ROCHAS SEDIMENTARES

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- A Terra é um planeta dinâmico, em constante mutação. Para além das alterações provocadas pelo seu dinamismo interno, consequência do geotermismo, a superfície terrestre muda a sua fisionomia a cada momento.- Quando as rochas da crosta, em particular as formadas em profundidade, se encontram à superfície ou próximo dela, ficam sujeitas a pressões e temperaturas muito mais baixas do que as que presidiram à sua formação, tornando-se vulneráveis à ação dos agentes da Geodinâmica externa. Estes agentes atuando sobre as rochas, provocam a sua alteração física e química, fenómeno que é designado por meteorização. Em consequência da meteorização, as rochas superficiais vão sendo desgastadas e os materiais resultantes transportados para outros locais, sendo este processo denominado erosão.

ROCHAS SEDIMENTARES- O grau de alterabilidade das rochas é resultante

da interação entre os fatores intrínsecos das rochas (estabilidade dos minerais, textura, porosidade, existência de fraturas, entre outros), os fatores extrínsecos (natureza e intensidade dos agentes externos) e ainda a duração dos agentes externos (para o mesmo tipo de agente, a alteração é tanto mais acentuada quanto maior for a duração do agente atuante).- As rochas expostas aos agentes de Geodinâmica externa experimentam simultaneamente dois tipos de transformação. Uma alteração química, designada por decomposição ou meteorização química, em que certos minerais se transformam noutros mais estáveis nas novas condições ambientais, e uma desagregação mecânica ou meteorização física. Estes dois processos desenrolam-se em conjunto e os seus efeitos estão inseparavelmente combinados, podendo, no entanto, predominar um ou outro, conforme as circunstâncias.

ROCHAS SEDIMENTARES1. METEORIZAÇÃO MECÂNICA OU FÍSICA

 

Este tipo de alteração reveste-se de particular importância nas zonas desérticas quentes e nas regiões polares. Representa cerca de 15 % da meteorização total do globo. Consiste na fissuração das rochas, conduzindo à sua fragmentação em sedimentos de dimensões cada vez menores, mas que retêm as características do material original. Esta fragmentação aumenta a superfície exposta aos agentes de meteorização (ver figura 2).

Figura 2 – A rede de diáclases aumenta enormemente a superfície da rocha exposta aos agentes externos (segundo Oliveira et al, 1997)

ROCHAS SEDIMENTARESDiferentes agentes externos podem atuar sobre as

rochas e acelerar a sua fragmentação. Citemos alguns dos mais importantes. 

1.1. Efeito do gelo 

A água que penetra nos interstícios da rocha pode, por abaixamento da temperatura, congelar. Ao congelar a água aumenta de volume (cerca de 9 %), exercendo, consequentemente, uma pressão enorme que provoca o alargamento das fissuras e a sua desagregação (ver figura 3).

Figura 3 – Quando a água congela nas fendas das rochas, provoca o seu alargamento (segundo Oliveira et al, 1997)

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1.2. Variações de temperatura As variações de temperatura provocam dilatações e contrações alternadas dos minerais, que reagem de diferentes modos por possuírem diferentes coeficientes de dilatação. Este processo ocorre em locais com grandes amplitudes térmicas diárias, como nos desertos. 1.3. Cristalização de sais nos poros das rochas Em regiões áridas e semiáridas, devido à escassez de pluviosidade, os sais solúveis, em vez de serem arrastados, são trazidos por capilaridade para a parte superficial, onde precipitam após a evaporação da água. Originam cristais que crescem nas fissuras e nas cavidades das rochas, contribuindo para a sua fragmentação.

ROCHAS SEDIMENTARES1.4. Atividade biológica

 O contributo dos seres vivos na meteorização das rochas é muito importante, em particular a germinação de sementes em fendas, o crescimento de raízes de plantas e de árvores, que provoca o alargamento das fissuras das rochas (ver figura 4). A atividade de certos animais, como moluscos que cavam galerias nas rochas, e do Homem contribuem também para a desagregação das rochas.

Figura 4 – As plantas introduzem as raízes nas fendas das rochas, contribuindo para o seu alargamento (segundo Silva et al, 1997)

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As rochas geradas em profundidade sob grande pressão, quando são aliviadas da carga suprajacente, expandem-se produzindo diaclases paralelas à superfície do terreno.Muitas vezes formam-se capas concêntricas em trono de um núcleo mais duro de rocha, lembrando as escama de uma cebola. Este processo contribui para a separação do maciço rochoso, designando-se por disjunção esferoidal ou exfoliação (ver figura 5).

