Artigo - O Ciclo Das Rochas Na Natureza

O Ciclo das Rochas na Natureza ARTIGO

TERR DIDATICA 5(1):50-62, 2009

O Ciclo das Rochas na Natureza*Celso Dal R Carneiro Instituto de Geocincias (Unicamp), Depto. de Geocincias Aplicadas ao Ensino [email protected] Pedro Wagner Gonalves Instituto de Geocincias (Unicamp), Depto. de Geocincias Aplicadas ao Ensino [email protected] Osvaldo R. Lopes Centro Universitrio Moura Lacerda, Ribeiro Preto (SP). Mestre em Ensino e Histria de Cincias da Terra. [email protected]

ABSTRACT THE ROCK CYCLE IN NATURE. Cyclical changes occur permanently on Earth, a dynamic planet where slow or fast changes affect all the materials from the surface to the core. Even rocks can not be considered eternal, because they are affected by varying degrees of recycling, as well as minerals and every object else found on Earth. The time scales of the changes are extremely variable, they can be extremely fast or extremely slow. The Rock Cycle belongs to the Tectonic Plates model; it is a complex network of processes, which control changes in the mineral kingdom. This article seeks to expose some fundamental aspects of this intricate chain of interactions, as the processes, the products and the natural environments where they occur. It is given attention to the fact that they take part of other natural cycles, and thus interfere in human life, too. Keywords Geology, Geosciences, teaching-learning, rock cycle, Geosciences teaching. RESUMO Mudanas cclicas acontecem permanentemente na Terra, um planeta dinmico onde os materiais, tanto da superfcie como do interior, passam por transformaes, lentas ou rpidas. Nem mesmo as rochas podem ser consideradas eternas, porque so afetadas por diversos graus de reciclagem, assim como todos os minerais que as constituem e os demais objetos encontrados na Terra. As escalas de tempo das mudanas so extremamente variveis. O Ciclo das Rochas uma teia complexa de transformaes da matria, desde muito rpidas at extremamente lentas, que, em conjunto, no contexto da Tectnica de Placas, determinam modificaes no reino mineral. Buscando auxiliar o aprendizado de grande parte da Geologia, abordam-se os processos e produtos do ciclo e os ambientes naturais em que ocorrem. Tais transformaes participam dos demais ciclos naturais e, evidentemente, interferem na vida humana. Palavras-chave Geologia, Geocincias, ensino-aprendizagem, Ciclo das Rochas, ensino de Geocincias.

*Este artigo deve ser referido como segue: Carneiro C. D. R., Gonalves P. W., Lopes O. R. 2009. O Ciclo das Rochas na Natureza. Terr Didatica, 5(1):5062

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C. D. R. Carneiro, P. W. Gonalves, O. R. Lopes

A Terra azul... e muito ativaA Terra azul! a exclamao acima do cosmonauta sovitico yuri a. Gagarin durante o primeiro vo tripulado em rbita da Terra. ele foi a primeira pessoa a ver o planeta do espao. hoje, o convvio natural com as inmeras imagens dirias produzidas por satlites, que nos apresentam detalhes cada vez mais impressionantes e magnficos. Poucas vezes percebemos o significado dessa observao feita pela primeira vez h pouco mais de 40 anos. Que mudana ocorreu quando o homem pde ver a Terra toda? Foi uma mudana radical de perspectiva. at ento, o homem somente observara a Terra a partir do cho, do alto de montanhas ou, na melhor hiptese, em avies. so alternativas, sem dvida, muito distantes da escala de observao feita por Gagarin. Passou-se do acesso a observaes fragmentadas de aspectos fsicos do planeta, como cordilheiras de montanhas ou deltas de grandes rios, como amazonas e Mississipi, para a viso de conjunto dos componentes de um complexo e integrado sistema. os modernos aparatos de observao permitiram concluir que as esferas materiais da Terra participam, em graus variveis, de mltiplas interaes, que envolvem a atmosfera, hidrosfera, geosfera (crosta, manto e ncleo) e biosfera. o sistema evolui em conjunto no decorrer de uma histria muito longa, o Tempo Geolgico, que possui 4,5 bilhes de anos. Nos ltimos milhares de anos, um novo personagem, muito ativo, veio se somar aos participantes da evoluo do planeta: a esfera humana ou social. a imagem de um planeta composto por terras emersas (continentes) separadas por oceanos e mares tornou-se insuficiente para interpretar a realidade, de modo que devemos, hoje, olhar a Terra como um sistema integrado. anlises baseadas na longa histria geolgica do planeta tornaram-se imprescindveis para entender a complexidade e as interaes dos processos naturais e humanos e antever suas possveis consequncias. o ciclo das rochas faz parte desse contexto dinmico cujo estudo permite at mesmo fazer previses de acontecimentos futuros com a agricultura, o solo, o clima, os oceanos, e a disponibilidade de recursos minerais.51

