (ácido carbónico) (ião hidrogenocarbonato Estas águas acidificadas reagem com os minerais, provocando a sua alteração. Meteorização química

30. As águas acidificadas reagem com os minerais, provocando a sua alteração. Meteorização química

31. Caulinização – hidrólise do feldspato em caulinite Meteorização química - Hidrólise

32. Hidrólise 2 K AlSi 3 O 8 (feldspato) + 4 SiO 2 + K 2 CO 3 (sílica) Al 2 Si 2 O 5 (O H ) 4 (caulinite) H 2 CO 3 + H 2 O (ác. carbónico)  O feldspato por hidrólise (caulinização) transforma-se em caulinite (mineral de argila) e sílica. Meteorização química - Hidrólise

33. Substituição dos catiões do mineral por iões H + , provenientes da água ou de um ácido, originando: a total desintegração do mineral original, a formação de novos minerais (como ocorre na caulinização, fenómeno comum nas rochas graníticas) Meteorização química - Hidrólise Hidrólise Mg 2 SiO 4 + 4H +  2 Mg 2+ + H 4 S iO 4 (olivina) 2 K AlSi 3 O 8 + H 2 CO 3 + H 2 O  Al 2 Si 2 O 5 (O H ) 4 + 4 SiO 2 + K 2 CO 3 (feldspato) (ác. carbónico) (caulinite) (sílica)

34. Meteorização química - Dissolução Carbonatação – dissolução da calcite por reação com o ácido carbónico

35. Halite (NaCl) NaCl (halite) + Na + + Cl - (dissolvidos na água) H 2 O Dissolução Meteorização química - Dissolução

36. Reação do mineral com a água ou com um ácido - a ligação entre os iões do mineral é quebrada e os iões livres ficam dissolvidos numa solução. Carbonatação - reação do mineral com o ácido carbónico (H 2 CO 3 ) proveniente das águas ácidas. Ocorre: nas regiões calcárias, onde as águas ácidas se infiltram nas diáclases provocando a dissolução do calcário e formando grutas; nos edifícios de calcário ou mármore. Meteorização química - Dissolução Dissolução NaCl + H 2 O  Na + + Cl - (dissolvidos na água) (halite) CaCO 3 + H 2 CO 3  HCO 3 - + Ca 2+ (removido em solução) (calcite) (ião hidrogenocarbonato)

37. A Calcário impuro = calcite + sílica + argila B A calcite é dissolvido; a sílica e a argila, insolúveis, formam um depósito avermelhado – terra rossa CaCO 3 + H 2 CO 3  HCO 3 - + Ca 2+ (removido em solução) (calcite) (ião hidrogenocarbonato) Meteorização química - Dissolução

38. Meteorização química Mosteiro dos Jerónimos CaCO 3 + H 2 CO 3  HCO 3 - + Ca 2+ (removido em solução) (calcite) (ião hidrogenocarbonato) Dissolução do calcário – carbonatação. Meteorização química - Dissolução

39. CaSO 4 .2H 2 O CaSO 4 + 2H 2 O Hematite Limonite Gesso Hidratação / desidratação Meteorização química Fe 2 O 3 + 3H 2 O 2 Fe (OH) 3 Hidratação - Combinação química do mineral com a água Desidratação - Remoção de água do mineral . Anidrite

40. Combinação química do mineral com a água – hidratação (e consequente aumento de volume). Remoção de água do mineral – desidratação. Meteorização química Fe 2 O 3 + 3H 2 O  2 Fe (OH) 3 (hematite) (limonite) CaSO 4 .2H 2 O  CaSO 4 + 2H 2 O (gesso) (anidrite) Hidratação / desidratação

41. Meteorização química Oxidação Oxidação - Reação do O 2 atmosférico com os iões dos minerais, produzindo óxidos.

42. Reação do O 2 atmosférico (dissolvido na água) com os iões dos minerais, produzindo óxidos. Processo especialmente importante na meteorização de minerais com teores de ferro elevados (minerais ferromagnesianos – olivinas, piroxenas e anfíbolas); O ferro oxidado torna-se insolúvel em água, precipitando-se no meio em que se encontre, formando nas rochas uma película de coloração avermelhada. O ferro, que faz parte dos minerais, pode ser facilmente oxidado (passando de ferroso Fe 2+ a férrico Fe 3+ ) pela seguinte reação: Por exemplo: Meteorização química Oxidação 4FeS 2 + 3 O 2  2 FeO 3 + 8 S (pirite) (hematite) 4 FeO + O 2  2 FeO 3 (óxido ferroso) (óxido férrico - hematite) Oxidação 42 (Fe 2+ ) 2 Si 2 O 6 + O 2 + 14 H 2 O  4 Fe 3+ (OH) 3 + 4 H 4 SiO 4 (piroxena) (limonite)

