ApostilaCD geologia

5/9/2018 ApostilaCD geologia - slidepdf.com

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Geologia..................................................................................................... 2

CAPÍTULO I. ESTUDO DA TERRA ......................................................... ................................................... 4

I.1 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA TERRA ......................................................... ................................................... 6 I.2 CONSTITUIÇÃO INTERNA DA TERRA ............................................................... ....................................... 7 I.3. METEORITO ....................................................... ................................................................. ................... 9 I.4. DISTRIBUIÇÃO DOS ELEMENTOS NA CROSTA TERRESTRE ............................................................. ..... 11 I.5 CLASSIFICAÇÃO GEOQUÍMICA DOS ELEMENTOS .................................................................. ................. 12

CAPÍTULO II. DINÂMICA INTERNA ............................................................. ..................................... 13

II.1. VULCANISMO............................................................... ................................................................. ..... 13 II.2. TERREMOTOS............................................................... ................................................................. ..... 15 II.4. TSUNAMIS ................................................................ ................................................................... ..... 19 II.3. VULCANISMO E TERREMOTO NO BRASIL................................................................ .......................... 19

CAPÍTULO III. TEORIA DA TECTÔNICA DE PLACAS ............................................................ ..... 22

III.1. ORIGEM DAS PLACAS E DOS SEUS MOVIMENTOS ............................................................. .............. 23 III.2 FALHAS E DOBRAS................................................................ ........................................................... 27 III.3. ORIGEM DAS MONTANHAS.............................................................. ................................................. 29

CAPÍTULO V. MINERALOGIA ................................................................ ................................................. 31

V.1 CICLO GEOQUÍMICO ................................................................. ............................................................ 32 V.2 TÉCNICAS DE ANÁLISE MINERALÓGICA E PETROGRÁFICA .............................................................. ..... 33 V.3 PROPRIEDADES DOS MINERAIS ........................................................... ................................................. 36 V.4. CRISTALOGRAFIA ESTRUTURAL E MORFOLOGIA DOS CRISTAIS ......................................................... 37 V.4.1 Sistemas Cristalinos ............................................................... ..................................... 38

V.5. CLASSIFICAÇÃO QUÍMICA DOS MINERAIS .............................................................. .......................... 39 V.6. PROPRIEDADES FÍSICAS .................................................................. ................................................. 41 V.7. PROPRIEDADES ÓPTICAS .................................................................. ................................................. 44 V.8. PROPRIEDADES QUÍMICAS ................................................................ ................................................. 44 V.9. ESQUEMA DE IDENTIFICAÇÃO MACROSCÓPICA.................................................................. ................. 44

CAPÍTULO VI. PETROGRAFIA ............................................................. ................................................. 47

VI.1 ROCHAS SEDIMENTARES.......................................................... ............................................................ 47 VI.2 ROCHAS ÍGNEAS ........................................................... ................................................................. ..... 49 VI.3 ROCHAS METAMÓRFICAS ......................................................... ............................................................ 51

CAPÍTULO VII. DINÂMICA EXTERNA ......................................................... ..................................... 53

VII.1 PROCESSOS ................................................................ ................................................................. ..... 54 VII.2 INTEMPERISMO ........................................................... ................................................................. ..... 54

VII.3 EROSÃO .......................................................... .................................................................... .............. 57 VII.4 TRANSPORTE............................................................... ................................................................. ..... 58 VII.5 DEPOSIÇÃO ................................................................ ................................................................. ..... 59 VII.6 AMBIENTES DE SEDIMENTAÇÃO ................................................................ ........................................ 59

CAPÍTULO VIII. PEDOLOGIA ........................................................... ................................................. 63

VIII.1. PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO SOLO................................................................ ............................ 64 VIII.2. CONSTITUIÇÃO DO SOLO ........................................................... ................................................. 64 VIII.3. FATORES DE FORMAÇÃO DOS SOLOS................................................................ ........................... 65 VIII.3.1 Material Parental ............................................................... ..................................... 65 VIII.3.2. Estrutura dos Minerais............................................................ .......................... 66 VIII.3.3. Composição Química e Mineralógica dos Materiais Parentais .. 66 VIII.3.4. Clima .................................................................. ............................................................ 67 VIII.3.5. Organismos ................................................................. ................................................. 69



Geologia..................................................................................................... 3

VIII.3.6. Relevo (Topografia) ................................................................. ............................ 70 VIII.3.7. Tempo .................................................................. ............................................................ 71

VIII.4. HORIZONTES DO SOLO ............................................................... ................................................. 71 VIII.5. POLUIÇÃO DO SOLO................................................................... ................................................. 72

CAPÍTULO IV. TEMPO GEOLÓGICO................................................................ ..................................... 77 IV.1. MAGNITUDE DO TEMPO GEOLÓGICO ............................................................ ..................................... 80 IV.2. DATAÇÃO RADIOMÉTRICA (ABSOLUTA)................................................................ ........................... 81 IV.3. MÉTODO RADIOCARBÔNICO .............................................................. ................................................. 83

BIBLIOGRAFIA ........................................................... .................................................................... .............. 85



Geologia..................................................................................................... 4

Capítulo I. ESTUDO DA TERRA

A curiosidade natural do homem em desvendar os

mistérios da natureza levou-o ao estudo da Terra.Perguntas tais como: de onde vem as lavas dos vulcões; oque causa os terremotos; como se formam as montanhas; deque modo se formaram os planetas e as estrelas, e muitasoutras, sempre foram enigmas que o homem vem tentandodecifrar. O principal fator que impulsiona o homem amelhor conhecer a Terra é o fato de ter que usarmateriais extraídos do subsolo para atender as suasnecessidades básicas.

Na idade Média, acreditava-se que a Terra era o

centro do Universo e que todos os outros astros, como oSol, a Lua, os planetas e as estrelas giravam em tornodela. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia,o homem pôde comprovar que a Terra pertence ao umconjunto de planetas e outros astros, que giram em tornodo Sol, formando o sistema solar. Descobriu-se tambémque a própria Terra se modifica através dos tempos. Porexemplo, áreas que hoje estão cobertas pelo mar, há 15mil anos eram planícies costeiras, semelhante à baixadade Jacarepaguá; regiões que estavam submersas há milhões

de anos, formam agora montanhas elevadas como os Alpes eos Andes. Lugares onde existiam exuberantes florestasestão hoje recobertas pelo gelo da Antártica outransformaram-se em desertos, como o Saara. O materialque atualmente constitui montanhas, como o Pão de Açúcare o Corcovado, formou-se a centenas ou milhares demetros abaixo da superfície terrestre, há muito milhõesde anos (SBG, 1987).

Estas transformações são causadas por gigantescosmovimentos que ocorrem continuamente no interior e nasuperfície da Terra. Por serem transformações muitolentas, o homem não pode acompanhá-las diretamente, poisele só apareceu há cerca de dois milhões de anos. Issoquer dizer que, se toda a evolução da terra fosse feitaem um ano, o homem só teria aparecido quando faltassemdois minutos para a meia-noite do último dia do ano.

Além disso, o homem só tem acesso à camada maissuperficial do nosso planeta. A distância da superfícieaté o centro da Terra mede 6.378 km - dois mil

quilômetros a mais que a distância entre o Oiapoque e oChuí, pontos localizados nos extremos norte e sul do



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Brasil - e a maior perfuração já feita só alcançou 10 kmde profundidade.

Então, como se pode saber o que existe dentro da

Terra em tão grandes profundidades e como descobrir aidade de cada período da história da Terra? Isto épossível através do estudo das rochas, dos terremotos,dos vulcões, dos restos dos organismos preservados nasrochas e das propriedades físicas terrestres, tais comoo magnetismo e a gravidade.

As rochas são formadas por minerais, que por sua vezsão constituídos por substâncias químicas que secristalizam em condições especiais. O estudo dosminerais contidos em uma determinada rocha pode indicar

onde e como ela se formou.Para medir o tempo geológico, utiliza-se elementos

radioativos contidos em certos minerais (dataçãoabsoluta). Esses elementos são os relógios da Terra.Eles sofrem um tipo especial de transformação que seprocessa em ritmo uniforme, século após século, semnunca se acelerar ou retardar. Por este processo chamadoRADIOATIVIDADE, algumas substâncias se desintegram,transformando-se em outras. Medindo-se a quantidadedessas substâncias em uma rocha, pode-se saber a sua

idade (Capítulo IV).

A Terra atrai os corpos pelas forças magnética egravitacional. Estas forças variam de local para local,devido as diferenças superficiais e profundas dosmateriais que constituem a Terra. A análise dessasdiferenças é outra forma de interpretar o que existe nosubsolo terrestre (Tabela I.1).

Todos esses estudos fazem parte da GEOLOGIA, aciência que busca o conhecimento da origem, composição e

evolução da Terra. Outras ciências da Terra como aGEOGRAFIA, a OCEANOGRAFIA e a METEOROLOGIA, ocupam-se deoutros aspectos do nosso planeta (SBG, 1987).

Tabela I.1. Dados numéricos da Terra.

Raio equatorial 6.378 kmRaio polar 6.356 kmDiferença (RE - RP) 22 kmPerímetro no Equador 40.075 kmÁrea superficial da terra 510 milhões de km2 Volume 1,083 x 109 km3 Massa 5,976 x 1027 g



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Densidade média 5,517 g/cm3 Densidade média nasuperfície

2,7 - 3,0 g/cm3

Densidade no núcleo 13 g/cm3

Gravidade no Equador 978,032 cm/s2 Elevação média doscontinentes

623 m

Profundidade média dosoceanos

3,8 km

I.1 Origem e Evolução da Terra

Estima-se que a formação do Sistema Solar teveinício há seis bilhões de anos, quando uma enorme nuvemde gás que vagava pelo Universo começou a contrair. A

poeira e os gases dessa nuvem se aglutinaram pela forçada gravidade e, há 4,5 bilhões de anos, formaram váriasesferas que giravam em torno de uma esfera maior, de gásincandescente, que deu origem ao Sol. As esferas menoresformaram os planetas, dentre os quais a Terra. Devido àforça da gravidade, os elementos químicos mais pesadoscomo o ferro e o níquel, concentraram-se no seu centroenquanto os mais leves, como o silício, o alumínio e osgases, permaneceram na superfície. Estes gases foram, emseguida, varridos da superfície do planeta por ventos

solares.Assim, foram separando-se camadas com propriedades

químicas e físicas distintas no interior do GloboTerrestre. Há cerca de 4,4 a 4,0 bilhões de anos,formou-se o NÚCLEO - constituído principalmente porferro e níquel no estado sólido, com raio de 3.700 km.Em torno do núcleo, formou-se uma camada - o MANTO - quepossui 2.900 km de espessura, constituída de material emestado pastoso, com composição predominante de silício emagnésio (Figura I.1).

Em torno de 4 bilhões de anos atrás, gases do mantoseparam-se, formando uma camada de ar ao redor da Terra- a ATMOSFERA. Finalmente, há aproximadamente 3,7bilhões de anos, solidificou-se uma fina camada derochas - a CROSTA. A crosta não é igual em todos oslugares. Debaixo dos oceanos, ela tem mais ou menos 7 kmde espessura e é constituída por rochas de composiçãosemelhante à do manto. Nos continentes, a espessura dacrosta aumenta para 30-50 km, sendo composto por rochas

formadas principalmente por silício e alumínio e, por



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isso, mais leves que as do fundo dos oceanos (SBG,1987).

I.2 Constituição Interna da Terra

As informações das camadas internas da Terra sãoobtidas a partir de informações diretas e indiretas. Asobservações da densidade e da gravidade do globoterrestre mostram que o interior e a crosta devempossuir uma constituição diferente. Observaçõessismológicas (comportamento das ondas sísmicas) ededuções baseadas em estudos de meteoritos indicam que aTerra é constituída de várias camadas.

Figura I.1. Estrutura interna da Terra (Kearey e Vine,1990).

Medições geoquímicas elementares da massa, volume emomento de inércia da Terra indicam que a densidade deseus materiais cresce de fora para dentro, alcançando umvalor da ordem de 13 g/cm3 perto do centro (Tabela I.1).

As velocidades das ondas sísmicas dão-nos uma idéiadetalhada quanto à distribuição dos materiais nointerior. Assim haveria uma crosta com uma espessuramédia de 35 km sob os continentes e 7 km sob os oceanos;

um manto que se estende à metade da distância até ocentro; um núcleo líquido ocupando cerca de dois terços



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da distância restante e um núcleo interno sólido (FiguraI.1).

Tabela I.2. Tipos de ondas sísmicas e suas

características.Ondas Características

P - primária Rápidas, ondas longitudinais com pequenaamplitude, semelhantes às ondas sonoras. Propagam-se com maior velocidade nas camadas de maiordensidade. Velocidade média 5,5 - 13,8 km/s

S -secundária

Pouco veloz, ondas transversais, semelhantes àvibração da luz. Só se propagam através desólidos. Velocidade média 3,2 - 7,3 km/s

L - longa Menor velocidade, propagam próximo à superfície,apresentam grande comprimento de onda. Velocidademédia 4 - 4,4 km/s

A natureza dos materiaisde cada uma dessasregiões foramdeterminadas por mediçõesde ondas sísmicas (TabelaI.2 e Figura I.2), devidoas variações da densidadee das constanteselásticas. Devido àsdiferentes velocidades epercursos, os três tiposde ondas chegam a umsismógrafo em temposdiversos, os registrosdessas ondas fornecem alocalização do foco doterremoto e informaçõesdas camadas inferiores.

Figura I.2. Propagaçãodas ondas sísmicas(Selbey, 1985).

Para restringir nossas suposições quanto a químicado interior, precisamos de dados de outras fontes. Umapossível indicação provém do estudo dos meteoritos.

Esses objetos que caem sobre a Terra a partir de órbitassolares são interpretados como fragmentos de um planeta



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desaparecido, ou possivelmente, resíduos de material quecompôs originariamente a Terra. A composição média dosmeteoritos deve se assemelhar à composição média de todaa Terra.

I.3. Meteorito

Os meteoritos são objetos que se movem no espaço eque atravessam a atmosfera e chegam a superfície daTerra sem serem totalmente vaporizados. Provavelmente,pertencem ao sistema solar e tem origem no cinturão deasteróides localizados entre as órbitas dos planetasJúpiter e Marte. O fenômeno causado pela queda demeteorito é popularmente conhecido como estrela cadente.

A composição dos meteoritos é variável, num extremoestão os que são compostos predominantemente de ferrometálico com alguma porcentagem de níquel. Em outroestão os que consistem principalmente de silicatos eassemelhando-se em composição às rochas ultramáficas.Inclui na composição dos meteoritos, tanto silicatoscomo metal nativo e algumas a fases sulfetadas (troilitaFeS).

Entre os meteoritos distinguem-se 3 grupos:

Sideritos: compostos de ferro metálico com + 8% de Ni; Assideritos ou aerólitos: compostos principalmente por

silicatos e baixo teor de ferro;

Litossideritos: composição intermediária.