Esferas terrestresPara compreender melhor o que acontece no ciclo das rochas em nosso planeta, separamos os materiais terrestres e os processos tpicos que os afetam em grandes domnios, chamados de esferas terrestres. diferentes autores oferecem distintas classificaes mas, em linhas gerais, existe certa congruncia na grande maioria delas. a diferena s vezes baseada em algum interesse particular de um dado campo cientfico especializado. o ponto comum que as definies partem do pressuposto de que a Terra um todo unificado: o que acontece em uma esfera interfere em todas as demais. embora o ciclo das rochas pertena ao contexto da Tectnica de Placas, para facilidade de abordagem, faremos aqui um tratamento em separado, para enfatizar a atuao de processos, na interao entre as vrias esferas terrestres: Atmosfera: engloba os gases que compem os materiais terrestres. dentre os processos que acontecem na atmosfera, destaca-se a funo de distribuir a energia solar e a umidade em toda a superfcie. Hidrosfera: envolve toda a gua do planeta e os fenmenos relacionados circulao desse fluido pelos continentes e oceanos, tanto na forma lquida quanto gasosa (vapor) ou slida. Neste caso costuma-se usar o nome criosfera para a esfera congelada. Geosfera: o nome dado a toda a parte slida da Terra, formada por camadas de distinta composio material, como a crosta, o manto e o ncleo, ou camadas cujo comportamento mecnico obedece a certos padres, como a litosfera e a astenosfera. Na geosfera possvel encontrar registros das principais mudanas ambientais que ocorreram e ocorrem na Terra (Fig.1). Crosta: a camada externa da geosfera cuja composio a distingue do manto e ncleo, mas seu comportamento mecnico permite considerla parte da litosfera. Litosfera: o envoltrio slido rochoso externo do planeta. Inclui a crosta (continental e ocenica) e a parte mais externa do manto superior. os processos e transformaes na litosfera ocorrem lentamente, permitindo que funcione como um campo transitrio, geologicamente falando, onde interagem os fenmenos da superfcie e do interior do planeta. Manto e ncleo: so as esferas rochosas in-

O Ciclo das Rochas na Natureza


Uma histria de mudanas geolgicas e ambientaisa Terra, ao contrrio do que muitos pensaram antes do advento da Geologia, um planeta geologicamente ativo e em constante transformao; trocas de matria e energia mudam os limites entre as esferas terrestres, sua composio e suas caractersticas. a moderna Tectnica Global busca analisar o comportamento dinmico da Terra em conjunto com processos inter-relacionados, como o magmatismo e o vulcanismo, a sedimentao, o metamorfismo, os abalos ssmicos (terremotos) e a formao de recursos minerais. os limites dos continentes modificam-se em dezenas de milhes de anos, e as placas se movimentam gradualmente, movidas pelo calor interno. em paralelo, os agentes externos, movidos pela fora da gravidade e pelo calor do sol, reduzem a amplitude do relevo medida que mecanismos climticos causam transformaes mecnicas e qumicas, traduzidas nos processos de intemperismo, que formam novos minerais e desagregam rochas, e de eroso e sedimentao, que esculpem e moldam novas formas de relevo. os processos que fazem parte do ciclo das rochas so interconectados. Materiais deslocados, como as rochas, os sedimentos e os solos, so os produtos do ciclo. cada etapa cumprida pode significar o ponto de partida de outra. o conjunto, inesgotvel, faz parte de outros ciclos ainda mais vastos, como o ciclo de formao e evoluo de continentes e montanhas. Uma maneira talvez mais eficaz de propor uma subdiviso didtica que facilite o entendimento do ciclo precisamente a ideia de processos e produtos. a histria do desenvolvimento da moderna Geologia pode ser iluminada pelas concluses do naturalista britnico James hutton (1726-1797). ele desenvolveu um modo peculiar de reconhecer, sistematizar e interpretar muitas marcas deixadas por acontecimentos passados, registrados em rochas e outros materiais. Para alguns de seus contemporneos, ele fora capaz de conversar com as rochas. hutton observou muitos vestgios marinhos espalhados pelos planaltos escoceses. Na poca, essas marcas eram explicadas por significativo rebaixamento do nvel do mar. Neste momento ele se perguntou: para onde teria ido tanta gua? como no obteve resposta, sups que o continente tivesse sido levantado e os depsitos acumulados52

