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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA "LUIZ DE QUEIROZ"
DEPARTAMENTO DE SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS
Fundação de Estudos Agrários "Luiz de Queiroz"
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM
GERENCIAMENTO AMBIENTAL
APONTAMENTOS DE AULA DA DISCIPLINA
“GEOLOGIA”
Prof. Celso A. Clemente
Piracicaba
27 de Março de 2004
A seguir apresentamos um texto básico de Mineralogia e Petrologia que deverá ser considerado
apenas como um texto de apoio e de consulta para a disciplina Geo-1 e Recuperação de Áreas
Degradas por Mineração.do CEGEA.
Capítulo I
M I N E R A I S E R O C H A S
1.1 – Introdução
O interessado aluno ingressante no Curso de Agronomia necessita conhecer o solo. A
maioria de suas atividades futuras e profissionais poderão estar relacionadas ao
conhecimento e exploração dos solos.
Como parte fundamental para estudo e exploração do solos tem-se necessariamente
que acumular conhecimentos a respeito de seus materiais de origem. Fica então a
pergunta, quais são os materiais de origem dos solos?
Consideramos como materiais de origem dos solos:
a) Rocha no estado íntegro ( sem alteração );
b) Produtos de alteração de rochas "in situ";
c) Produtos (sedimentos) inconsolidados transportados e depositados.
Todos esses materiais de origem dos solos são constituídos, na sua grande maioria,
por minerais. Dessa forma tem-se que primeiro, estudar e conhecer os principais
minerais que formam os materiais de origem dos solos e em seguida, caracterizar
esses materiais para depois identificar e interpretar os fenômenos de transformação
desses produtos em solos.
Com isto conclui-se que o primeiro passo é estudar Mineralogia e Petrologia e dentro
deste contexto o primeiro problema que aparece é o de distinguir Mineral de Rocha.
1.2 - Distinção entre Mineral e Rocha
A condição necessária para conseguir a distinção entre Mineral e Rocha é ter o
conhecimento dos conceitos que os definem. Tanto mineral como rocha são corpos
naturais que constituem a Litosfera.
Várias são as definições de minerais e rochas. Apresenta-se abaixo as de uso mais
corrente:
Espécie Mineral: É um sólido homogêneo, de ocorrência natural, geralmente
inorgânico, com composição química definida e uma estrutura cristalina (arranjo ordenado
de cátions e ânions). Ex.: Hematita (α-Fe203), Calcita (CaCO3), Diamante (C).
Mineralóide ou substâncias "amorfas": São substâncias inorgânicas que não
apresentam um arranjo interno ordenado. Ex.: Vidro vulcânico
Rocha : É um agregado natural, coerente, multigranular de uma ou mais
espécies minerais. Podendo conter ainda, matéria orgânica e matéria vítrea. Ex.:
Rocha Constituintes Principais
Granito Quartzo, Feldspatos, Micas
Calcário Calcita e Dolomita
Arenito Quartzo
Após esses conceitos, e utilizando-se dos critérios relacionados a seguir, é possível,
após o exame de uma amostra, dizer se é um mineral ou uma rocha.
A - Forma Externa: os minerais podem ocorrer espontaneamente com forma externa de
cristais, devido apresentar uma estrutura cristalina definida. Podem exibir faces planas
e regulares que no conjunto, podem formar poliédros (cubos, hexágonos, prismas, etc),
embora isso não seja obrigatório. Uma rocha normalmente não apresenta forma
poliédrica natural.
a1) Apresentando forma poliédrica, mesmo que imperfeita, trata-se de um
mineral ( Figura 1).
Figura 1. Formas poliédricas de minerais
a2) Não apresentando nenhuma face plana e regular, pode ser mineral ou rocha.
B) Matéria Orgânica. Definindo mineral como uma substância inorgânica, toda amostra
que contiver matéria orgânica como constituinte, será considerada uma rocha.
Geralmente, a matéria orgânica é reconhecida por apresentar cor escura, odor
característico, ao friccionar suja os dedos e em contato com fogo torna-se combustível.
C) Número de Constituintes. Trata-se de uma avaliação do número de componentes da
amostra (mineral, matéria orgânica, matéria vítrea). Em geral os diferentes constituintes
são reconhecidos por apresentar propriedades distintas, como por exemplo cor, brilho,
etc.
c1) Se amostra apresentar mais de um constituinte, ela é uma rocha (Figura 2A).
Entretanto, é possível na natureza, que alguns minerais apresentem impurezas
disseminadas em seus cristais, como ilustrado nas Figuras 2B e 2C.
Figura 2. Distinção entre mineral e rocha em função do número de constituintes. (A) material
com mais de um constituinte → rocha; (B) material com dois constituintes, um deles
considerado impureza → mineral; (C) material com várias partículas disseminadas,
inclusões de um mineral em outro → mineral
c2) Se a amostra contiver apenas um constituinte, pode ser mineral ou rocha.
Neste caso segue-se a análise e utiliza-se o critério da homogeneidade.
D) Homogeneidade. Se a amostra for constituída por partículas distintas, a luz incidente
sobre ela será refletida com diferentes orientações. Neste caso tem-se uma rocha
(Figura 3A). Se for constituído de uma única parte, toda amostra é um único indivíduo,
não sendo possível reconhecer diferentes reflexões da luz nas partículas, têm-se um
mineral ( Figura 3B).
Figura 3. Distinção entre mineral e rocha em função da homogeneidade. (A) material
constituído por partículas distintas, com diferentes orientações e posições de
reflexões de luz → rocha; (B) material constituído de uma única parte, não sendo
possível reconhecer diferentes reflexões da luz nas partículas → mineral.
Evidentemente que os critérios apresentam limitações e alguns cuidados devem ser
tomados no reconhecimento macroscópico de minerais e rochas. O tamanho dos
constituintes pode ser fator limitante na identificação uma vez que estes podem ser
muito pequenos (microscópicos) não sendo possível identificá-los a olho nu.
Outros cuidados referem-se aos geodos e grupamentos cristalinos existentes nas
rochas. Pode-se retirar (amostrar) uma parte de uma rocha no espaço de um geodo ou
de um grupamento de cristais. Como exemplo, cita-se a retirada de uma porção de
rocha no espaço de um geodo de um basalto vesicular (Figura 4A), ou a concentração
de feldspatos ou micas de um granito, (Figura 4B). As amostras retiradas são
grupamentos naturais de minerais que se formaram quando da consolidação da rocha,
no caso do granito, ou após sua consolidação, no caso dos basaltos, não constituindo
uma nova rocha.
Figura 4. (A) basalto vesicular mostrando geodo preenchido por cristais de quartzo; (B) granito
mostrando acúmulo de micas.
Os métodos macroscópicos de identificação de minerais e rochas citados, podem ser
utilizados para a maior parte dos minerais e rochas de interesse agronômico.
Entretanto, algumas vezes estes métodos podem ser insuficientes e devem ser
utilizadas técnicas complementares de laboratório como por exemplo, difratometria de
raios-X, microscopia óptica e eletrônica, análises químicas e etc., para solucionar o
problema.
Capítulo II
P R O P R I E D A D E S M A C R O S C Ó P I C A S D E M I N E R A I S
2.1. BRILHO – O brilho de um mineral é a capacidade de reflexão da luz incidente
sobre sua superfície. O brilho de um mineral pode ser dividido em:
METÁLICO – brilho semelhante a um metal. Ex.: pirita, hematita;
NÃO METÁLICO – outros tipos de brilhos observados nos minerais. Exemplos:
vítreo – brilho semelhante ao vidro. Ex.: quartzo (hialino, ametista, fumê, etc);
sedoso – brilho semelhante a seda. Ex.: gipso
resinoso – brilho semelhante a resina. Ex.: enxofre
perláceo – brilho semelhante a pérola. Ex.: talco lamelar e granular
micáceo – brilho intenso das superfícies das "placas" ou "escamas" dos
minerais micáceos. Ex.: muscovita, biotita e lepdolita
2.2. DUREZA - A dureza (D) de um mineral é a resistência que sua superfície oferece
ao ser riscada. Será adotada a escala de dureza de MOHS, estabelecida em 1824, na
qual dez minerais comuns são ordenados em relação a resistência que oferecem ao
risco (Figura 5).
A escala de Mohs não é linear. Por exemplo, o diamante é cerca de 40 vezes mais
duro que o talco, enquanto o coríndon que está logo abaixo do diamante (dureza 9), é
da ordem de 9 vezes mais duro que o talco. A escala de Mohs é adimensional. Diz-se
que o mineral tem dureza 5 ou 3, por exemplo, na escala de Mohs.
Figura 5. Escala de Mohs utilizada para avaliação da dureza de um mineral.
Para utilizar a escala de Mohs toma-se com limites a dureza da unha
(aproximadamente 2,8 - 2,9) e de uma lâmina de canivete (canivetes comuns da ordem
de 5,5). Desta forma tem-se:
DUREZA BAIXA: minerais riscados pela unha. (minerais de dureza 1 e 2);
DUREZA MÉDIA: minerais não riscados pela unha, mas riscados pelo canivete
(minerais com dureza até 5 – 5,5);
DUREZA ALTA: não riscado pelo canivete.
A partir da escala de Mohs tem-se que:
1- O mineral de maior dureza risca o de menor dureza;
2- O mineral de menor dureza é riscado pelo de maior dureza;
3- Minerais de igual dureza ou muito próximas não se riscam. Entretanto,
quando fortemente atritados podem (não necessariamente) se riscar.
2.3. CLIVAGEM - É a propriedade que apresentam muitos minerais de romperem com
maior facilidade segundo determinados planos. Todo plano de clivagem é paralelo a
uma face do cristal ou a uma face possível do cristal.
A clivagem pode ser obtida por simples pressão ou por choque mecânico mais forte.
Os minerais podem apresentar superfícies de clivagem em:
a) 3 direções (Figura 6A) - Ex.: calcita, galena
b) 2 direções (Figura 6B) - Ex.: feldspato
c) 1 direção (Figura 6C) - Ex.: micas, talco
d) ausente - Ex.: quartzo, turmalina.
Figura 6. Diferentes tipos de clivagem dos minerais. (A) clivagem em 3 direções; (B) clivagem
em 2 direções; (C) clivagem em 1 direção
2.4. FRATURA - É o tipo da superfície não plana apresentada por um mineral, após o
mesmo ter sido submetido a um choque mecânico.
A fratura pode ser:
a) CONCHOIDAL - quando o mineral apresenta superfície em forma de concha
profunda (Figura 7) - Ex.: quartzo.
b) SUB-CONCHOIDAL - quando o mineral apresenta superfície em forma de
concha, mas pouco profunda – Ex.: aragonita.
c) IRREGULAR - sem forma definida – Ex.: turmalina.
Figura 7. Exemplo de fratura conchoidal
2.5. HÁBITO - É a forma externa mais freqüente de ocorrência de um mineral. O hábito
depende da forma e velocidade de crescimento do mineral que por sua vez são
influenciadas pela temperatura, pressão, impurezas, etc. Pode-se concluir que um
mesmo mineral, em condições genéticas distintas, pode apresentar hábitos diferentes.
O hábito nem sempre é uma propriedade que diferencia um mineral do outro, mas sem
dúvida é de grande importância. A seguir serão apresentados alguns hábitos comuns
observados nos minerais.
O hábito de um mineral pode ser observado em um cristal isolado ou em agregados de
minerais.
Quando o mineral apresenta cristais isolados, considera-se as seguintes formas:
A) Tabular - devido ao maior desenvolvimento de duas faces paralelas (Figura
8A). Ex.: barita
B) Prismático - devido ao maior desenvolvimento do cristal segundo uma direção
(Figura 8B). Ex.: quartzo
C) Piramidal - devido ao maior desenvolvimento das faces que formam
pirâmides. Pode ser também bipiramidal (Figura 8C). Ex.: zirconita
D) Acicular cristais finos, como agulhas (Figura 8D). Ex.: actinolita
Quando o mineral não ocorre em cristais bem individualizados, pode assumir as mais
variadas formas, das quais citam-se:
E) Granular - massa ou agregado constituído por grânulos: elementos cristalinos
pequenos e irregulares (Figura 8E). Ex.: olivina, enxôfre
F) Maciço - massas homogêneas cristalinidade aparente, isto é, situação em que
a individualização dos constituintes não pode ser feita a olho nu (Figura 8F). Ex.:
calcedônia
G) Fibroso - massas aciculares finíssimas, onde não é possível distinguir formas
geométricas nos indivíduos isolados (Figura 8G). Ex.: asbestos
H) Estalactítico - em forma de concreções mais ou menos cônicas (Figura 8H).
Ex.: calcita
I) Lamelar ou Placóide - quando o material é constituído por um conjunto de
lamelas ou placas empacotadas (Figura 8I). Ex.: talco, muscovita, sericita, lepdolita
J) Escamoso - quando o material é constituído por um conjunto de cristais
empacotadas em forma de pequenas escamas. Diferencia do placóide pelo tamanho
reduzido (Figura 8J). Ex.: biotita, fucksita
K) Concrecionário - na forma de concreções, isto é, agregados mais ou menos
estáveis, de forma arredondada e alongada constituídos de material cristalino e/ou
amorfo (Figura 8K). Ex.: concreções de hematita, goethita
Figura 8. Diferentes tipos de hábito/formas apresentados pelos minerais
2.6. COR - A cor do mineral é um caráter importante em sua determinação. A cor de
uma substância depende do comprimento de onda da luz que ela absorve. Por
exemplo, um mineral que apresenta cor verde absorve todos os comprimentos de onda
do espectro exceto aquele associado ao verde. Alguns autores consideram como
fundamentais as seguintes cores dos minerais: branco, cinza, preto, azul, verde,
amarelo, vermelho e castanho. Deve-se assinalar, entretanto, que podem ocorrer
minerais das mais diversas tonalidades.