1.5. Descompressão dos maciços rochosos

Figura 5 – Disjunção esferoidal (segundo Silva et al, 1997).

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1.6. Ação mecânica da água e do vento As águas correntes e o vento transportando detritos de diferentes dimensões metralham as rochas, acelerando o desgaste e a fragmentação.

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2. METEORIZAÇÃO QUÍMICA E BIOQUÍMICA - Este tipo de alteração ocupa cerca de 85 % da área dos continentes, sendo particularmente importante nas regiões de clima tropical.

- A água é, sem dúvida, o fator de meteorização química mais importante. Atuando isoladamente, constitui já um poderoso agente; em conjunto com outros agentes químicos naturais, como o oxigénio, o dióxido de carbono ou os ácidos químicos, torna-se um agente ainda mais eficiente.

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- O ambiente ótimo para a meteorização química e bioquímica resulta, da combinação de três fatores: temperaturas médias, precipitação elevada e cobertura vegetal abundante

- Na natureza é difícil separar as reações puramente químicas das reações provocadas pela atividade dos seres vivos (quer as resultantes da sua ação fisiológica, quer as relacionadas com os produtos de decomposição, após a sua morte), razão pela qual as tratamos em conjunto.

- Os mecanismos de alteração química são extraordinariamente complexos podendo destacar-se como processos mais importantes: dissoluções , hidrólises e oxidações.

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2.1. Dissolução A água tem grande poder dissolvente devido à polaridade das respetivas moléculas. A halite (sal das cozinhas ou sal-gema), por exemplo, é um mineral facilmente solúvel na água, sendo os iões Na+ e Cl- transportados em solução (fig.6).

Figura 6 – Devido à sua polaridade, as moléculas de água dispersam os iões Na+ e Cl, ficando a rodeá-los (segundo Silva et al, 1997).

ROCHAS SEDIMENTARES- As soluções ácidas contêm o ião H+ que é muito

reativo. Na natureza a acidificação da água é um fenómeno frequente. Por exemplo, o CO2 atmosférico ou o existente nos solos pode reagir com a água formando ácido carbónico, ácido esse que se ioniza.H2O + CO2 H2CO3 H

+ + HCO-3

(àcido carbónico) (ião hidrogenocarbonato)

Estas águas acidificadas reagem com os diferentes minerais alterando-os. Podem reagir, por exemplo, com a calcite (carbonato de cálcio), mineral que faz parte dos calcários, formando produtos solúveis.

CaCO3 + H2CO3 Ca2+ +

2(HCO-3)

Carbonato de cálcio ácido carbónico ião cálcio ião hidrogenocarbonato

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O cálcio e o hidrogenocarbonato são removidos em solução, deixando somente as impurezas insolúveis, geralmente quartzo ou argila, que se encontravam misturadas com o carbonato de cálcio (fig.7).

Figura 7 – Na meteorização química do calcário há remoção de carbonato de cálcio, ficando um depósito residual de argila vermelha chamada terra rosa – Mira d’Aire (segundo Silva et al, 1997).

ROCHAS SEDIMENTARESEsta atividade das águas acidificadas está bem patente nas

inúmeras grutas que existem nas regiões calcárias e ainda nos monumentos e edifícios construídos com calcário ou mármore, principalmente nas grandes cidades e zonas industrializadas, em que o ar está poluído (fig.8).

Figura 8 – O calcário esculpido vai sofrendo os efeitos da meteorização química no decurso do tempo (segundo Silva et al, 1997).

ROCHAS SEDIMENTARES2.2. Hidrólise

 Um dos grupos mais comuns de minerais, o dos silicatos, é decomposto por hidrólise. A hidrólise ocorre desde que algumas moléculas de água se dissociem formando o ião H+ que se introduz na rede cristalina destruindo o arranjo original e decompondo o mineral.

Na natureza a água contém geralmente substâncias, como por exemplo o ácido carbónico, que a enriquecem no ião H+ acelerando assim o processo de hidrólise.

A ortóclase, um dos silicatos constituintes do granito, é facilmente alterada por hidrólise.4KalSi3O8 + 4H+ + 2H2O Al4Si4O10(OH)8 +

8SiO2 + 4K+

ortóclase caulinite sílica

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O ião hidrogénio atua sobre os feldspatos potássicos (ortóclase e microclina) mobilizando o potássio, que é removido em solução; a remoção de materiais solúveis denomina-se lixiviação. A água combina-se com o aluminossilicato remanescente formando um mineral novo, a caulinite, que faz parte de uma família de minerais designada por minerais de argila. Esta transformação chama-se caulinização e resulta de uma reação de hidrólise.