Figura 1 Estrutura interna da Terra, com indicao das camadas crosta, manto e ncleo (externo e interno). Observar que a crosta distingue-se do manto; a parte mais externa deste, em conjunto com a crosta, compe a litosfera

ternas. embora sejam inacessveis observao direta pelo homem, sabe-se que so responsveis por muitos fenmenos observados na superfcie, como o magnetismo terrestre ou a contnua emisso de calor, desde o interior quente. Biosfera: compreende todos os organismos vivos, dos reinos animal, vegetal, protista, bacteria e fungi. Podemos subdividir a matria viva, devido s formas peculiares de organizao material, em dois grandes domnios a biosfera e a esfera social , que se mantm intimamente relacionadas. Antroposfera ou noosfera: a esfera social formada pelas sociedades humanas e os processos superficiais que promovem. a ideia de interao no mbito de sistema Terra exige abordar a noosfera integrada com as demais esferas, de modo a se visualizar a Terra como resultado de mtuas interaes. enquanto a biosfera se transforma mediante mecanismos explicados pela teoria da evoluo, a esfera social da qual fazemos parte modifica-se sobretudo por meio de instrumentos culturais e que podem ser explicados pela economia, poltica e formas de organizao social.



muito tempo atrs no fundo mar foram soerguidos centenas de metros acima de onde teriam sido formados. Fra igualmente mais atento do que seus contemporneos em valorizar a eroso e os mecanismos de rebaixamento do relevo, que seriam responsveis pela acumulao de materiais no fundo dos oceanos, ao lado dos continentes para, longo tempo depois, serem empurrados para cima e formar novos continentes. seu engenhoso esquema cclico de destruio e construo de continentes foi a pedra de toque explorada at hoje em modelos muito mais complexos e detalhados. Na poca, hutton no podia responder a uma pergunta-chave: quais seriam os mecanismos que movem o ciclo de destruio e construo de rochas e continentes? hoje, supomos que a Tectnica de Placas organiza uma sequncia satisfatria de muitos eventos particulares que ocorrem em diferentes escalas de tempo e de espao. James hutton encontrou um modo seguro de identificar ciclos e processos na longa histria geolgica do nosso planeta: determinadas feies geolgicas oferecem as pistas necessrias para o reconhecimento de fenmenos e contar uma histria do que aconteceu de modo similar ao que fazem historiadores diante de medalhas, moedas, urnas funerrias, etc., para relatar a histria da antiguidade. hutton concebeu uma resposta bastante original, envolvendo o calor interno da Terra que seria capaz de levantar continentes e consolidar as rochas, as quais, por sua vez, formariam novos solos e novas superfcies, sujeitas a intemperismo e eroso. os detritos por sua vez seriam recarregados para o fundo dos oceanos, onde se transformariam em novas rochas. ao desenvolver a ideia de machina mundi, James hutton percebeu, por exemplo, que muitas mudanas na Terra so imperceptveis para ns, porque ocorrem de modo muito lento: clculos aproximados do volume de sedimentos transportados pelos rios para o fundo dos oceanos indicam quantidades imensas, mas s foram feitos no sculo XX. No assoalho marinho os detritos so acumulados e compactados para se transformar mais tarde em rochas consolidadas. Muitas coisas esto se modificando: os minerais das rochas esto se renovando; solos so levados pela eroso, transformando-se em sedimentos, e outros esto se formando. No ciclo da natureza a gua removeria materiais para o fundo do mar e o calor levantaria novos continentes para ocupar o lugar daqueles que53

foram desgastados. Uma boa ideia, cuja veracidade precisaria ser provada... Quando hutton visitou o vale do rio Jed, em 1787, na esccia, observou uma sequncia de rochas cujas camadas no estavam depositadas horizontalmente e umas em cima das outras, como era comum. No eram sequer paralelas entre si, porque exibiam uma descontinuidade (termo usado mais tarde, depois da morte de hutton). Na falta de uma explicao adequada, hutton exps uma ideia bastante original: as camadas inferiores, depositadas no fundo do mar, foram com o tempo compactadas, dobradas e elevadas; com a fragmentao e eroso, as bordas verticais foram expostas e a ao contnua do processo retirou e transportou muito material; o nvel topogrfico dessas camadas rochosas foi ficando cada vez mais baixo at que novos sedimentos devem ter sido depositados e consolidados, sem serem dobrados. Por fim, deve ter havido uma segunda elevao do lugar. hutton concluiu que no vale do rio Jed (Fig. 2) h provas de que os processos naturais se repetem em ciclos, ao longo de muito tempo. a regio fra o fundo de um oceano onde se acumularam sedimentos, posteriormente deformados no interior da Terra. a elevao, desgaste e eroso das rochas formou gradativamente um novo local de deposio de sedimentos. as mudanas no ambiente percebidas por hutton fazem parte de uma cadeia cclica de eventos cuja durao da ordem de centenas de milhes de anos. hutton comprovou transformaes do passado do planeta mediante a leitura das marcas impressas nas rochas. Foi como se tivesse descoberto uma mquina do tempo para o passado longnquo da histria da Terra, dando um passo importante para desvendar processos relacionados s foras internas da Terra. apenas no sculo XIX as ideias de hutton foram popularizadas, quando o escocs charles lyell (1797-1875) publicou o livro Principles of Geology em 1830. o reconhecimento de vrios ciclos de destruio e construo de continentes, em um mesmo local, indicavam que o tempo da natureza era muito longo. Muitos contemporneos acreditavam que a histria da Terra possua poucos milhares de anos. Isso era absolutamente incoerente com as descobertas de hutton. lyell avanou os estudos de hutton e detalhou algo que havia sido desconsiderado: o contedo de fsseis presentes nas camadas terrestres (as marcas de seres vivos do passado que ficaram registradas nas rochas).