A Terra é constituída por uma série de camadasconcêntricas de constituição química diferentes e, emestado físico distinto ao redor do núcleo, cada uma

dessas camadas tem uma condutividade diferente. Como asvelocidades das ondas sísmicas dependem das propriedadese das densidades dos materiais através dos quais passamas ondas, as mudanças de velocidade a diferentesprofundidades são atribuídas a diferentes composições edensidades e, talvez, a diferentes estados, sobretudo nonúcleo (Figura I.2).

Os geofísicos reconheceram duas descontinuidadesdividindo a Terra em três partes:

Crosta: desde a superfície em direção ao centro, até aprimeira descontinuidade (Mohorovicic, 30 -50 km).A crosta é dividida em crosta continental (mais



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espessa e menos densa) e crosta oceânica (menosespessa e mais densa);

Manto: desde a base da crosta até a segunda

descontinuidade (Wiechert-Gutemberg, 2.900 km); Núcleo: desde a descontinuidade do manto até o centro da

Terra.

A crosta continental é de composição granítica ougranodiorítica e a crosta oceânica é de composiçãobasáltica, correspondendo ao SIAL (material rico em Si eAl) e ao SIMA (rico em Si e Mg), respectivamente (TabelaI.3).

O manto é formado por material silicatado de olivina

e piroxênio ou seus equivalentes de pressão etemperaturas altas. O núcleo ou siderosfera éconstituído por ligas de ferro-níquel, possivelmente aparte exterior é líquida e a parte inferior é sólida.Para completar, deve-se adicionar a crosta, manto enúcleo, mais três zonas: a atmosfera, hidrosfera ebiosfera. A atmosfera é o envoltório gasoso. Ahidrosfera a camada descontínua de água, salgada ou doce(oceanos, lagos e rios). A biosfera é a totalidade damatéria orgânica distribuída através da hidrosfera,

atmosfera e superfície da crosta.Embora importantes do ponto de vista geoquímico, a

hidrosfera, biosfera e atmosfera contribuem com menos de0,03% da massa total da Terra, a crosta 0,4%, o manto67% e o núcleo 32%.

Tabela I.3. Características da estrutura interna daTerra.

Profundidad ekm

Denominação Constituiçãolitológica

Densidadeg/cm 3

Temperatura(oC)

Litosfera 15 a 25 crosta

superior SiAlsedimentosgranito

2,7 600

30 a 50 crostainferior SiMa basalto 2,9 1.200

1.200 Mantosuperior

(astenosfera)

peridotito 3,3 3.400

2.900 Mantoinferior

silicatos,sulfetos eóxidos

4,7 4.000

6.370 Núcleo NiFeferro

metálico e12,2 4.000



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níquel

I.4. Distribuição dos elementos na crostaterrestre

A geoquímica mostra a importância dos elementos queconstituem os minerais, cujos objetivos essenciais são:

a determinação da abundância dos elementos naTerra;

a repartição dos elementos nos minerais e nasrochas;

estabelecimento dos princípios que regem aabundância e distribuição dos elementos químicos.

A crosta é composta de silicatos de alumínio, sódio,potássio, cálcio, magnésio e ferro. Em função do númerode átomos o oxigênio ultrapassa 60% e forma mais de 90%do volume total ocupado pelos elementos. A Tabela I.4mostra a repartição dos constituintes da crostaterrestre em porcentagem em peso de óxidos, em íons enos minerais.

Tabela I.4. Distribuição dos elementos na crostaterrestre.

Óxidos Peso%

Íons Peso%

Volume%

Minerais Peso%

SiO2 59,12 O 46,6 92,0 Feldspatoalcalino

31,0

Al2O3 15,34 Si 27,72 0,8 Plagioclásio 29,2Fe2O3 +FeO

6,88 Al 8,13 0,8 Quartzo 12,4

MgO 3,49 Fe 5,0 0,7 Piroxênio 12,0CaO 5,08 Ca 3,63 1,4 Minerais

opacos

4,1

Na2O 3,84 Na 2,83 1,6 Biotita 3,8K2O 3,13 K 2,59 2,1 Olivina 2,6TiO2 1,05 Mg 2,09 0,6 Hornblenda 1,7Total 97,93 98,59 100,0 Muscovita 1,4

Clorita 0,6Apatita 0,6Nefelina 0,3Titanita 0,3

100,0



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I.5 Classificação Geoquímica dos Elementos

As diretrizes da geoquímica moderna tratam demostrar onde se podem encontrar os elementos e em que

condições. Ex.: Lantânio e potássio encontram-se juntos;telúrio e tântalo “fogem” um do outro. Alguns, emborapresentes, estão dispersos como o rubídio no potássio egálio no alumínio. Háfnio e selênio não são formadoresde acumulações e às vezes, se acham tão dispersos nanatureza que seu percentual na composição das rochas éínfimo. Outros elementos como chumbo e ferro durante seuprocesso de deslocamento experimentam uma parada eformam combinações capazes de acumularem-se comfacilidade (Antonello, 1995).

A geoquímica estuda as leis da distribuição emigração dos elementos em condições geológicas definidasmarcando seu percurso e exploração das jazidas minerais.

Goldschmidt foi o primeiro a acentuar a importânciada diferenciação geoquímica primária dos elementos,classificando-os da seguinte maneira:

Siderófilos: com afinidade pelo ferro metálico; ex.:Cr, V, Co, Ni.

Calcófilos ou sulfófilos: com afinidade pelosulfeto, ex.: Pb, Zn, Cu, Ag, Hg, Bi, Sb, Se,Fe, S, As.

Litófilos: com afinidade pelo silicato, ex.: O, Si,Al, Na, K, Ca, Mg.

Atmófilos: com afinidade pela atmosfera, ex.: O, C,gases nobres, N.

Alguns elementos mostram afinidade por mais de umgrupo, pois a distribuição de qualquer elemento depende,em certo grau, da temperatura, pressão e ambientequímico, como um todo.



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Capítulo II. DINÂMICA INTERNA

II.1. Vulcanismo

Os vulcões são crateras ou fissuras na crostaterrestre através da qual o magma (rocha fundida que seorigina em profundidade, abaixo da crosta), sobe até asuperfície em forma de lava. Localizam-se geralmente aolongo dos limites das placas crustais; a maioria fazparte de um cinturão chamado “círculo de fogo”, que seestende ao longo das costas do oceano Pacífico.

Os vulcões podem ser classificados de acordo com afreqüência e violência de suas erupções. As erupções não

explosivas, geralmente ocorrem onde as placas crustaisse separam, ou seja, nas bordas de placas divergentes(ex. Cordilheira Mesoceânica). Estas erupções produzemlava basáltica (básica) móvel, que se espalharapidamente por longas distâncias e forma conesrelativamente achatados. As erupções mais violentasacontecem onde as placas colidem, bordas convergentes(ex. Andes). Essas erupções expelem lava riolítica(ácidas) viscosa e explosões repentinas de gases, cinzase piroclastos (fragmentos de lava solidificada). A lava

é pouco móvel, percorre distâncias curtas e dá origem acones de vertentes íngremes. Alguns vulcões apresentamerupções de lava e cinza, que formam os conescompósitos.



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Os vulcões com erupçõesfreqüentes são descritoscomo ativos; os vulcões

dormentes são os queraramente entram emerupção, e os queaparentemente cessam aserupções são consideradosextintos.

Além dos vulcões, outrosaspectos associados àszonas vulcânicas são osgêiseres, fontes minerais

quentes, fumarolas e poçosde lama borbulhante.

Figura II.1. Esquema de um vulcão.

Plutonismo é o conjunto de processos magmáticos queocorrem no interior do planeta e que geram intrusões demagma. Plúton é o corpo de rocha magmática consolidadano interior da crosta terrestre, a partir de uma câmara

magmática. Designa-se de rocha encaixante a rochainvadida por um plúton. Os plútons podem ser de doistipos: concordantes (“sill”, lacólito e facólito) e

discordantes (“neck”, dique, batólito e "stock").

Material vulcânico:

piroclastos: bomba, tufos, lapilli, cinza etc.

gases: vapor d'água, CO2, H2S, HCl, SO2 etc.

lavas: almofadadas, "aa" e cordadas.

A viscosidade do magma é variável, dependendoessencialmente da sua temperatura e da composiçãoquímica. Magma ácido, isto é, rico em sílica, é maisviscoso do que um magma básico, pouca sílica (Leinz eAmaral, 1987).

Magma ácido rico em sílica mais viscoso

Magma básico pobre em sílica mais fluido

Tipos de vulcanismo: havaiano, peleano,

estromboliano e pliniano



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O calor interno da Terra é associado ao calorremanescente da sua formação (Big Bang) e da

desintegração de isótopos radiogênicos; p.ex., K40,

Th232

e U238

. O grau geotérmico refere-se aprofundidade, em metros, para elevar-se a temperatura em1°C. O valor médio é de 30 m, podendo existir grandesvariações, dependendo da localização geográfica.

II.2. Terremotos

O terremoto, ou sismo é qualquer vibração na crostae que tem origem no seu interior. Quando a vibração érelativamente intensa, o tremor de terra se tornaperceptível aos nossos sentidos.

Quando muito fraca, seuregistro se faz por meiode aparelhos especiais,denominados sismógrafos(Figura II.2). Talvibração é denominada demicrossismo.

Figura II.2. Sismógrafo



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Figura II.3. a) linha de propagação das ondas sísmicas; b c) sismógrafos; d) propagação das ondas; e)sismograma; f) gráfico mostrado a diferença no tempode chegada dos três tipos de ondas em locaisdiferentes (Selbey, 1985).

Em um ano registram-se na superfície terrestre cercade 100 mil terremotos. Destes, 90 mil possuem

intensidade muito fraca, sendo quase imperceptíveis aossentidos das pessoas; 9.000 são de intensidade fraca eos 1.000 restantes de intensidade média. Apenas 100 serevelam fortes, e só 10, aproximadamente, sãocatastróficos.

Os terremotos não se distribuem uniformemente emtoda a superfície da Terra, existem regiões onde ofenômeno é praticamente desconhecido, são as chamadasregiões assísmicas, como as áreas centrais do Canadá edos Estados Unidos, a África (exceto a orla

mediterrânea), a Arábia, a Ásia Central e a Austrália.

As regiões mais intensamente atingidas poratividades sísmicas são aquelas localizadas nas bordasdas placas tectônicas. Na Figura II.2 estãorepresentados os epicentros dos terremotos mais intensosao longo de um período de 6 anos. Observa-se que oterritório brasileiro está praticamente fora das regiõescom maiores incidências de terremotos, isto é, devido asua posição no interior da placa sul-americana.

As principais causas dos terremotos são: desabamentointerno, vulcanismo, acomodamento de rocha e tectonismo.



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Os terremotos por desabamento podem ser provocados pordissolução (cavernas) ou deslizamento de massas rochosasem virtude da ação da força da gravidade. Essesterremotos são em geral fracos e de pouco poder

destrutivo, pelo menos em comparação com os de origemvulcânica e tectônica.

Em regiões sujeitas a ocorrências vulcânicas, osterremotos produzidos por explosões internas decorrem,em geral, do escape violento de gases acumulados sobforte tensão e do magma.

Os mais terríveis terremotos estão associados acausas tectônicas, que se desencadeiam quando uma porçãodos materiais do interior da Terra, distendido ou

comprimido e deformados por tensões acumuladas, atinge oponto de ruptura, procurando um novo estado deequilíbrio.

A intensidade dos terremotos é medida pela escalaRichter, criada em 1935 pelo cientista americano CharlesFrancis Richter. O terremoto de maior intensidade járegistrado marcou 8,6, mas, teoricamente não há limites.

Lugares geométricos na crosta associados aos sismos:

hipocentro - ponto no interior da crosta onde teve

a origem do terremoto;

epicentro - ponto na superfície da crosta,projeção do hipocentro ortogonal à superfície.

Efeitos dos abalos sísmicos: maremotos, tsunamis eterremotos.

Figura II.4. Localização do hipocentro.



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Figura II.5. Localização dos epicentros dos terremotos mais intensos (Kearey e Vine, 1990).



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II.4. Tsunamis

Figura II.5. Formação dos tsunamis.

II.3. Vulcanismo e Terremoto no Brasil

Nas bordas de placas, o vulcanismo é um processocontínuo, pois, ao longo das cordilheiras submarinas quese estendem longitudinalmente no meio dos grandesoceanos, as chamadas dorsais médio-oceânicas, o magmaemerge das profundezas da Terra, controlado pela fusãode material na parte superior do manto.

Há dois tipos de crosta: continental, situada noscontinentes e oceânica que constitui o assoalho dosmares. As placas tectônicas são formadas por crosta -continental e oceânica - e pela parte superior do manto.

Nas zonas de colisão entre continentes, como noHimalaia, ou entre uma placa oceânica e outra



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continental, como nos Andes, a mais densa delas éempurrada sob a outra, rumo a parte profunda do manto -onde, em conseqüência das altas pressões e do calor,sofre fusão. Em sua ascensão, a massa fundida forma

vulcões e grandes corpos de rochas ígneas abaixo dasuperfície. Nas áreas afastadas das bordas de placas, emcontrapartida, o vulcanismo é fenômeno menos comum,embora não possa ser considerado inexistente.

O território brasileiro situa-se no interior dagrande placa tectônica conhecida como placa sul-americana. Na extremidade sul do continente, há ainda aplataforma patagônica. A região ativa da placa, comterremotos e vulcões, é a cadeia andina, situada a oestedessas duas plataformas (Figura II.2).

Há evidências da presença de vulcões no nossoterritório, que nem sempre teria sido, portanto, tão“estável”. E não foi uma presença discreta: os indícios

de atividade vulcânicas no Brasil são incontáveis, sejanum passado relativamente próximo, como na ilha deTrindade e em Fernando de Noronha, num passado remoto,caso de Poços de Caldas, entre muitos outros, ou aindaem tempos muito mais longínquos, caso de Crixás em Goiás(Carneiro e Almeida, 1990).

Durante o Mesozóico tiveram várias atividadesvulcânicas no território brasileiro, principalmente decomposição alcalina. As principais ocorrências dederrames localizam-se em Nova Iguaçu (RJ), Tanguá (RJ),Jacupiranga (SP), Anitápolis (SC), Serra Negra (SP),Itatiaia (RJ), Cabo Frio (RJ), entre outros.

Vulcanismo de fissura de lava básica, toleíticas,ocorreu na bacia do Paraná, no fim do Jurássico eprincipalmente no período Cretáceo (120 - 130 milhões de

anos). Esses derrames atingiram cerca de 1.200.000 km

2

(Popp, 1995). A alteração da rocha basáltica deu origemao solo denominado de terra-roxa que recobre grandeparte da bacia do Paraná.

Recentemente tem sido registrados vários abalossísmicos de baixa intensidade no território brasileiro.No dia 12 de maio de 2000 vários estados brasileiras(Goiás, São Paulo, Rio Grande do Sul e Mato Grosso)foram atingidas por terremoto de baixa intensidade, osismo teve o seu epicentro localizado na região de Jujuy

na Argentina (Figura II.6).



Geologia..................................................................................................... 21

Figura II.6. Área atingida pelo sismo que teve oepicentro na região de JuJuy – Argentina.



