Fundamentos da Geologia: Minerais, Rochas e Estratigrafia

Fundamentos da Geologia: Minerais, Rochas e Estratigrafia

Os Minerais

Um mineral é uma substância de ocorrência natural, sólida, cristalina, geralmente inorgânica, com uma composição química específica. Os minerais são homogêneos: não podem ser divididos, por meios mecânicos, em componentes menores.

Os elementos são os tijolos do edifício de todos os materiais, incluindo os minerais e as rochas. Os átomos que constituem os elementos podem juntar-se, constituindo moléculas – as menores partículas produzidas em reação química. Quando as temperaturas são altas, as moléculas quebram-se em grupos de átomos. Com o lento resfriamento, estes podem juntar-se de maneira ordenada para formar cristais. Muitos minerais cristalinos são formados a partir de misturas líquidas ou gasosas no interior da crosta terrestre, principalmente junto a lavas vulcânicas ou próximo de zonas que sofreram dobramentos e falhamentos.

Assim, os minerais formam-se a partir de determinados arranjos entre átomos de diferentes elementos em proporções adequadas. As condições físicas também são responsáveis pelos padrões de minerais que se formam a partir dos compostos químicos.

A forma do cristal é muito importante na identificação do mineral. Ela reflete a estrutura das muitas moléculas dos minerais. Algumas vezes o cristal é tão simétrico e perfeito em suas faces que coloca em dúvida a sua origem natural. Na maioria das vezes, cristais perfeitos são muito raros. Em geral, eles desenvolvem apenas algumas de suas faces.

(Obs.: A crosta terrestre apresenta oito principais elementos químicos que fazem parte de sua composição, são eles: silício, cálcio, sódio, potássio, magnésio, oxigênio, ferro e alumínio.)

Propriedades Físicas dos Minerais

• Peso Específico: é a relação peso de um mineral comparado com o peso de igual volume de água. Logo, se um mineral tem densidade 3,0, significa que ele pesa três vezes mais que igual volume de água.
• Clivagem: é a tendência que um cristal apresenta de se partir segundo superfícies planares. Ligações fracas como as iônicas propiciam clivagens excelentes, já ligações fortes como as covalentes possibilitam clivagem imperfeita ou mesmo nenhuma clivagem.
• Fratura: é a tendência que os cristais têm de quebrar-se ao longo de superfícies irregulares ao invés de utilizar planos de clivagem. Todos os minerais mostram fraturas.
• Cor: é determinada pelos tipos de átomos e por traços de impurezas. Muitos cristais com ligações iônicas são incolores. A presença de ferro tende a produzir forte coloração.
• Risco: também conhecido por traço, refere-se à cor do fino depósito de pó que é deixado quando o mineral é raspado sobre uma superfície abrasiva, tal como uma placa de porcelana não vitrificada.
• Brilho: é o modo como a superfície de cada mineral reflete a luz. O brilho é controlado pelos tipos de átomos presentes e pelas suas ligações.
• Magnetismo: ocorre em poucos minerais que são atraídos pelo ímã, como a magnetita e a pirrotita.
• Dureza: expressa a resistência de um mineral à abrasão ou ao risco. Ela reflete a força de ligação dos átomos, íons ou moléculas da estrutura entre si. A escala de dureza comumente utilizada é a escala de Mohs, que consta dos seguintes minerais (em dureza crescente):
  • Talco (1)
  • Gipsita (2)
  • Calcita (3)
  • Fluorita (4)
  • Apatita (5)
  • Ortoclásio (6)
  • Quartzo (7)
  • Topázio (8)
  • Coríndon (9)
  • Diamante (10)

  (Obs.: Unha (2); Moeda de cobre (3); Lâmina de uma faca (5); Vidro de janela (6); Estilete de aço (7); Canivete (6-6,5))

O Ciclo das Rochas

O que Significa o Ciclo

O ciclo geológico representa o contínuo processo de transformação dos três grandes grupos de rochas existentes no planeta Terra: sedimentares, magmáticas e metamórficas. Ele envolve os agentes internos ou endógenos (subsidência, anatexia, soerguimento) e externos ou exógenos (intemperismo, erosão, sedimentação), agentes esses responsáveis por modificar as estruturas rochosas e transformá-las em novas. Tal ciclo pode ser visto como uma constatação do princípio do uniformitarismo (atualismo) enunciado por James Hutton, que afirma a existência de episódios repetitivos ao longo da história da Terra, tal como é o ciclo geológico. Como operadores principais desse ciclo, temos: o sistema da tectônica de placas, o sistema do clima e o sistema do geodínamo. Controlados pela interação desses sistemas, matéria e energia são trocados entre o interior da Terra, a superfície terrestre, os oceanos e a atmosfera.