Figura 2 Representao artstica da discordncia observada por Hutton no vale do rio Jed, perto de Edimburgo (Fonte URL: http://www.dukelabs.com/ Abstracts and Papers/1CManual0209.htm)

do comportamento dinmico do planeta, reunindo em suas explanaes o conjunto dos processos de magmatismo, sedimentao, metamorfismo e de deformao de rochas no interior da crosta, que so os principais causadores das atividades ssmicas e terremotos... a paisagem da Terra muda ao longo de centenas, milhares ou milhes de anos. alm de no observarmos diretamente os processos, pode ser que a semelhana entre a nova paisagem e a anterior dificulte a comparao, fazendo-nos pensar que nada mudou. a primeira dificuldade decorre das diferenas entre as escalas dos fenmenos e de observao feita pelo homem. cuidemos, pois, das escalas de tempo dos processos naturais.

a sequncia faunstica conhecida no final do sculo XvIII revelava a existncia de animais pretritos muito diferentes dos atuais. os seres vivos acham-se classificados segundo suas caractersticas e por meio de semelhanas e diferenas com outros seres vivos; todos aqueles animais no poderiam pertencer a um nico quadro taxionmico. Isso indicava a necessidade de terem existido em pocas diferentes. em um s tempo, as camadas rochosas poderiam ser reconhecidas e organizadas e o tempo precisava necessariamente ser muito mais longo do que se imaginava, o tempo da Terra deveria ter milhes de anos. o famoso livro de charles lyell trouxe abundante informao sobre os fsseis e permitiu ordenar de forma convincente o Tempo Geolgico em eras. Isso foi decisivo para popularizar entre os naturalistas a ideia de que a histria da Terra era muito longa como hutton imaginara. a evoluo vertiginosa do conhecimento geolgico desde os tempos de hutton e lyell, nesses pouco mais de duzentos anos, permitiu a construo de uma teoria mais geral sobre a dinmica da Terra, denominada Tectnica Global. desde o reconhecimento, nos anos 1960, de que a superfcie da Terra acha-se dividida em placas litosfricas que se movimentam segundo certos padres (ver o movimento das Terras em Cincia Hoje nmero 30). No Brasil, existem muitas comprovaes desses movimentos (ver o serto J virou Mar em Cincia Hoje nmero 122, vulces no Brasil em Cincia Hoje nmero 62 e Participao do Brasil na grande revoluo das Geocincias, em Terrae Didatica, volume 1). a Tectnica Global oferece viso integradora54

Tempo Geolgicoa mensurao do Tempo Geolgico era um grande problema que ops hutton a seus contemporneos, ao longo de um debate que se estendeu pelo sculo XIX. hutton e sucessores propuseram que a Terra devesse ser mais antiga do que se imaginava, mas no havia um mtodo seguro para avaliar quanto tempo seria esse. Mesmo o conhecimento das mudanas na vida, observadas por meio dos fsseis, no trazia informes quantitativos sobre a formao das camadas. somente a descoberta da radioatividade no final do sculo XIX e sua aplicao para avaliar a idade das rochas forneceu indcios de quanto dura cada era geolgica. Para compreendermos a dinmica do planeta, a concepo de Tempo Geolgico essencial, pois a durao do conjunto de processos e fenmenos terrestres exerce papel decisivo nos ciclos de transformao do sistema Terra. Qualquer feio geolgica ou rocha representa uma srie de eventos naturais que esto situados em um intervalo de tempo especfico da histria geolgica da Terra. Para facilitar nosso estudo, utilizaremos uma classificao simplificada em ciclos e processos, que permite que esses eventos sejam comparados conforme as sequncias de intervalos de tempo (costa e Inda 1992). a classificao arbitrria e artificial, porque um processo que aparece em uma categoria pode estar necessariamente includo na outra. Processos e ciclos interagem uns com os outros de modo complexo. Por outro lado, a classificao tem a vantagem de revelar processos que observamos