Geologia..................................................................................................... 22

Capítulo III. TEORIA DA TECTÔNICA DE PLACAS

Em 1620 o inglês Sir Francis Bacon registrava asimilaridade entre o contorno litorâneo da Áfricaocidental e do leste da América do Sul. Em meados doséculo XIX surgia a tese de que os dois continentespossuíam um passado comum. O alemão Alfred Wegenerformulou, em 1912, a Teoria da Deriva Continental,baseando-se em algumas evidências fósseis e semelhançaentre as estruturas de relevo. Ele postulou a unidadedas massas continentais no passado (Pangéia), que teriamdepois se fragmentado e afastado umas das outras,

conformando os continentes e bacias oceânicas atuais.A genialidade da intuição de Wegener decorre da

ausência de meios científicos, na sua época, para avalidação da idéia da deriva dos continentes.Entretanto, justamente esse fato transformou-o, pormuito tempo, num incompreendido. A ausência de ummecanismo aceitável para justificar o movimento demassas continentais “sufocando” assoalhos oceânicoscondenou a nova teoria à marginalidade.

O arcabouço científico para a Teoria da Deriva

Continental só iria se desenvolver muito mais tarde. Oestudo detalhado do fundo dos oceanos, iniciando com ouso do sonar na Segunda Guerra Mundial e intensamentedesenvolvido nas últimas décadas, finalmente forneceuuma explicação plausível para a “migração” das massas

continentais (Magnoli e Araújo, 1997).

A Terra está dividida em placas relativamente finas(podendo ou não conter continentes), cada qualcomportando-se como uma unidade mais ou menos rígida,

que movimenta-se uma em relação à outra.Sabe-se hoje em dia que os continentes se movem.

Acredita-se que há muitos milhões de anos, todos estavamunidos em um único e gigantesco continente chamadoPANGÉIA. Este teria se dividido em fragmentos, que sãoos continentes atuais. Foi o curioso encaixe de quebra-cabeça entre a costa leste do Brasil e a costa oeste daÁfrica que deu origem a esta teoria, chamada de DERIVACONTINENTAL.

Ao estudar o fundo do Oceano Atlântico descobriu-seuma enorme cadeia de montanhas submarinas, formada pelasaída de magma do manto. Este material entra em contato



Geologia..................................................................................................... 23

com a água, solidifica-se e dá origem a um novo fundosubmarino, à medida que os continentes africano e sul-americano se afastam. Este fenômeno é conhecido comoEXPANSÃO DO FUNDO OCEÂNICO.

Com a continuidade dos estudos, as teorias da DerivaContinental e da Expansão do Fundo Oceânico foramagrupadas em uma nova teoria, chamada TECTÔNICA DEPLACAS. Imagine os continentes sendo carregados sobre acrosta oceânica, como se fossem objetos em uma esteirarolante. É como se a superfície da Terra fosse divididaem placas que se movimentam em diversas direções,podendo chocar-se umas com as outras. Quando as placasse chocam, as rochas de bordas enrugam-se e rompem-se,originando terremotos, dobramentos e falhamentos.

Embora a movimentação das placas seja muita lenta -da ordem de poucos centímetros por ano - essas dobras efalhas dão origem a grandes cadeias de montanhas como osAndes, os Alpes e os Himalaias.

Outro fenômeno causado pelo movimento de placas é ovulcanismo, que pode originar-se pela saída de rochasfundidas - MAGMA - em regiões onde as placas se chocamou se afastam. Quando o magma que atinge a superfície seacumula em redor do ponto de saída, formam-se os

VULCÕES. Os terremotos no Brasil felizmente são muitosraros e de pequena intensidade e somente são encontradosrestos de vulcões extintos. Isto ocorre devido ao fatodo nosso país situar-se distante de zona de choque e deafastamento de placas.

III.1. Origem das placas e dos seus movimentos

A convecção do magma na Astenosfera (envoltório

plástico localizado no Manto Superior) produz plumasascendentes quentes que, atingindo a parte superficialda Crosta, criam nova crosta oceânica (basalto). Paramanter a área (e volume) da Terra constantes, é precisoque, em algum lugar, a crosta oceânica seja destruída(consumida); isto ocorre em zonas de subducção, onde acrosta oceânica afunda, por ser a mais densa, fechando apluma descendente (mais fria) da célula de convecção daAstenosfera. Assim, os continentes (menos densos)migram, empurrados (e puxados) pela crosta oceânica

(mais densa) (Figura III.1).



Geologia..................................................................................................... 24

Figura III.1. Esquema da Dorsal do Atlântico e a da placa sul-americana e seus limites (Salgado-Labouriau, 1994).

Os movimentosentre as placaspodem ser de trêstipos: convergente(compressivo),divergente(distensivo) etranscorrente(Figuras III.2III.3 e TabelaIII.1).

Figura III.2. Tipos de limites de placas tectônicas.



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Figura III.3. Mapa tectônico indicando os limites das placas, as setas indicam a direção movimentos e a velocidade (cm/ano) (Wilson, 1989).



Tabela III.1. Tipos de limites de placas tectônicas e suas principais características.

Tipos deBordas

Tipos de PlacasEnvolvidas

Topografia Eventos Geológicos Exemplos Modernos

Divergentes

Oceânica -Oceânica

Cadeia demontanhamesoceânica

Espalhamento do fundooceânico, terremotos(foco raso) evulcanismo

Cordilheiramesoceânica

Continental -

Continental

“Rift

Valley”

Terremotos e

vulcanismo

“Rift” do leste

africano

Oceânica – Oceânica

Arcos deilhas,fossasoceânicas

Subducção, terremotos(foco profundo),vulcanismo, deformaçãodas rochas

Pacífico (Norte)

ConvergentesOceânica – Continental

Montanhas efossasoceânicas

Subducção, terremotos(foco profundo),vulcanismo edeformação das rochas

Andes

Continental -Continental

Cadeias demontanhas

Terremotos (focoprofundo) e deformaçãodas rochas

Himalaias

Transcorrentes

Oceânica -Oceânica

Terremotos Pacífico (Leste eSul)

Continental -Continental

Deformaçõesao longo dasfalhas

Terremotos edeformação das rochas

Califórnia



Evidências da Teoria da Deriva Continental

semelhança entre afauna e flora fósseis

encontrada emcontinentes separados;

conformação doscontinentes sul-americano e africano(Figura III.4);

dados paleoclimáticosem desacordo com oRecente, registradosem rochas sedimentaresem diversoscontinentes;

continuidade decadeias de montanhasentre doiscontinentes;

semelhanças entrelitologias

recifes de corais

fossilizados naGroenlândia e Canadá

Figura III.4. Reconstituição do

Gondwana (Kearey & Vine, 1990).

Evidências da Teoria de Expansão do Fundo Oceânico

sedimentos jovens e pouco espessos recobrindo acrosta oceânica;

crosta oceânica mais velha é Triássica;

simetria de idades da crosta oceânica a partir dacordilheira Mesoceânica;

idade das ilhas vulcânicas do Pacífico.

Os estudos do paleomagnetismo nas rochas basálticasque constituem a crosta oceânica, indicam que o polomagnético da Terra tem mudado de posição em relação aoscontinentes durante a história geológica.

III.2 Falhas e Dobras

O movimento contínuo das placas da crosta terrestrepode comprimir, esticar ou quebrar os estratos rochosos,deformado-os e produzindo falhas e dobras. Uma falha éuma fratura numa rocha, ao longo da qual ocorre



Geologia..................................................................................................... 28

deslocamento de um lado em relação ao outro. O movimentopode ser vertical, horizontal ou oblíquo (vertical ehorizontal). Estas evidências de tectonismo podem serclaramente observadas nas rochas metamórficas que

constituem grande parte do estado do Rio de Janeiro.

As falhas ocorrem quando as rochas duras e rígidas,que tendem a quebrar-se e não a dobrar-se. As menoresfalhas ocorrem em cristais minerais individuais e são detamanho microscópico, enquanto a maior delas - o GreatRift Valley (a Grande Fossa), na África - tem mais de 9mil km de comprimento. O movimento ao longo das falhasgeralmente causa terremotos, o exemplo típico destemovimento é a falha de Santo André, Califórnia - EUA.

Dobra é a curvatura de umacamada rochosa causada porcompressão, podem variar emtamanho, de uns poucosmilímetros de comprimentoàs cadeias montanhosasdobradas com centenas dequilômetros de extensão.Além de falhas e dobras,outros aspectos associados

com deformações das rochassão os boudins, os mullions e fraturas escalonadas (enéchelon).

Figura III. Dobras.

As dobras ocorremnas rochaselásticas, quetendem a dobrar-semais do quequebrar-se. Os doistipos principais dedobras são asanticlinais (os

flancos convergempara cima) e as Figura III. Sinclinais e



Geologia..................................................................................................... 29

sinclinais (osflancos convergempara baixo) (FiguraIII. ).

anticlinais.

III.3. Origem das Montanhas

Os processos envolvidos na formação das montanhas -a orogênese - ocorrem como resultado do movimento dasplacas crustais. Há três tipos principais de montanhas:as de origem vulcânica, as montanhas de dobramento e asmontanhas por falhamento ou de blocos. A maioria dasmontanhas vulcânicas forma-se ao longo dos limites dasplacas, onde estas aproximam ou se separam, e a lava eos detritos são ejetados em direção à superfícieterrestre. A acumulação de lava e material piroclásticopode formar uma montanha em torno da chaminé de umvulcão.

As montanhas por dobramento se formam onde as placasse encontram e provocam o dobramento e o soerguimentodas rochas. Onde a crosta oceânica se encontra com a

crosta continental menos densa, a crosta oceânica éempurrada sob a crosta continental. A crosta continentalé então dobrada pelo impacto e se formam montanhas dedobramento, como os Apalaches na América do Norte. Ascadeias dobradas formam-se também quando encontram-seduas áreas de crosta continental. O Himalaia, porexemplo, começou a formar-se quando a Índia colidiu coma Ásia, dobrando os sedimentos e parte da crostaoceânica entre as duas placas.

As montanhas por falhamento de blocos formam-se

quando um bloco de rocha é soerguido entre duas falhascomo resultado de compressão ou tensão na crostaterrestre. Com freqüência, o movimento ao longo dasfalhas ocorre gradualmente durante milhões de anos.Contudo, duas placas podem deslizar bruscamente ao longode uma linha de falha - a falha de Santo André, porexemplo, provocando terremotos.

O tectonismo abrange dois tipos diferentes demovimentos: orogênese e epirogênese.

Orogêneses são os processos de formação de grandescadeias de montanhas, em áreas compressivas (choque de



Geologia..................................................................................................... 30

placas) entre crosta continental/crosta continental oucrosta continental/crosta oceânica. Trata-se dedeformações relativamente rápidas da crosta terrestre,geradas pela acomodação de placas tectônicas. São

associadas a essas áreas: dobras, falhas inversas,vulcanismos, plutonismos, sismos etc.

Epirogênese são processos de grande amplitude queafetam por igual extensas áreas continentais, podendoformar grandes arqueamentos, provocando elevações decertas áreas e depressões de outras. Os movimentos sãolentos e predominantemente na vertical.

"Rift" é processo de rompimento de antigoscontinentes, instalando novas áreas oceânicas:

cordilheira Mesoceânica (crosta oceânica) e áreasdistensivas (divergência de placas) dentro de crostacontinental ou de crosta oceânica.

Pangea - Antigo supercontinente, reunido no final doCarbonífero, composto pelo Gondwana e de outras massascontinentais, que se desmembrou a partir do final doTriássico. Da massa oceânica circundante (Pantalassa)originaram-se os atuais oceanos Pacífico e Ártico, porcontração, e o Atlântico Norte, pela separação entre aAmérica do Norte, Gondwana e Eurásia, a partir do

Jurássico. Uma menor massa marinha, o mar de Tétis,dispunha-se, semicerrado, a Leste do Pangea (a partir doqual originou-se, por compressão, o mar Mediterrâneo).

Gondwana - Antigo continente, reunido no final doProterozóico, composto pelas atuais América do Sul,África, Índia, Madagascar, Austrália e Antártica, que sedesmembrou a partir do Cretáceo, originado os atuaiscontinentes e os oceanos Índico, Antártico e AtlânticoSul (Figura III.4).



Geologia..................................................................................................... 31

Capítulo V. MINERALOGIA

A mineralogia estuda os minerais cientificamente

envolvendo o conhecimento da estrutura interna,composição, propriedades físicas e químicas, modo deformação, ocorrência, associações e classificação.

Atualmente existem cerca de 3.500 nomes de minerais.Novos minerais tem sido acrescentados a esta lista cadaano. São minerais que foram descobertos através detécnicas analíticas novas, tais como microanálise emicrossonda eletrônica. Muitos minerais têm sidoretirados das listas de minerais existentes pois métodosmodernos de estudos mostraram que as substâncias

consideradas como minerais individuais são associaçõesou misturas de minerais (Antonello, 1995).

Mais ou menos 20 minerais mais comuns sãoresponsáveis por mais de 95% de todos os minerais nacrosta continental e oceânica. Eles estão contidos emquase todas rochas. Os silicatos são os mais abundantes.

As características principais de qualquer mineralsão sua estrutura cristalina e sua composição química,

levando em consideração o conteúdo químico permitidopela substituição de átomos de um elemento pelos deoutro numa dada estrutura. Por exemplo, o valor demuitos minerais, origina-se do fato de conterem um metalque é um constituinte acessório e não essencial. Ex.:tório na monazita, prata na tetraedrita. Nestes casos,um conhecimento do mecanismo pelos quais osconstituintes chegaram a estar presentes, pode ser degrande significação econômica.

Usamos uma vasta quantidade de minerais e produtos

de minerais na nossa sociedade. Embora a maioria daspessoas não se dê conta, a mineração ou maisespecificamente os produtos que ela gera, está presenteem praticamente todas as etapas do seu cotidiano, domomento em que elas se levantam ao instante em que sedeitam. Virtualmente tudo que usamos tem conexão fortecom os minerais.

Por vezes ele é usado em sua forma natural por terpropriedades valiosas. Ex.: diamante por sua beleza e

pela sua extrema dureza. Em outras ocasiões, os mineraispossuem componentes químicos de grande valor. Ex.:



Geologia..................................................................................................... 32

calcopirita (CuFeS2) consiste em 34% de cobre e omineral é coletado para se recuperar este metal valioso(Antonello, 1995).

Os minerais não são considerados meramente comoobjetos de beleza ou como fonte de material econômico.Eles podem ser “chaves” para o entendimento das

condições nas quais eles e as rochas foram formadas. Oestudo dos minerais pode indicar importantes informaçõessobre as condições físico-químicas de regiões da Terraque não são acessíveis a observação e mensuração direta(manto e núcleo).

V.1 Ciclo GeoquímicoA parte acessível ao exame direto do ciclo

geoquímico é a superfície da Terra, onde os elementosmigram. O ciclo geoquímico não é fechado nem materialnem energeticamente.

A partir do magma, o material original, que é umamistura complexa de silicatos, óxidos e compostosvoláteis, podendo ocupar espaços definidos eindividualizados (câmara magmática), poderá haver a

cristalização magmática, que é a separação dos mineraisdurante a sua formação e, a cristalização originando asrochas magmáticas.

Através do intemperismo dos minerais primários eformação dos minerais secundários forma-se ossedimentos, que, através da diagênese formam as rochassedimentares.