As cores dos minerais, especialmente dos que apresentam brilho metálico, devem ser
observadas na fratura fresca. Em geral a superfície exposta ao ar pode apresentar
películas de alteração.
Os minerais de brilho não metálico podem ser divididos em:
IDIOCROMÁTICOS – são aqueles que apresentam sempre a mesma cor dentro
da espécie mineral, cor constante que depende da composição química. Ex.: enxofre
(amarelo), malaquita (verde), azurita (azul), etc.
ALOCROMÁTICOS – são aqueles que apresentam cor variável dentro da
mesma espécie mineral em função da presença de impurezas na estrutura cristalina ou
por causas de natureza física (ex.: aumento de temperatura, radiação, etc). Estes
minerais são incolores quando puros. Alguns exemplos são:
- FLUORITA - incolor, amarela, rósea, verde ou violeta
- TURMALINA - incolor (acroíta), rósea (rubelita), verde (esmeralda brasileira), azul
(indicolita) e preta (afrisita)
- BERILO - incolor, verde (esmeralda), azul-esverdeado ou azul água marinha, amarelo
(heliodoro).
- QUARTZO - incolor (cristal de rocha, hialino); amarelo (quartzo citrino), róseo (quartzo
róseo), verde (quartzo prase), violeta (quartzo ametista).
A cor é uma propriedade física importante na determinação dos minerais, mas nem
sempre é constante. Desta forma, deve-se utilizar esta propriedade com cuidado.
2.7. TRAÇO – A cor do pó fino de um mineral é designada de traço. Enquanto as cores
dos minerais podem ser muito variáveis, as cores dos traços são normalmente
constantes. O traço é obtido riscando-se com o mineral uma placa de porcelana não
polida. Exemplos de diferentes cores de traços produzidos por minerais são
apresentados na Figura 9.
Figura 9. Exemplos de diferentes cores de traços
produzidos por minerais.
2.8. DENSIDADE - Densidade é o número que expressa a proporção entre o peso do
mineral e o peso de um igual volume de água a 4º C.
Alguns minerais muito semelhantes em outras propriedades macroscópicas, podem
possuir densidades bem diferentes. Exemplos: DOLOMITA CaMg (CO3)2, com uma
densidade 2,85, pode ser distinguida de BARITA, BaSO4, de densidade 4,5.
A densidade é determinada por meio de aparelhos especiais como a balança de Jolly,
picnômetro, etc.
2.9. SOLUBILIDADE - A solubilidade dos minerais pode ser considerada em relação a
diversos ácidos, tais como HCl, HNO3, H2SO4 e HF.
Para os minerais mais comuns e de maior interesse do curso a utilização do HCl diluído
é o suficiente. Utilizando-se HCl diluído é possível separar os minerais em:
A - INSOLÚVEIS – aqueles que não reagem com HCl. Ex. quartzo, turmalina
B - POUCO SOLÚVEIS – aqueles que só se solubilizam com HCl aquecido ou
quando pulverizados. Ex.: dolomita
C - SOLÚVEIS – aqueles que se solubilizam em condições normais, podendo
ser acompanhado por desprendimento de gás carbônico (efervescência)
(CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2). Ex.: calcita, aragonita
2.10. OUTRAS PROPRIEDADES – Existem outras propriedades específicas de alguns
minerais como por exemplo estrias, untuosidade ao tato, avidez pela água, odor
característico, plasticidade, magnetismo, etc. É importante ressaltar que as
propriedades citadas são úteis na identificação dos principais minerais. Entretanto,
como mencionado anteriormente, em alguns casos pode haver necessidade de
técnicas mais apuradas na identificação dos minerais.
Nos quadros abaixo tem-se relacionado os nomes dos principais minerais formadores
de rochas de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais
importantes.
2.11 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS DE BRILHO METÁLICO
MINERAIS DE BRILHO METÁLICO
Cor Dureza Clivagem /
Fratura
Hábito
(comuns)
Traço Solubilida
-de em
HCl
diluído
Outras
propriedades /
Observações
Nome do Mineral e
Composição Química
Amarelo,
Latão,
Pálido
Alta (6,0 a
6,5)
Fratura
Conchoidal,
Irregular
Maciço,
Granular,
Cúbico
Preto
esverdeado
ou Preto
castanho
Insolúvel Pode
apresentar
estrias nas
faces
PIRITA
(FeS2)
Preto Alta (5,5 a
6,5)
Fratura
Conchoidal,
Irregular
Maciço,
Granular,
Acicular
Preto Insolúvel Fortemente
magnético
MAGNETITA
(Fe3O4)
Cinzento
a Preto
Alta (5,5 a
6,5)
Fratura
Conchoidal,
Irregular
Maciço,
Granular,
Tabular,
Escamoso
Marrom
avermelha-
do
Insolúvel Fracamente
magnético
HEMATITA
(αFe2O3)
2.12 QUADRO PARA IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS DE BRILHO NÃO METÁLICO
MINERAIS DE BRILHO NÃO METÁLICO
Brilho Cor Dureza Clivagem/
Fratura
Hábito
(comuns)
Solubilida-
de
Outras
propriedades /
Observações
Nome do Mineral e
Composição Química
Sem
brilho
(fosco)
Baixa Terroso Odor de barro
quando úmida,
avidez pela
água
ARGILA
Micáceo Incolor a
pardacento
(esfumaça-
do)
Baixa (2,0 a
2,5)
Cli. em 1
direção
Lamelar,
Placóide,
Escamoso
Insolúvel Placas
elásticas.
Variedades:
verde=fucksita,
prateada=seri-
cita
MUSCOVITA
[KAl2(OH)2AlSi3O10]
Micáceo Preto a
Verde
escuro
Baixa (2,5 a
2,9)
Cli. em 1
direção
Escamoso Insolúvel Placas
elásticas.
Variedades:
rosada=flogopit
a
BIOTITA
[K(Mg,Fe)3(OH)2
AlSi3O10]
Vítreo ou
quase
vítreo
Branco ou
Incolor,
Cinza
amarelado,
Alaranjado,
Azul,
Rosado
Média (3,0) Cli. em 3
direções
Granular,
romboédri
-co,
Tabular
Altamente
solúvel
Forte
efervescência
na presença de
HCl diluído
CALCITA
(CaCO3)
Vítreo Incolor,
Branco,
Avermelha-
do, Cinza
escuro,
Rosado
Média (3,5 a
4,0)
Cli. em 3
direções
Maciço,
Granular,
Tabular
Pouco
solúvel
Fraca reação a
frio.
Efervescência
em HCl
aquecido ou
quando o
mineral é
pulverizado
DOLOMITA
[Ca,Mg(CO3)2]
Vítreo Verde mar,
Verde
azulado,
Azul violeta,
Branco,
Cinza
Média (5,0) Fratura
Conchoidal
a Irregular
Granular,
Globular,
Tabular,
Prismático
Insolúvel Brilho vítreo
tendendo a
resinoso APATITA
[Ca5(F,Ce,OH)(PO4)3]
→→→→→Continua
→→→→→Continuação
Brilho Cor Dureza Clivagem/
Fratura
Hábito
(comuns)
Solubilida
-de em
HCl
diluído
Outras
propriedades /
Observações
Nome do Mineral e
Composição Química
Ceroso Branco,
Cinza,
Castanho,
Preto,
Verde,
Vermelho,
Marrom
Alta (6,0) Fratura
Conchoidal
Esferolítico,
Estalactíti-
co, Maciço
Insolúvel Variedade com
hábito
esferolítico=
ágata
CALCEDÔNIA
(SiO2)
Vítreo Róseo,
Amarelo,
Cinza,
verde
Esbranqui-
çado
Alta (6,0) Cli. em 2
direções,
Fratura
Irregular
Tabular
prismático
Insolúvel Variedade
verde claro
com manchas
brancas em
forma de rede
= amazonita
ORTOCLÁSIO
[feldspato]
(K AlSi3O8)
Vítreo Branco,
Cinza,
Incolor
Alta (6,0 a
6,5)
Cli. em 2
direções
Tabular
prismático
Insolúvel Em rochas
pode ocorrer
em cores
esverdeadas
PLAGIOCLÁSIO
[feldspato]
(CaAl2Si2O8)
(NaAlSi3O8)
Vítreo Incolor,
Verde,
Amarelo,
Castanho,
Violeta,
Fumê,
Branco
Leitoso,
Rosado
Alta (7,0) Fratura
Conchoidal
Maciço,
Granular,
Prismático,
Piramidado
Insolúvel Variedades:
violeta=Qz
ametista;
leitoso=Qz
leitoso;
rosado=Qz
róseo;
incolor=Qz
hialino;
amarelo=Qz
citrino;
verde=Qz
prase
QUARTZO
(SiO2)
Vítreo a
Resinoso
Preto, Azul,
Verde
escuro,
Verde,
Avermelha-
da
Alta (7,0 a
7,5)
Fratura
Irregular
Prismático
Alongado
Insolúvel Estrias
paralelas à
maior face do
prisma
TURMALINA
(silicato complexo de
boro e alumínio)
Quadro 1. Quadro para identificação macroscópica dos minerais. Qz quartzo; Cli. clivagem
Capítulo III
R O C H A S Í G N E A S
3.1 – Introdução
As rochas ígneas ou magmáticas são formadas a partir do resfriamento e solidificação
de um magma. O magma é um material em estado de fusão que se encontra em
diferentes profundidades na crosta e manto terrestre. Geralmente ocupa espaço
definido denominado câmara magmática. O magma é constituído por diversas
substâncias onde predominam os silicatos, seguidos pelos óxidos e por compostos
voláteis, sendo a água o mais importante. O magma contém ainda diversos gases que
escapam na forma de vapor. Quando o magma extravasa na superfície terrestre é
denominado lava (Figura 10).
Figura 10. Esquema mostrando a câmara magmática (em vermelho) e os diferentes tipos de
rochas ígneas formadas em função da profundidade de cristalização.
Visando o estudo e reconhecimento de Rochas Ígneas, sejam elas formadas em
profundidade ou na superfície terrestre, apresenta-se abaixo as principais propriedades
macroscópicas que auxiliam suas identificações. Deve-se ressaltar que estas
propriedades são relacionadas a observação a olho nu e que se prestam a
identificação das rochas mais comuns.
3.2 - Principais Propriedades Macroscópicas :
3.2.1- 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: 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 (Figura 11A).
B - Faneríticas : rochas cujos minerais constituintes são identificados e
distinguidos a olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5mm (Figura 11B).
3.2.2- ÍNDICE DE COLORAÇÃO: As rochas ígneas podem apresentar minerais claros
(félsicos) e/ou escuros (máficos) em quantidades variáveis. A avaliação da quantidade
Figura 11. Tipos de texturas apresentadas pelas rochas ígneas. (A) textura afanítica; (B) textura
fanerítica.
de minerais claros e escuros dará a classificação da rocha quanto ao Índice de
Coloração, ou seja :
A - Rochas Leucocratas: 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 (Figura 12A).
B - Rochas Melanocratas: rochas onde predominam minerais escuros, tais
como: piroxênios, biotita, anfibólios, etc. A tonalidade da rocha é escura. (Figura 12B).
C - Rochas Mesocratas: rochas onde os minerais claros e escuros aparecem em
proporções similares (Figura 12C).
Figura 12. Classificação das rochas em função da proporção de minerais félsicos (claros) e máficos
(escuros). (A) rochas leucocratas; (B) melanocratas; (C) mesocratas.
3.2.3- 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.
Para identificar os minerais nas rochas separar-se os claros (félsicos) dos escuros
(máficos):
A - Minerais Félsicos: os minerais félsicos mais comuns presentes nas rochas
ígneas são o quartzo e os feldspatos. Muscovita é mais raro de ser observada.
Para identificar o Feldspato na rocha utiliza-se as propriedades mais características
apresentadas pelo mineral: brilho, cor, clivagem, dureza, forma do cristal.
Na rocha o feldspato pode apresentar, principalmente, cor rósea, branca, cinza e
esverdeada; brilho vítreo; dureza alta. A clivagem pode ser observada no "espelho de
reflexão" da luz no plano e há a possibilidade de identificação de uma face do cristal
(cristal com forma definida = euhedral).
Tem-se dois tipos de feldspatos: Ortoclásio KAlSi3O8 e Plagioclásio CaAl2Si2O8 ou
NaAlSi3O8
Para distinguir entre um e outro, observa-se as seguintes características:
O Ortoclásio aparece sempre associado ao quartzo. Desta forma, se tem quartzo e
somente um feldspato na rocha este é o Ortoclásio.
Se uma rocha apresentar os dois feldspatos, o róseo é Ortoclásio e o outro (branco,
cinza, esverdeado) é Plagioclásio.
Se uma rocha tem feldspato e não tem quartzo, este feldspato é sempre o Plagioclásio.
Para identificar o Quartzo na rocha utiliza-se suas propriedades mais características:
brilho, cor, fratura, dureza, forma do cristal.
Na rocha o quartzo apresenta brilho vítreo; cor incolor a fumê (pardacento); fratura
conchoidal; dureza alta; o cristal não apresenta forma definida (anhedral). Sendo o
último mineral a se cristalizar, ocorre nos interstícios da rocha deixados pelos
feldspatos e micas.
B - Os Minerais Máficos mais comuns presentes nas rochas ígneas são biotita,
piroxênios e anfibólios. Turmalina é mais raro de ser observada.