diretamente ou temos notcia pelos jornais e canais de Tv daqueles difceis de reconhecer. de fato, os processos e ciclos mais lentos so identificados somente por meio de evidncias indiretas, j vez que no temos acesso observao direta da longa cadeia de fenmenos envolvidos. Ciclos de durao extremamente longa, medidos em dezenas de milhes a bilhes de anos passados. Processos evolutivos da crosta, manto e ncleo da Terra; formao de continentes, ilhas e reas ocenicas; deriva continental; formao de cadeias montanhosas devido a colises entre placas; eroso e aplainamento das cadeias de montanhas; transgresses e regresses em escala continental; fases orogenticas (formao de montanhas ou terras emersas) e metalogenticas (formao de recursos minerais); surgimento da vida e criao da atmosfera, estratosfera etc.; evoluo das espcies etc. Ciclos de durao longa, medidos em vrias dezenas, em centenas de milhares at alguns milhes de anos. ciclos climticos globais de longa durao; oscilaes climticas entre eras glaciais e interglaciais no sistema terrestre; desenvolvimento de solos muito espessos; variaes no sistema de correntes ocenicas profundas; intemperismo qumico extensivo; evoluo das espcies; mudana no sentido de movimento das placas tectnicas; flutuaes eustticas (do nvel do mar em relao s terras emersas) com amplitudes acima de 100 m; variaes de excentricidade da rbita da Terra; inverso do campo magntico. Processos de durao mdia, medidos em sculos a poucos milhares de anos. variaes climticas globais; formao de plancies de inundao; variaes da linha de costa; assoreamento de lagos; formao de solos de 0,5 a 2,0 m de espessura; precesso e variaes na inclinao do eixo da Terra; depsitos tecnognicos (lixo, esgotos, efluentes industriais e rejeitos em geral, etc.) e modificaes do meio ambiente pela esfera antrpica. Processos de durao curta, medidos em ano, vrios anos e dcadas. Formao da camada de hmus do solo; variaes climticas sazonais; variao da calota polar; crescimento anual dos animais e vegetais; depsitos tecnognicos e modificaes do meio ambiente pelo homem (poluio do ar e das guas superficiais e subterrneas); subsidncias. Processos de durao muito curta, medidos em meios-dias, dias e semanas. ciclo das mars e depsitos correlatos; variao diurna de temperatura devido rotao da Terra; tempestades55

e inundaes com depsitos de inunditos [sedimentos ligados a inundaes] e escorregamentos; cataclismas vulcnicos e depsitos de tufos e piroclastos inconsolidados; depsitos tecnognicos e modificaes do meio ambiente pela esfera antrpica (incndios, desmatamentos, poluio do ar e guas superficiais etc.). Perodos excessivamente curtos, medidos em segundos, minutos e horas. Tempestades e furaces, terremotos e tsunamis; correntes de turbidez; cataclismas vulcnicos; deslizamentos e avalanches; impacto de meteoritos; catstrofes em geral; depsitos tecnognicos e modificaes do meio ambiente pela esfera antrpica (incndios, poluio sonora etc.).

Modelo esquemticoo ciclo das rochas (Fig. 3) constitui um modo sinttico de representar as inmeras possibilidades pelas quais, ao longo do Tempo Geolgico, um tipo de rocha pode transformar-se em outro. Podemos consider-lo um conjunto de processos permanentes de reciclagem, uma vez que a quantidade de matria do planeta a mesma h milhes de anos. Pensemos em alguns tomos de carbono: em milhes de anos, eles j podem ter feito parte de vrios ciclos (do ar, da gua, das rochas, dos seres vivos). seguindo esse raciocnio, podemos imaginar que os prprios tomos que compem o nosso corpo j foram muitas outras coisas, inclusive estrelas e rochas. Na figura 4 o esquema foi simplificado por lopes (2007), a partir da figura 3, para elaborao de um jogo didtico. a estrutura do jogo (lopes e carneiro 2009) permite dois nveis de dificuldade, sendo direcionado para alunos de ensino superior em disciplinas de Geologia Introdutria. Na resoluo do problema, os participantes competem entre si, em grupos pequenos. o problema prtico a ser resolvido pelos jogadores construir o modelo do ciclo das rochas, pelo gradual preenchimento do diagrama. o jogo envolve os seguintes elementos: tabuleiro, cartas geolgicas, cartas-dicas e um dado comum de seis faces.

Reciclagem permanenteas rochas so uma espcie de memria inanimada do planeta, porque guardam registros das



Figura 3 Esquema de Ciclo das Rochas (Modif. de URL: http://rst.gsfc.nasa.gov/Sect2/rock_cycle_800x609.jpg)

alteraes e dos fenmenos ocorridos ao longo da histria geolgica. Por meio das rochas podemos deduzir as condies atuantes no sistema Terra na poca em que foram geradas. Tomemos um exemplo: areias de deserto so muito particulares. seus gros bem arredondados e foscos de tanto colidir uns com os outros acabam acumulados em dunas. dessa maneira, podemos reconhecer como os climas do passado foram muito distintos do que os do presente. em vastas regies do estado de so Paulo os climas foram quentes e secos h cerca de 100 milhes de anos atrs. como sabemos isso? desertos existentes no passado deixaram esses vestgios. a relao entre areia e rocha (arenito), no caso de um antigo deserto, pode ser estabelecida estudando-se os processos, como os mecanismos de soterramento e compresso causados pelo peso das camadas que se depositaram acima da areia, ou de fluidos que cimentaram seus espaos vazios, at fazer com que ela se transformasse em rocha. Muito tempo depois, a rocha pode aflorar ou ter sua cobertura56