As rochas sedimentares por ação da pressão etemperaturas variáveis darão origem a rochasmetamórficas, que por transformação ultrametamórficadarão origem a rochas ígneas.

Conceitos

Mineral: é um elemento ou composto químico, resultantesde processos inorgânicos, de composição química eestrutural definida, encontrados naturalmente nacrosta da Terra. Ex. diamante, quartzo e feldspato.

Rocha: é um agregado natural formado de um ou maisminerais característicos. As rochas são

classificadas segunda a sua origem em três tipos:



Geologia..................................................................................................... 33

ígnea ou magmática, metamórfica e sedimentar. Ex.granito, gnaisse, basalto e arenito.

Minério: agregado de um ou mais minerais de interesse

econômico, normalmente associado à ganga (sem valoreconômico). A partir de um minério pode-se extrair,com proveito econômico, um ou mais metais ousubstâncias úteis. Ex. itabirito (hematita equartzo) obtém-se o ferro.

Gema: nome empregado para todos os minerais ornamentais.

Corpo geológico: são massas individualizadas de mineraisagregados.

Jazidas minerais: são corpos geológicos economicamente

aproveitáveis de qualquer bem mineral. Mineralogia: estuda os minerais desde sua ocorrência até

sua análise.

Petrografia: estuda as rochas, sua constituição eclassificação.

Petrologia: estuda a gênese ou origem das rochas.

Geoquímica: abrange o conhecimento da abundância doselementos químicos na Terra, como sua distribuiçãoe as leis que governam.

V.2 Técnicas de análise mineralógica e petrográfica

Alguns minerais e rochas podem ser identificados semequipamento complicados, consistindo em observaçõesdiretas e testes simples. Porém, na maioria das vezes énecessário recorrer a técnicas analíticas especiais paraidentificar os minerais e as rochas. As principais

técnicas analíticas utilizadas na identificação eclassificação dos minerais e das rochas são asseguintes:

difratometria de raios-X (DRX)



Geologia..................................................................................................... 34

Figura V.1. Comprimento de onda.

Figura V.2. Representação esquemática dofuncionamento do difratometro de raios-X.

microscopia ótica (luz transmitida e refletida)

microscópio eletrônico de varredura - MEV (FiguraV.2)

análise química por via úmida

ensaio de chama

análise macroscópica (auxílio de lupas de mão comaumento de 10X a 20X).

raios gama

luz

microonda

ondas de rádioUV infravermelh

Comprimento de onda (nm)

Raios-X

Amostra

policristalina

(pó)

Fonte de

raios-X

monocromátic

Colimado

Colimado

Deteto



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Figura V.3. Microscópio petrográfico

20 40 60 80 100

0

1000

2000

3000

4000

5000

I n t e n s i d a d e

2 theta

Figura V.4. Difratograma de raios-X de uma caulinita.



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Figura V.5. Fotografia obtida através do microscópioeletrônico de varredura (MEV).

V.3 Propriedades dos Minerais

As propriedades dos minerais são controladas pela

sua composição e estrutura cristalina. A composição podeser definida através de métodos de análises químicas.Uma vez que a composição foi definida, a fórmula químicapode ser calculada pelo balanceamento do número decátions e ânions.

A determinação da estrutura do cristal é feitaatravés de métodos de observação indireta,principalmente através da difratometria de raios-X(DRX). A DRX é uma das técnicas mais importantes naidentificação dos minerais (Figura V.1), qualquer

mineral pode ser identificado através desta técnica.Por causa, de propriedades facilmente determinadas,

tais como, dureza e cor, são controladas pela composiçãoe estrutura do cristal, em muitos casos é possível usaruma combinação de propriedades simples para identificarum mineral.

As características mais usadas na identificação dosminerais são: cor, brilho, hábito (formato doscristais), dureza, clivagem, fratura, densidade,

magnetismo.



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V.4. Cristalografia estrutural e morfologiados cristais

Os cristais são corpos homogêneos, anisotrópicos

(possui propriedades físicas e químicas diferentes emdireções diferentes). Um corpo isotrópico, ao contrário,tem as mesmas propriedades em direções diferentes, porex.: vidro. Quase todas as substâncias sólidas, nãosomente os minerais são cristalinos. Os corposhomogêneos podem ser isótropos ou anisotrópicos.

As unidades da estruturados cristais são os

átomos, os íons ou asmoléculas que apresentamno espaço um arranjotridimensional exato. Osintervalos entre estasunidades estruturais sãode ordem de 1 angstrom .

Figura V.3. Célulaunitária.

Um cristal é um arranjo tridimensional, periódico,de átomos, de íons ou de moléculas e pode ser definidocomo sólidos poliédricos limitado por faces planas queexprimem um arranjo interno. O arranjo das partículasrepresenta-se por um retículo cristalino ou retículoespacial. Os planos situados em diferentes direçõesatravés dos pontos do retículo denominam-se planosreticulares (faces do cristal).

A estrutura ordenada dos retículos dos cristais, nemsempre é refletida pela presença no cristal de uma formacristalina distinta. São relativamente raros os cristaistípicos, reconhecíveis exteriormente, pois a substânciacristalina apresenta externamente sua estrutura interna.Pela forma externa os sólidos podem ser:

Idiomórficos: possuem faces bem desenvolvidas eperfeitas;

Subédricos ou hipidiomórficos: desenvolvimentoparcial das fases;



Geologia..................................................................................................... 38

Anédricos ou xenorfícos: sem faces definidas;

Substância amorfa: sem arranjo interno.

O retículo espacial e consequentemente o cristal é

formado pela repetição de unidades tridimensionais muitopequenas, as células unitárias, que por definição são asmenores porções geométricas que se repetetridimensionalmente segundo direções preferencias decrescimento e desenvolvimento, dando origem ao cristal.São possíveis 14 tipos diferentes de células unitárias;são os retículos de Bravais, que são retículos detranslação cuja unidade de translação de um ponto aoutro é a distância.

V.4.1 Sistemas CristalinosRefere-se à forma na qual os átomos dos elementos

químicos estão agrupados. Cada sistema cristalino écaracterizado por certo número de elementos de simetria(Figura V.3).

Sistema cúbico: formado por um cubo. Os três eixoscristalográficos são iguais e perpendiculares entresi, de comprimentos iguais.

Sistema hexagonal: formado por um prisma reto de base

hexagonal regular. Os eixos cristalográficos sãoquatro: 3 horizontais iguais cortando-se em ângulosde 120o, e um quarto de comprimento diferente eperpendicular ao plano dos outros três.

Sistema tetragonal: prisma reto de base quadrada. Oseixos cristalográficos são mutuamenteperpendiculares; os dois horizontais são decomprimento igual, mas o eixo vertical é mais curtoou mais longo do que os outros dois.

Sistema ortorrômbico: prisma reto de base retangular oulosangular. Os eixos cristalográficos sãoperpendiculares entre si e de comprimentodiferente.

Sistema monoclínico: prisma oblíquo de base retangularou losangular. Os eixos cristalográficos são 3desiguais, dois dos quais estão inclinados entre siformando um ângulo oblíquo, sendo o terceiroperpendicular ao plano dos outros dois.



Geologia..................................................................................................... 39

Sistema triclínico: prisma oblíquo de baseparalelogrâmica. Três eixos cristalográficosdesiguais, formando ângulos oblíquos.

Figura V.3. Sistemas cristalinos.

V.5. Classificação Química dos Minerais

Na natureza, os minerais cristalizam-se a partir desoluções de composição complexa, sendo oferecidas, porconseguinte, amplas oportunidades para a substituição deum íon por outro. Resulta disto, que, praticamente,

todos os minerais apresentam variação na sua composiçãoquímica, conforme a localidade de procedência e entreuma e outra espécie.

A composição química é a base para a classificaçãomoderna dos minerais. De acordo com este esquema,dividem-se os minerais em classes dependendo do ânion ougrupo aniônico. A composição pode ser definida atravésde métodos de análises químicas.

Elementos nativos: encontram-se como minerais sob forma

não combinada no estado nativo. Ex. Au, Ag, Pt, Hg.



Geologia..................................................................................................... 40

Sulfetos: consistem em combinações de vários metais como S-2. Ex.: Galena, PbS.

Pirita - FeS2, cúbico, D=5,0 (Densidade), d=6

(dureza), cor dourada e traço preto.Sulfossais: os minerais compostos de Pb, Cu ou Ag em

combinação com S, Sb, As ou Bi. Ex. Cu3AsS4.

Óxidos: contém um metal em combinação com o O-2. Ex.:hematita Fe2O3;

Quartzo - SiO2, hexagonal, D=2,65, d=7, coresvariadas e fratura conchoidal.

Hematita - Fe2O3, hexagonal, D=5,26, d=6, traçovermelho.

Ilmenita - FeTiO3, hexagonal, D=4,7, d=5,5, traçocinza.

Pirolusita - MnO2, tetragonal, D=4,75, d=2, traçopreto.

Hidróxidos: óxidos minerais contendo água ou hidroxila(OH-) como radical importante. Ex.: brucita Mg(OH)2.

Haletos: cloretos, fluoretos, brometos e iodetosnaturais. Ex.: fluorita CaF2, halita NaCl.

Carbonatos: incluem os minerais com o radical (CO3)-2.Ex.: calcita CaCO3.

Calcita - CaCO3, hexagonal, D=2,71, d=3, trêsclivagens perfeitas.

Aragonita - CaCO3, ortorrômbico, D=2,95, d=3,5, duasclivagens perfeitas.

Dolomita - (Ca,Mg)(CO3)2, hexagonal, D=2,85, d=3,5,três clivagens perfeitas.

Nitratos: contém o radical NO3-1

. Ex.: KNO3. Boratos: contém o radical BO3. Ex.: bórax Na2B4O7.10H2O.

Fosfatos: contém o radical (PO4)-3. Ex.: apatita

Ca5(F,Cl)(PO4)3, hexagonal, D=3,2, d=5, clivagemfraca.

Sulfatos: contém o radical (SO4)-2. Ex.: barita BaSO4;

Gipsita - CaSO4 2H2O, monoclínico, D=2,32, d=2,fratura fibrosa.

Anidrita - CaSO4, ortorrômbico, D=2,98, d=3, trêsclivagens perfeitas.



Geologia..................................................................................................... 41

Tungstato: contém o radical WO4. Ex.: sheelita CaWO4.

Silicatos: radical (SiO4)-4, formam a classe química

máxima entre os minerais, contém vários elementos,

dos quais os mais comuns são o Na, K, Ca, Mg, Al eFe em combinação com Si e O formando estruturasquímicas complexas.

Ortoclásio - KAlSi3O8, monoclínico, D=2,27, d=6, "K-feldspato").

Anortita - CaAl2Si2O8, triclínico, D=2,76, d=6, "Ca-feldspato" ou plagioclásio)

Micas - muscovita - KAl2(AlSi3O10)(OH)2, monoclínico,D=2,88, d=2,5, mica branca; Biotita -

K(Mg,Fe)2(AlSi3O10)(OH)2, monoclínico, D=3,2, d=2,5, micapreta.

Piroxênios - aegirina (NaFeSi2O6, monoclínico, D=3,5,d=6,5, piroxênio verde/castanho).

Anfibólios - tremolita (Ca2Mg5Si8O22(OH)2,monoclínico, D=3,2, d=6, anfibólio verde claro).

Argilo-minerais - Caulinita (Al2Si2O5(OH)4,triclínico, D=2,6, d=2).

V.6. Propriedades FísicasAs propriedades físicas dos minerais são

determinadas pela composição química e estruturacristalográfica.



Geologia..................................................................................................... 42

Hábito - é aforma externado mineral.

Os planos deum cristalsãoexpressõesexternasexatas daorganizaçãointerna dosátomos. Tiposde hábito:acicular,laminar,colunar,fibroso,botroidal,tabular,micáceo etc

Clivagem - é atendência de ummineral se quebrarao longo de planos

preferenciais.Clivagem perfeitaou boa (2 ou 3direções),moderada, irregularetc. Tais planossão controladospela estruturacristalina e pelasligações químicas.

Ex. micas umadireção e K-



Geologia..................................................................................................... 43

feldspato duasdireções.

Fratura - é a forma como um mineral quebra. Osprincipais tipos de fraturas: conchoidal (quartzo),plana e irregular.

Dureza - resistência (relativa) que um mineral ofereceao ser riscado com outro mineral ou com um objetoqualquer. Esta associada à estrutura cristalina e aoarranjo dos átomos (ligações). A dureza de ummineral é uma propriedade importante e pode ser

avaliada de acordo com a Escala de Dureza de Mohs(relativa) (Tabela V.1).

Tabela V.1. Escala de dureza de Mohs.

Dureza

Grau dedureza

Minerais Observações

Baixa 1 talco são riscáveis pela unha (D =2,5)

2 gipso3 calcita riscam a unha e são riscáveis

Média 4 fluorita pelo vidro (D=5,5) e pela5 apatita lâmina do canivete (D=5,5)6 ortoclásio7 quartzo riscam o vidro e a lâmina do

Alta 8topázio canivete9 coríndon10 diamante

Tenacidade resistência que o mineral oferece àdeformação. Termos utilizados para descrever a

tenacidade dos minerais: quebradiço, maleável,dúctil, flexível etc.

Magnetismo é a propriedade de alguns minerais de serematraídos pelo imã. Ex. magnetita e pirrotita.

Densidade ou peso específico é o peso de um mineralcomparado com o peso do mesmo volume de água(adimensional). Minerais com átomos agrupadosdensamente apresentam densidades mais elevadas.Quartzo D = 2,65, calcita D =2,75, magnetita D =

5,2.



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V.7. Propriedades Ópticas

Cor é o comprimento de onda luminosa refletida outransmitida; opaco, transparente e translúcido;

idiocromático, alocromático, pleocroísmo, dicroísmo;iridescência, opalescência etc.; hialino, vermelho,laranja, amarelo, verde, azul, violeta etc.

Traço é a cor do traço deixado pelo mineral após riscara superfície de uma placa de porcelana. Ex. hematita(vermelho), pirita (preto) e quartzo (branco).

Brilho é a intensidade da reflexão da luz. O brilho domineral pode ser vítreo, resinoso, sedoso,adamantino, metálico etc.

V.8. Propriedades Químicas

Polimorfismo - diferentes minerais com a mesma fórmulaquímica, porém formas cristalinas diferentes.Calcita (CaCO3, hexagonal) e Aragonita (CaCO3,ortorrômbico).

Isomorfismo - minerais de composição química diferente,porém análogas, com a mesma estrutura cristalina.Plagioclásios (Ca,Na-feldspatos, triclínicos).

V.9. Esquema de Identificação Macroscópica

Os minerais mais comuns podem ser identificados apartir da determinação das suas propriedades e posteriorconsulta a um manual de mineralogia.

1. Cristalização: sistema cristalino em que seenquadra a amostra.

2. Forma dos cristais: cubo, tetraedro, prismahexagonal com terminação em pirâmide, octaedros,

dodecaedro, etc., acrescentando se é euédrico,subédrico ou anédrico.

