Rochas e Solos

Prof Karine P. Naidek

Abril/2016

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - DQMC

Vulcanismo

Vulcanismo é a liberação de calor interno da Terra, gerado, principalmente, por decaimento radioativo e acumulado ao longo dos tempos.

Os vulcões servem de postos de observação das profundezas da Terra, já que o material expelido (gases, cinzas, rochas) fornece informações sobre a gênese das rochas e dos minerais.

Vulcanismo

O vulcanismo tem uma importância fundamental para a biosfera:

cerca de 25% do O2, H2, C, Cl e N tem origem vulcânica.

A atividade vulcânica, ao longo da história da Terra, liberou enormes volumes de água e outras substâncias, formando os primeiros oceanos e a atmosfera primitiva da Terra (hidrogênio, metano, amônia e água).

Vulcanismo

As rochas vulcânicas, formadas a partir da consolidação de lavas, cobrem porções significativas da crosta continental e a quase totalidade da crosta oceânica.

Por se originarem no manto superior, as lavas fornecem informações sobre a composição química do manto.

A maioria das erupções vulcânicas acontecem nas cordilheiras mesooceânicas.

Vulcanismo

Magma É uma fusão silicática, com temperatura entre 800 e 1200 °C, que se forma e se solidifica abaixo da superfície da crosta. Como o magma é fluido e menos denso que as rochas vizinhas, uma vez formado, o magma tende a ascender à superfície. O magma atinge a superfície através de fissuras ou condutos vulcânicos. Uma vez na superfície, passa a se chamar lava. Lavas Representam o material rochoso, em estado de fusão que extravasa na superfície da Terra.

Magma e Lava

Do ponto de vista químico há dois constituintes importantes:

Constituintes não voláteis (fase líquida e sólida)

Constituintes voláteis (fase gasosa)

Magma e Lava

a) Os constituintes não voláteis (fase líquida): À medida que o magma se resfria, os constituintes não voláteis associam-se para formar os cristais que irão constituir as rochas. São eles os mais abundantes: SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O e TiO2. A composição mineralógica da rocha depende da natureza e da proporção dos constituintes não voláteis do magma. Exemplos: K2O+Al2O3 + 6SiO2 = K2O.Al2O3.6SiO2 = 2KAlSi3O8 ortoclásio Na2O+Al2O3 + 6 SiO2 = Na2O.Al2O3.6SiO2 = 2NaAlSi3O6 albita CaO+Al2O3 + 2SiO2 = CaO.Al2O3.2SiO = CaAl2Si2O8 anortita K2O+Al2O3 + 4SiO2 = K2O.Al2O3.4SiO2 = 2KAlSi3O6 leucita MgO+FeO + SiO2 = MgO.FeO.SiO2 = (MgFe)2SiO4 olivina

Magma e Lava

b) Os constituintes voláteis (fase gasosa):

Os constituintes voláteis são importantes do ponto de vista físico-químico, o principal representante é a água, assim como CO2, CO, SiO2, SO3, S2, H2, Ne, HCl, H2S, HF, etc.

Os produtos voláteis não interferem nos estágios iniciais de solidificação do magma, mas nos estágios posteriores, sobretudo nos finais. Sua ação é bastante acentuada, notadamente na manutenção dos minerais, tais como a turmalina, topázio, fluorita, berilo, etc, que só se formam na presença de elementos voláteis.

Os tipos de Lava

1. Lava basáltica – SiO2 45-55 % peso, alto conteúdo em Fe, Mg, Ca, baixo em K, Na.

2. Lava andesítica – SiO2 55-65 % peso, intermediário conteúdo em Fe, Mg, Ca, Na e K.

3. Lava riolítica – SiO2 65-70 % peso, baixo conteúdo em Fe, Mg e Ca, alto em K.

Lavas

Lavas basálticas

São o tipo mais comum. Caracterizam-se pela cor preta e temperatura de erupção entre 1.000 e 1.200 °C.

Apresentam baixa viscosidade devido ao baixo teor de SiO2, baixo conteúdo de voláteis e alta temperatura.

Formam extensos derrames com pequena espessura:

- Bacia Sedimentar do Paraná.

- Dacã (Índia).

- Islândia.

Lavas

Denominações das lavas basálticas, em função da morfologia: Lavas almofadadas Solidificam em ambiente subaquático, com formas semelhantes a almofadas. Lavas pahoehoe e aa O termo pahoehoe é usado para caracterizar lavas com forma de cordas no Havaí. O termo aa caracteriza lava em blocos, formados pelo escape de voláteis e consequente aumento da viscosidade da lava.

Lavas almofadadas

Lavas pahoehoe

Lavas aa

Lavas basálticas

Cerca de 80% dos vulcões expelem lavas basálticas.

A crosta oceânica é constituída por basaltos.

Exemplos:

-Cordilheiras meso-oceânicas: - a Islândia é uma exposição da cordilheira meso-atlântica sendo, completamente, constituída por rochas basálticas.

-Vulcões havaianos (Kilauea e Mauna Loa).