A caulinite formada no local considerado é um mineral de neoformação, pois não fazia parte da constituição do granito.

Os minerais de argila são produtos finais da meteorização química de muitos minerais, sendo bastante estáveis nas condições superficiais. Podem ficar a fazer parte do solo que se vai gerando no local em consequência da alteração da rocha, ou então podem ser levados pela água acabando por se depositar muito longe do local de origem, talvez mesmo no mar, onde podem formar rochas sedimentares.

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2.3. Oxidação Muitos minerais, nomeadamente os ferromagnesianos, reagem muito facilmente com o oxigénio molecular e oxidam-se.

Nos minerais como olivinas, priroxenas, anfíbloas e biotite, o ferro bivalente reage com o oxigénio e passa à forma trivalente, provocando assim modificações na estrutura cristalina desses minerais. Com a oxidação, os minerais adquirem uma coloração avermelhada, o que significa ocorrência de alteração.

ROCHAS SEDIMENTARES3. GÉNESE DAS ROCHAS SEDIMENTARES

 As rochas sedimentares ocupam uma posição modesta na constituição da litosfera, pois representam apenas 5 % do seu volume. No entanto, recobrem uma extensa superfície, ocupando mais de ¾ da área dos continentes.

Em condições de ambiente sedimentar, após a meteorização mecânica e química de uma rochas os materiais resultantes, sedimentos ou detritos, podem permanecer in situ, formando a fração mineral dos solos, ou então experimentam ações de erosão, transporte, sedimentação e por fim diagénese.

ROCHAS SEDIMENTARES- É difícil estabelecer a fronteira entre a erosão e

o transporte, pois o mesmo agente pode realizar um ou outro processo, consoante a energia e as dimensões do material desagregado. Todavia, é usual designar-se por erosão o processo que contribui para o desgaste do relevo, de modo a nivelar a superfície terrestre. O transporte é o processo que mantém as partículas em movimento, até à sua deposição.

- Os principais agentes da Geodinâmica externa envolvidos na evolução dos sedimentos são a gravidade, a água (escorrência, cursos de água, mares e glaciares) e o vento.

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A sedimentação pode ser continental, como no caso dos depósitos glaciários, eólicos, fluviais e lacustres, ou então marinha.

Se não ocorrer nenhuma perturbação, a sedimentação realiza-se regularmente formando camadas, geralmente paralelas, que se distinguem pela diferente espessura, pelas dimensões e coloração dos materiais. Essas camadas constituem os estratos. Por vezes os estratos são, posteriormente, deslocados da sua posição inicial.

ROCHAS SEDIMENTARES3.1. Diagénese

 Na maioria das situações um sedimento não é ainda uma rocha sedimentar.

No caso das rochas detríticas, os depósitos são inicialmente constituídos por materiais soltos, cuja granularidade é diferente de situação para situação. Após a deposição, geralmente os sedimentos experimentam uma evolução mais ou menos complexa, em que intervêm processos físico-químicos diversos que no conjunto constituem a diagénese.

Através dos processos diagénicos os sedimentos transformam-se em rochas sedimentares com diferentes graus de evolução.

ROCHAS SEDIMENTARESSeguem-se alguns fenómenos que ocorrem e

caracterizam estes processos. Compactação – à medida que a sedimentação prossegue, novas camadas se vão sobrepondo, o que vai aumentar a pressão a que as camadas inferiores ficam submetidas (fig. 9ª). 

Figura 9 a – aumento de pressão devido à sobreposição das camadas.

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Cimentação – o espaço vazio entre os detritos é preenchido por substâncias que se encontram dissolvidas ou em suspensão nas águas de circulação, constituindo o cimento da rocha. A calcite, o quartzo, os óxidos de ferro e as argilas são os cimentos mais comuns (fig.9 b).

Figura 9 b – As substâncias dissolvidas nas águas de circulação preenchem os espaços vazios entre os detritos, tornando a rocha mais coerente (segundo Oliveira et al, 1997).

Recristalização – devido ao aprofundamento, os minerais menos estáveis podem mudar a sua estrutura transformando-se em formas mais estáveis nas novas condições termodinâmicas. Por exemplo, a aragonite transforma-se em calcite e o gesso em anidrite.A formação de um cimento cristalino pode corresponder a um fenómeno de recristalização. Metassomatose – é um processo que consiste na migração recíproca de substâncias entre os constituintes da rocha e as soluções que circulam através da mesma, conduzindo à formação de novos minerais. Numa rocha constituída, por exemplo, por conchas calcárias, estas podem encontrar-se totalmente silificadas. Existem rochas sedimentares recentes em que não ocorreu a cimentação, ficando os detritos soltos. São as rochas desagregadas, como por exemplo as areias. As rochas em que os clastos estão ligados chamam-se rochas coerentes, litificadas ou consolidadas.