Na rocha a biotita apresenta cor preta; dureza baixa; clivagem perfeita; hábito
escamoso/placóide.
Os piroxênios e anfibólios (minerais ferromagnesianos) apresentam na rocha cor preta
a verde-escura; brilho opaco a vítreo; dureza alta; sem clivagem. Apresentam hábitos
granulares e cristais sem forma definida (anhedral).
Na rocha a turmalina apresenta dureza alta; fratura irregular; hábito prismático
alongado. Observa-se ainda estrias paralelas a maior face do cristal.
3.2.4- TEOR DE SÍLICA (SiO2) OU ACIDEZ: 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 (Figura 13A).
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 é identificado com alguma dificuldade devido ocorrer em
quantidades inferiores a 5% (Figura 13B).
C - Básicas: são rochas onde o teor de SiO2 é menor que 52% do volume total
de sua composição química. Macroscopicamente são rochas sem quartzo (Figura
13C).
Figura 13. Classificação das rochas em função do teor em sílica. (A) rocha ácida; (B) rocha
intermediária; (C) rocha básica.
3.2.5- 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).
Quanto a estrutura, as rochas ígneas podem ser classificadas em:
A - VÍTREA - a rocha apresenta superfície completamente lisa, geralmente de
coloração homogênea e sem vestígios de material cristalizado. As superfícies de
quebra da rocha são irregulares e com bordas cortantes. Estrutura típica da obsidiana
ou vidro vulcânico (vitrófiro) (Figura 14A).
B - MACIÇA - quando os minerais são muito pequenos, não sendo possível
identificá-los a olho nu. A rocha apresenta seus constituintes muito coerentes, sem
interstícios. Textura típica de rochas afaníticas (Figura 14B).
C - GRANULAR (fina) – rocha constituída por minerais de tamanhos reduzidos,
dificilmente distinguíveis, exceto pela sensação de aspereza ao tato. Em geral são
rochas de coloração escura (Figura 14C).
D – GRANULAR (fanerítica) - rocha constituída por minerais bem evidentes, sem
desenvolvimento preferencial e aproximadamente do mesmo tamanho (Figura 14D).
Textura típica de rochas faneríticas.
E - PORFIRÍTICA - caracterizada pela presença de cristais bem desenvolvidos
(fenocristais) que se destacam da matriz da rocha pelo tamanho e pela cor. A matriz
pode ser caracterizada por uma massa vítrea ou granular fina (afanítica) ou ainda
fanerítica (Figura 14E).
F - PEGMATÍTICA – caracterizada pela presença de grandes cristais com
dimensões de 1, 2, 5cm ou mais, sem desenvolvimento preferencial. Os minerais nas
rochas com essa estrutura são facilmente identificados (Figura 14F).
G - VESICULAR - quando a rocha apresenta um grande número de pequenas
cavidades (vacúolos ou vesículas) ou bolhas formadas durante o rápido resfriamento
do magma (Figura 14G).
H - AMIGDALÓIDE - é a estrutura vesicular cujas vesículas estão parcial ou
totalmente preenchidas por minerais . Este preenchimento pode ser por quartzo,
zeólitas, calcita, dolomita, calcedônea, etc (Figura 14H).
3.2.6- 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 (Figura 10), rochas podem ser
classificadas como:
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.
B - Rochas Intrusivas: são rochas originadas de magmas que resfriam e
solidificam em diferentes profundidade 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.
Figura 14. Principais tipos de estruturas apresentadas pelas rochas ígneas.
3.3 - Identificação e Reconhecimento:
A partir de um exame das amostras utilizando as propriedades apresentadas, é
possível identificar qual é a rocha em estudo. No quadro abaixo, tem-se relacionado os
nomes das principais rochas ígneas de interesse para o curso e suas propriedades
macroscópicas mais importantes. A utilização deste quadro não elimina a possibilidade
ou a necessidade de outros métodos para a identificação de rochas menos comuns.
3.4 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS ÍGNEAS
Índice de
coloração
Textura ou
Granulação
Minerais Estrutura Teor de
Sílica
Modo de
Jazimento
Outras
Observações
Nome da Rocha
Leucocrata Fanerítica Or, Qz, B Granular
(média)
Ácida Intrusivo R. com pouca B GRANITO
RÓSEO
Leucocrata
a
Mesocrata
Fanerítica Or, Qz, B Granular/
Porfirítica
Ácida Intrusivo GRANITO
CINZA/
GRANITO CINZA
PÓRFIRO
Leuco a
Mesocrata
Fanerítica Or, Pl, Qz,
B
Porfirítica Ácida Intrusivo Or é
pardacento e o
Qz amarelado
GRANITO A 2
FELDSPATOS
PORFIRÍTICO
Leuco a
Mesocrata
Fanerítica Or, Qz, T Pegmatíti-
ca
Ácida Intrusivo R. com maior
granulação.
Cristais
gigantes.
PEGMATITO
Mesocrata a
Leucocrata
Fanerítica Or, P, Qz Granular Interme-
diária
Intrusivo Feldspato
associado ao
Qz =Or SIENITO
Melanocrata Afanítica
(vítrea)
Matéria
vítrea
Vítrea Ácida Extrusivo Fraturas
conchoidais
marcantes
VIDRO
VULCÂNICO
Melanocrata Afanítica
(vítrea)
Matéria
vítrea
Vítrea Ácida Extrusivo Fraturas
conchoidais e
microvesículas VITRÓFIRO
Melanocrata Afanítica Pl, P Maciça Básica Extrusivo Impossível ver
os minerais a
olho nu BASALTO
Melanocrata Afanítica Pl, P Vesicular Básica Extrusivo Algumas
vesículas
podem estar
preenchidas
por Qz, D, C, Z
BASALTO
VESICULAR
Melanocrata Afanítica Pl, P Amigdaló-
de
Básica Extrusivo A maioria das
vesículas estão
preenchidas
BASALTO
AMIGDALOIDAL
Melanocrata Subfanerítica Pl, P Granular
(fina a
média)
Básica Intrusivo
hipoabissal
Alguns Pl
podem ser
reconhecidos DIABÁSIO
Melanocrata Fanerítica Pl, P Granular
(média)
Básica Intrusivo Ripas de Pl
(cinza) na
massa escura
dada pelo P
GABRO
Quadro 2. Quadro para identificação macroscópica das rochas ígneas. R rocha; Or ortoclásio; Qz quartzo; B biotita; Pl
plagioclásio; T turmalina; P piroxênio; D dolomita; C calcita; Z zeólitas
Capítulo VI
R O C H A S S E D I M E N T A R E S
4.1 – Introdução
As rochas sedimentares são formadas a partir da consolidação de um material
originado pela ação de um conjunto de processos que atuam na superfície da Terra
(processos exógenos) e que levam à “destruição”/desagregação de qualquer tipo de
rocha pré-existente. Os principais agentes desses processos são a água, o vento e o
gelo, que são responsáveis pela geração do Ciclo Sedimentar.
O Ciclo Sedimentar possui 4 fases distintas: Intemperismo, Erosão e Transporte,
Deposição e Consolidação (Figura 15).
As rochas preexistentes (rocha "mãe") inicialmente sofrerão a ação do intemperismo,
que em última análise é o processo que promove a desagregação da rocha, que passa
de um material compacto, duro a um material friável. O intemperismo pode ser de dois
tipos: físico e químico. O físico é a “quebra”, a desagregação das rochas por processos
físicos, por exemplo diferenças bruscas de temperaturas. No intemperismo químico, a
desagregação ocorre em função de reações químicas entre as rochas e soluções
aquosas diversas.
O material friável produzido pelo intemperismo pode ser erodido e transportado pela
água e pelo vento, principalmente, em direção às bacias de sedimentação. Instala-se
assim, a segunda fase do ciclo sedimentar, erosão e transporte. Os materiais podem
ser transportados em solução (material solúvel) ou em suspensão (pequenos
fragmentos) e depositados mecanicamente, quando os agentes de transporte perdem a
capacidade de movê-los, ou quimicamente quando a solução torna-se saturada em
determinado elemento e este precipita (fase da deposição).
Com a deposição continuada, os materiais (sedimentos) nas partes mais inferiores do
pacote começam a sofrer compactação e cimentação tornando-se endurecidos. Nesta
fase tem-se a consolidação e a formação da rocha sedimentar.
As rochas sedimentares são classificadas em clásticas ou mecânicas, químicas e
organógenas.
No contexto agronômico, as rochas sedimentares são as mais importantes, pois
cobrem 75% da superfície da Terra, contribuindo na formação da maioria dos solos.
Com o intuito de estudar e reconhecer as principais rochas sedimentares, relaciona-se
abaixo suas principais propriedades macroscópicas. Ressalta-se que a dificuldade
visual para identificação dessas rochas é maior que no caso das ígneas em função
principalmente do tamanho dos constituintes. O pequeno tamanho dos constituintes
está em geral, relacionado aos próprios processos envolvidos na gênese das rochas
sedimentares.
Figura 15. Esquema do ciclo de formação das rochas sedimentares
4.2 - Principais Propriedades Macroscópicas
4.2.1– TEXTURA OU GRANULAÇÃO – A textura de uma rocha é a avaliação do
tamanho de seus constituintes. No caso da rocha sedimentar, a textura está
intimamente ligada aos constituintes das rochas preexistentes e materiais que lhe
deram origem.
Nas rochas clásticas ou mecânicas predominam minerais resistentes ao intemperismo,
como por exemplo o quartzo, e/ou fragmentos de outras rochas de granulometria
variada. Estes minerais e fragmentos são agregados e cimentados por material
transportado em solução. As rochas clásticas ou mecânicas são constituídas portanto,
por grânulos e cimento (material que dá coesão as rochas).
A classificação quanto a textura das rochas sedimentares clásticas ou mecânicas é
dada pelo tamanho médio de seus constituintes. Na Figura 16 está representada a
escala granulométrica proposta pela Sociedade Internacional de Ciência do Solo e que
será adotada neste curso.
Figura 16. Escala granulométrica (Sociedade Internacional de Ciência do Solo).
De acôrdo com a escala granulométrica as rochas clásticas ou mecânicas podem ser :
Rudáceas: onde predomina a fração areia com seixos ou cascalhos.
Ex: CONGLOMERADOS, TILITOS.
Arenosas: onde predomina a fração areia sem seixos ou cascalhos. Ex: ARENITOS
Siltosas: onde predomina a fração silte. Ex: SILTITOS
Argilosas: onde predomina a fração argila. Ex: ARGILITOS
As rochas químicas em geral apresentam textura fina, por vezes sem granulação
aparente, formadas por materiais transportados em solução que precipitam para gerar
novos minerais. As rochas sedimentares químicas mais comuns são os CALCÁRIOS
sejam eles calcíticos ou dolomíticos e as rochas silicosas e ferruginosas.
As organógenas são formadas pelo acúmulo de restos de organismos ou por atividade
biológica. Podem apresentar texturas finas ou mais grosseiras. Exemplos são os
diatomitos, recifes de corais, carvão.
4.2.2- COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA: Para avaliar a composição mineralógica de
rochas sedimentares clásticas deve-se separar os fragmentos (grânulos), quando
houverem, do cimento. O principal constituinte dos grânulos é o quartzo. Este mineral
esta presente na maioria das rochas sedimentares clásticas devido à sua abundância
na crosta terrestre e à sua resistência aos processos de intemperismo, erosão e
transporte. 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 argila, principalmente) 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).
O cimento normalmente apresenta as seguintes cores:
avermelhada a marrom: indicativa da presença de hematita (α-Fe2O3)
amarelada: indicativa da presença de goethita (FeOOH)
cinza escura a preta: indicativa da presença de matéria orgânica
incolor, branca e várias tonalidades claras: indicativa da presença de calcita,
dolomita, sílica, argila.
Para reconhecer o constituinte do cimento de cor clara, verificar a solubilidade (reação
com HCl) e a coesão da rocha:
material solúvel: indicativo da presença de calcita
material pouco solúvel: indicativo da presença de dolomita
material insolúvel e coesão forte: indicativo da presença de sílica
material insolúvel, coesão fraca (cheiro de barro quando úmido): indicativo da
presença de argila.
Os mesmos testes aplicados para identificar a composição do material cimentante das
rochas clásticas, são válidos para o estudo da composição mineralógica das rochas de
origem química e orgânica.
4.2.3- ESTRUTURA: As principais estruturas das rochas sedimentares, representadas
na Figura 17, são: maciça, terrosa, granular, estratificadas em camadas plano
paralelas; estratificadas em “folhas ou placas”, estratificadas em camadas cruzadas e
brechóide (granular com fragmentos angulosos de outras rochas).
Figura 17. Principais estruturas de rochas sedimentares.
4.3 - Identificação e reconhecimento:
No quadro abaixo tem-se relacionado os nomes das principais rochas sedimentares de
interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. As
informações apresentadas no quadro auxiliarão na identificação das rochas.
4.4 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS SEDIMENTARES
Origem Textura ou Estrutura Composição Outras Nome da Rocha
Granulação Miniralógica Observações
Clástica ou
Mecânica
Rudácea Granular
GR →Quartzo
CIM→Hematita + Sílica
Goethita + Sílica
Calcita + Sílica
Rochas de
cimentação forte
CONGLOMERADOS:
- Ferruginoso
- Silicoso
- Calcífero
Clástica ou
Mecânica
Arenosa Granular
GR→Quartzo
CIM→Calcita+Argila+He
matita
Argila + Hematita
Argila + Matéria
Orgânica
Sílica + goethita
Rochas de
cimentação forte
e fraca
ARENITOS:
- Carbonático
Avermelhado
Argiloso
-Carbonoso
-Silicoso
Clástica ou
Mecânica
Siltosa Maciça
Quartzo, Argila,
Hematita e Matéria
Orgânica (podendo
ainda conter pirita )
Não é possível
distinguir a olho
nu os grânulos
do cimento.