43. Alteração das rochas devido a reações de oxidação de minerais contendo ferro gera a formação de depósitos de óxidos de ferro Meteorização química Oxidação

44. Erosão Erosão é a remoção dos materiais resultantes da meteorização da rocha-mãe. Agentes de erosão água, vento.

45. Erosão Erosão é a remoção dos materiais resultantes da meteorização da rocha-mãe. Agentes de erosão água, vento.

46. Transporte Os materiais resultantes da erosão são geralmente transportados para outros locais. Por vezes não ocorre transporte e os materiais acumulam-se, no local de origem, formando depósitos residuais. Agentes de transporte: água, vento, ação da gravidade

47. Transporte O transporte pelo vento depende da intensidade do vento e do tamanho das partículas tipos de transporte: suspensão, saltação e deslizamento. Transporte pela água tipos de transporte: em solução e sob a forma de detritos (clastos) de dimensões variáveis

48. Transporte Diferentes graus de granotriagem Diferentes graus de arredondamento Sedimentos mal calibrados Sedimentos moderadamente calibrados Sedimentos bem calibrados Grãos angulosos Grãos sub-arredondados Grãos muito arredondados

49. Transporte Granotriagem dos materiais ao longo de um curso de água Aumento do arredondamento Aumento da granotriagem

50. Transporte Modificações dos detritos no transporte Arredondamento perda de arestas e vértices, origina uma superfície lisa e curva Granotriagem seleção e separação das partículas de acordo com o seu tamanho, forma e densidade; origina sedimentos bem calibrados, ou seja, com os detritos de igual tamanho Quanto maior for o transporte maior é o arredondamento e a granotriagem. O arredondamento e a granotriagem fornecem informações sobre: o tipo de transporte, a distância percorrida, a duração do transporte.

51. Transporte No diagrama de Hjulström estão representadas curvas experimentais que tentam explicar a influência da velocidade da corrente e da dimensão dos materiais nos fenómenos de: erosão, transporte, sedimentação . Transporte no rio – Diagrama de Hjulström

52. Transporte Erosão As partículas mais fáceis de remover são as que apresentam dimensões compreendidas entre os 0,2 e os 0,3mm , na medida em que basta uma velocidade de cerca de 20cm/s para as deslocar da sua posição de repouso. As partículas com dimensões inferiores a 0,01 mm apresentam uma grande força de coesão, pelo que oferecem uma considerável resistência à fricção e, portanto, só são erodidas com velocidades superiores Transporte no rio – Diagrama de Hjulström

53. Transporte Transporte As partículas de menores dimensões (inferiores a 0,01 mm) conseguem ser transportadas a baixos valores de velocidades de fluxo (inferior a 0,001 cm/s). As partículas de maiores dimensões (superiores a 1 mmm) só são transportadas quando a velocidade da corrente é elevada (superior a 10cm/s). Transporte no rio – Diagrama de Hjulström

54. Sedimentação Sedimentação – Processo de deposição dos materiais transportados. Ocorre : quando o agente transportador perde energia; geralmente em ambientes aquáticos (rios, lagoas, mares); formando estratos - camadas sobrepostas, geralmente horizontais e paralelas, que diferem umas das outras pela cor, composição e granularidade.

55. Sedimentação Estratificação cruzada Estratificação paralela Estratificação

56. Sedimentação Estratificação A deposição provoca a compressão da camada que sobrepõe. Cada estrato sobrepõe-se a outro – muro - e é recoberto por outro – teto . Junta de estratificação – superfície plana que separa dois estratos. No mesmo estrato os materiais depositados são semelhantes, as características ambientais em que decorreu a deposição são as mesmas; a deposição foi regular e constante. Estratificação entrecruzada – ocorre quando há variação na intensidade e direção do agente transportador (geralmente a água do rio ou o vento).

57. Diagénese Diagénese - Conjunto de fenómenos físicos e químicos que transformam os sedimentos em rochas sedimentares consolidadas. A diagénese engloba: compactação e desidratação, cimentação

58. Diagénese Compactação - compressão de sedimentos, pelas camadas superiores que sobre eles se foram depositando. Desidratação - expulsão de água dos interstícios e consequente aproximação das partículas e diminuição do volume da rocha. Compactação e desidratação ocorrem simultaneamente. a rocha fica mais compacta e mais densa. Compactação e desidratação

59. Diagénese Cimentação

60. Diagénese Cimentação Cimentação - preenchimento dos espaços entre os sedimentos por um cimento ou uma matriz, que ligam as partículas originando uma rocha consolidada . O cimento constituído por novos minerais que resultam da precipitação de substâncias químicas dissolvidas na água (sílica, carbonato de cálcio, óxidos de ferro…); A matriz é constituída por partículas muito finas transportadas pela água.

61. Diagénese

62. Diagénese