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4. CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES Como se sabe, as rochas sedimentares são aquelas que resultam de materiais provenientes de outras rochas erodidas ou de produtos relacionados com a atividade direta ou indireta dos seres vivos.

Atendendo a que a proveniência do material das rochas sedimentares é muito diversificado, não é fácil estabelecer um critério de classificação que satisfaça plenamente. Se se adotar, por exemplo, o critério genético, que tem por base os processos de formação das rochas, podemos agrupá-las em detríticas, quimiogénicas e biogénicas. Porém, surge logo a dificuldade em incluir rochas, como por exemplo as argilas e os calcários, que podem ter várias origens. Se o critério adotado for a composição química, há também o inconveniente de não se evidenciar a origem dos constituintes da rocha. Com base neste critério, é possível individualizar os seguintes grupos: rochas siliciosas, carbonatadas, ferríferas, aluminosas, carbonosas, fosfatadas, cloretadas e sulfatadas.

ROCHAS SEDIMENTARESNo sentido de simplificar a sistemática das rochas

sedimentares optou-se pela classificação de Botelho da Costa, considerando apenas dois grandes grupos: rochas detríticas e rochas quimiobiogénicas. 4.1. Rochas detríticas ou clásticas As rochas detríticas são das sedimentares mais abundantes, ocupando cerca de 80 % do total. Os sedimentos podem-se apresentar soltos, constituindo rochas desagregadas, ou então estar ligados formando rochas consolidadas.

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As rochas detríticas constituídas por detritos grosseiros (seixos, calhaus, cascalho), arredondados ou reunidos por meio de um cimento, designam-se por conglomerados; se os fragmentos são angulosos denominam-se brechas (fig.10).

Rochas conglomeráticas: A – brecha; B – conglomerado (segundo Silva et al, 1997).

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As rochas resultantes da consolidação da areia por meio de um cimento são os arenitos (figura I).

Os siltitos são as rochas detríticas cujos elementos apresentam dimensões entre 1/16 e 1/256 mm. O componente principal é o quartzo, associado a algum feldspato e a minerais argilosos (Figura II).

Figura I - arenitoFigura II - siltito

ROCHAS SEDIMENTARESOs argilitos resultam da compactação das argilas

devido à pressão exercida pelos sedimentos suprajacentes (ver quadro IV).

Quadro V(segundo Silva et al, 1997)

ROCHAS SEDIMENTARES4.2. Rochas quimiogénicas e quimiobiogénicas

 4.2.1. Rochas carbonatadas As rochas carbonatadas são aquelas que são constituídas por minerais carbonatados. Os mais comuns são a calcite (CaCO3) e a dolomite (Ca Mg(CO3)2).As rochas ricas em calcite são designadas por calcários, enquanto as rochas ricas em dolomite são denominadas por dolomitos (Fig III e IV). As primeiras reagem facilmente aos ácidos a frio, ao passo que as segundas têm uma efervescência somente a quente.O calcário, pela ação das águas gasocarbónicas, é facilmente solubilizado. Mais tarde, por libertação do dióxido de carbono, dá-se o fenómeno inverso, formando-se uma substância insolúvel que, ao precipitar, dá origem a um novo calcário – calcário de origem química.

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Fig III e IV - calcário e dolomito

ROCHAS SEDIMENTARESAs águas subterrâneas transportam

hidrogenocarbonato de cálcio em solução que pode precipitar em forma de estalactite ou estalagmite (fig.11 A e B).

Figura 11 A e B – Formação de estalactites e estalagmite (segundo Silva et al, 1997).

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Os cursos de água resultantes de exsurgências e ressurgências transportam também hidrogenocarbonato de cálcio que origina outras rochas calcárias: tufos calcários e travertinos.

Os tufos são pouco densos e têm uma estrutura cavernosa, onde se notam muitas vezes vestígios de seres vivos. Formam-se por precipitação provocada pela agitação da água ou pela atividade fotossintética na emergência de fontes. O carbonato de cálcio precipitado deposita-se, recobrindo as plantas e os animais.

Os travertinos são mais compactos e são frequentes em regiões calcárias e alagadiças, não sendo geralmente a precipitação dependente diretamente de atividade das plantas aquáticas.