3. Hábito: cúbico (eqüidimensional), prismático,acicular, fibroso, micáceo, botroidal, etc.

4. Cor: examinar uma superfície recente em luzrefletida.

5. Pleocroísmo: mudança de cor de acordo com adireção

6. Brilho: metálico, não metálico: vítreo, resinoso,sedoso, gorduroso, nacarado, adamantino e terroso..



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7. Cor do traço: sempre sobre uma placa de porcelananão brilhante.

8. Clivagem : boa, nítida, fácil, regular ou ruim.

Quantos planos de clivagem.9. Fratura: existente ou não.10. Dureza relativa: usar a escala de Mohs.

11. Diafaneidade (transparência do mineral):transparente, translúcido opaco.

12. Densidade relativa.

13. Magnetismo: atração por um imã de mão.14. Presença de inclusões.

15. Alteração 16. Diagnóstico

Tabela V.2 Guia para identificação mineralógica.

Características do mineral

Amostras

1. Hábito:2. Brilho:3. Cor:4. Diafaneidade:5. Pleocroismo:6. Cor do Traço:7. Clivagem:8. Fratura:9. Dureza:10.Densidade

11.Alteraçãosuperficial:

12.Ensaios deconfirmação:

13. Nome do Mineral

14.Fórmula:

15.Sistemacristalino:

16.Ocorrência:

Observação:



Geologia..................................................................................................... 46



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Capítulo VI. PETROGRAFIA

As rochas são agregados naturais formados de um ou

mais minerais, que podem ser de um tipo (rochamonominerálica) ou de vários tipos (poliminerálica). Acrosta terrestre é constituída essencialmente de rochas.São elas, juntamente com os fósseis, os elementos que osgeólogos usam para decifrar os fenômenos geológicosatuais e do passado.

A Petrografia ou petrologia é o ramo da ciênciageológica dedicado ao estudo da constituição, textura,origem e classificação das rochas.

Técnicas de reconhecimento petrográficas: análise macroscópica

microscopia óptica e eletrônica

análise geoquímica

Quanto à origem (gênese), as rochas são distinguidasem ígneas ou magmáticas, rochas metamórficas e rochassedimentares; dentro desses grupos, de forma geral, atextura e a composição mineral são os critérios para aidentificação do tipo litológico.

Rochas Sedimentares * Clásticas oumecânicas* Químicas* Organoquímicas* Vulcanoclásitcas

Rochas Metamórficas * Ortometamórficas(magmáticas)* Parametamórficas(sedimentares)

Rochas Magmáticas ouÍgneas * Intrusivas* Extrusivas ouefusivas

VI.1 Rochas sedimentares

São rochas formadas a partir do material resultanteda ação do intemperismo e da erosão de uma rochaqualquer que posteriormente será transportado edepositado em outro ambiente.

As rochas sedimentares são importantes por estaremassociadas à depósitos de carvão, petróleo, gás natural,



Geologia..................................................................................................... 48

alumínio, minério de ferro, matéria prima para aconstrução civil.

A diagênese é o conjunto de processos físicos e

químicos sofridos pelos sedimentos após sua deposição, eque resultam em litificação, como, p.ex., compactação,recristalização, dissolução, precipitação de mineraisetc.

Processos geradores das rochas sedimentares

1. Intemperismo da rocha geradora:Físico,Químico eBiológico

2. Transporte: água, vento e geloSuspensãoTração saltação e rolamento

3. Deposição ambientesContinental: fluvial, lacustre, desértico e

glacialTransicional: praia, delta, estuarino,

lagunar...Marinho: plataforma, recife, talude

continental, fundo oceânico.

4. Litificação e diagênese

Compactação e cimentação

Ambientes deposicionais

O estudo dos ambientes modernos, seus sedimentos e

processos contribui muito para o entendimento dosambientes deposicionais antigos.

Ambiente marinho: distribuição mais extensa e maiscontínua, deposição de sedimentos químicos e clásticos

Ambiente continental: depósitos mais restritos,predomínio de sedimentos clásticos

Rochas carbonáticas

As rochas carbonáticas formam aproximadamente 10% doregistro sedimentar exposto, tendo uma grandedistribuição ao longo do tempo geológico. São formadaspredominantemente por calcita, aragonita e dolomita,



Geologia..................................................................................................... 49

além de fósseis e siliciclásticos. produtoprincipalmente de precipitação orgânica de carbonato decálcio. As rochas carbonáticas são formadasprincipalmente em ambiente marinho de águas claras,

quentes e rasas.

Minerais comuns em rochas sedimentares

Quartzo, muscovita, biotita, caulinita, ilita,montmorilonita, aragonita, calcita, dolomita, siderita,gipso, pirita, hematita, magnetita...

Classificação

I. Siliciclásticas

Formadas por fragmentos de rochas preexistentes

(clastos).

Conglomerado, arenito, siltito, argilito,folhelho, diamictito, tilito, etc.

II. Biogênicas ou bioquímicas

Origem orgânica

Diatomito, radiolarito, coquina, etc.

III. Químicas

Evaporação e precipitação,

Calcário, gipsita, anidrita, halita, etc.

IV. Vulcanoclátsicas

fragmentos de atividades vulcânicas

VI.2 Rochas ígneas

São formadas a partir da consolidação do magma emprofundidade (rocha ígnea plutônica) ou em superfície(rocha ígnea vulcânica). Através da textura e da

composição mineralógica de uma rocha magmática podeinterpretar as condições em que a rocha se formou

As rochas magmáticas intrusivas ou plutônicas seformam quando o magma resfria lentamente, usualmente emprofundidades de dezenas de quilômetros, os cristaisseparam-se do líquido fundido, formando rochas degranulação grossa (rochas faneríticas equigranular).

As rochas magmáticas extrusivas são formadas quandoo magma resfria rapidamente, normalmente próximo a

superfície da terra, os cristais são extremamente



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pequenos e resulta uma rocha de granulação fina outextura vítrea (rochas afaníticas).

O magma é uma fusão silicatada, contendo gases e

elementos voláteis, gerada em altas temperaturas nointerior da Terra.

Características das rochas ígneas

cor: melanocrática, mesocrática e leucocrática.

textura: fanerítica, afanítica, porfirítica evítrea.

composição: félsica ou máfica, ácida,intermediária (alcalinas), básicas, ultrabásicas.

Tipos de rochas ígneas ou magmáticas:Granito: quartzo, K-feldspato, Ca-feldspato, micas

(biotita e muscovita), granada etc. Apresentatextura fanerítica.

Riolito: correspondente extrusivo do granito. Texturaporfirítica com abundantes fenocristais de quartzo.

Sienito: K-feldspato, anfibólio, pouca sílica.Predominantemente leucocrática com feldspato de corcinza claro.

Gabro: Ca-Na-feldspato (labradorita), piroxênio (augitaou diopsídio) e magnetita.

Basalto: piroxênio, plagioclásio e calcita (baixa).Coloração escura e textura finamente cristalizados.

Classificação química das rochas ígneas:

rochas ácidas > 65% de SiO2

intermediárias 65 - 55% SiO2

básicas 55 - 45% de SiO2

ultrabásicas < 45% SiO2

Tabela VI.1. Classificação das rochas ígneas.

Rochas Ácidas Intermediárias Básicas

Plutônica Granito Sienito GabroHipoabissais Granito

porfiríticoDioritoporfirítico

Diabásio

Vulcânicas Riolito Andesito Basalto

Modos de ocorrências das rochas ígneas



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Batólitos - são grandes corpos de rochas plutônicasque se formam em profundidade, podendo se ter mais 100km2.

Lacólito - são intrusões de rochas ígneaslentiformes, geralmente circulares ou subcirculares,concordantes as rochas encaixantes.

Dique - intrusão de forma tabular discordante,preenchendo uma fenda aberta em outra rocha. Quando odique é concordante com as rochas encaixantes chama-sesill.

VI.3 Rochas Metamórficas

As rochas metamórficas podem ser formadas a partirde rochas ígneas, sedimentares ou mesmo metamórficas,preexistentes, submetidas a novas condições de pressão etemperatura. Quando as rochas através de processosgeológicos são submetidas a condições diferentes(temperatura e pressão) das quais foram formadas,ocorrem modificações denominadas de metamorfismo.

Durante o metamorfismo ocorrem modificações nascomposições químicas e/ou a estrutura cristalina dosminerais, sem haver fusão ou alteração na constituição

química total da rocha (processo de equilíbrio físico-químico no estado sólido, isoquímico). Podem ocorretanto a recristalização dos minerais preexistentes comotambém a formação de novos minerais.

Fatores de metamorfismo

Calor

Pressão

Percolação de fluidos

Características das rochas metamórficas: textura

xistosidade/foliação, clivagem ardosiana. É função dacomposição da rocha original e da intensidade e tipo dometamorfismo.

Principais tipos de rochas metamórficas

Gnaisse - caracteriza-se pela alternância de bandas decores claras (quartzo e feldspato) e escuras(biotita, anfibólio ou granada). É o tipo litológicopredominante no estado do Rio de Janeiro, formando

grande parte da do maciço da Serra do Mar.



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Xisto - ausência de bandamento e presença de finaslâminas ao longo da qual a rocha pode ser quebradamais facilmente.

Filito - textura intermediária entre o xisto e a ardósiae tende a partir-se em lâminas.

Ardósia - rocha de granulação extremamente fina com boaclivagem, normalmente utilizada na construção civil.

Mármore - calcário metamórfico.

Quartzito - derivada do metamorfismo do arenito.

Na classificação das rochas metamórficas utiliza-seo nome do tipo textural precedido da assembléia deminerais constituintes em ordem crescente de

importância. Ex. estaurolita-granada-quartzo-xisto.

Grau de Metamorfismo

O metamorfismo pode ocorre com maior ou menorintensidade em função das temperaturas e pressões a quea rocha é submetida, o que, até certo ponto, é funçãotambém das profundidades em que o fenômeno ocorre.Metamorfismo regional ou de contato.



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Capítulo VII. DINÂMICA EXTERNA

A dinâmica externa retrata todos os processos

geológicos que, atuando sobre a parte mais superficialda Crosta, promovem o seu modelamento. A ação da água,dos ventos, do calor e do frio sobre as rochas provoca oseu desgaste e decomposição, causando o que se denominade INTEMPERISMO. O intemperismo implica sempre nadesintegração das rochas, que pode ser de vários modos,pelos agentes químicos, físicos e biológicos. Estadesintegração gera areias, lamas e seixos, tambémdenominados SEDIMENTOS.

O deslocamento desses sedimentos da rocha

desintegrada é chamado de EROSÃO. O transporte dessematerial para as depressões da crosta, (oceanos, mares elagos) pode ser realizado pela água (enxurradas, rios egeleiras) ou pelo vento, formando depósitos como asareias de praias e de rios, as dunas de desertos e aslamas de pântanos.

Todo PROCESSO (ação) natural obtém-se, como PRODUTO(resultado da ação) uma modificação na paisagemsuperficial do planeta. Por exemplo, após uma intensa

chuva (PROCESSO) muitas encostas de morros serãosulcadas por erosão (PRODUTO 1) e o material (solo ourocha) removido será depositado em vales ou no sopédestes morros (PRODUTO 2) ou levado por rios. Em fim,processaram-se modificações na paisagem superficial.Este processo ocorre sem a interferência do homem, cujaação pode acelera-lo. O homem influência no processo dedenudação, principalmente devido ao desmatamento. NaFigura VII.1 é representada uma visão simplificada dasfontes de energia dos processos externos que atuam nasuperfície da Terra



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Figura VII.1. Fontes de energia dos processos que atuam na superfície da Terra.

VII.1 Processos

Processos físicos: tensões (variação de temperatura,gravidade, etc.) e cinética (resultante da variação de

velocidade de um corpo).Processos químicos: reações (hidrólise, redox,

combinações, etc.), soluções/precipitações etc.

Processos biológicos: atividade dos organismos gerarelações de fenômenos Físicos e Químicos com o meioambiente. A pressão do crescimento das raízes vegetaispode provocar a desagregação da rocha. O vento aobalançar a árvore contribui para afrouxar as rochasfendilhadas. Ação de animais como: minhocas, formigas,

cupins, roedores, etc.Os processos geológicos responsáveis pela formação

das rochas sedimentares podem ser reunidos em trêsgrandes grupos: intemperismo, erosão, transporte edeposição.

VII.2 Intemperismo

Conjunto de processos físicos, químicos ebiológicos, operantes na superfície terrestre queocasionam a alteração dos minerais das rochas, graças aação de agentes atmosféricos e biológicos. Processo



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espontâneo controlado pelas forças (energias) envolvidasnas ligações dos íons que fornam os cristais.

O intemperismo é um dos processos mais importante

para o desenvolvimento da vida sobre a Terra. Osnutrientes inorgânicos disponíveis no solo ou nas águassuperficiais são obtidos a partir do intemperismo dasrochas e dos minerais.

Por quê ocorre intemperismo?

É a resposta natural dos minerais das rochas àsuperfície do planeta, em virtude de mudanças nascondições físicas e químicas em que estes se formaram(altas pressões e temperaturas no interior da Terra).Processo espontâneo controlado pelas forças (energia)envolvidas nas ligações dos íons que formam os cristais.Ex.: a olivina (Mg2SiO4) se altera mais facilmente do

que o quartzo (SiO2).

Reação de hidrólise da olivina:

Mg2SiO4 + 4H+ + 4 OH- 2Mg++ + 4 OH

-+ H4SiO4

olivina água ionizada íons em soluçãoácido silícico

Processos químicos

A dissolução, além de ser um processo intempérico,também pode se constituir em um eficaz processo erosivo,quando envolve a remoção de apreciáveis massas rochosas.O exemplo mais evidente é a carstificação, que trata dadissolução de rochas carbonáticas formando cavernas,grutas, dolinas etc.

Fatores condicionantes do tipo e intensidade dointemperismo

clima (temperatura, precipitação)

relevo (inclinação do terreno) constituição dos minerais (composição química)

estrutura das rochas (porosidade, xistosidade,fraturas)

tamanho das partículas.

Temperatura

A temperatura intervém na velocidade da decomposiçãoquímica. Esta é mais rápida em climas quentes do que emclimas temperados e frios. A pluviosidade elevada,

associada a temperatura médias altas e cobertura vegetalexuberante, tem papel muito eficaz na decomposição das



Geologia..................................................................................................... 56

rochas, pelo aumento do teor em ácidos húmicos e gáscarbônico.

Intemperismo físico: fragmentação ou desagregação do

material rochoso em partículas cada vez menores. Não hámudança mineralógica ou química.

Dilatação X compressão (variação na taxa deaquecimento e resfriamento)

Congelamento d'água no interior das rochas (aumentodo volume, 9%)

Cristalização de sais no interior das fendas(cloreto de sódio, gipsita)

Deslocamento de massas rochosas, líquidas (água) e

gasosas (ar).

Rocha = minerais com diferentes coeficientes dedilatação térmica

As rochas no interior da crosta são submetidas aalta pressão, quando expostas às condições desuperfície, há um alívio de pressão e consequentemente,

expansão da parte rochosa atingida. O alívio de pressãoleva ao desenvolvimento de diáclases, juntas e planos defraturas na rocha.

O intemperismo químico forma, predominantemente,argilo-minerais e hidróxidos de Fe e Al. Há mudançamineralógica.