As Rochas Ígneas

O magma é um fluido natural muito quente constituído predominantemente por uma fusão de silicatos e mostrando proporções variadas de água, elementos voláteis ou de cristais em processo de crescimento. O magma origina-se a grandes profundidades, na parte inferior da crosta ou na porção superior do manto. Sua composição e características são discutíveis, já que o magma não pode ser estudado no seu local de origem. Uma boa ideia pode ser obtida, entretanto, pelo estudo das lavas, ou seja, do magma que extravasa dos vulcões, embora se considere que uma grande perda de elementos voláteis ocorra neste caso. As temperaturas medidas em corridas de lava são da ordem de 900 a 1.150°C.

Tipos Principais de Magmas

Magma Granítico (ou Riolítico): apresenta cerca de 70% de sílica, boa viscosidade e é responsável pela formação de boa parte das rochas plutônicas, além de ser formado pela fusão parcial da crosta continental, esta que é bem silicosa.

Magma Basáltico: apresenta cerca de 50% de sílica, viscosidade menor que os magmas graníticos e é responsável pela formação de boa parte das rochas vulcânicas, além de ser formado pela fusão parcial do manto superior nas áreas de abertura da crosta oceânica.

Magma Andesítico: tem composição de sílica e viscosidade intermediárias entre os magmas graníticos e basálticos e é formado pela fusão parcial da litosfera oceânica na zona de subducção.

(Obs.: A viscosidade é uma propriedade que tende a aumentar conforme maior o teor de sílica. Além disso, ela depende da temperatura e da pressão, diminuindo com o aumento desses fatores.)

O magma, uma vez formado, pode apresentar grande mobilidade, tendendo a ascender ao longo de fissuras da crosta, deslocando ou englobando as rochas vizinhas, podendo, eventualmente, extravasar à superfície ou então solidificar-se no interior mesmo da crosta.

Vulcanismo: quando o magma irrompe e derrama-se à superfície para formar rochas vulcânicas ou efusivas. Os cristais não tendem a se desenvolver e crescer tanto como nas rochas plutônicas, isso porque as vulcânicas apresentam resfriamento mais rápido por estarem na superfície.

Conceitos de Ocupação do Magma

1. Sil ou Soleira: é um corpo extenso, de aspecto tabular, com forma de folha, formado pela injeção de magma entre as camadas paralelas da rocha acamada preexistente;
2. Batólitos e Stocks: Batólitos são os maiores corpos plutônicos, sendo enormes massas irregulares de rocha ígnea de granulação grossa que, por definição, afloram numa extensão de, pelo menos, 100 km² na superfície terrestre. Se o afloramento tiver menos de 100 km², temos o stock;
3. Dique: é a principal rota de transporte de magmas através da crosta. Cortam o acamamento das rochas encaixantes, seccionando-as.

(Obs.: O magma abre seu caminho através das rochas de três maneiras: invasão de rachaduras e abertura de cunhas, ruptura das rochas e fusão das rochas sobrejacentes. Quando pedaços da rocha encaixante fragmentada, chamados de xenólitos, são dissolvidos no magma, a composição deste pode ser afetada.)

Parâmetros Químicos das Rochas Ígneas

O principal parâmetro químico é o relacionado com a quantidade total de sílica da rocha. Vejamos:

1. rochas ácidas – mais de 65% de sílica;
2. rochas intermediárias – 65-55% de sílica;
3. rochas básicas – 55-45% de sílica;
4. rochas ultrabásicas – menos de 45% de sílica.

