CICLO DAS ROCHAS1

O solo é o produto da alteração do material de origem (rochas) num determinado espaço de tempo frente a condições específicas fornecidas pelo clima, relevo e organismos. Entender as rochas de uma determinada região, e seus componentes minerais auxilia no entendimento do solo e suas propriedades e características.

A superfície do planeta é recoberta pela litosfera, camada composta por rochas e o produto de seu intemperismo, o solo. As rochas originam-se inicialmente do resfriamento do material incandescente que compõe o interior do planeta, e depois dos sucessivos processos de intemperismo, sedimentação, metamorfismo a que as rochas iniciais estão sujeitas devido a dinâmica da superfície terrestre (Fig. 1).

Figura 1 – Representação do Ciclo da Rochas

Existem muitas formas de classificar as rochas, mas a classificação mais usual, que fundamenta a petrologia , é pelo processo de formação.

Quanto ao processo de formação

De acordo com os processos distintos de formação, existem três grandes grupos de rochas:

ÍGNEAS ou VULCÂNICAS,

METAMÓRFICAS

SEDIMENTARES.

Como dito anteriormente, a origem das rochas existentes inicia com a solidificação da crosta, inicialmente originaram-se as rochas denominadas de ígneas ou magmáticas por serem originadas do magma. O desgaste destas rochas e o acúmulo de seus sedimentos originaram as rochas sedimentares. O resfriamento da crosta com dobras e fraturas, resultaram em pressões e temperaturas elevadíssimas, originado rochas com características próprias e denominadas de rochas metamórficas.

As rochas magmáticas, intrusivas e as extrusivas, se originam da consolidação do magma, são de origem primária e delas se derivam por vários processos as rochas sedimentares e metamórficas.

1 Material elaborado como apoio para o tópico Introdução ao estudo de Minerais e Rochas da Disciplina Solos I

do curso de Agronomia da UTFPR. Não exclui a necessidade de consulta a bibliografia recomendada.

ROCHAS ÍGNEAS

As principais características das rochas ígneas são a dureza elevada e a grande quantidade de minerais do grupo dos feldspatos. O magma pode resfriar-se tanto de forma intrusiva (dentro da crosta) quanto de forma extrusiva (fora da crosta terrestre). Se o magma se consolidar dentro da crosta terrestre, a vários quilômetros de profundidade, dará origem as rochas intrusivas, plutônicas ou abissais. Como o resfriamento do magma ocorre lentamente possibilita a formação de cristais mais perfeitos (desenvolvidos) formando uma textura equigranular, ou seja, uma textura em que os cristais dos minerais que compõem a rochas puderam desenvolver-se de forma igual, atingido tamanhos semelhantes.

Caso o resfriamento ocorra de forma extrusiva, fora da crosta terrestre, o processo de resfriamento será muito rápido, de forma que não se formarão cristais na rocha, ela apresentará uma massa composta por microgrânulos dos minerais, mas sem desenvolverem estruturas.

Classificação das rochas ígneas:

As rochas ígneas classificam-se pela cor, pela composição química e pelo local de resfriamento.

Classificação das rochas pela cor

As rochas podem ser classificadas quanto à presença de minerais claros ou escuros em leucocráticas, melanocráticas e mesocráticas.

LEUCOCRÁTICAS: são rochas que predominam minerais de cor clara (quartzo, feldspatos, feldspatóides e micas moscovita);

MELANOCRÁTICAS: são rochas em que predominam minerais de cor escura (mica biotita, piroxênios, anfibólios e peridotos);

MESOCRÁTICAS: rochas em que não há o predomínio de minerais claros ou escuros.