Reação química entre a rocha e soluções aquosasdiversas.Oxidação X reduçãoDissolução X precipitação

HidróliseCombinação

Hidrólise é a reação entre os íons H+ e OH- da água eos elementos (ou íons) do mineral. É importante lembrarque apesar do que se imagina a água não é um líquido depH neutro. Oxidação é um processo de decomposiçãoquímica que envolve perda de elétrons. Ex. a pirita(FeS2) se oxida em óxido de ferro hidratado.

O intemperismo físico favorece o intemperismo

químico criando condições de penetração de soluções



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através das fraturas e aumentando a superfícieespecífica do material.

O intemperismo biológico compõe-se de uma série de

ações físicas e químicas dos organismos sobre o meioambiente para a adaptação do meio à sua sobrevivência.Está relacionado com as reações químicas da matéria vivae com o comportamento dos organismos.

Produtos do Intemperismo

Regolito (ou manto de intemperismo) cobertura dematerial mineral inconsolidado na superfície da Crostaque repousa diretamente sobre rocha inalterada. Muitosautores restringem a abrangência do termo para osmateriais que não sofreram transporte.

Solo é a superfície inconsolidada que recobre asrochas e mantém a vida animal e vegetal da Terra. Éconstituído de camadas que diferem pela natureza física,química mineralógica e biológica que se desenvolvem como tempo sob a influência do clima e da atividadebiológica.

Sedimento: regolito ou outro produto do intemperismo(íons em solução) que foi transportado por qualquerprocesso da dinâmica externa.

VII.3 Erosão

A erosão engloba um grupo complexo de processosgeológicos pelo qual o produto final do intemperismo éremovido por ação de um agente natural.

A configuração morfológica de uma paisagem pode serdevido a uma atividade construtiva (dunas, restingas,relevo vulcânico, deltas) ou destrutiva (mar, gelo,vento e rios).

Se não fosse a instabilidade tectônica da crosta(dinâmica interna), há muito tempo já teriamdesaparecidos todos os continentes. Em 25 milhões deanos (taxa atual de denudação) todos os continentesseriam arrasados ao nível do mar. O relevo terrestre éresultante dos processos englobado na dinâmica interna(vulcanismo, terremoto e movimentação das placastectônicas) e os processos da dinâmica externa(intemperismo, erosão, transporte e deposição).

Processos erosivos



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Processos gravitacionais: processos que envolvemdeslocamento de massas (rocha, solo, regolito ousedimento) sob ação da gravidade, buscando uma posiçãode menor energia potencial.

Processos hidrodinâmicos

ação das ondas (abrasão marinha)ação de correntes (fluvial)ação de ventos (deflação)

Agentes erosivos: chuva, rio, mar, vento, geleira egravidade

INTEMPERISMO + EROSÃO = DENUDAÇÃO

Produtos da erosão: sedimentos

Tipos de sedimentos Clástico, químico eorgano-químico

Clásticos: resultam da fragmentação de materialrochoso e é transportado por um agente externo. Exemplo:areia, silte, argila, etc (Tabela VII.1).

Tabela VII.1 Escala granulométrica em mm.

Classe Diâmetro mm

Matacão >256Calhau 64 - 256Seixos 4 - 64Grânulo 2 - 4Areia 0,062 - 2Silte 0,004 -

0,062Argila <0,004

VII.4 Transporte

O transporte e a deposição dos sedimentos sãocomandados pelas leis da hidrodinâmica. Três são osprocessos de transporte de partículas sedimentares emmeio fluido: tração (arrasto, rolamento e saltação),suspensão e solução. O regime de transporte do sedimentodepende, basicamente, do tamanho da partícula.

tração e rolamento: areias, seixos, blocos ematacões

suspensão: silte e argila - fluxo turbulento

solução: íons - carga dissolvida



Geologia..................................................................................................... 59

VII.5 Deposição

Acúmulo de sedimentos por processos físicos,químicos e organo-químicos (processos de sedimentação)

Sedimentos químicos: resultam da precipitação deminerais de soluções concentradas. Características: cor,mineralogia e estruturas. Exemplos: calcário calcítico/dolomítico, chert, gipso, itabirito, etc.

Sedimentos organo-químicos: resultam do acúmulo derestos de organismos, os quais podem ter sidotransportados. Características: cor e composição.Exemplos: coquinas, vazas (globigerina, radiolários,pterópodes e diatomáceas), recifes, espongólitos,

estromatólitos, etc.Bacias sedimentares

São áreas deprimidas da crosta, capazes de acumularconsideráveis espessuras de sedimentos e preservá-laspor um bom tempo. As bacias sedimentares estãoassociadas a movimentos crustais que geram subsidênciana crosta. Os movimento são controlados por eustasia,subsidência (tectônica) e aporte sedimentar (clima).

As bacias sedimentares são preenchidas por

sedimentos clásticos químicos e biogênicos. Ambientes desedimentação rios, lagos, desertos, praias, mares etc.

Tipos de deposição

física: por perda da energia do agentetransportador

química: por saturação de soluções (precipitação)

organo-química (biológica): acúmulo de restos deorganismos (fósseis)

VII.6 Ambientes de sedimentaçãoCompartimento da superfície da Terra onde dominam

uma série de processos físicos, químicos e biológicosdeposicionais, que distinguem-no dos adjacentes. Hádiversas classificações, que variam de autor para autor,em função dos critérios adotados (geomorfologia,processos físicos etc.).

ambientes continentais: fluvial, lacustre, desertoe glacial

ambientes transicionais: deltaico, estuarino,lagunar, planície de maré e praia



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ambientes marinhos: plataforma continental,recife, talude continental, sopé continental e

assoalho oceânico.

Ambiente ContinentalFluvial: compreende os sopés das montanhas, os vales

e baixadas fluviais. Subambientes: canal, diquemarginal, planície de inundação e terraços fluviais.

Lacustre: siltes e argilas; carbonatos e sulfatos;cores vermelhas e pretas.

Desértico: tração (vento) e, subordinadamente,suspensão e precipitação. Depósitos: areias (muito bemselecionadas e arredondadas), cascalhos (pavimento de

deflação, ventifactos), siltes e evaporitos.

Glacial: tração (arrasto, preferencialmente) e"suspensão". Depósitos: tilitos, diamictitos, areias,siltes e argilas, seixos pingados e facetados/estriados,etc. Controles: climático (altitude/latitude),astronômico (glaciações do Quaternário) e tectônico(glaciações permo-carboníferas do Gondwana).

Na Figura VII.2 observa-se um perfil de um rio semuniformidade de gradiente. Na zona AB, onde a

profundidade é maior a velocidade é diminuída graças àmenor declividade. Na zona BC da corredeira aprofundidade diminui devido o aumento da velocidade eapós C ocorre grande turbulência, depositando maiorquantidade de seixos. A variação granulométrica dosedimento ao longo do perfil vai ser variar em função dadeclividade e energia do meio.

Figura VII.2. Perfil de um rio sem uniformidade degradiente.



Geologia..................................................................................................... 61

Ambientes Transicional e Marinhos

Deltaico - o ambiente deltaico refere-se àacumulação sedimentar em parte subaérea e em parte

subaquosa, na foz de um rio que desemboca em um lago oumar, que se dá pela perda da competência de transportedo rio quando atinge estes corpos d'água, com menorenergia. Subambientes: canal fluvial, planície deinundação interdistributária, baía interdistributária,frente deltaica e prodelta. Controles: tectônica(subsidência), variação do nível do mar (ou do lago),aporte sedimentar e o retrabalhamento dos depósitos porondas e marés.

Laguna e ilha de barreira

Corpo d'água costeiro, alongado, isolado do ambientemarinho por um sistema de cordões litorâneos arenosos(ilha de barreira). Subambientes: planície de maré (comcanais de maré), laguna e delta lagunar.

Ambiente marinho: litorânea: zona atingida pelavariação da maré; nerítica: delimitada pela profundidadede cerca de 200 m; recebe influência do continente;pelágica; batial e abissal (Figura VII.3). Compreende amargem continental (plataforma, talude e sopé

continental), plataforma continental - interna e externa(largura: 70 km, declividade: 1 a 4 m/km), taludecontinental/canhão submarino (declividade: 50 m/km),sopé continental (leque submarino), planície abissal,cordilheiras mesoceânicas, ilhas vulcânicas e fossassubmarinas.



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Figura VII.3 Imagem d e satélite da baía de Guanabara.



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Capítulo VIII. PEDOLOGIA

As rochas situadas junto à superfície estão sujeitas

à ação de processos físicos, químicos e biológicos(processos de intemperismo), produzindo os chamadosmantos de alteração. Num sentido mais amplo o conceitode solo, engloba os materiais do manto de alteração, osquais podem estar in situ (solos residuais ou elúvios)ou já podem ter sido transportados de uma área amontante por mecanismos diversos (solos transportados oudepósitos de encosta ou fluvial).

Por definição, solo é a superfície inconsolidada querecobre as rochas e mantém a vida animal e vegetal. É

constituído de camadas que diferem pela natureza física,química, mineralógica e biológica que se desenvolvem como tempo sob a influência do clima e da atividadebiológica.

Os solos são constituídos por milhões de partículasde diferentes composições mineralógicas e diversostamanhos, entre cascalhos, areias, siltes ou argilas,parte dos quais podem estar como grãos simples ouagregados por matéria orgânica ou argila.

Os espaços vaziosentre as partículas sãochamados de poros e podemestar parcial outotalmente preenchidos comágua. No interior daspartículas agregadastambém ocorrem poros bempequenos. Os poros comdiâmetro inferior a 0,2 mm

são denominados demicroporos; os de diâmetrosuperior são chamados demacroporos. A razão entreo volume de vazios e ovolume total do solocorresponde à porosidadedo solo e, geralmente, éexpressa em percentual.

Figura VIII.1. Variações da

porosidade segundo adisposição espacial doscomponentes esféricos. A-Porosidade máx. 47,6%. B -Porosidade mín. 25,9%



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VIII.1. Processos de formação do solo

Na formação dos solos ocorrem reações físicas,químicas e biológicas que determinam os diferentes

horizontes com suas características peculiares.Normalmente se expressa o desenvolvimento do solo emtermo de quatro processos (Tabela VIII.1).

Tabela VIII.1. Tipos de processos de formação do solo

(modificado de Resende et al. , 1995).Processo Exemplos

Transformação

Ruptura da rede cristalina dos mineraisprimários. Gênese dos argilo minerais .Decomposição da matéria orgânica.

Remoção Lixiviação de elementos para o lençol freático.Erosão.

Translocação

Eluviação de matéria orgânica, argilo minerais eóxidos do horizonte A para o B. Movimentação de

material dentro do perfil em outras direções. Adição Incorporação de matéria orgânica ao solo.

VIII.2. Constituição do Solo

O solo é constituído de matéria orgânica, matériamineral sólida, água (soluções dissolvidas) e ar (TabelaVIII.2). A fração mineral pode ser constituída departículas de tamanhos variáveis, desde argila(partículas menores que 2 micra) até matacões de

fragmentos de rocha, minerais primários e mineraissecundários Tabela VIII.3).

Tabela VIII.2. Principais elementos que compõem ossolos.

Principais(>90%)

Secundários(< 10%)

oxigênio magnésiosilício sódioalumínio potássioferro titânio

fósforomanganêsenxofre



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Tabela VIII.3. Granulometria das partículas queconstituem o solo.

Granulometria Diâmetro mm

Número de partículas por

grama

Áreasuperficial

g/cm 2 Areia muitogrossa

2,00 - 1,00 90 11

Areia grossa 1,00 - 0,50 720 23Areia média 0,50 - 0,25 5.700 45Areia fina 0,25 - 0,10 46.000 91Areia muitofina

0,10 - 0,50 722.000 227

Silte 0,05 - 0,002 5.776.000 454Argila < 0,002 90.260.853.000 8.000.000

VIII.3. Fatores de Formação dos SolosCLIMA

FLORA FAUNA

SOLOROCHA ALTERADA

Esses fatores são influenciados pelo Tempo e Relevo.

Em 1883 Dokuchaiev sugeriu 5 fatores formadores dosolo: Material parental, Clima, Tempo, Organismos(plantas e animais) e o Relevo (topografia). Os fatoresde formação são relacionados funcionalmente na forma deuma equação:

S = fç (Cl, O, R, MP, T)

VIII.3.1 Material Parental

O estado inicial do sistema solo não énecessariamente uma rocha consolidada.

Principais grupos de Materiais Parentais:1. rochas e M.A. "in situ",2. sedimentos inconsolidados, ex.: fluvial, eólico,

marinho ou deltaico,

3. material transportado - produto de alteraçãoremanejado - colúvio,

4. produtos de pedogênese anterior.Principais características das rochas Solo



Geologia..................................................................................................... 66

VIII.3.2. Estrutura dos Minerais

A composição mineralógica do material parental vaiinfluenciar muito nas características do solo,

principalmente na fertilidade. Os minerais não-silicáticos possuem estruturas relativamente simples,mas variam amplamente nas suas solubilidades eresistência à decomposição. Os silicatos geralmentepossuem estruturas muito complexas na qual a unidadefundamental é o tetraedro de Si-O.

A estabilidade das rochas depende da composição e daestrutura dos seus minerais.

VIII.3.3. Composição Química e Mineralógica dos

Materiais ParentaisA constituição mineralógica, a composição química e

arranjo estrutural dos minerais influenciam diretamentenos processos de intemperismo. A Tabela VIII.4 sãoapresentados os principais cátions removidos durante oprocesso de intemperismo químico.

Reação de alteração do K-feldspato e formação da

caulinita:4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O 4K+ + Al4Si4O10(OH)8 +8SiO2

K-feldspatocaulinita sílica

Tabela VIII.4. Intemperismo químico de dois grandesgrupos de rochas ígneas.

Rocha Constituintes primários

Produtos do Intemperismo

Minerais Cátions Colóides Mineraissecundários

Mineraispresentes

Cátionsremovidos

Feldspato K+ Na+ sílicaalumínio

argilo-minerais

Quartzo Quartzo Na+

Micas K+,Fe2+,

Mg2+

sílicaalumínio

argilo-minerais

algumasmicas

K+

GRANITO Mg2+

Minerais ferro- Mg2+ , sílica argilo-



Geologia..................................................................................................... 67

magnesianos Fe2+ alumínio minerais

óxidos de

ferro

hematita e

goethita

Feldspato K+ Na+ sílica

alumínio

argilo-

minerais

Na+

BASALTO Ferromagnesianos Mg2+Fe2+

sílicaalumínio

argilo-minerais

Ca2+

Magnetita Fe2+ óxidos de

ferro

hematita e

goethita

Mg2+

Área de Superfície dos Materiais Parentais

A área de superfície das partículas regula a maiorou menor interação com o "ambiente" (água). Variações naárea de superfície e na distribuição do tamanho das

partículas interferem na VELOCIDADE de formação do solo.A área de superfície específica é maior quanto menor

for o tamanho das partículas. Ex.: área de superfíciedas rochas consolidadas < areias aluvionares < argila(Tabela VIII.3).

Permeabilidade (K) dos Materiais Parentais

aumenta a velocidade do movimento de umidade,

acelera o movimento dos materiais em solução oususpensão,

influencia a velocidade de formação do solo.