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Os calcários detríticos são constituídos por concreções calcárias mais ou menos esféricas, aglutinadas por um cimento com a mesma composição (fig.12).

Figura 12 – A – calcário oolítico; B – calcário pisolítico (segundo Silva et al, 1997).

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São frequentes os calcários oolíticos e os calcários pisolíticos, cujas designações se relacionam com as dimensões dos grânulos.

Nos calcários oolíticos as granulações têm cerca de 1 mm (idênticos a ovos de peixe) e nos pisolíticos têm dimensões próximas de ervilhas.

Muitos organismos aquáticos, nomeadamente marinhos, fixam carbonatos edificando peças esqueléticas como conchas, polipeiros, carapaças, etc. após a morte desses organismos, essas peças acumulam-se e podem ser cimentadas por carbonato de cálcio, formando calcários de origem quimiobiogénica.

Merecem referência também os calcários recifais ou coralinos, formados nas zonas onde abundam corais por acumulação de polipeiros, carapaças de ouriços-do-mar, conchas de lamelibrânquios, fragmentos de algas, etc.

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4.2.2. Rochas carbonáceas – combustíveis fósseisNeste grupo de rochas incluem-se os carvões fósseis e os hidrocarbonetos naturais (petróleo bruto, gás natural e asfaltos). Quer uns, quer outros, resultam da decomposição de matéria orgânica ao abrigo do ar.

No caso dos carvões, a matéria é essencialmente de origem vegetal (tecidos lenhosos e celulose, principalmente de vegetais terrestres). Os restos de vegetais acumulados em ambiente continental (pântanos, planícies costeiras alagadiças, etc.), em meio anaeróbio, transformam-se em trufa (fig. 13). Esta, por evolução diagenética, passa a outras formas de carvão cada vez mais ricas em carbono: linhito, hulha e antracite.

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Figura 13 – Formação de camadas de carvão: a) acumulação de detritos vegetais, provenientes de uma floresta vizinha da lagoa; b) a matéria orgânica por matéria mineral, ao mesmo tempo que se inicia o abatimentos do fundo da bacia de sedimentação; c) matéria orgânica transforma-se em turfa; d) a turfa evolui para um carvão mais rico em carbono (segundo Oliveira et al, 1997).

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As condições essenciais para a transformação da matéria vegetal em carvão, são as seguintes: crescimento contínuo da turfeira; subsidência (abatimento do fundo da bacia); e acumulação sobre a matéria vegetal de sedimentos (argilas, areias, etc.).

A matéria orgânica transforma-se em turfa, que se torna cada vez mais compacta e a sua composição modifica-se acentuadamente. O carvão mais pobre em carbono é a turfa e o mais rico é a antracite, o que lhe permite ter um maior poder calorífico.

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A turfa apresenta um teor de água entre 60 a 80 por cento, por isso, antes da sua utilização deve ser seca.

Quando a matéria orgânica acumulada é predominantemente constituída por seres aquáticos planctónicos e a deposição ocorre num ambiente lagunar costeiro, ou em mares pouco profundos e semifechados, os sedimentos sapropélicos evoluem para xistos betuminosos, asfaltos ou petróleo. Nas transformações referidas anteriormente, além da matéria orgânica são fatores fundamentais a atividade bacteriana, a pressão e a temperatura.

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Os sedimentos onde se forma o petróleo denominam-se rocha-mãe, sendo geralmente argilas e xistos argilosos; os sedimentos onde se acumula o petróleo designam-se por rocha-armazém (fig. 14). Esta tem de ser porosa, como o arenito, para permitir a migração e consequente concentração do petróleo, tornando assim possível a sua exploração. Para que o petróleo e o gás natural, que quase sempre o acompanha, não se dispersem, é necessária a existência de camadas impermeáveis, servindo-lhes de cobertura, que em associação com estruturas geológicas apropriadas ajudam à retenção destes hidrocarbonetos.

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Alguns tipos de armadilhas para a retenção de petróleo: a) O petróleo encontra-se na parte superior de uma estrutura dobrada; b) armadilha foi formada pela existência de uma falha que permitiu a deslocação da rocha impermeável para a parte superior do reservatório; c) A variação da inclinação das camadas levou à concentração de petróleo; d) Um doma salino. As camadas de sal comprimidas em profundidade começam a elevar-se. A deformação da camada salífera constitui uma armadilha para a retenção do petróleo (segundo Oliveira et al, 1997).

ROCHAS SEDIMENTARESNo quadro seguinte encontram-se as

rochas sedimentares mais comuns.

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