Classificação pelo local de resfriamento do magma

De acordo com o local em que ocorreu o resfriamento, as rochas ígneas podem ser classificadas em intrusivas plutônicas ou abissais, intrusivas hipoabissais e extrusivas. As intrusivas plutônicas ou abissais são aquelas cujo resfriamento ocorreu em grande profundidade, geralmente a centenas de metros da superfície. O resfriamento ocorre portanto de forma muito lenta, gerando cristais de tamanho grande, dando origem a textura fanerítica (com cristais visíveis) porfíritica (e de tamanho grande). Já as intrusivas hipoabissais se resfriam dentro da crosta, mas mais próximas da superfície, de forma que os cristais formados serão menores que nas plutônicas, dando origem a textura fanerítica.

Figura 2 – Comparação entre (a) textura afanítica (uma massa indistinta de minerais) (b) fanerítica (é possível ver os cristais minereais) e (c) porfíritica (cristais de tamanho grande)

a b ca b c

Classificação de acordo com a acidez

O SiO2 é responsável pela viscosidade do magma e pela sua acidez. Os magmas e as respectivas rochas originadas são classificados segundo a acidez como:

Ácidas 65-80% de SiO2 Sub-ácidas 60-65% de SiO2 Sub-básicas 55-60% de SiO2 Básicas 55-45% de SiO2

Ultra-básicas 45% de SiO2 Quanto maior o teor de SiO2 de uma rocha ou mineral, maior é a sua acidez e maior a sua resistência ao intemperismo, porque a quantidade de sílica presente na rocha será maior. A viscosidade do magma é importante para a cristalização dos minerais. A movimentação do magma depende de sua viscosidade, quanto mais ácido mais viscoso é o magma. Esta característica influenciará a fluidez, podendo impedir ou facilitar o crescimento de minerais.

Principais rochas ígneas Intrusivas Plutônicas:

Granito: Os granitos são as rochas mais abundantes nos escudos continentais, dizendo-se mesmo que estes escudos são graníticos. Como têm muita sílica, os granitos constituem um magnífico exemplo de rochas ácidas. Do ponto de vista da coloração, os granitos vão desde cores claras até tons de cinza escuros. A cor dos granitos é dada pelo principal feldspato presente. São ricos em feldspatos e quartzo, sob clima temperado dão origem a solos de textura arenosa e fertilidade mediana. Sob clima tropical dão origem a solos de textura areno-argilosa, pobres em fertilidade. Sienito: São rochas quimicamente intermediárias, isto é, de pouca sílica, predominando em sua composição feldspato potássico e anfibólio. Rochas predominantemente leucocráticas com feldspato de cinza-claro até vermelho-tijolo, são muito empregadas em revestimentos, dada a sua cor agradável. Decompõem-se com relativa facilidade, dando um solo muito rico em argila pela quantidade de feldspato que contêm. Diorito: rochas intermediárias ricas em feldspato, anfibólio, biotita e quartzo (em pequenas percentagens). Dão origem a solos argilosos e de fertilidade mediana. Gabro: Rocha intrusiva de caráter básico, sua ocorrência é menor que a do granito e sienito. È rico em feldspatos e piroxênios, dando origem a solos argilos. Seu correspondente extrusivo é o basalto. Peridotito: Rocha constituída quase que exclusivamente de piroxênios e olivinas. Dá origem a solos argilosos.

Intrusivas Hipoabissais: Quartzo pórfiro: Rocha leucocrática a mesocrática de estrutura granular, ocorre em bossas (“stocks”), apófises e lacólitos. Microssienito: Decompõem-se com relativa facilidade, dando um solo muito rico em argila pela quantidade de feldspato que contêm. Às vezes dão origem a depósitos de bauxito, quando as condições são favoráveis. Microdiorito: Apresenta pequenos cristais de feldspatos, anfibólios e biotita. Eventualmente cristais de quartzo.

Dolerito: Também chamado de diabásio, é o correspondente intrusivo do basalto. Apresenta pequenos cristais de quartzo e feldspatos, e coloração escura. Os solos formados sobre doleritos são argilosos e de boa fertilidade.