Textura das Rochas Ígneas

A textura trata-se da relação mútua que subsiste entre os minerais que formam as rochas, com as dimensões dessas partículas constituintes. Ela é definida por três parâmetros:

1. Grau de Cristalização: holocristalina (totalmente cristalizada), hipocristalina (parcialmente cristalizada) e vítrea (não cristalizada).
2. Tamanho dos Cristais: fanerítica (percebidos a olho nu) e afanítica (não vistos a olho nu).
3. Tamanho e Relação Mútua dos Cristais: equigranulares (aproximadamente o mesmo tamanho) e inequigranulares (dimensões bem diferentes).

(Obs.: A textura porfirítica ocorre quando existem cristais maiores e mais bem formados envoltos por um aglomerado, frequentemente afanítico, ou de minerais menores.)

Estruturas das Rochas Efusivas

Com relação às estruturas, elas são mais conspícuas nas rochas efusivas. As mais comuns são as que seguem:

1. Estruturas Vesiculares e Amigdaloides: Ocorrem em rochas vulcânicas que apresentam pequenas cavidades esféricas ou de outras formas originadas pela expansão dos gases quando de sua efusão. Podem se apresentar vazias (vesículas) ou preenchidas por minerais secundários (amígdalas).
2. Estruturas em Bloco e Brechas de Fluxo: Nelas, a porção superficial de derrames se apresenta com a forma de blocos envoltos por lava ou por materiais secundários (arenito, calcita etc.). Rochas com tais estruturas geralmente são chamadas brechas basálticas. Em contraposição, lavas muito fluidas se solidificam, formando superfícies e crostas mais lisas, ou então com rugas e sinais de fluxo iguais aos que se pode observar em piche derretido derramado, chamadas estruturas cordadas.
3. Estruturas Fluidais: São estruturas bandeadas, originadas de diversas maneiras em lavas viscosas.
4. Estruturas de Fraturação Primária: São fraturas que se originam quando da solidificação de rochas ígneas e podem formar diversos sistemas de fraturas. Indicam rochas intrusivas.

A série de Bowen corresponde a uma sequência na qual os minerais obedecem quando da consolidação de um magma. Veja a ilustração ao lado. Observe que temos a série contínua (feldspato plagioclásio rico em cálcio → feldspato plagioclásio rico em sódio) e a série descontínua (olivina → piroxênio → anfibólio → biotita). A cristalização dos minerais dessas duas séries ocorre simultaneamente. O magma ainda pode continuar a se resfriar e formar cristais de feldspato potássico, muscovita e quartzo. Dos minerais mais conhecidos, o quartzo é o último a se formar. Portanto, os minerais se cristalizam à medida que a temperatura do magma atinge o ponto de solidificação dos minerais. Os primeiros minerais a se cristalizarem são os que possuem os mais altos pontos de solidificação. Conforme a temperatura do magma decresce no resfriamento, os minerais de ponto de solidificação mais baixos começam a se cristalizar. O teor de sílica aumenta no passo em que mais minerais são cristalizados. Logo, rochas claras (félsicas) tendem a apresentar mais minerais cristalizados do que as rochas escuras (máficas), estas que geralmente só se cristalizam até a formação dos anfibólios.

Princípios da Estratigrafia

Os Cinco Princípios Básicos

A Geologia possui cinco princípios básicos que se relacionam com a estratigrafia. Vejamos quais são eles:

1. Princípio da Horizontalidade: Os sedimentos se depositam originalmente em camadas horizontais ou subhorizontais;
2. Princípio da Continuidade Lateral: Os sedimentos se depositam de forma contínua ou podem apresentar certa afinidade em seus extremos (a erosão e as falhas geológicas podem danificá-los);
3. Princípio da Superposição: Em uma sequência de rochas sedimentares, as mais velhas são as que estão na parte mais baixa, e as mais jovens são as que estão na parte mais alta (a menos que algo tenha perturbado as rochas após a sua formação);
4. Princípio do Atualismo ou Uniformitarismo: Se baseia na seguinte frase: “O presente é a chave para o passado”. Logo, implica dizer que os eventos que ocorreram no passado são os mesmos que continuam a ocorrer na atualidade;
5. Relações Entrecortantes: Em um corte geológico, as sequências verticais ocorrem sempre posteriormente às sequências horizontais.