VIII.3.4. Clima

É um dos fatores mais importantes na formação dossolos. Influencia:

velocidade de formação e tipo de solo,

distribuição da vegetação e dos organismos,

tipos de processos geomorfológicos.

O Clima é um conceito composto, inclui: temperatura,umidade, evapotranspiração, precipitação, duração dainsolação, ventos, etc.

Por simplicidade definiremos o clima em função devalores médios da:

a) temperatura,

b) precipitação (umidade)

Estes são os fatores mais importantes para aformação dos solos.



Geologia..................................................................................................... 68

a) Temperatura

Influencia a percentagem e distribuição dosorganismos (fauna e flora) no solo. Regiões

intertropicais tem a proteção da cobertura vegetal queamortece os extremos de temperatura. Influencia navelocidade de alteração dos minerais.

A amplitude das variações diárias e estacionais datemperatura do solo diminui com a profundidade. Osprocessos pedogenéticos mais dinâmicos ocorrem nascamadas superficiais, onde as temperaturas sofremmaiores variações.

Valores de radiação solar que chega à superfície dosolo é função: variações diurnas e sazonais, latitude,altitude, ventos, cobertura vegetal e cor do solo. Solosescuros absorvem 92% da radiação solar.

b) Umidade (Precipitação)

Inclui todas as formas de água que entram no solo éderivada principalmente da PRECIPITAÇÃO. Para apedogênese o que importa é o EXCESSO DE ÁGUA:

lixiviação, eluviação renova a água que circundaos minerais. que estão sofrendo hidrólise.

A percolação da água no solo é função: porosidade,estrutura do solo, formas de relevo, condiçõesclimáticas e permeabilidade. Regiões com disponibilidadede água excedente - maior energia pedogenética.

Função

a) Intensidade da precipitação

Em áreas sem vegetação as precipitações deintensidade moderada são as mais efetivas:

chuvas fracas sofrem rapidamente a EVAPORAÇÃO,

chuvas fortes maior valores que a capacidade deinfiltração (CI): aumento do escoamento superficial eproblemas erosivos.

Regiões tropicais maior a taxa de lixiviação decátions alcalinos e básicos.

b) Cobertura Vegetal

A cobertura vegetal tem um papel importante nainterceptação da precipitação das através das folhas. A

quantidade de interceptação é relacionada com o tipo edensidade da vegetação.



Geologia..................................................................................................... 69

c) Capacidade de Infiltração

solos com textura grossa - maior entrada de água,

solos com textura mais fina - menor entrada de água.

d) Permeabilidade e Inclinação da Superfície

A movimentação da água no interior do solo é muitodepende da permeabilidade. A presença de uma camadaimpermeável gera saturação das camadas superioresresultando em movimentos laterais.

e) Teor de Umidade Antecedente do Solo

influência direta na entrada da precipitação,

solo saturado - nenhuma umidade entrará no solo,

Ex.: base das encostas, depressões, interferência dolençol freático maior escoamento superficial.

Movimento da Umidade

A diferença dos horizontes é fortemente determinadapelo movimento da água no interior do solo. A taxa demovimentação da água no solo é função: volume de água,tamanho dos poros e permeabilidade.

VIII.3.5. Organismos

Os organismos compreendem: microflora, macroflora,microfauna, macrofauna e homem. Pelas suas manifestaçõesde vida quer na superfície, quer dentro do solo, atuamcomo agentes pedogenéticos.

Cobertura vegetal

A presença de raízes condiciona uma menor erosão dosolo, favorecendo a atuação do intemperismo físico equímico.

O “litter” - contribuição de nutrientes - diminuiçãoda erosão. A presença de folhas reduzem o “splash”,

adição de matéria orgânica, evitam o excesso detemperatura, filtram a radiação solar.

A cobertura vegetal tende a reduzir a agressividadeerosiva da chuva e a amplitude das variações térmicas ehídricas, criando condições mais favoráveis àsatividades biológicas.

Fauna

Vertebrados - principalmente mamíferos - ratos,topeiras, etc., os quais cavam buracos profundos no



Geologia..................................................................................................... 70

solo, causam uma mistura considerável geralmentetrazendo material do subsolo para a superfície. Osuperpastoreio aumenta a compactação do solo, diminui apermeabilidade e aumenta a escoamento superficial

(erosão).

A retirada da vegetação para a implantação daatividade agricula aumenta a erosão do solo (vento eágua) levando a perda dos horizontes superiores (horiz.O e A) e de micronutrientes.

Microfauna - bactérias (predominantes) e fungo -atuam na decomposição da matéria orgânica e favorecem aalteração de alguns minerais.

Mesofauna - são identificados a olho nu e ingerem amatéria orgânica. Ex.: minhocas, aracnídeos, insetos,termitas. A distribuição está vinculado ao suprimento dealimentos assim concentram-se no topo do solo, 2 a 5 cm,com exceção dos termitas e das minhocas que penetramabaixo de 10 - 20 cm. Estes organismos requerem solo bemaerado (necessitam de oxigênio) e não vivem em solossaturados.

Homem - a atividade do homem alteraconsideravelmente o desenvolvimento dos solos. A

principal atuação está ligada ao cultivo dos solos,geralmente utilizando técnicas inadequadas, acarretandoempobrecimento e erosão dos solos. A utilização defertilizantes e pesticidas na agricultura modificam ascaracterísticas dos solos, já a irrigação e a drenagemalteram as relações hidrológicas. Além dessas atividadesas construções civis contribuem consideravelmente para amodificação dos solos.

VIII.3.6. Relevo (Topografia)

A forma de relevo influência diretamente na dinâmicade movimentação da água: fluxo vertical (infiltração) efluxo lateral (“run-off”), indiretamente na temperaturado solo e na taxa de radiação.

Orientação das encostas afeta grandemente aquantidade de aquecimento solar, diferentes solos sãoformados nas encostas viradas para o sol e nassombreadas.



Geologia..................................................................................................... 71

VIII.3.7. Tempo

A formação do solo é um processo muito lento, requermilhares e mesmo milhões de anos, durante este período

ocorrem mudanças periódicas do clima e da vegetação,consequentemente altera a formação do solo. Asinterpretações em relação as mudanças climáticasbaseiam-se em evidências geológicas, geomorfológicas epalinológicas.

Os SOLOS JOVENS guardam muitas feições do materialparental. Ex.: cambissolo. Os SOLOS MADUROS estão emequilíbrio com o ambiente

IDADE DO SOLO MATURIDADE DO SOLOidade absoluta, é a medida

dos anos passados

grau de evolução sofrido

no mesmo período

Maior número de horizontes e espessura, maiordiferenciação, maior grau de maturidade. O solo alcançasua maturidade quando se estabelece um equilíbrio entreo tempo e a característica selecionada do solo.

VIII.4. Horizontes do Solo

Os solos possuem horizontes, ou camadasrelativamente homogêneas paralelas à superfície e sãoproduzidos pelos processos formadores do solo. Oshorizontes dispostos verticalmente são, em si mesmos,ambientes distintos; o horizonte A, além de ser maisinfluenciado pela atividade biológica, sofre maioresflutuações de temperatura e de água; apesar de ser, emgeral, mais rico em nutrientes, com freqüência não temágua para que esses nutrientes sejam absorvidosefetivamente.

Os primeiros centímetros do horizonte A podem ser,em algumas circunstâncias, a parte mais inóspita do solopara as plantas. Acima do horizonte A podem acumular-sedetritos orgânicos, com diferentes graus dedecomposição, horizonte O para vários autores (TabelaVIII.5).

Tabela VIII.5. Horizontes do perfil de solo.

Horizonte

Características

O horizonte orgânico superior, dominado por materialorgânico fresco ou parcialmente decomposto.



Geologia..................................................................................................... 72

A Coloração mais escura, presença de matériaorgânica, , perda de argilo-minerais, concentraçãode quartzo, sujeito a ação direta do clima.. Tendea ser mais bem expresso nas áreas mais elevadas,menos quentes, ou com deficiência de drenagem.

B Concentração de argilo-minerais, óxidos de ferro ealumínio, pequena atividade biológica e poucasraízes.

C Material inconsolidado com pouca influência deorganismo e das variações externas, conserva aestrutura da rocha mãe.

D Rocha fresca, ainda não intemperizada. Impermeávele tende a segurar o lençol freático.

Figura VIII.2. Horizontes de típico perfil de solo.

VIII.5. Poluição do Solo

Metais pesados

A maioria dos metais pesados ocorre naturalmente nosolo em baixas concentrações e em formas não prontamente

disponíveis para as plantas e organismos vivos. Estespodem ser provenientes da própria rocha que deu origem



Geologia..................................................................................................... 73

ao solo. A tabela apresenta teores médios de algunsdestes elementos nas diferentes rochas e nos solos(Tabela VIII.7).

Tabela VIII.7. Concentração média de alguns metais pesados em rochas e solos (Resende et al. 1995).

Metal pesado Rochas máficas mg/kg

Rochasácidas mg/kg

Solos mg/kg

As 1,5 1,5 1,10Cd - - 0,1 - 7Cu 150 10 2-50Pb - - 12Ni 200 - 1000 10 40

O cádmio tem tendência de se acumular em plantas eanimais, é mais móvel no solo e mais facilmenteabsorvido pelas plantas do que outros metais pesados,particularmente Pb e Cu; e tem maior potencial paramovimentar-se do solo para a planta e deste para o homem (Resende et al. 1995).

As células vivas requerem alguns destes metais emteores traços para o seu metabolismo normal, porém podemser sensíveis a concentração maiores. Rejeitos epoluentes industriais, resíduos de esgotos,

fertilizantes, pesticidas e outros, têm adicionadograndes quantidades de metais pesados ao ambiente. Assimque esses elementos chegam ao solo, ocorrem váriasreações, as quais são basicamente dependentes do tipo eteor do metal pesado e da classe do solo.

A toxidade relativa dos metais pesados pode sermodificada pela textura, permeabilidade, capacidade dearmazenamento de água, profundidade do lençol freático,posição do solo na paisagem, erodibilidade etc. (Resendeet al. 1995).

O uso de chumbo na gasolina também pode poluir ossolos com metais pesados. Um dos sérios problemasresultantes da degradação dos solos devido aos metaispesados é que eles permanecem nos solos, sendo quaseimpossível a sua recuperação, uma vez contaminados. Daía necessidade de se verificar constantemente osalimentos, para examinar se eles estão contaminadospelos metais pesados (Guerra, 1994).

Pesticidas

Os pesticidas são predominantemente aplicados empulverizações foliar, na superfície do solo, ou são



Geologia..................................................................................................... 74

incorporados ao solo. Em qualquer dos casos, uma grandeproporção desses pesticidas, eventualmente, movimenta-seno solo.

Uma vez aplicados no solo, os pesticidas (na suamaioria muito pouco voláteis) podem ser adsorvidos,submetidos a reações químicas, decompostos etransportados pela água, seja pela erosão ou porlixiviação. No último caso, a sorção dos pesticidas emsolo assume papel relevante. De fato, a maioria dosinseticidas, nematicidas e fungicidas é eletricamenteneutra, e é retida principalmente pela matéria orgânica.Estes pesticidas podem ser carreados até horizontes maisprofundos, ao lençol freático e daí aos poços e minasd’água. Pela erosão, esses compostos podem serarrastados até córregos, riachos, represas e rios.

Resíduos Orgânicos

Entre os resíduos orgânicos agro-industriaisutilizados na agricultura, a vinhaça ocupa, no Brasil,lugar de destaque. A vinhaça é um subproduto doprocessamento do álcool. É um resíduo líquido desubstâncias orgânicas, com elevado teor de potássio. SeupH varia entre 4,0 e 5,0; é corrosivo, tem altos índicesde demanda biológica de oxigênio (DBO), e demanda

química de oxigênio (DQO). É portanto, um sério agentepoluidor. Quando aplicado como fertilizante, asquantidades não devem ultrapassar a capacidade deretenção de água do solo (Resende et al. 1995).

Salinização do Solo

Essa forma de poluição pode ocorrer em condiçõesnaturais ou artificiais e consiste na contaminação dosolo por excesso de sais. A salinização pode ocorrerdevido à má qualidade (sais em demasia) da água de

irrigação, aos turnos de rega freqüentes e à quantidadede água aplicada não condizente com a drenagem do solo.A retirada de água dos rios para fins de irrigação podediminuir demais seu fluxo total e assim incrementar aconcentração salina em razão do acréscimo de saisprovenientes da drenagem das águas ribeirinhasirrigadas. Os efluentes de indústrias e das áreasdensamente populosas adicionam sais aos cursos d’água.

Mesmo estações de tratamento de esgotos não removem ossais solúveis inorgânicos, a não ser aqueles

excepcionalmente tóxicos.



Geologia..................................................................................................... 75

A acidificação é, também, outra causa da degradaçãodos solos. Ela pode ser promovida pelo uso constante defertilizantes, em especial os que contêm sais de amôniaou uréia, pela fixação biológica de nitrogênio, pela

remoção de nutrientes nas lavouras e pela deposição deácidos oriundos da atmosfera. A acidez dos solos éproblema mundial, e o custo para elevar o pH é alto, amenos que existam jazidas de calcário nas áreas ondeocorra a acidificação (Guerra, 1994).

Erosão

A erosão dos solos é um processo que ocorre em duasfases: uma que constitui a remoção (“detchment”) de

partículas, e outra que é o transporte desse material,

efetuado pelos agentes erosivos (vento, água e gelo).Quando não há energia suficiente para continuar oocorrendo o transporte, uma terceira fase acontece que éa deposição desse material transportado.

Características Físicas dos Solos Relevantes àInfiltração

As rochas situadas junto à superfície estão sujeitasà ação de processos físicos, químicos e biológicos(processos de intemperismo), produzindo os chamados

mantos de alteração ou solo.O arranjo espacial dos materiais do solo (ou

estrutura) influencia no direcionamento e no tempo deviagem dos fluxos de água. Os solos com estruturagranular possuem grande número de poros que permitem omovimento dos fluxos em todas as direções; as estruturasem bloco também formam grande número de poros, porém demenor tamanho, por meio dos quais os fluxos se movem emtodas as direções; as estruturas prismáticas, geralmenteassociadas aos agregados maiores e com poros maiores e

bem definidos no sentido vertical, favorecem os fluxosnesta direção, e, finalmente, nas estruturas em placas,os fluxos se distribuem preferencialmente na direçãohorizontal (Coelho Netto, 1994).

Em solos homogêneos, a porosidade total do solotende a decrescer com a profundidade, sendo acompanhadapor aumento relativo da densidade aparente.

Interceptação da Chuva pela Vegetação

Os fatores relacionados à cobertura vegetal podem

influenciar os processos erosivos de várias maneiras:através do efeitos espaciais da cobertura vegetal, dos



Geologia..................................................................................................... 76

efeitos na energia cinética da chuva, e do papel davegetação na formação de húmus, que afeta a estabilidadee teor de agregados.