Sente-se os
grãos de quartzo
quando colocado
o pó entre os
dentes
SILTITOS:
- Roxo
- Bege esverdeado
- Cinza escuro
Clástica ou
Mecânica
Argilosa Terrosa Argila, Hematita,
Goethita
Distingue-se do
SILTITO pela
avidez pela água,
cheiro úmido.
Não tem atrito
quando colocado
entre os dentes
ARGILITOS:
- Branco
- Vermelho
- Amarelo
Clástica ou
Mecânica
Rudácea Brechóide Quartzo, Fragmentos de
Rochas, Sílica e
Carbonatos
Origem glacial.
Fragmentos das
mais variadas
litologias e
tamanhos. Os
grânulos estão
cimentados por
sílica e/ou
carbonatos
TILITO
Clástica ou
Mecânica e
Orgânica
Siltosa Estratificada
em folha
Quartzo e Matéria
Orgânica
Odor de óleo,
pode ocorrer
cristais de pirita
FOLHELHO
CARBONOSO E/OU
BETUMINOSO
Química Fina Estratificada
em camadas
Calcita e/ou dolomita
Rocha com
estratificação
plano paralela
típica
CALCÁRIO
DOLOMÍTICO
Quadro 3. Quadro para identificação macroscópica das rochas sedimentares. GR grânulo; CIM cimento
Capítulo V
R O C H A S M E T A M Ó R F I C A S
5.1 – Introdução
As rochas magmáticas e sedimentares podem ser levadas por processos geológicos a
condições diferentes daquelas nas quais se formaram. Estas novas condições podem
determinar a instabilidade dos minerais preexistentes, estáveis nas antigas condições.
As rochas sofrem então transformações sob a ação destas novas condições de
temperatura, pressão, presença de agentes voláteis ou fortes atritos, adaptando-se a
novas condições reinantes. A rochas originadas a partir destas transformações são
denominadas rochas metamórficas. O conjunto de fenômenos que leva a estas
transformações é conhecido como metamorfismo (Figura 18).
Figura 18. Esquema de formação de rocha metamórfica
5.2 – Metamorfismo
O metamorfismo atua sobre rochas preexistentes modificando suas texturas, estruturas
e, não obrigatoriamente, mineralogia. As modificações observadas em decorrência do
metamorfismo, são reajustes necessários para que os minerais alcancem a
estabilidade nas novas condições do meio em que a rocha foi colocada. É importante
observar que esse processo ocorre sem que haja fusão da rocha preexistente, ou seja
as transformações ocorrem na fase sólida. Podem ocorrer tanto a recristalização dos
minerais preexistentes como a formação de novos minerais, graças à mudança da
estrutura cristalina sob novas condições de pressão e temperatura ou a combinação
química entre dois ou mais minerais formando um novo mineral.
5.2.1 - AGENTES DO METAMORFISMO: os três principais fatores que levam ao
metamorfismo são: temperatura, pressão e fluidos quimicamente ativos.
A – Temperatura: é um fator de primordial importância na transformação das rochas.
Calor suficiente para afetar a estabilidade de uma associação mineral preexistente
pode ser originado por processos diferentes e em quantidades desiguais no interior da
Terra. Citam-se quatro fatores importantes que atuando separadamente ou em
conjunto são responsáveis pela elevação da temperatura:
a1 – grau geotérmico: é uma propriedade térmica da Terra. À medida que se
aprofunda na litosfera, a temperatura aumenta, de maneira variável de uma região para
outra, mas em média de 1o
C cada 33 m;
a2 - calor radioativo: é o calor armazenado em regiões da litosfera resultante do
decaimento de minerais radioativos;
a3 – efeito de pressão no aumento de temperatura: pressão suficientemente
elevada para provocar esmagamento de rochas preexistentes, gera calor devido ao
atrito produzido pelas deformações mecânicas;
a4 – intrusão de corpos magmáticos: os corpos magmáticos, especialmente os
de grandes dimensões, como os batólitos, fornecem grandes quantidades de calor para
as rochas encaixantes. Essa é a principal fonte de calor no metamorfismo de contato.
B - Pressão: a pressão pode ser de dois tipos uniforme (hidrostática) ou dirigida
(“stress”), e pode produzir mudanças estruturais nas rochas. A pressão uniforme
produz texturas granulares, estruturas não orientadas, e provoca o aparecimento de
minerais de maior densidade. A pressão dirigida produz estruturas orientadas, como
por exemplo, xistosidade e gnaissificação (Figura 19).
Figura 19. Efeito da pressão sobre a estrutura da rochas metamórficas. Pressão hidrostática →
aumento de densidade; Pressão dirigida → estruturas orientadas
C - Fluidos Quimicamente Ativos: a ação de fluidos quimicamente ativos é muito
importante no metamorfismo, promovendo reações, precipitações e redeposições dos
componentes das rochas. Estes fluidos, de origem magmática, apresentam em sua
composição CO2, HF, HCl, S, etc. A ação destes fluidos pode provocar a dissolução de
minerais preexistentes e a substituição por minerais formados a partir da precipitação
de elementos trazidos em solução. Esta ação é verificada com freqüência em rochas
carbonatadas, onde a calcita pode ser substituída por exemplo, por sulfetos (Galena,
Blenda, etc.)
5.2.2 - TIPOS DE METAMORFISMO: os principais tipos de metamorfismo são o termal,
o dinamotermal e o cataclástico.
A - Metamorfismo Termal: é o processo onde o principal agente modificador das rochas
é a temperatura. Predominam neste tipo de metamorfismo temperaturas elevadas
(maior que 200°C) (Figura 20).
O termo pirometamorfismo é utilizado para caracterizar as transformações observadas
numa rocha pelo contato imediato de um magma. Exemplo característico é o que
ocorre quando uma lava provoca mudanças de natureza física e química na superfície
rochosa por onde passa. O endurecimento e vitrificação de uma rocha que é
atravessada por um dique de rocha magmática, é outro exemplo de pirometamorfismo.
O metamorfismo observado no contato entre corpos intrusivos (batólitos, diques, etc.) e
rochas encaixantes é denominado metamorfismo de contato. Neste tipo de
metamorfismo as rochas encaixantes podem sofrer recristalização (por exemplo, o
mármore).
Quando durante o metamorfismo termal a presença de fluidos quimicamente ativos for
importante, denomina-se metamorfismo hidrotermal.
Figura 20. Esquema do efeito do metamorfismo termal
B - Metamorfismo Dinamotermal: neste tipo de metamorfismo há o predomínio da
pressão dirigida e temperatura elevada. Esses dois fatores são capazes de produzir
grandes modificações nas rochas, resultando em novas estruturas e novos minerais. O
metamorfismo dinamotermal ocorre em profundidade após, por exemplo, uma longa
seqüência de sedimentação, no interior de uma bacia (geossinclinal). Como exemplos,
têm-se os xistos e gnáisses (Figura 21).
Figura 21. Esquema do efeito do metamorfismo dinamotermal
C - Metamorfismo Cataclástico: Neste tipo de metamorfismo 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 (zona dos milonitos). No metamorfismo cataclástico,
típico de zonas de falhamentos, observa-se um certo de alinhamento de estruturas,
formando faixas onde o fraturamento é mais intenso (Figura 22).
Figura 22. Esquema do efeito do
metamorfismo cataclástico.
5.3 – Principais Propriedades Macroscópicas
5.3.1– TEXTURA OU GRANULAÇÃO: 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: 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.
B - Faneríticas : rochas cujos minerais constituintes são identificados e
distinguidos à olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5 mm.
5.3.2- 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 (por exemplo,
quartzo, feldspato, biotita e muscovita, etc), as rochas sedimentares (por exemplo,
calcita, dolomita, quartzo, muscovita, etc) e minerais próprios, formados durante o
metamorfismo (Quadro 4).
Comuns as ígneas Comuns as sedimentares Típicos das metamórficas
quartzo calcita CLORITA (mica verde)
feldspatos dolomita SERICITA (mica
prateada/esverdeada)
biotita argila EPIDOTO
muscovita hematita Outros (zirconita,
estaurolita, granada, etc.)
anfibólios/piroxênios
Quadro 4. Principais minerais encontrados nas rochas metamórficas.
5.4.3- 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).
Quanto a estrutura, as rochas metamórficas podem ser classificadas em:
A - 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 (predomínio do metamorfismo termal) (Figura 23A).
Como exemplos têm-se vários tipos de mármores, quartzitos e anfibolitos.
B - GNÁISSICA - resulta da interação das estruturas granulares e xistosas,
sendo característica dos gnáisses (Figura 23B). Estas rochas são constituídas por
camadas alternadas ricas em minerais equidimensionais (principalmente quartzo,
feldspato) e planares ou lineares (principalmente biotita). A estrutura planar observada
é denominada de gnaissificação. A estrutura orientada é característica do predomínio
do metamorfismo dinamotermal.
C - CATACLÁSTICA – os minerais apresentam-se na forma de fragmentos
angulosos de diversos tamanhos envoltos em uma massa cataclástica fina, muitas
vezes esverdeada pela presença de epidoto. Os fragmentos assemelham-se a material
quebrado por golpes de martelo (Figura 23C). Estrutura característica do predomínio do
metamorfismo cataclástico. Exemplo de rochas com esta estrutura são os cataclasitos.
D - GRANULAR MONOMINERÁLICA - apresentam minerais bem evidentes
aproximadamente de mesmo tamanho e ausência de elementos lineares nítidos ou
qualquer orientação (Figura 23D). Esta estrutura é característica do predomínio do
metamorfismo termal. Quando constituída de um único mineral é denominada granular
monominerálica. Exemplo mármore branco.
E/F - XISTOSA – é uma estrutura característica das rochas que exibem
acentuado aspecto planar e fissilidade ao longo de planos paralelos denominados de
xistosidade (Figura 23E/F). Exemplo são a estruturas observadas nos muscovita xistos,
biotita xistos, talco xistos, clorita xistos, hornblenda xistos, estaurolita xistos, etc. A
xistosidade reflete ao mesmo tempo acentuada deformação e recristalização. A
orientação da estrutura reflete o predomínio do metamorfismo dinamotermal.
G - GRANULAR -apresentam minerais bem evidentes aproximadamente de
mesmo tamanho e ausência de elementos lineares nítidos ou qualquer orientação
(Figura 23G). Esta estrutura é característica do predomínio do metamorfismo termal.
Exemplos mármores, anfibolitos.
H - FOLIAÇÃO - é uma estrutura planar que caracteriza rochas na quais sua
orientação é basicamente devida à ação tectônica. Difere da estrutura xistosa por
apresentar minerais de tamanho reduzido (textura afanítica e subfanerítica). Exemplos,
filitos, ardósias (Figura 23H). Predomínio do metamorfismo dinamotermal.
I - MIGMATÍTICA - a rocha exibe gnaissificação muito deformada e com
concentrações irregulares de neossoma (material claro de composição granítica) e
paleossoma (material escuro constituído predominantemente de biotita, anfibólio)
(Figura 23I). Exemplos, migmatitos.
Figura 23. Principais estruturas de rochas metamórficas.
5.4 - Classificação e Identificação
As principais rochas metamórficas são os gnáisses, xistos e filitos e quartzitos. Estas
quatro rochas apresentam basicamente a mesma composição mineralógica (quartzo,
feldspatos e micas), variando somente as proporções de seus minerais constituintes.
Para ilustrar, apresenta-se na Figura 24 um diagrama esquemático mostrando os
campos ocupados pelas rochas em função da mineralogia.
Figura 24. Esquema para
ilustrar a nomenclatura
e os constituintes
minerais das principais
rochas metamórficas.
F– feldspato;M – mica;
Q – quartzo.
Outras rochas metamórficas importantes com composição mineralógica distinta da
figura acima são os mármores, constituídos basicamente por calcita e dolomita, e
ardósias (quartzo e argila vitrificada).
No quadro abaixo tem-se relacionado os nomes das principais rochas metamórficas de
interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. As
informações apresentadas no quadro auxiliarão na identificação das rochas.
5.5 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS METAMÓRFICAS
Textura ou
Granulação
Minerais Estrutura Outras
Observações
Nome da Rocha
Fanerítica Or, Qz, B Gnáissica O Or é rosa GNÁISSE ROSA
Fanerítica Or, Qz, B Gnáissica O Or é cinza GNÁISSE CINZA
Fanerítica M, Qz Xistosa
R. de cor branca
amarelada por
óxido de Fe
MUSCOVITA XISTO
Fanerítica a
Subfanerítica
Minerais
micáceos (Cl, S)
Foliação
R. esverdeada
com minerais
micáceos
orientados.( Cl )
esverdeada; (S)
prateada
FILITO (se
subfanerítica) .......
ou SERICITA-XISTO
(se fanerítica)
Afanítica Argila e Qz Maciça a foliação
fina
R. fina,
esverdeada. Sua
estrutura
assemelha-se
com laminação
ARDÓSIA
Fanerítica C Granular Rocha cristalina MÁRMORE BRANCO
Fanerítica C Granular Rocha cristalina MÁRMORE VERDE
Afanítica C Maciça Rocha
microcristalina
MÁRMORE BEGE
Afanítica a
Subfanerítica
Qz, M Maciça R. clara podendo
conter cristais de
M
QUARTZITO (com
muscovita)
Afanítica a
Subfanerítica
Qz, S Maciça a
Foliação
Apresenta-se
esverdeada a
prateada
QUARTZITO (com
sericita)
Afanítica Qz. Maciça Coloração de
bege a rosada
QUARTZITO BEGE
Afanítica Qz. Maciça Coloração
esbranquiçada
quase incolor
QUARTZITO branco a
incolor
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Leinz, V. & Leonardos, O.H. (1977) GLOSSÁRIO GEOLÓGICO. Cia Editora Nacional, 238p.