removida pela ao da eroso, muitas vezes em locais que h muito tempo deixaram de ser desertos, como o caso dos campos de dunas dos arenitos Botucatu, que hoje encerram reservas subterrneas importantssimas de gua doce na amrica do sul, o chamado aqufero Guarani (Fig. 5). os tipos de rochas, seus arranjos particulares e sua composio revelam o ambiente desrtico do passado. Para explicar como funciona o ciclo das rochas (Fig. 3) podemos comear pelo intemperismo, o processo de transformao ou modificao das rochas quando expostas atmosfera e hidrosfera. alguns fatores determinam, ao longo do tempo, o tipo e a intensidade do intemperismo, a saber: o clima, devido ao calor do sol e umidade das intempries (que por sinal lhe emprestam o nome), o crescimento de organismos (fauna e flora), e os acidentes de relevo, devido infiltrao e drenagem da gua ou sua movimentao superficial, que pode ser mais ou menos rpida, dependendo da inclinao das encostas. o ltimo fator essencial a ser



eroso/ Transporte sedimentos

Intemperismo

rochas gneas extrusivas

soerguimento e exposio

vulcanismo/ consolidao

deposio e diagnese

rochas sedimentares Intruso/ cristalizao Metamorfismo

rochas metamrficas

FUso

MaGMa

Figura 4 Representao esquemtica do Ciclo das Rochas

Figura 5 Indicao da rea aproximada ocupada pelo paleodeserto Botucatu. 1 Rochas mais antigas (embasamento); 2 Cobertura sedimentar de diversas idades; 3 Cadeia Andina; 4 Camadas sedimentares do paleodeserto (Modif. de Carneiro 2007)

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considerado o tempo, pois quanto mais longo o tempo que a rocha fica exposta a esses agentes, mais intensas e profundas sero as transformaes. o calor, a umidade, os organismos e o relevo determinam o grau de atuao de cada um dos trs processos bsicos de intemperismo: fsico, qumico e biolgico. o intemperismo fsico, ou desagregao, altera o tamanho ou a forma dos minerais sem mudar radicalmente a composio mineralgica. denominamos intemperismo qumico, ou decomposio, toda ao que altera a composio qumica da rocha, transformando os minerais primrios da rocha em minerais secundrios. a ao dos seres vivos contribui para acentuar o intemperismo fsico ou qumico, tanto mecnica quanto quimicamente, por meio de substncias produzidas pelos organismos, ou geradas a partir de sua decomposio. de uma regio para outra da Terra, dependendo das condies climticas, de distribuio da vida e das formas de relevo, acima citadas, h predomnio de modificaes fsicas, qumicas ou bioqumicas. a rocha, quando passa por processos intempricos, forma camadas de materiais desagregados onde se formam os solos, processo que recebe o nome de pedognese. o material solto torna possvel desenvolver-se a vida de plantas e pequenos animais que por sua vez contribuem para a decomposio, ao formar o hmus. a moderna preocupao com uma Terra sustentvel levou as Geocincias a migrar do conceito de solos como materiais inertes e inconsolidados utilizados na engenharia para a ideia dinmica dos solos como a pele viva do planeta, ou pedosfera. essa viso, mais prxima da dos ecologistas (warshall 2000), rene ainda os pontos-de-vista da fertilidade, resistncia eroso e suporte fsico, to importantes para uma agricultura sustentvel. Nessa concepo focalizam-se os quatro componentes do solo: (a) materiais inorgnicos resultantes do intemperismo dos minerais; (b) gases procedentes da atmosfera e da atividade qumica e biolgica no solo; (c) lquidos na forma de solues que participam de todos os processos; (d) materiais orgnicos representados por seres vivos e matria orgnica morta. com efeito, alm da matria orgnica, cuja presena pode ser extremamente varivel, devemos levar em conta os gases e lquidos que compem o solo, essenciais para a sustentao da vida. o hmus nos solos, alm de representar nutrientes armazenados de modo seguro para sustentar a vida, so tambm um modo de reter carbono na forma de molculas complexas, e evitar seu retorno atmos58