A cobertura vegetal tem como uma das múltiplasfunções o papel de interceptar parte da precipitaçãopelo armazenamento de água nas copas arbóreas e/ouarbustiva, de onde é perdida para a atmosfera porevapotranspiração durante e após as chuvas. Quando achuva excede a demanda da vegetação a água atinge o solopor meio das copas e do escoamento pelos troncos. Umaoutra parte da chuva é armazenada na porção extremasuperior do solo que comporta os detritos orgânicos quecaem da vegetação (folhas, galhos, sementes e flores) eé denominada de serapilheira.

A densidade da cobertura vegetal é fator importantena remoção de sedimentos, no escoamento superficial e naperda de solo. O tipo e percentagem de cobertura vegetalpode reduzir os efeitos dos fatores erosivos naturais. Acobertura vegetal pode, também, reduzir a quantidade deenergia que chega ao solo durante uma chuva e, dessaforma, minimiza os impactos das gotas, reduzindo aerosão.

Em área com alta densidade de cobertura, o “runoff”

e a erosão ocorrem em taxas baixas, especialmente sehouver uma cobertura de serapilheira (“litter”) no solo,

que intercepta as gotas de chuva que caem através dosgalhos e folhas. Em áreas parcialmente cobertas pelavegetação, o “runoff” e a perda de solo podem aumentar

rapidamente. Este aumento está relacionado a solos commenos de 70% de cobertura vegetal e ocorre geralmente emárea semi-árida, agrícolas e de superpastoreio.



Geologia..................................................................................................... 77

Capítulo IV. TEMPO GEOLÓGICO

Entende-se por tempo geológico o tempo decorrido

desde o final da fase de formação da Terra até os nossosdias. Antes da descoberta dos métodos de dataçãoabsoluta (radiometria) o tempo geológico foi dividido emintervalos diversos que, em ordem decrescente deimportância hierárquica, receberam a qualificação eras,períodos, épocas e idades. Essas subdivisões ainda semantêm, só que agora se conhece a amplitude cronológicaabsoluta das mesmas. Elas constituem unidadesgeocronológicas, cada uma das quais recebe umadesignação particular (Tabela IV.1).

Em 1669 Nicolau Steno chegou a conclusão que asrochas se superpunham em ordem cronológica (Lei daSuperposição) e que elas estavam originalmente emcamadas horizontais. Numa seqüência de camadas, a camadade cima é mais jovem que a camada situada imediatamenteabaixo.

Em 1815 William Smith reconheceu que os fósseis sãoinstrumentos confiáveis para datar as rochas(sedimentares) e distinguir um estrato do outro. Esta

descoberta possibilitou a correlação de rochas de mesmaidade e que se encontravam em localidades distantes,além de servir como apoio para elaboração dos primeirosmapas paleontológicos.

Com base nos fósseis e na extinção de uma espécie oude um conjunto de espécies, foi possível definir asidades geológicas e colocá-las, pela Lei daSuperposição, em ordem cronológica (Salgado-Labouriau,1994). Esta seqüência cronológica constitui a Escala deTempo Geológica (Tabela IV.1).

Tabela IV.1. Escala de tempo geológico.

ERA PERÍODO ÉPOCA DURAÇÃO(milhões de

anos)

IDADE(milhões de

anos) Quaternário Holoceno (0,01)

Pleistoceno 2,5 2,5Plioceno 4,5 5,3

Cenozóico Mioceno 19 23Terciário Oligoceno 12 36

Eoceno 16 53Paleoceno 11 65

Cretáceo 71 135Mesozóico Jurássico 54 205



Geologia..................................................................................................... 78

Triássico 35 250Permiano 55 290

Paleozóico Carbonífero 65 355Devoniano 50 410Siluriano 35 438Ordoviciano 70 510Cambriano 70 570

Proterozóico

1.910 2.500

Arqueano 2.050 4.550

A definição de cada unidade estratigráfica e suacronologia surgiram aos poucos, com o estudo de muitosgeólogos, trabalhando independentemente desde o final doséculo XVIII até meados do século XIX. Cada períodogeológico foi caracterizado depois de muitas

observações, muito estudo, e foi colocado na escalageológica após várias tentativas. As subdivisões dosperíodos ainda estão em estudos e são reexaminados cadavez que se criam novos métodos de observação (Salgado-Labouriau, 1994).

A escala geológica é sempre representada naseqüência estratigráfica, a qual obedece à ordem dasuperposição inicial dos estratos. Esta ordem implicanecessariamente numa medida de tempo - o temponecessário para a deposição daquele estrato.



Geologia..................................................................................................... 79

Tabela IV.2. Escala de tempo geológico.

Eras Períodos Época Tempodecorrido Formas de Vida

Vegetal Animal

Cenozóico

QuaternárioHoloceno 11.000

Plantas como asde hoje.

Homem

Pleistoceno 1 ma -

Terciário

Plioceno 12 ma - -

Mioceno 23 ma Pinheiros -

Oligoceno 35 ma - Ancestrais dos

Mamíferosmodernos.

Eoceno 55 ma - -

Paleoceno 70 ma -Mamíferos do tipo

arcaico.

Mesozóica

Cretáceo - 135 ma Angiospermas,primeirasdicotiledoneas

Aves do tipoprimitivo, pequenos

mamíferos,desenvolvimentodos répteis, mar: Amonóides eBelemnites.

Jurássico - 180 ma

Pinheiros,coníferas, junco,

palmeirascicadales.

Dinossauros,répteis voadores,

ictiossauros,plesiossauro,

primeiras aves, nomar: Amonites e

Belemnites.

Triássico - 220 ma

Primeirasgimnospermas

(menos asdicotiledôneas)

Surgimento dosdinossauros e dos

répteis adaptados avida marinha.Teriodontes,cefalópodes.

Paleozóica

Permiano - 270 ma Grandes florestas. -

Carbonífero - 350 ma Pteridospermae Surgem os répteis.

Devoniano -

400 ma

Desaparecem as

Psilophytales

Insetos mais

antigos surgem osanfíbios.



Geologia..................................................................................................... 80

Siluriano - 430 maPlantas terrestres

mais antigas.-

Ordoviciano - 490 ma -Surgem os peixes

de água doce.

Cambriano - 600 maCriptógamas, algas

marinhas.

Primeiros insetos,invertebrados, mar:

Graptólitos,trilobites, moluscos,

briozoários,braquiópodes,

equinodermos ecorais.

Pré-Cambriano Proterozóico Algonquiano

3.9 b.a.

AlgasPrimeiros seres

vivos.

Arqueozóico Arqueano Collenia, etc. Moldes de Medusa.

- Início da Terra -Mais ou

menos 4,5Nenhum sinal de vida.

Em uma seqüência estratigráfica o estrato maisantigo está na base da escala e é seguido pelos osoutros que se vão superpondo no espaço e no tempo até

chegar ao mais recente, o qual fica em cima de todos(tempo relativo).

Todas as vezes em que as condições ambientais sãosemelhantes, mesmo que ocorram em épocas diferentes daescala geológica, elas produzem rochas sedimentaressemelhantes. Entretanto, os fósseis, contidos em rochassemelhantes, mas de épocas distantes, são totalmentediferentes por causa do processo de evolução dosorganismos. Para cada período, época ou outra unidade detempo, existe um conjunto de fósseis característico.

Conhecendo-se o conjunto de fósseis de uma formaçãopode-se dizer a que intervalo de tempo da escalageológica ela pertence e pode avaliar a extensãoterritorial onde esta formação ocorre (dataçãorelativa).

IV.1. Magnitude do Tempo Geológico

Mesmo hoje a quantidade real de tempo geológicodecorrido, visto que é tremendamente grande, significa

pouco, sem qualquer base de comparação. Para este fim,tem sido inventados numerosos esquemas nos quais,



Geologia..................................................................................................... 81

eventos geológicos chaves são localizadosproporcionalmente, em unidades de comprimento ou tempoatuais, de modo a tornar o tempo geológico um tanto maiscompreensível.

Comprimam-se, por exemplo, todos 4,5 bilhões de anosde tempo geológico em um só ano. Nesta escala, as rochasmais antigas reconhecidas datam de março. Os seres vivosapareceram inicialmente nos mares, em maio. As plantas eanimais terrestres surgiram no final de novembro e ospântanos, amplamente espalhados que formaram osdepósitos de carvão pensilvanianos, floresceram durantecerca de quatro dias no início de dezembro. Osdinossauros dominaram nos meados de dezembro, masdesapareceram no dia 26, mais ou menos na época que asmontanhas rochosas se elevaram inicialmente. Criaturashumanóides apareceram em algum momento na noite de 31 dedezembro, e as recentes capas de gelo continentaiscomeçaram a regredir da área dos Grandes Lagos e donorte da Europa a cerca de 1 minuto e 15 segundos antesda meia noite do dia 31. Roma governou o mundo ocidentalpor 5 segundos, das 11h.59m.45 seg. até 11h.59m.50seg..Colombo descobriu a América 3 segundos antes da meianoite, e a ciência da geologia nasceu com os escritos deJames Hutton exatamente há pouco mais que 1 segundoantes do final de nosso movimento ano dos anos (Eicher,1982).

IV.2. Datação Radiométrica (Absoluta)

Muitos tipos de átomos que ocorrem na naturezapossuem núcleos que se desintegram espontaneamente paraum estado de menor energia. Estes átomos são denominadosradioativos, e o processo de sua desintegração é chamadoradioatividade. Um tipo específico de átomo, que é

caracterizado por um número atômico particular e umnúmero de massa particular, é denominado nuclídeo. Onúmero atômico é o número de prótons do núcleo e estenúmero determina o elemento. O número de massa é a somados prótons e neutrons do núcleo. Os nuclídeos,possuindo o mesmo número atômico mas número de massadiferente, são chamados isótopos de um dado elemento.

Na desintegração radioativa, o núcleo atômico emiteuma partícula alfa ou uma partícula beta, ou captura umelétron. Ele pode simultaneamente emitir raios gama,

radiação eletromagnética mais energética do que raios-X.Quando um átomo radioativo “pai” se desintegra, ele se



Geologia..................................................................................................... 82

transforma em outro tipo de átomo denominado “filho”. Na

desintegração alfa, o núcleo do átomo pai perde 2prótons e 2 neutrons; o número de massa decresce de 4 eo número atômico de 2. Na desintegração beta, o núcleo

emite um elétron de alta velocidade, um dos seusneutrons se transforma em um próton e o número atômicoaumenta de um. Na captura de elétrons, um próton donúcleo captura um elétron orbital e se transforma em umneutron, e o número atômico decresce de um. Adesintegração beta e a captura de elétrons não mudam onúmero de massa.

Visto que a desintegração radiativa envolve apenas onúcleo de um átomo pai, a taxa é independente de todasas condições físicas e químicas, tais como pressão,temperatura, e forças químicas tampões. Os átomos de umnuclídeo radioativo particular possuem cada um a mesmaprobabilidade de preservação ou desintegração, qualquerque seja a sua idade. O processo é estatisticamentecaótico. Pode-se estabelecer a probabilidade dedesintegração por meio de uma constante de

desintegração, , que indica a proporção de átomosradioativos existentes que se desintegrarão em umaunidade de tempo. O número total de átomos para

desintegrar-se será dado por N, onde N é o númerototal de átomos radioativos pais, presentes no sistema.Desde que N decresce constantemente através dadesintegração em uma dada amostra, o número real deátomos a se desintegrar deve decrescer com cadaintervalo sucessivo de tempo na proporção de diminuiçãodo número de átomos radioativos pais sobreviventes. Otempo de vida de um pai radioativo em um dado sistemanão pode ser especificado. Em teoria é infinito. Ésimples, entretanto, especificar o tempo de

desintegração da metade dos átomos pais radioativos emum sistema. Este tempo é chamado de meia-vida (TabelasIV.2 e IV.3). Cada nuclídeo radioativo possui uma meia-vida única, T que relaciona à sua constante dedesintegração pela expressão:

T = 0,693/

Tabela IV.3. Meia vida dos isótopos mais usados em datações radiométricas (Modificado de Salgado-Labouriau, 1994).

Isótopos Produto final Meia vida Minerais datados



Geologia..................................................................................................... 83

radioativ o

estável (em anos)

Urânio -235

chumbo - 207 713 milhões zircão, uraninita,pitchblenda

Urânio -238

chumbo - 206 4.510milhões

zircão, uraninita,pitchblenda

Tório -232

chumbo - 208 14.000milhões

Potássio- 40

argônio - 40cálcio-40

1.300milhões

muscovita, biotita,hornblenda

Rubídio -87

estrôncio - 86 47.000milhões

muscovita, biotita,microclina

Samário -147

neodímio - 144 106.000milhões

Carbono -14

nitrogênio - 14 5.730 +/- 40

Cálcio -41 cálcio - 40 100.000

IV.3. Método Radiocarbônico

O carbono - 14 (C-14) é um isótopo radiativo queocorre normalmente na atmosfera e nos seres vivos. A suameia-vida é de cerca de 5.730 anos (Tabela IV.2), o quesignifica que este método só pode ser utilizado para oQuaternário Tardio.

O carbono - 14 apresenta uma peculiaridade muitoespecial. Ele está sendo criado continuamente na partealta da atmosfera, a cerca de 15 km acima da superfícieda Terra. Átomos de nitrogênio - 14 (N-14) sãobombardeados constantemente por raios cósmicos nestaaltitude, o que faz com que cada núcleo absorva umneutron, emita um próton e se transforme em carbono -14. Este carbono recém criado é imediatamenteincorporado ao gás carbônico (CO2) atmosférico e éassimilado no ciclo de carbono dos seres vivos.

Eventualmente, o C-14 decai novamente a N-14.

Tabela IV.4. Série de decaimento do urânio (238U e 235U).

Nuclídeo Meia-vidaanos

Nuclídeo Meia-vidaanos

urânio -238

urânio -234

tório - 230

4,51 x 109

2,5 x 105

7,52 x 104

1,62 x 103

urânio - 235

protactínio -231

tório - 227

rádio - 223

7,13 x 108

3,24 x 104

18,6 dias

11,1 dias



Geologia..................................................................................................... 84

rádio - 226

radônio -222

chumbo -210

polônio -210

chumbo -206

3,83 dias

22

138

estável

chumbo - 207

estável

Na década de 50 W. Libby criou o método de dataçãopor radiocarbono. Pelo processo de fotossíntese asplantas removem o gás carbônico da atmosfera. Como C-12,C-13 e C-14 estão em equilíbrio, a atmosfera, o mar, asplantas e os animais vivos têm estes isótopos emequilíbrio dinâmico. Quando um organismo morre, ele parade absorver CO2 e lentamente a proporção de C-14 diminuino corpo por decaimento radioativo. O método de dataçãocriado por Libby, não mede a quantidade de isótopoestável produzido pelo decaimento radioativo, como astécnicas com isótopos de longa-vida. O que se mede é aquantidade de C-14 que restou na matéria orgânica morta(Salgado-Labouriau, 1994).

Como o C-14 tem meia-vida muito curta, a dataçãomáxima possível fica geralmente entre 25 e 30 mil anosA.P., dependendo do método empregado na detecção do C-14residual e da quantidade da amostra. Somente em casosespeciais, quando é possível conseguir uma grandequantidade de matéria orgânica para datar (pelo menos 1kg de sedimento úmido), a datação pela radiação emitidapode se estender até o limite do método (entre cerca de70 - 75 mil anos).



Geologia..................................................................................................... 85

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