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  • 1. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA "LUIZ DE QUEIROZ" DEPARTAMENTO DE SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS Fundação de Estudos Agrários "Luiz de Queiroz" CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GERENCIAMENTO AMBIENTAL APONTAMENTOS DE AULA DA DISCIPLINA “GEOLOGIA” Prof. Celso A. Clemente Piracicaba 27 de Março de 2004
  • 2. A seguir apresentamos um texto básico de Mineralogia e Petrologia que deverá ser considerado apenas como um texto de apoio e de consulta para a disciplina Geo-1 e Recuperação de Áreas Degradas por Mineração.do CEGEA. Capítulo I M I N E R A I S E R O C H A S 1.1 – Introdução O interessado aluno ingressante no Curso de Agronomia necessita conhecer o solo. A maioria de suas atividades futuras e profissionais poderão estar relacionadas ao conhecimento e exploração dos solos. Como parte fundamental para estudo e exploração do solos tem-se necessariamente que acumular conhecimentos a respeito de seus materiais de origem. Fica então a pergunta, quais são os materiais de origem dos solos? Consideramos como materiais de origem dos solos: a) Rocha no estado íntegro ( sem alteração ); b) Produtos de alteração de rochas "in situ"; c) Produtos (sedimentos) inconsolidados transportados e depositados. Todos esses materiais de origem dos solos são constituídos, na sua grande maioria, por minerais. Dessa forma tem-se que primeiro, estudar e conhecer os principais minerais que formam os materiais de origem dos solos e em seguida, caracterizar esses materiais para depois identificar e interpretar os fenômenos de transformação desses produtos em solos. Com isto conclui-se que o primeiro passo é estudar Mineralogia e Petrologia e dentro deste contexto o primeiro problema que aparece é o de distinguir Mineral de Rocha. 1.2 - Distinção entre Mineral e Rocha A condição necessária para conseguir a distinção entre Mineral e Rocha é ter o conhecimento dos conceitos que os definem. Tanto mineral como rocha são corpos naturais que constituem a Litosfera. Várias são as definições de minerais e rochas. Apresenta-se abaixo as de uso mais corrente: Espécie Mineral: É um sólido homogêneo, de ocorrência natural, geralmente inorgânico, com composição química definida e uma estrutura cristalina (arranjo ordenado de cátions e ânions). Ex.: Hematita (α-Fe203), Calcita (CaCO3), Diamante (C). Mineralóide ou substâncias "amorfas": São substâncias inorgânicas que não apresentam um arranjo interno ordenado. Ex.: Vidro vulcânico Rocha : É um agregado natural, coerente, multigranular de uma ou mais espécies minerais. Podendo conter ainda, matéria orgânica e matéria vítrea. Ex.: Rocha Constituintes Principais Granito Quartzo, Feldspatos, Micas Calcário Calcita e Dolomita Arenito Quartzo Após esses conceitos, e utilizando-se dos critérios relacionados a seguir, é possível, após o exame de uma amostra, dizer se é um mineral ou uma rocha.
  • 3. A - Forma Externa: os minerais podem ocorrer espontaneamente com forma externa de cristais, devido apresentar uma estrutura cristalina definida. Podem exibir faces planas e regulares que no conjunto, podem formar poliédros (cubos, hexágonos, prismas, etc), embora isso não seja obrigatório. Uma rocha normalmente não apresenta forma poliédrica natural. a1) Apresentando forma poliédrica, mesmo que imperfeita, trata-se de um mineral ( Figura 1). Figura 1. Formas poliédricas de minerais a2) Não apresentando nenhuma face plana e regular, pode ser mineral ou rocha. B) Matéria Orgânica. Definindo mineral como uma substância inorgânica, toda amostra que contiver matéria orgânica como constituinte, será considerada uma rocha. Geralmente, a matéria orgânica é reconhecida por apresentar cor escura, odor característico, ao friccionar suja os dedos e em contato com fogo torna-se combustível. C) Número de Constituintes. Trata-se de uma avaliação do número de componentes da amostra (mineral, matéria orgânica, matéria vítrea). Em geral os diferentes constituintes são reconhecidos por apresentar propriedades distintas, como por exemplo cor, brilho, etc. c1) Se amostra apresentar mais de um constituinte, ela é uma rocha (Figura 2A). Entretanto, é possível na natureza, que alguns minerais apresentem impurezas disseminadas em seus cristais, como ilustrado nas Figuras 2B e 2C. Figura 2. Distinção entre mineral e rocha em função do número de constituintes. (A) material com mais de um constituinte → rocha; (B) material com dois constituintes, um deles considerado impureza → mineral; (C) material com várias partículas disseminadas, inclusões de um mineral em outro → mineral c2) Se a amostra contiver apenas um constituinte, pode ser mineral ou rocha. Neste caso segue-se a análise e utiliza-se o critério da homogeneidade. D) Homogeneidade. Se a amostra for constituída por partículas distintas, a luz incidente sobre ela será refletida com diferentes orientações. Neste caso tem-se uma rocha
  • 4. (Figura 3A). Se for constituído de uma única parte, toda amostra é um único indivíduo, não sendo possível reconhecer diferentes reflexões da luz nas partículas, têm-se um mineral ( Figura 3B). Figura 3. Distinção entre mineral e rocha em função da homogeneidade. (A) material constituído por partículas distintas, com diferentes orientações e posições de reflexões de luz → rocha; (B) material constituído de uma única parte, não sendo possível reconhecer diferentes reflexões da luz nas partículas → mineral. Evidentemente que os critérios apresentam limitações e alguns cuidados devem ser tomados no reconhecimento macroscópico de minerais e rochas. O tamanho dos constituintes pode ser fator limitante na identificação uma vez que estes podem ser muito pequenos (microscópicos) não sendo possível identificá-los a olho nu. Outros cuidados referem-se aos geodos e grupamentos cristalinos existentes nas rochas. Pode-se retirar (amostrar) uma parte de uma rocha no espaço de um geodo ou de um grupamento de cristais. Como exemplo, cita-se a retirada de uma porção de rocha no espaço de um geodo de um basalto vesicular (Figura 4A), ou a concentração de feldspatos ou micas de um granito, (Figura 4B). As amostras retiradas são grupamentos naturais de minerais que se formaram quando da consolidação da rocha, no caso do granito, ou após sua consolidação, no caso dos basaltos, não constituindo uma nova rocha. Figura 4. (A) basalto vesicular mostrando geodo preenchido por cristais de quartzo; (B) granito mostrando acúmulo de micas. Os métodos macroscópicos de identificação de minerais e rochas citados, podem ser utilizados para a maior parte dos minerais e rochas de interesse agronômico. Entretanto, algumas vezes estes métodos podem ser insuficientes e devem ser utilizadas técnicas complementares de laboratório como por exemplo, difratometria de raios-X, microscopia óptica e eletrônica, análises químicas e etc., para solucionar o problema.
  • 5. Capítulo II P R O P R I E D A D E S M A C R O S C Ó P I C A S D E M I N E R A I S 2.1. BRILHO – O brilho de um mineral é a capacidade de reflexão da luz incidente sobre sua superfície. O brilho de um mineral pode ser dividido em: METÁLICO – brilho semelhante a um metal. Ex.: pirita, hematita; NÃO METÁLICO – outros tipos de brilhos observados nos minerais. Exemplos: vítreo – brilho semelhante ao vidro. Ex.: quartzo (hialino, ametista, fumê, etc); sedoso – brilho semelhante a seda. Ex.: gipso resinoso – brilho semelhante a resina. Ex.: enxofre perláceo – brilho semelhante a pérola. Ex.: talco lamelar e granular micáceo – brilho intenso das superfícies das "placas" ou "escamas" dos minerais micáceos. Ex.: muscovita, biotita e lepdolita 2.2. DUREZA - A dureza (D) de um mineral é a resistência que sua superfície oferece ao ser riscada. Será adotada a escala de dureza de MOHS, estabelecida em 1824, na qual dez minerais comuns são ordenados em relação a resistência que oferecem ao risco (Figura 5). A escala de Mohs não é linear. Por exemplo, o diamante é cerca de 40 vezes mais duro que o talco, enquanto o coríndon que está logo abaixo do diamante (dureza 9), é da ordem de 9 vezes mais duro que o talco. A escala de Mohs é adimensional. Diz-se que o mineral tem dureza 5 ou 3, por exemplo, na escala de Mohs. Figura 5. Escala de Mohs utilizada para avaliação da dureza de um mineral. Para utilizar a escala de Mohs toma-se com limites a dureza da unha (aproximadamente 2,8 - 2,9) e de uma lâmina de canivete (canivetes comuns da ordem de 5,5). Desta forma tem-se: DUREZA BAIXA: minerais riscados pela unha. (minerais de dureza 1 e 2); DUREZA MÉDIA: minerais não riscados pela unha, mas riscados pelo canivete (minerais com dureza até 5 – 5,5);
  • 6. DUREZA ALTA: não riscado pelo canivete. A partir da escala de Mohs tem-se que: 1- O mineral de maior dureza risca o de menor dureza; 2- O mineral de menor dureza é riscado pelo de maior dureza; 3- Minerais de igual dureza ou muito próximas não se riscam. Entretanto, quando fortemente atritados podem (não necessariamente) se riscar. 2.3. CLIVAGEM - É a propriedade que apresentam muitos minerais de romperem com maior facilidade segundo determinados planos. Todo plano de clivagem é paralelo a uma face do cristal ou a uma face possível do cristal. A clivagem pode ser obtida por simples pressão ou por choque mecânico mais forte. Os minerais podem apresentar superfícies de clivagem em: a) 3 direções (Figura 6A) - Ex.: calcita, galena b) 2 direções (Figura 6B) - Ex.: feldspato c) 1 direção (Figura 6C) - Ex.: micas, talco d) ausente - Ex.: quartzo, turmalina. Figura 6. Diferentes tipos de clivagem dos minerais. (A) clivagem em 3 direções; (B) clivagem em 2 direções; (C) clivagem em 1 direção 2.4. FRATURA - É o tipo da superfície não plana apresentada por um mineral, após o mesmo ter sido submetido a um choque mecânico. A fratura pode ser: a) CONCHOIDAL - quando o mineral apresenta superfície em forma de concha profunda (Figura 7) - Ex.: quartzo. b) SUB-CONCHOIDAL - quando o mineral apresenta superfície em forma de concha, mas pouco profunda – Ex.: aragonita. c) IRREGULAR - sem forma definida – Ex.: turmalina.