Fluxo de lavas basálticas expelidas pelo vulcão Kilauea

Lavas basálticas expelidas pelo vulcão Paricutin (México)

Lago de lavas basálticas (Havaí)

Lavas

Lavas riolíticas Apresentam composição diferente da dos basaltos, sendo ricas em SiO2 e em voláteis. São mais viscosas do que as basálticas e formam pacotes rochosos que podem chegar a centena de metros de espessura. Solidifica-se entre 800 e 1.000 °C, apresentam coloração avermelhada. As lavas riolíticas correspondem a cerca de 10% do material vulcânico. Exemplo: Vulcões extintos do Yellowstone Park (EUA)

Lavas

Lavas andesíticas

Lavas andesíticas representam cerca de 10% do material expelido na superfície pelas atividades vulcânicas.

Exemplos: Vulcão Santa Helena (Washington, EUA)

Kracatoa (Indonésia)

Viscosidade do Magma e Lavas

A viscosidade do magma é importante para a cristalização dos minerais. A movimentação do magma depende de sua viscosidade, podendo impedir ou facilitar o crescimento de minerais. Portanto, se o magma possuir baixa viscosidade irá formar rochas melhor cristalizadas do que rochas com elevada viscosidade, podendo ocorrer rochas com grande quantidade de material vítreo.

Viscosidade do Magma e Lavas

É uma propriedade interna de um fluído que dá a medida da resistência ao fluxo.

A viscosidade do magma depende da temperatura e da composição (especialmente, dos conteúdos de sílica e substâncias voláteis).

Quanto mais alta a temperatura, mais baixa a viscosidade e mais facilmente o magma flui.

Viscosidade do Magma e Lavas

Quanto maior o teor de sílica, mais longas serão as cadeias de ânions silicatos polimeririzados. Por essa razão, os magmas riolíticos (> 66% de sílica) são sempre mais viscosos do que os magmas basálticos (< 52% de sílica). O magma andesítico (52% a 66% de sílica) tem viscosidade intermediária entre magmas basálticos e riolíticos.

Viscosidade do Magma e Lavas

Pequenas quantidades de gases e vapores (até 3% em peso) encontram-se dissolvidos no magma.

O vapor de água + CO2 = 98% dos voláteis expelidos pelos vulcões.

Viscosidade do Magma e Lavas

Quanto maior o teor de voláteis menor a viscosidade do magma.

Por essa razão, os magmas riolíticos (> 66% de sílica), em geral mais viscosos, em razão do conteúdo de voláteis, podem se tornar mais fluidos.

Magmas basálticos, apesar do baixo conteúdo em voláteis, apresentam baixo teor em sílica e temperaturas mais elevadas, o que os tornam mais fluidos que os magmas riolíticos.

Viscosidade do Magma e Lavas

Parâmetro Viscosidade

Teor de SiO2 ↑ ↑

Temperatura ↑ ↓

Teor de voláteis ↑ ↓

Estilo de erupção

A diferença entre erupções não-explosivas e explosivas depende muito da viscosidade e do conteúdo de voláteis do magma.

Magmas com baixa viscosidade e baixo conteúdo de voláteis produzem erupções não explosivas.

Erupções não-explosivas ocorrem principalmente no Havaí, Islândia e no fundo oceânico.

Erupções não explosivas podem parecer violentas no início, devido à rápida ascensão das bolhas de gases dada a baixa viscosidade do magma basáltico.

Estilo de erupção

Estilo de erupção

Estilo de erupção

Nos magmas viscosos (riolíticos e andesíticos), as bolhas de gases ascendem muito lentamente.

Quando a pressão confinante cai muito rápido, o gás no magma se expande formando uma “espuma” vítrea chamada pedra-pome.

Em muitos casos, ao invés de formar pedras-pome, pequenas bolhas se expandem no interior do magma rico em voláteis, explodindo em finas partículas chamadas cinzas vulcânicas.

Estilo de erupção

As maiores e mais violentas erupções estão associadas com magmas ricos em sílica e com elevado teor de voláteis.

Essa mistura quente e turbulenta sobe rapidamente no ar mais frio acima do conduto vulcânico, formando uma coluna de cinzas e gases, que pode chegar a 45 km de altura.

Esse tipo de erupção violenta é denominada Pliniana, em homenagem a Plinio, o Velho, que perdeu a vida observando a erupção do Vesúvio em Pompéia, no ano de 79 DC.

Vulcão Pinatubo ( Filipinas)

Vulcão Pinatubo ( Filipinas)

Em 1980, o monte Santa Helena Washington (EUA), teve uma erupção violenta.

À medida que o magma subiu, o flanco norte da montanha começou a inchar.

A explosão inicial foi para os lados e não para cima.

600 km2 de árvores foram destruídos.

Estilo de erupção

Stomboliana: emanação periódica de gases e ejeção de bombas e blocosde lava viscosa.