fera como um dos principais gases-estufa. Quanto maior a quantidade de hmus, menor o risco de aquecimento global (warshall 2000, p. 193). a cadeia de processos de intemperismo pode atuar sobre qualquer rocha (gnea, metamrfica, sedimentar) exposta superfcie da Terra. o intemperismo faz com que as rochas percam a coeso, fator que facilita o papel da eroso em promover desgaste desses materiais e seu transporte. ao serem deslocadas, as partculas recebem o nome de sedimentos. estes so transportados e depositados em depresses do relevo ou levados at o fundo do mar (como James hutton havia corretamente avaliado). o principal agente de eroso so os rios e crregos que denudam os continentes. Na superfcie da Terra o processo de eroso tem incio pelos chamados movimentos de massa, que so deslocamentos de grandes volumes de materiais pelo efeito gravitacional, em direo base das encostas. outro tipo de deslocamento muito comum ao longo das encostas so os movimentos de partculas isoladas, levadas pela gua da chuva e pelas enxurradas. os rios constroem canais, que podem ter tamanhos grandes ou pequenos, dependendo da inclinao do trecho de encosta e do volume de gua disponvel. ao longo desses canais os rios movimentam sedimentos, muitas vezes com grande turbulncia. rios com grande volume de gua e alta declividade possuem grande capacidade de transporte e movimentam partculas sedimentares de todos os tamanhos. Nos trechos onde a declividade se reduz, a velocidade das guas se reduz tambm. Mesmo que o volume de gua seja grande, a competncia do fluxo diminui, e determinadas partculas de maior tamanho acabam sendo depositadas. a capacidade de transporte de muitos rios pode ser extremamente grande, como o caso do amazonas, que leva at o mar grandes volumes de argilas, siltes e areias todos os anos. o gelo outro agente de eroso que promove desgaste nas rochas pela chamada eroso glacial. Nas montanhas cobertas pela neve, quando a capa muito espessa, a geleira se move para baixo, removendo todo o material mole (solos ou sedimentos) do caminho. esses seixos e pedaos de rochas riscam a superfcie das rochas resistentes abaixo da geleira, que faz, portanto, uma autntica raspagem superficial (ver Geleiras no Brasil e os parques naturais de salto e Itu em Cincia Hoje nmero 112). o poder destrutivo do gelo no pode ser comparado a qualquer outro agente superficial,



como no caso das avalanches de neve, um tipo de eroso glacial extremamente rpida, em que a neve despenca do alto das montanhas, retira o material das encostas e destri tudo que ficar no caminho. Por outro lado, na maior parte da histria da Terra os registros indicam que as reas cobertas por geleiras so muito restritas (como se observa no presente). o vento, por sua vez, capaz de selecionar cuidadosamente os sedimentos e ao mesmo tempo remover partes menos resistentes da superfcie das rochas. sua ao, concentrada sobretudo nos desertos e em zonas litorneas, onde as velocidades dos ventos so maiores e o fluxo relativamente contnuo, consegue nivelar a superfcie das encostas e formar dunas e outras feies muito caractersticas (ver Botucatu: o grande deserto brasileiro em Cincia Hoje nmero 143). a sedimentao o processo de acumulao dos sedimentos em depresses, chamadas bacias sedimentares, onde, dependendo das condies e da profundidade a que os sedimentos so submetidos, o peso dos sedimentos acumulados e a movimentao de fluidos provocam compactao e cimentao dos materiais. a transformao de um sedimento em rocha sedimentar chamada diagnese.

as rochas sedimentares so formadas pela deposio e diagnese de sedimentos provenientes de outras rochas ou de materiais de origem biognica, ou ainda da precipitao qumica de minerais. rochas sedimentares como calcrios e diatomitos so formados por processos qumicos/bioqumicos. alm das rochas sedimentares, existem dois outros grandes grupos de rochas: as rochas gneas, ou magmticas, e as metamrficas. a distino entre elas feita de acordo com os processos geradores. entretanto, h variaes nas condies de formao das rochas com mesma origem gentica, resultando em diversos tipos de rochas em cada grupo. as principais caractersticas distintivas entre os trs grupos de rochas so mostradas no quadro 1. Quando as placas litosfricas se movimentam durante o Tempo Geolgico, as rochas sedimentares (assim como outras rochas metamrficas e gneas) podem ser levadas a ambientes muito diferentes daqueles sob os quais se formaram. Qualquer rocha submetida ao de altas presses e temperaturas, alm da percolao de fluidos, passa por transformaes dos minerais que as constituem, alm de modificar sua estrutura, tornandose orientadas. essas propriedades definem uma rocha metamrfica. rochas sedimentares, enterradas a profundidades suficientes e submetidas ao

Quadro 1 Caractersticas dos principais tipos de rochas (Carneiro et al. 2003)

MaGMTIcas1. aspecto macio ou compacto

sedIMeNTares

MeTaMrFIcas

1. Geralmente friveis e riscveis 1. aspecto foliado ou macio com o canivete. aspecto macio ou em camadas 2. Gros no-imbricados, 2. Gros imbricados ou firmeapresentando poros ou cimento. mente justapostos Fragmentado (alguns casos macio) 3. constituintes com formas arredondadas ou ovaladas. Por vezes angulosos (pedaos quebrados). raramente com formas geomtricas 4. distribuio espalhada e homognea dos gros. comum camadas, estratificao e fsseis 5. Gros no-orientados 3. constituintes com formas geomtricas ou irregulares. raramente arredondados