  • 7. Figura 7. Exemplo de fratura conchoidal 2.5. HÁBITO - É a forma externa mais freqüente de ocorrência de um mineral. O hábito depende da forma e velocidade de crescimento do mineral que por sua vez são influenciadas pela temperatura, pressão, impurezas, etc. Pode-se concluir que um mesmo mineral, em condições genéticas distintas, pode apresentar hábitos diferentes. O hábito nem sempre é uma propriedade que diferencia um mineral do outro, mas sem dúvida é de grande importância. A seguir serão apresentados alguns hábitos comuns observados nos minerais. O hábito de um mineral pode ser observado em um cristal isolado ou em agregados de minerais. Quando o mineral apresenta cristais isolados, considera-se as seguintes formas: A) Tabular - devido ao maior desenvolvimento de duas faces paralelas (Figura 8A). Ex.: barita B) Prismático - devido ao maior desenvolvimento do cristal segundo uma direção (Figura 8B). Ex.: quartzo C) Piramidal - devido ao maior desenvolvimento das faces que formam pirâmides. Pode ser também bipiramidal (Figura 8C). Ex.: zirconita D) Acicular cristais finos, como agulhas (Figura 8D). Ex.: actinolita Quando o mineral não ocorre em cristais bem individualizados, pode assumir as mais variadas formas, das quais citam-se: E) Granular - massa ou agregado constituído por grânulos: elementos cristalinos pequenos e irregulares (Figura 8E). Ex.: olivina, enxôfre F) Maciço - massas homogêneas cristalinidade aparente, isto é, situação em que a individualização dos constituintes não pode ser feita a olho nu (Figura 8F). Ex.: calcedônia G) Fibroso - massas aciculares finíssimas, onde não é possível distinguir formas geométricas nos indivíduos isolados (Figura 8G). Ex.: asbestos H) Estalactítico - em forma de concreções mais ou menos cônicas (Figura 8H). Ex.: calcita I) Lamelar ou Placóide - quando o material é constituído por um conjunto de lamelas ou placas empacotadas (Figura 8I). Ex.: talco, muscovita, sericita, lepdolita J) Escamoso - quando o material é constituído por um conjunto de cristais empacotadas em forma de pequenas escamas. Diferencia do placóide pelo tamanho reduzido (Figura 8J). Ex.: biotita, fucksita K) Concrecionário - na forma de concreções, isto é, agregados mais ou menos estáveis, de forma arredondada e alongada constituídos de material cristalino e/ou amorfo (Figura 8K). Ex.: concreções de hematita, goethita
  • 8. Figura 8. Diferentes tipos de hábito/formas apresentados pelos minerais 2.6. COR - A cor do mineral é um caráter importante em sua determinação. A cor de uma substância depende do comprimento de onda da luz que ela absorve. Por exemplo, um mineral que apresenta cor verde absorve todos os comprimentos de onda do espectro exceto aquele associado ao verde. Alguns autores consideram como fundamentais as seguintes cores dos minerais: branco, cinza, preto, azul, verde, amarelo, vermelho e castanho. Deve-se assinalar, entretanto, que podem ocorrer minerais das mais diversas tonalidades. As cores dos minerais, especialmente dos que apresentam brilho metálico, devem ser observadas na fratura fresca. Em geral a superfície exposta ao ar pode apresentar películas de alteração. Os minerais de brilho não metálico podem ser divididos em:
  • 9. IDIOCROMÁTICOS – são aqueles que apresentam sempre a mesma cor dentro da espécie mineral, cor constante que depende da composição química. Ex.: enxofre (amarelo), malaquita (verde), azurita (azul), etc. ALOCROMÁTICOS – são aqueles que apresentam cor variável dentro da mesma espécie mineral em função da presença de impurezas na estrutura cristalina ou por causas de natureza física (ex.: aumento de temperatura, radiação, etc). Estes minerais são incolores quando puros. Alguns exemplos são: - FLUORITA - incolor, amarela, rósea, verde ou violeta - TURMALINA - incolor (acroíta), rósea (rubelita), verde (esmeralda brasileira), azul (indicolita) e preta (afrisita) - BERILO - incolor, verde (esmeralda), azul-esverdeado ou azul água marinha, amarelo (heliodoro). - QUARTZO - incolor (cristal de rocha, hialino); amarelo (quartzo citrino), róseo (quartzo róseo), verde (quartzo prase), violeta (quartzo ametista). A cor é uma propriedade física importante na determinação dos minerais, mas nem sempre é constante. Desta forma, deve-se utilizar esta propriedade com cuidado. 2.7. TRAÇO – A cor do pó fino de um mineral é designada de traço. Enquanto as cores dos minerais podem ser muito variáveis, as cores dos traços são normalmente constantes. O traço é obtido riscando-se com o mineral uma placa de porcelana não polida. Exemplos de diferentes cores de traços produzidos por minerais são apresentados na Figura 9. Figura 9. Exemplos de diferentes cores de traços produzidos por minerais. 2.8. DENSIDADE - Densidade é o número que expressa a proporção entre o peso do mineral e o peso de um igual volume de água a 4º C. Alguns minerais muito semelhantes em outras propriedades macroscópicas, podem possuir densidades bem diferentes. Exemplos: DOLOMITA CaMg (CO3)2, com uma densidade 2,85, pode ser distinguida de BARITA, BaSO4, de densidade 4,5. A densidade é determinada por meio de aparelhos especiais como a balança de Jolly, picnômetro, etc. 2.9. SOLUBILIDADE - A solubilidade dos minerais pode ser considerada em relação a diversos ácidos, tais como HCl, HNO3, H2SO4 e HF. Para os minerais mais comuns e de maior interesse do curso a utilização do HCl diluído é o suficiente. Utilizando-se HCl diluído é possível separar os minerais em: A - INSOLÚVEIS – aqueles que não reagem com HCl. Ex. quartzo, turmalina
  • 10. B - POUCO SOLÚVEIS – aqueles que só se solubilizam com HCl aquecido ou quando pulverizados. Ex.: dolomita C - SOLÚVEIS – aqueles que se solubilizam em condições normais, podendo ser acompanhado por desprendimento de gás carbônico (efervescência) (CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2). Ex.: calcita, aragonita 2.10. OUTRAS PROPRIEDADES – Existem outras propriedades específicas de alguns minerais como por exemplo estrias, untuosidade ao tato, avidez pela água, odor característico, plasticidade, magnetismo, etc. É importante ressaltar que as propriedades citadas são úteis na identificação dos principais minerais. Entretanto, como mencionado anteriormente, em alguns casos pode haver necessidade de técnicas mais apuradas na identificação dos minerais. Nos quadros abaixo tem-se relacionado os nomes dos principais minerais formadores de rochas de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. 2.11 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS DE BRILHO METÁLICO MINERAIS DE BRILHO METÁLICO Cor Dureza Clivagem / Fratura Hábito (comuns) Traço Solubilida -de em HCl diluído Outras propriedades / Observações Nome do Mineral e Composição Química Amarelo, Latão, Pálido Alta (6,0 a 6,5) Fratura Conchoidal, Irregular Maciço, Granular, Cúbico Preto esverdeado ou Preto castanho Insolúvel Pode apresentar estrias nas faces PIRITA (FeS2) Preto Alta (5,5 a 6,5) Fratura Conchoidal, Irregular Maciço, Granular, Acicular Preto Insolúvel Fortemente magnético MAGNETITA (Fe3O4) Cinzento a Preto Alta (5,5 a 6,5) Fratura Conchoidal, Irregular Maciço, Granular, Tabular, Escamoso Marrom avermelha- do Insolúvel Fracamente magnético HEMATITA (αFe2O3)
  • 11. 2.12 QUADRO PARA IDENTIFICAÇÃO DE MINERAIS DE BRILHO NÃO METÁLICO MINERAIS DE BRILHO NÃO METÁLICO Brilho Cor Dureza Clivagem/ Fratura Hábito (comuns) Solubilida- de Outras propriedades / Observações Nome do Mineral e Composição Química Sem brilho (fosco) Baixa Terroso Odor de barro quando úmida, avidez pela água ARGILA Micáceo Incolor a pardacento (esfumaça- do) Baixa (2,0 a 2,5) Cli. em 1 direção Lamelar, Placóide, Escamoso Insolúvel Placas elásticas. Variedades: verde=fucksita, prateada=seri- cita MUSCOVITA [KAl2(OH)2AlSi3O10] Micáceo Preto a Verde escuro Baixa (2,5 a 2,9) Cli. em 1 direção Escamoso Insolúvel Placas elásticas. Variedades: rosada=flogopit a BIOTITA [K(Mg,Fe)3(OH)2 AlSi3O10] Vítreo ou quase vítreo Branco ou Incolor, Cinza amarelado, Alaranjado, Azul, Rosado Média (3,0) Cli. em 3 direções Granular, romboédri -co, Tabular Altamente solúvel Forte efervescência na presença de HCl diluído CALCITA (CaCO3) Vítreo Incolor, Branco, Avermelha- do, Cinza escuro, Rosado Média (3,5 a 4,0) Cli. em 3 direções Maciço, Granular, Tabular Pouco solúvel Fraca reação a frio. Efervescência em HCl aquecido ou quando o mineral é pulverizado DOLOMITA [Ca,Mg(CO3)2] Vítreo Verde mar, Verde azulado, Azul violeta, Branco, Cinza Média (5,0) Fratura Conchoidal a Irregular Granular, Globular, Tabular, Prismático Insolúvel Brilho vítreo tendendo a resinoso APATITA [Ca5(F,Ce,OH)(PO4)3] →→→→→Continua
  • 12. →→→→→Continuação Brilho Cor Dureza Clivagem/ Fratura Hábito (comuns) Solubilida -de em HCl diluído Outras propriedades / Observações Nome do Mineral e Composição Química Ceroso Branco, Cinza, Castanho, Preto, Verde, Vermelho, Marrom Alta (6,0) Fratura Conchoidal Esferolítico, Estalactíti- co, Maciço Insolúvel Variedade com hábito esferolítico= ágata CALCEDÔNIA (SiO2) Vítreo Róseo, Amarelo, Cinza, verde Esbranqui- çado Alta (6,0) Cli. em 2 direções, Fratura Irregular Tabular prismático Insolúvel Variedade verde claro com manchas brancas em forma de rede = amazonita ORTOCLÁSIO [feldspato] (K AlSi3O8) Vítreo Branco, Cinza, Incolor Alta (6,0 a 6,5) Cli. em 2 direções Tabular prismático Insolúvel Em rochas pode ocorrer em cores esverdeadas PLAGIOCLÁSIO [feldspato] (CaAl2Si2O8) (NaAlSi3O8) Vítreo Incolor, Verde, Amarelo, Castanho, Violeta, Fumê, Branco Leitoso, Rosado Alta (7,0) Fratura Conchoidal Maciço, Granular, Prismático, Piramidado Insolúvel Variedades: violeta=Qz ametista; leitoso=Qz leitoso; rosado=Qz róseo; incolor=Qz hialino; amarelo=Qz citrino; verde=Qz prase QUARTZO (SiO2) Vítreo a Resinoso Preto, Azul, Verde escuro, Verde, Avermelha- da Alta (7,0 a 7,5) Fratura Irregular Prismático Alongado Insolúvel Estrias paralelas à maior face do prisma TURMALINA (silicato complexo de boro e alumínio) Quadro 1. Quadro para identificação macroscópica dos minerais. Qz quartzo; Cli. clivagem
  • 13. Capítulo III R O C H A S Í G N E A S 3.1 – Introdução As rochas ígneas ou magmáticas são formadas a partir do resfriamento e solidificação de um magma. O magma é um material em estado de fusão que se encontra em diferentes profundidades na crosta e manto terrestre. Geralmente ocupa espaço definido denominado câmara magmática. O magma é constituído por diversas substâncias onde predominam os silicatos, seguidos pelos óxidos e por compostos voláteis, sendo a água o mais importante. O magma contém ainda diversos gases que escapam na forma de vapor. Quando o magma extravasa na superfície terrestre é denominado lava (Figura 10). Figura 10. Esquema mostrando a câmara magmática (em vermelho) e os diferentes tipos de rochas ígneas formadas em função da profundidade de cristalização. Visando o estudo e reconhecimento de Rochas Ígneas, sejam elas formadas em profundidade ou na superfície terrestre, apresenta-se abaixo as principais propriedades macroscópicas que auxiliam suas identificações. Deve-se ressaltar que estas propriedades são relacionadas a observação a olho nu e que se prestam a identificação das rochas mais comuns. 3.2 - Principais Propriedades Macroscópicas : 3.2.1- 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: 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 (Figura 11A). B - Faneríticas : rochas cujos minerais constituintes são identificados e distinguidos a olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5mm (Figura 11B). 3.2.2- ÍNDICE DE COLORAÇÃO: As rochas ígneas podem apresentar minerais claros (félsicos) e/ou escuros (máficos) em quantidades variáveis. A avaliação da quantidade
  • 14. Figura 11. Tipos de texturas apresentadas pelas rochas ígneas. (A) textura afanítica; (B) textura fanerítica. de minerais claros e escuros dará a classificação da rocha quanto ao Índice de Coloração, ou seja : A - Rochas Leucocratas: 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 (Figura 12A). B - Rochas Melanocratas: rochas onde predominam minerais escuros, tais como: piroxênios, biotita, anfibólios, etc. A tonalidade da rocha é escura. (Figura 12B). C - Rochas Mesocratas: rochas onde os minerais claros e escuros aparecem em proporções similares (Figura 12C). Figura 12. Classificação das rochas em função da proporção de minerais félsicos (claros) e máficos (escuros). (A) rochas leucocratas; (B) melanocratas; (C) mesocratas.
  • 15. 3.2.3- 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. Para identificar os minerais nas rochas separar-se os claros (félsicos) dos escuros (máficos): A - Minerais Félsicos: os minerais félsicos mais comuns presentes nas rochas ígneas são o quartzo e os feldspatos. Muscovita é mais raro de ser observada. Para identificar o Feldspato na rocha utiliza-se as propriedades mais características apresentadas pelo mineral: brilho, cor, clivagem, dureza, forma do cristal. Na rocha o feldspato pode apresentar, principalmente, cor rósea, branca, cinza e esverdeada; brilho vítreo; dureza alta. A clivagem pode ser observada no "espelho de reflexão" da luz no plano e há a possibilidade de identificação de uma face do cristal (cristal com forma definida = euhedral). Tem-se dois tipos de feldspatos: Ortoclásio KAlSi3O8 e Plagioclásio CaAl2Si2O8 ou NaAlSi3O8 Para distinguir entre um e outro, observa-se as seguintes características: O Ortoclásio aparece sempre associado ao quartzo. Desta forma, se tem quartzo e somente um feldspato na rocha este é o Ortoclásio. Se uma rocha apresentar os dois feldspatos, o róseo é Ortoclásio e o outro (branco, cinza, esverdeado) é Plagioclásio. Se uma rocha tem feldspato e não tem quartzo, este feldspato é sempre o Plagioclásio. Para identificar o Quartzo na rocha utiliza-se suas propriedades mais características: brilho, cor, fratura, dureza, forma do cristal. Na rocha o quartzo apresenta brilho vítreo; cor incolor a fumê (pardacento); fratura conchoidal; dureza alta; o cristal não apresenta forma definida (anhedral). Sendo o último mineral a se cristalizar, ocorre nos interstícios da rocha deixados pelos feldspatos e micas. B - Os Minerais Máficos mais comuns presentes nas rochas ígneas são biotita, piroxênios e anfibólios. Turmalina é mais raro de ser observada. Na rocha a biotita apresenta cor preta; dureza baixa; clivagem perfeita; hábito escamoso/placóide. Os piroxênios e anfibólios (minerais ferromagnesianos) apresentam na rocha cor preta a verde-escura; brilho opaco a vítreo; dureza alta; sem clivagem. Apresentam hábitos granulares e cristais sem forma definida (anhedral). Na rocha a turmalina apresenta dureza alta; fratura irregular; hábito prismático alongado. Observa-se ainda estrias paralelas a maior face do cristal. 3.2.4- TEOR DE SÍLICA (SiO2) OU ACIDEZ: 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 (Figura 13A). 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
  • 16. quartzo. O quartzo é identificado com alguma dificuldade devido ocorrer em quantidades inferiores a 5% (Figura 13B). C - Básicas: são rochas onde o teor de SiO2 é menor que 52% do volume total de sua composição química. Macroscopicamente são rochas sem quartzo (Figura 13C). Figura 13. Classificação das rochas em função do teor em sílica. (A) rocha ácida; (B) rocha intermediária; (C) rocha básica. 3.2.5- 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). Quanto a estrutura, as rochas ígneas podem ser classificadas em: A - VÍTREA - a rocha apresenta superfície completamente lisa, geralmente de coloração homogênea e sem vestígios de material cristalizado. As superfícies de quebra da rocha são irregulares e com bordas cortantes. Estrutura típica da obsidiana ou vidro vulcânico (vitrófiro) (Figura 14A). B - MACIÇA - quando os minerais são muito pequenos, não sendo possível identificá-los a olho nu. A rocha apresenta seus constituintes muito coerentes, sem interstícios. Textura típica de rochas afaníticas (Figura 14B).