Etna (Itália)

Estilo de erupção

Peléeana: alusão ao monte Pelée (Martinica) – origina-se de magma viscoso, rico em gases, submetido a pressões muito baixas. Libera nuvem densa e superaquecida de púmice e cinzas que desce velozmente as encostas do vulcão.

Havaiana: estilo eruptivo relativamente calmo, em decorrência do magma ser de baixa viscosidade. Forma cone de grande dimensão com flancos pouco inclinados.

Estilo de erupção

Monte Pelée

(Martinica)

Maio/1902

Estilo de erupção

Havaiana – vulcão Mauna

Loa (Havaí)

Tipos de Vulcões

Esquema Vulcão em Erupção

Vulcanismo

Vulcanismo associado a margem de placas destrutivas: Decorrente do choque entre duas placas tectônicas, onde uma placa de maior densidade, normalmente a fração oceânica, é empurrada para baixo de uma zona continental, levando à fusão e à geração de magmas híbridos (mistura entre as composições do continente e do oceano), que chegam à superfície sob a forma de extensos vulcões. Vulcanismo associado a placas construtivas: Quando as placas tectônicas migram em sentidos opostos, ou seja, apresentam um sentido de movimentação divergente, ao longo da zona de separação entre estas placas gera-se uma imensa fenda através da qual o magma migra em direção à superfície originando uma cadeia de montanhas denominada como cordilheira mesooceânica.

Vulcanismo

Vulcanismo associado a intraplaca continental: Grande parte da atividade vulcânica atual concentra-se ao longo das margens das placas tectônicas, seja ao longo das bordas destrutivas, seja nas construtivas. Entretanto, o vulcanismo também está presente no interior das placas, tanto continentais quanto oceânicas. Vulcanismo associado a intraplaca oceânica: O arquipélago do Hawai constitui um exemplo característico deste tipo de vulcanismo. É formado por uma extensa cadeia de ilhas vulcânicas, com mais de 200 km de extensão, aproximadamente paralela à direção atual de espalhamento da Placa do Pacífico. Deste arquipélago, a ilha do Hawaí é a única vulcanicamente ativa, sendo constituída por 5 vulcões coalescentes, dos quais dois estão atualmente ativos, o Kilauea e o Mauna Loa.

Vulcões

Nos últimos 2 milhões de anos, formaram-se de pelo menos 10.000 vulcões, dos quais quinhentos apresentaram atividade constante durante muito tempo. Hoje, cerca de vinte vulcões mostram-se intensamente ativos.

Vulcão ativo é aquele está em erupção ou que mostra sinais de instabilidade, com pequenos abalos ou emissões de gás significativas. Alguns autores consideram ativo qualquer vulcão que se saiba já ter um dia entrado em erupção. Exemplo de vulcões ativos são o Etna (Itália), o Pinatubo (Filipinas) e o Monte Santa Helena (EUA).

Vulcão dormente é aquele que não se encontra atualmente em atividade, mas que poderá mostrar sinais de perturbação e entrar de novo em erupção (razão pela qual é monitorado por centros sismológicos). O vulcão Licancabur, no deserto de Atacama (Chile), é um exemplo, embora não se tenha registro de sua última erupção.

Vulcão extinto é aquele que os vulcanólogos consideram pouco provável que entrem em erupção de novo. Essa classificação é discutível, porque ninguém, a rigor, pode garantir que um vulcão nunca mais entrará em erupção ou que outro, inativo há 5.000 anos, não vá entrar em atividade. A caldeira de Yellowstone, por exemplo, não entra em erupção há 640.000 anos, mas é considerada um vulcão ativo porque tem atividade sísmica, atividade geotérmica e porque o solo, na região está sendo soerguido em ritmo bastante acelerado.

Outros Produtos Vulcânicos

Sólidos:

- Piroclastos - Significa fragmentos de fogo, classificam relativamente ao seu tamanho em cinzas, areias, lapilli e bombas vulcânicas. Formam-se a partir da fragmentação da lava quando sai na cratera, estes fragmentos quando embatem no cone já estão no estado sólido.

Outros Produtos Vulcânicos

Sólidos: Pedra pomes ou púmice é uma rocha vulcânica de muito baixa densidade. É formada quando gases e lava formam um coloide que, por arrefecimento, solidifica-se sob a forma de uma rocha esponjosa. Obsidiana - é uma rocha ígnea extrusiva constituída quase integralmente por um tipo de vidro vulcânico com 70% ou mais de sílica (SiO2 - dióxido de silício) na sua composição química Brecha vulcânica

Outros Produtos Vulcânicos

Gasosos:

- Vapor de Água

- Vapor de Enxofre

- Dióxido de Carbono

Gêiseres

Trabalho: Como funciona um gêiser?

Plutonismo

Plutonismo

Classificação

Tipos de Magma ou Lavas

Os tipos de magmas se distinguem pela composição percentual (em peso) de SiO2.

Riolítico (ácido): SiO2 > 66% Andesítico (intermediário): 52% < SiO2 < 66% Basáltico (básico): 45% < SiO2 < 52% Peridotítico (ultrabásico): SiO2 < 45%

Série de Bowen