2. Gros imbricados, sem deixar poros (exceto em algumas rochas vtreas, vulcnicas, como pedra-pomes) 3. constituintes com formas irregulares ou geomtricas devido cristalizao. Nunca mecanicamente arredondados 4. distribuio espalhada e homognea; ausncia de camadas ou estratos 5. ausncia de orientao ou foliao dos gros

4. distribuio dos componentes em bandas. Por vezes dobradas 5. Frequentemente h orientao dos componentes, com foliao da rocha

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calor interno da Terra e a presses dirigidas, ter como consequncia a reorientao dos minerais, no processo denominado metamorfismo. as rochas metamrficas so formadas por transformaes na mineralogia, qumica e estrutura de rochas j existentes, devido a mudanas nos parmetros fsicos (presso e temperatura principalmente) e qumicos diferentes das condies diagenticas. as rochas resultantes do processo de metamorfismo dependem do tipo de rocha e sua composio mineralgica, e as principais transformaes so a recristalizao de minerais e, ou, formao de novos minerais e deformaes na estrutura das rochas (dobras, foliao, lineao etc.). durante a deposio, diagnese e metamorfismo progressivo de um sedimento argiloso (tamanho do gro menor que 0,002 mm), ele passa por uma srie de etapas. as rochas envolvidas nessas transformaes permanecem no estado slido, e podem formar rochas sedimentares, como o argilito ou folhelho, ou podem dar origem a rochas metamrficas, como a ardsia, filito, xisto e gnaisse. se as condies de metamorfismo forem muito intensas, as rochas podem se fundir, parcial ou totalmente, e gerar magmas. estes, ao se solidificar, daro origem a novas rochas gneas. somente rochas que tenham atingido alta temperatura, equivalente dos gnaisses, poderiam atingir condies extremas capazes de realizar a fuso parcial ou total do material. o magma assim formado, se for resfriado lentamente, dar origem a uma rocha plutnica; caso contrrio, se for extravasado na superfcie da Terra, formar uma rocha vulcnica. rarssimas vezes, sob condies naturais, um sedimento pode ser transformado, repentinamente, em material fundido. Quando h impactos de corpos celestes de grande porte, nas proximidades da rea impactada pode haver fuso instantnea de rochas e materiais, mas esse fenmeno tem distribuio extremamente limitada na Terra. Quando ocorre intruso de uma grande massa gnea (magma), pode haver nas vizinhanas da intruso a fuso parcial do material adjacente. Mesmo sob tais condies extremas, um eventual sedimento acabaria por sofrer algum tipo de metamorfismo. as condies que determinam fuso de material durante o metamorfismo progressivo so o aumento de temperatura, a diminuio de presso ou a introduo de gua no sistema, que rebaixa o ponto de fuso de diversos minerais. o magma um lquido parcial ou totalmente60

fundido, de alta temperatura, em torno de 700 a 1200o c, proveniente do interior da Terra, resultante do aquecimento e fuso das rochas sob altas temperaturas e em determinadas condies e locais da litosfera ou astenosfera. Muitas vezes o magma carrega consigo metais valiosos e, portanto, jazidas de vrios metais como ouro, platina, cobre e estanho podem associar-se a corpos de rochas gneas. as rochas gneas tm sua origem no resfriamento do magma, nas quais o tamanho dos cristais geralmente proporcional ao tempo de resfriamento do magma: quanto mais lenta a cristalizao de um magma, maiores os tamanhos dos cristais formados. existem trs tipos de rochas gneas: plutnicas ou intrusivas, subvulcnicas ou intrusivas rasas e vulcnicas ou extrusivas. o magma pode migrar dos locais onde se originou para regies da crosta terrestre onde a presso seja menor, alojando-se como intruso magmtica. Uma intruso pode variar em tamanho e forma; quando atinge grandes propores constitui uma cmara magmtica. Nessas condies o resfriamento lento do magma favorece o processo de cristalizao dos minerais, dando origem a rochas gneas plutnicas como os granitos. as rochas gneas vulcnicas, tambm conhecidas como efusivas, se formam quando a migrao do magma alcana a superfcie da Terra, por processos associados ao tipo de vulcanismo atuante. Nos vulces, o magma, que agora pode ser chamado de lava, atinge a superfcie da crosta e se resfria rpido ao entrar em contato com a temperatura ambiente, com a consequente consolidao das rochas. os basaltos so as rochas vulcnicas mais comuns. devido solidificao praticamente instantnea (consolidao), no h tempo para os cristais se desenvolverem, sendo muito pequenos, invisveis a olho nu (

Artigo - O Ciclo Das Rochas Na Natureza

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