  • 17. C - GRANULAR (fina) – rocha constituída por minerais de tamanhos reduzidos, dificilmente distinguíveis, exceto pela sensação de aspereza ao tato. Em geral são rochas de coloração escura (Figura 14C). D – GRANULAR (fanerítica) - rocha constituída por minerais bem evidentes, sem desenvolvimento preferencial e aproximadamente do mesmo tamanho (Figura 14D). Textura típica de rochas faneríticas. E - PORFIRÍTICA - caracterizada pela presença de cristais bem desenvolvidos (fenocristais) que se destacam da matriz da rocha pelo tamanho e pela cor. A matriz pode ser caracterizada por uma massa vítrea ou granular fina (afanítica) ou ainda fanerítica (Figura 14E). F - PEGMATÍTICA – caracterizada pela presença de grandes cristais com dimensões de 1, 2, 5cm ou mais, sem desenvolvimento preferencial. Os minerais nas rochas com essa estrutura são facilmente identificados (Figura 14F). G - VESICULAR - quando a rocha apresenta um grande número de pequenas cavidades (vacúolos ou vesículas) ou bolhas formadas durante o rápido resfriamento do magma (Figura 14G). H - AMIGDALÓIDE - é a estrutura vesicular cujas vesículas estão parcial ou totalmente preenchidas por minerais . Este preenchimento pode ser por quartzo, zeólitas, calcita, dolomita, calcedônea, etc (Figura 14H). 3.2.6- 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 (Figura 10), rochas podem ser classificadas como: 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. B - Rochas Intrusivas: são rochas originadas de magmas que resfriam e solidificam em diferentes profundidade 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.
  • 18. Figura 14. Principais tipos de estruturas apresentadas pelas rochas ígneas. 3.3 - Identificação e Reconhecimento: A partir de um exame das amostras utilizando as propriedades apresentadas, é possível identificar qual é a rocha em estudo. No quadro abaixo, tem-se relacionado os nomes das principais rochas ígneas de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. A utilização deste quadro não elimina a possibilidade ou a necessidade de outros métodos para a identificação de rochas menos comuns.
  • 19. 3.4 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS ÍGNEAS Índice de coloração Textura ou Granulação Minerais Estrutura Teor de Sílica Modo de Jazimento Outras Observações Nome da Rocha Leucocrata Fanerítica Or, Qz, B Granular (média) Ácida Intrusivo R. com pouca B GRANITO RÓSEO Leucocrata a Mesocrata Fanerítica Or, Qz, B Granular/ Porfirítica Ácida Intrusivo GRANITO CINZA/ GRANITO CINZA PÓRFIRO Leuco a Mesocrata Fanerítica Or, Pl, Qz, B Porfirítica Ácida Intrusivo Or é pardacento e o Qz amarelado GRANITO A 2 FELDSPATOS PORFIRÍTICO Leuco a Mesocrata Fanerítica Or, Qz, T Pegmatíti- ca Ácida Intrusivo R. com maior granulação. Cristais gigantes. PEGMATITO Mesocrata a Leucocrata Fanerítica Or, P, Qz Granular Interme- diária Intrusivo Feldspato associado ao Qz =Or SIENITO Melanocrata Afanítica (vítrea) Matéria vítrea Vítrea Ácida Extrusivo Fraturas conchoidais marcantes VIDRO VULCÂNICO Melanocrata Afanítica (vítrea) Matéria vítrea Vítrea Ácida Extrusivo Fraturas conchoidais e microvesículas VITRÓFIRO Melanocrata Afanítica Pl, P Maciça Básica Extrusivo Impossível ver os minerais a olho nu BASALTO Melanocrata Afanítica Pl, P Vesicular Básica Extrusivo Algumas vesículas podem estar preenchidas por Qz, D, C, Z BASALTO VESICULAR Melanocrata Afanítica Pl, P Amigdaló- de Básica Extrusivo A maioria das vesículas estão preenchidas BASALTO AMIGDALOIDAL Melanocrata Subfanerítica Pl, P Granular (fina a média) Básica Intrusivo hipoabissal Alguns Pl podem ser reconhecidos DIABÁSIO Melanocrata Fanerítica Pl, P Granular (média) Básica Intrusivo Ripas de Pl (cinza) na massa escura dada pelo P GABRO Quadro 2. Quadro para identificação macroscópica das rochas ígneas. R rocha; Or ortoclásio; Qz quartzo; B biotita; Pl plagioclásio; T turmalina; P piroxênio; D dolomita; C calcita; Z zeólitas
  • 20. Capítulo VI R O C H A S S E D I M E N T A R E S 4.1 – Introdução As rochas sedimentares são formadas a partir da consolidação de um material originado pela ação de um conjunto de processos que atuam na superfície da Terra (processos exógenos) e que levam à “destruição”/desagregação de qualquer tipo de rocha pré-existente. Os principais agentes desses processos são a água, o vento e o gelo, que são responsáveis pela geração do Ciclo Sedimentar. O Ciclo Sedimentar possui 4 fases distintas: Intemperismo, Erosão e Transporte, Deposição e Consolidação (Figura 15). As rochas preexistentes (rocha "mãe") inicialmente sofrerão a ação do intemperismo, que em última análise é o processo que promove a desagregação da rocha, que passa de um material compacto, duro a um material friável. O intemperismo pode ser de dois tipos: físico e químico. O físico é a “quebra”, a desagregação das rochas por processos físicos, por exemplo diferenças bruscas de temperaturas. No intemperismo químico, a desagregação ocorre em função de reações químicas entre as rochas e soluções aquosas diversas. O material friável produzido pelo intemperismo pode ser erodido e transportado pela água e pelo vento, principalmente, em direção às bacias de sedimentação. Instala-se assim, a segunda fase do ciclo sedimentar, erosão e transporte. Os materiais podem ser transportados em solução (material solúvel) ou em suspensão (pequenos fragmentos) e depositados mecanicamente, quando os agentes de transporte perdem a capacidade de movê-los, ou quimicamente quando a solução torna-se saturada em determinado elemento e este precipita (fase da deposição). Com a deposição continuada, os materiais (sedimentos) nas partes mais inferiores do pacote começam a sofrer compactação e cimentação tornando-se endurecidos. Nesta fase tem-se a consolidação e a formação da rocha sedimentar. As rochas sedimentares são classificadas em clásticas ou mecânicas, químicas e organógenas. No contexto agronômico, as rochas sedimentares são as mais importantes, pois cobrem 75% da superfície da Terra, contribuindo na formação da maioria dos solos. Com o intuito de estudar e reconhecer as principais rochas sedimentares, relaciona-se abaixo suas principais propriedades macroscópicas. Ressalta-se que a dificuldade visual para identificação dessas rochas é maior que no caso das ígneas em função principalmente do tamanho dos constituintes. O pequeno tamanho dos constituintes está em geral, relacionado aos próprios processos envolvidos na gênese das rochas sedimentares.
  • 21. Figura 15. Esquema do ciclo de formação das rochas sedimentares 4.2 - Principais Propriedades Macroscópicas 4.2.1– TEXTURA OU GRANULAÇÃO – A textura de uma rocha é a avaliação do tamanho de seus constituintes. No caso da rocha sedimentar, a textura está intimamente ligada aos constituintes das rochas preexistentes e materiais que lhe deram origem. Nas rochas clásticas ou mecânicas predominam minerais resistentes ao intemperismo, como por exemplo o quartzo, e/ou fragmentos de outras rochas de granulometria variada. Estes minerais e fragmentos são agregados e cimentados por material transportado em solução. As rochas clásticas ou mecânicas são constituídas portanto, por grânulos e cimento (material que dá coesão as rochas). A classificação quanto a textura das rochas sedimentares clásticas ou mecânicas é dada pelo tamanho médio de seus constituintes. Na Figura 16 está representada a escala granulométrica proposta pela Sociedade Internacional de Ciência do Solo e que será adotada neste curso. Figura 16. Escala granulométrica (Sociedade Internacional de Ciência do Solo). De acôrdo com a escala granulométrica as rochas clásticas ou mecânicas podem ser : Rudáceas: onde predomina a fração areia com seixos ou cascalhos.
  • 22. Ex: CONGLOMERADOS, TILITOS. Arenosas: onde predomina a fração areia sem seixos ou cascalhos. Ex: ARENITOS Siltosas: onde predomina a fração silte. Ex: SILTITOS Argilosas: onde predomina a fração argila. Ex: ARGILITOS As rochas químicas em geral apresentam textura fina, por vezes sem granulação aparente, formadas por materiais transportados em solução que precipitam para gerar novos minerais. As rochas sedimentares químicas mais comuns são os CALCÁRIOS sejam eles calcíticos ou dolomíticos e as rochas silicosas e ferruginosas. As organógenas são formadas pelo acúmulo de restos de organismos ou por atividade biológica. Podem apresentar texturas finas ou mais grosseiras. Exemplos são os diatomitos, recifes de corais, carvão. 4.2.2- COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA: Para avaliar a composição mineralógica de rochas sedimentares clásticas deve-se separar os fragmentos (grânulos), quando houverem, do cimento. O principal constituinte dos grânulos é o quartzo. Este mineral esta presente na maioria das rochas sedimentares clásticas devido à sua abundância na crosta terrestre e à sua resistência aos processos de intemperismo, erosão e transporte. 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 argila, principalmente) 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). O cimento normalmente apresenta as seguintes cores: avermelhada a marrom: indicativa da presença de hematita (α-Fe2O3) amarelada: indicativa da presença de goethita (FeOOH) cinza escura a preta: indicativa da presença de matéria orgânica incolor, branca e várias tonalidades claras: indicativa da presença de calcita, dolomita, sílica, argila. Para reconhecer o constituinte do cimento de cor clara, verificar a solubilidade (reação com HCl) e a coesão da rocha: material solúvel: indicativo da presença de calcita material pouco solúvel: indicativo da presença de dolomita material insolúvel e coesão forte: indicativo da presença de sílica material insolúvel, coesão fraca (cheiro de barro quando úmido): indicativo da presença de argila. Os mesmos testes aplicados para identificar a composição do material cimentante das rochas clásticas, são válidos para o estudo da composição mineralógica das rochas de origem química e orgânica. 4.2.3- ESTRUTURA: As principais estruturas das rochas sedimentares, representadas na Figura 17, são: maciça, terrosa, granular, estratificadas em camadas plano
  • 23. paralelas; estratificadas em “folhas ou placas”, estratificadas em camadas cruzadas e brechóide (granular com fragmentos angulosos de outras rochas). Figura 17. Principais estruturas de rochas sedimentares. 4.3 - Identificação e reconhecimento: No quadro abaixo tem-se relacionado os nomes das principais rochas sedimentares de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. As informações apresentadas no quadro auxiliarão na identificação das rochas. 4.4 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS SEDIMENTARES Origem Textura ou Estrutura Composição Outras Nome da Rocha
  • 24. Granulação Miniralógica Observações Clástica ou Mecânica Rudácea Granular GR →Quartzo CIM→Hematita + Sílica Goethita + Sílica Calcita + Sílica Rochas de cimentação forte CONGLOMERADOS: - Ferruginoso - Silicoso - Calcífero Clástica ou Mecânica Arenosa Granular GR→Quartzo CIM→Calcita+Argila+He matita Argila + Hematita Argila + Matéria Orgânica Sílica + goethita Rochas de cimentação forte e fraca ARENITOS: - Carbonático Avermelhado Argiloso -Carbonoso -Silicoso Clástica ou Mecânica Siltosa Maciça Quartzo, Argila, Hematita e Matéria Orgânica (podendo ainda conter pirita ) Não é possível distinguir a olho nu os grânulos do cimento. Sente-se os grãos de quartzo quando colocado o pó entre os dentes SILTITOS: - Roxo - Bege esverdeado - Cinza escuro Clástica ou Mecânica Argilosa Terrosa Argila, Hematita, Goethita Distingue-se do SILTITO pela avidez pela água, cheiro úmido. Não tem atrito quando colocado entre os dentes ARGILITOS: - Branco - Vermelho - Amarelo Clástica ou Mecânica Rudácea Brechóide Quartzo, Fragmentos de Rochas, Sílica e Carbonatos Origem glacial. Fragmentos das mais variadas litologias e tamanhos. Os grânulos estão cimentados por sílica e/ou carbonatos TILITO Clástica ou Mecânica e Orgânica Siltosa Estratificada em folha Quartzo e Matéria Orgânica Odor de óleo, pode ocorrer cristais de pirita FOLHELHO CARBONOSO E/OU BETUMINOSO Química Fina Estratificada em camadas Calcita e/ou dolomita Rocha com estratificação plano paralela típica CALCÁRIO DOLOMÍTICO Quadro 3. Quadro para identificação macroscópica das rochas sedimentares. GR grânulo; CIM cimento Capítulo V
  • 25. R O C H A S M E T A M Ó R F I C A S 5.1 – Introdução As rochas magmáticas e sedimentares podem ser levadas por processos geológicos a condições diferentes daquelas nas quais se formaram. Estas novas condições podem determinar a instabilidade dos minerais preexistentes, estáveis nas antigas condições. As rochas sofrem então transformações sob a ação destas novas condições de temperatura, pressão, presença de agentes voláteis ou fortes atritos, adaptando-se a novas condições reinantes. A rochas originadas a partir destas transformações são denominadas rochas metamórficas. O conjunto de fenômenos que leva a estas transformações é conhecido como metamorfismo (Figura 18). Figura 18. Esquema de formação de rocha metamórfica 5.2 – Metamorfismo O metamorfismo atua sobre rochas preexistentes modificando suas texturas, estruturas e, não obrigatoriamente, mineralogia. As modificações observadas em decorrência do metamorfismo, são reajustes necessários para que os minerais alcancem a estabilidade nas novas condições do meio em que a rocha foi colocada. É importante observar que esse processo ocorre sem que haja fusão da rocha preexistente, ou seja as transformações ocorrem na fase sólida. Podem ocorrer tanto a recristalização dos minerais preexistentes como a formação de novos minerais, graças à mudança da estrutura cristalina sob novas condições de pressão e temperatura ou a combinação química entre dois ou mais minerais formando um novo mineral. 5.2.1 - AGENTES DO METAMORFISMO: os três principais fatores que levam ao metamorfismo são: temperatura, pressão e fluidos quimicamente ativos. A – Temperatura: é um fator de primordial importância na transformação das rochas. Calor suficiente para afetar a estabilidade de uma associação mineral preexistente pode ser originado por processos diferentes e em quantidades desiguais no interior da Terra. Citam-se quatro fatores importantes que atuando separadamente ou em conjunto são responsáveis pela elevação da temperatura: a1 – grau geotérmico: é uma propriedade térmica da Terra. À medida que se aprofunda na litosfera, a temperatura aumenta, de maneira variável de uma região para outra, mas em média de 1o C cada 33 m;
  • 26. a2 - calor radioativo: é o calor armazenado em regiões da litosfera resultante do decaimento de minerais radioativos; a3 – efeito de pressão no aumento de temperatura: pressão suficientemente elevada para provocar esmagamento de rochas preexistentes, gera calor devido ao atrito produzido pelas deformações mecânicas; a4 – intrusão de corpos magmáticos: os corpos magmáticos, especialmente os de grandes dimensões, como os batólitos, fornecem grandes quantidades de calor para as rochas encaixantes. Essa é a principal fonte de calor no metamorfismo de contato. B - Pressão: a pressão pode ser de dois tipos uniforme (hidrostática) ou dirigida (“stress”), e pode produzir mudanças estruturais nas rochas. A pressão uniforme produz texturas granulares, estruturas não orientadas, e provoca o aparecimento de minerais de maior densidade. A pressão dirigida produz estruturas orientadas, como por exemplo, xistosidade e gnaissificação (Figura 19). Figura 19. Efeito da pressão sobre a estrutura da rochas metamórficas. Pressão hidrostática → aumento de densidade; Pressão dirigida → estruturas orientadas C - Fluidos Quimicamente Ativos: a ação de fluidos quimicamente ativos é muito importante no metamorfismo, promovendo reações, precipitações e redeposições dos componentes das rochas. Estes fluidos, de origem magmática, apresentam em sua composição CO2, HF, HCl, S, etc. A ação destes fluidos pode provocar a dissolução de minerais preexistentes e a substituição por minerais formados a partir da precipitação de elementos trazidos em solução. Esta ação é verificada com freqüência em rochas carbonatadas, onde a calcita pode ser substituída por exemplo, por sulfetos (Galena, Blenda, etc.) 5.2.2 - TIPOS DE METAMORFISMO: os principais tipos de metamorfismo são o termal, o dinamotermal e o cataclástico. A - Metamorfismo Termal: é o processo onde o principal agente modificador das rochas é a temperatura. Predominam neste tipo de metamorfismo temperaturas elevadas (maior que 200°C) (Figura 20). O termo pirometamorfismo é utilizado para caracterizar as transformações observadas numa rocha pelo contato imediato de um magma. Exemplo característico é o que ocorre quando uma lava provoca mudanças de natureza física e química na superfície rochosa por onde passa. O endurecimento e vitrificação de uma rocha que é atravessada por um dique de rocha magmática, é outro exemplo de pirometamorfismo. O metamorfismo observado no contato entre corpos intrusivos (batólitos, diques, etc.) e rochas encaixantes é denominado metamorfismo de contato. Neste tipo de
  • 27. metamorfismo as rochas encaixantes podem sofrer recristalização (por exemplo, o mármore). Quando durante o metamorfismo termal a presença de fluidos quimicamente ativos for importante, denomina-se metamorfismo hidrotermal. Figura 20. Esquema do efeito do metamorfismo termal B - Metamorfismo Dinamotermal: neste tipo de metamorfismo há o predomínio da pressão dirigida e temperatura elevada. Esses dois fatores são capazes de produzir grandes modificações nas rochas, resultando em novas estruturas e novos minerais. O metamorfismo dinamotermal ocorre em profundidade após, por exemplo, uma longa seqüência de sedimentação, no interior de uma bacia (geossinclinal). Como exemplos, têm-se os xistos e gnáisses (Figura 21). Figura 21. Esquema do efeito do metamorfismo dinamotermal C - Metamorfismo Cataclástico: Neste tipo de metamorfismo 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 (zona dos milonitos). No metamorfismo cataclástico, típico de zonas de falhamentos, observa-se um certo de alinhamento de estruturas, formando faixas onde o fraturamento é mais intenso (Figura 22).
  • 28. Figura 22. Esquema do efeito do metamorfismo cataclástico. 5.3 – Principais Propriedades Macroscópicas 5.3.1– TEXTURA OU GRANULAÇÃO: 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: 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. B - Faneríticas : rochas cujos minerais constituintes são identificados e distinguidos à olho nu. Em geral apresentam cristais maiores que 0,5 mm. 5.3.2- 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 (por exemplo, quartzo, feldspato, biotita e muscovita, etc), as rochas sedimentares (por exemplo, calcita, dolomita, quartzo, muscovita, etc) e minerais próprios, formados durante o metamorfismo (Quadro 4). Comuns as ígneas Comuns as sedimentares Típicos das metamórficas quartzo calcita CLORITA (mica verde) feldspatos dolomita SERICITA (mica prateada/esverdeada) biotita argila EPIDOTO muscovita hematita Outros (zirconita, estaurolita, granada, etc.) anfibólios/piroxênios Quadro 4. Principais minerais encontrados nas rochas metamórficas. 5.4.3- 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). Quanto a estrutura, as rochas metamórficas podem ser classificadas em: A - 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 (predomínio do metamorfismo termal) (Figura 23A). Como exemplos têm-se vários tipos de mármores, quartzitos e anfibolitos. B - GNÁISSICA - resulta da interação das estruturas granulares e xistosas, sendo característica dos gnáisses (Figura 23B). Estas rochas são constituídas por
  • 29. camadas alternadas ricas em minerais equidimensionais (principalmente quartzo, feldspato) e planares ou lineares (principalmente biotita). A estrutura planar observada é denominada de gnaissificação. A estrutura orientada é característica do predomínio do metamorfismo dinamotermal. C - CATACLÁSTICA – os minerais apresentam-se na forma de fragmentos angulosos de diversos tamanhos envoltos em uma massa cataclástica fina, muitas vezes esverdeada pela presença de epidoto. Os fragmentos assemelham-se a material quebrado por golpes de martelo (Figura 23C). Estrutura característica do predomínio do metamorfismo cataclástico. Exemplo de rochas com esta estrutura são os cataclasitos. D - GRANULAR MONOMINERÁLICA - apresentam minerais bem evidentes aproximadamente de mesmo tamanho e ausência de elementos lineares nítidos ou qualquer orientação (Figura 23D). Esta estrutura é característica do predomínio do metamorfismo termal. Quando constituída de um único mineral é denominada granular monominerálica. Exemplo mármore branco. E/F - XISTOSA – é uma estrutura característica das rochas que exibem acentuado aspecto planar e fissilidade ao longo de planos paralelos denominados de xistosidade (Figura 23E/F). Exemplo são a estruturas observadas nos muscovita xistos, biotita xistos, talco xistos, clorita xistos, hornblenda xistos, estaurolita xistos, etc. A xistosidade reflete ao mesmo tempo acentuada deformação e recristalização. A orientação da estrutura reflete o predomínio do metamorfismo dinamotermal. G - GRANULAR -apresentam minerais bem evidentes aproximadamente de mesmo tamanho e ausência de elementos lineares nítidos ou qualquer orientação (Figura 23G). Esta estrutura é característica do predomínio do metamorfismo termal. Exemplos mármores, anfibolitos. H - FOLIAÇÃO - é uma estrutura planar que caracteriza rochas na quais sua orientação é basicamente devida à ação tectônica. Difere da estrutura xistosa por apresentar minerais de tamanho reduzido (textura afanítica e subfanerítica). Exemplos, filitos, ardósias (Figura 23H). Predomínio do metamorfismo dinamotermal. I - MIGMATÍTICA - a rocha exibe gnaissificação muito deformada e com concentrações irregulares de neossoma (material claro de composição granítica) e paleossoma (material escuro constituído predominantemente de biotita, anfibólio) (Figura 23I). Exemplos, migmatitos.
  • 30. Figura 23. Principais estruturas de rochas metamórficas.
  • 31. 5.4 - Classificação e Identificação As principais rochas metamórficas são os gnáisses, xistos e filitos e quartzitos. Estas quatro rochas apresentam basicamente a mesma composição mineralógica (quartzo, feldspatos e micas), variando somente as proporções de seus minerais constituintes. Para ilustrar, apresenta-se na Figura 24 um diagrama esquemático mostrando os campos ocupados pelas rochas em função da mineralogia. Figura 24. Esquema para ilustrar a nomenclatura e os constituintes minerais das principais rochas metamórficas. F– feldspato;M – mica; Q – quartzo. Outras rochas metamórficas importantes com composição mineralógica distinta da figura acima são os mármores, constituídos basicamente por calcita e dolomita, e ardósias (quartzo e argila vitrificada). No quadro abaixo tem-se relacionado os nomes das principais rochas metamórficas de interesse para o curso e suas propriedades macroscópicas mais importantes. As informações apresentadas no quadro auxiliarão na identificação das rochas.
  • 32. 5.5 QUADRO AUXILIAR PARA IDENTIFICAÇÃO DE ROCHAS METAMÓRFICAS Textura ou Granulação Minerais Estrutura Outras Observações Nome da Rocha Fanerítica Or, Qz, B Gnáissica O Or é rosa GNÁISSE ROSA Fanerítica Or, Qz, B Gnáissica O Or é cinza GNÁISSE CINZA Fanerítica M, Qz Xistosa R. de cor branca amarelada por óxido de Fe MUSCOVITA XISTO Fanerítica a Subfanerítica Minerais micáceos (Cl, S) Foliação R. esverdeada com minerais micáceos orientados.( Cl ) esverdeada; (S) prateada FILITO (se subfanerítica) ....... ou SERICITA-XISTO (se fanerítica) Afanítica Argila e Qz Maciça a foliação fina R. fina, esverdeada. Sua estrutura assemelha-se com laminação ARDÓSIA Fanerítica C Granular Rocha cristalina MÁRMORE BRANCO Fanerítica C Granular Rocha cristalina MÁRMORE VERDE Afanítica C Maciça Rocha microcristalina MÁRMORE BEGE Afanítica a Subfanerítica Qz, M Maciça R. clara podendo conter cristais de M QUARTZITO (com muscovita) Afanítica a Subfanerítica Qz, S Maciça a Foliação Apresenta-se esverdeada a prateada QUARTZITO (com sericita) Afanítica Qz. Maciça Coloração de bege a rosada QUARTZITO BEGE Afanítica Qz. Maciça Coloração esbranquiçada quase incolor QUARTZITO branco a incolor Quadro 5. Quadro para identificação macroscópica das rochas metamórficas. R rocha; Or ortoclásio; Qz quartzo; B biotita; M muscovita; Cl clorita; C calcita; S sericita
  • 33. Bibliografia Recomendada Clemente, C.A. (1977) APOSTILA DE AULAS PRÁTICAS DE MINERALOGIA. Departamento Editorial do Centro Acadêmico “Luiz de Queiroz”, 39 pg. Dana, J.D. & Hurlbut, C.S. Jr. (1984) MANUAL DE MINERALOGIA. Livros Técnicos e Científicos S.A., 669p. Ernst, W.G. (1971) MINERAIS E ROCHAS. Editora Edgard Blücher Ltda., 163p. Leinz, V. & Campos, J. E. S. (1971) GUIA PARA DETERMINAÇÃO DOS MINERAIS. Cia Editora Nacional, 149p. Leinz, V. & Leonardos, O.H. (1977) GLOSSÁRIO GEOLÓGICO. Cia Editora Nacional, 238p. Leinz, V. & Amaral, S.E. (1978) GEOLOGIA GERAL. Cia Editora Nacional, 397p. Marconi, A. & Ibrahim, O.A. (1988) PRINCÍPIOS DE PETROLOGIA E INTEMPERISMO DE ROCHAS. Departamento Editorial do Centro Acadêmico “Luiz de Queiroz”, 94 pg. Marconi, A. & Ibrahim, O.A. (1989) PRINCÍPIOS DE MINERALOGIA. Departamento Editorial do Centro Acadêmico “Luiz de Queiroz”, 88 pg.