Extrusivas: Riolito: São sempre leucocráticos, por conseguinte, com grande predomínio de quartzo e feldspato. Em climas temperados dão origem a solos de textura arenosa e baixa fertilidade. Traquito: Rocha vulcânica em que os feldspatos potássicos são geralmente tabulares com arranjo subparalelo. Originam solos argilosos. Andesito: O correspondente extrusivo dos dioritos. É sempre porfirítico e nunca tem quartzo. Sua identificação macroscópica é fácil, devido a cristalização dos feldspatos calco-sódicos. Basalto: Geralmente originados de lava negra e densa cujas correntes se encontram largamente espalhadas em toda a superfície do globo terrestre (figura 21A). É constituído, principalmente, por piroxênio e por feldspato plagioclásio, tão finamente cristalizados que não se pode identificá-lo, macroscopicamente. No total, o basalto é feito de feldspato e de minerais ferromagnesianos em partes iguais. A cor varia de negro absoluto a um cinzento-escuro um pouco esverdeado. O meláfiro é um basalto de textura amigdalóide, isto é, rico em vesículas que foram preenchidas, posteriormente, por calcita ou zeólitas.

Ao analisarmos a mineralogia e características das principais rochas ígneas, percebe-se que o mesmo magma pode dar origem a diversos tipos de rocha, dependendo do local em que ocorreu o resfriamento (Tabela 1) . Por exemplo, o gabro, o dolerito e o basalto são formados pelo mesmo tipo de magma (de caráter básico) mas com resfriamento, respectivamente, em região abissal, hipoabissal e exterior.

Tabela 1 – Quadro resumo da correspondência entre as rochas e classificação de acordo com acidez, local de formação e cor das principais rochas ígneas

Local de Formação

Acidez Plutônica Hipoabissal Extrusiva Cor

Ácidas Granito Quartzo pórfiro Riolito

Leucocráticas

Intermediárias

Sienito Micrissienito Traquito

Mesocráticas

Diorito Microdiorito Andesito

Básicas Gabro Dolerito ou Diabásio

Basalto

Melanocráticas

Ultrabásicas Peridotito Picrito X Ultramelanocráticas

ROCHAS SEDIMENTARES

São rochas resultantes do depósito e da sedimentação dos produtos do intemperismo de outras rochas, geralmente apresentando camadas ou indícios de foliação, resultantes do processo de deposição. Os depósitos de sedimentos recém formados são moles e incoerentes como a areia de uma praia ou a argila de um manguezal. Com o passar do tempo e a evolução geológica, entretanto, novas camadas vão se acumulando e criando espessas formações de sedimentos que podem atingir centenas e até milhares de metros de espessura.

Sob o efeito das novas camadas, a água é expulsa e os sedimentos mais antigos vão endurecendo, sofrem o processo de litificação ou diagênese, até formar a rocha dura: a rocha sedimentar.

Toda rocha sedimentar é proveniente de outra rocha, que passou por processo de intemperismo, transporte de deposição. Os detritos são retirados da rocha matriz pela ação do intemperismo e levados para regiões mais baixas, por meio de agentes transportadores como água, vento e até mesmo geleiras, sendo depositados por fim, em bacias sedimentares, dando origem as novas rochas. A deposição pode ocorrer ser em ambiente continental ou aquoso.

Os principais processos de litificação ou diagênse são: Compactação, Dissolução, Cimentação e Recristalização Diagénetica. Na compactação as partículas de sedimento acabam sofrendo empacotamento e se solidificando em função de pressão ou agentes químicos (Fig. 3). Na dissolução ocorre a adesão das partículas da rocha pela dissolução das partículas originais e conseqüente justaposição. Na cimentação um elemento químico ou partícula mineral fina entra entre as partículas mais grosseiras, gerando a litificação da rocha. Na recristalização, neste processo, sob condições de soterramento, ocorrem mudanças na mineralogia e na textura cristalina do material sedimentar.

Figura 3 – Tipos de sedimentos e a rocha formada. Da esquerda para a direita: cascalho, areia, silte e argila dando origem a conglomerado, arenito, siltito e argilito.

Agentes de transporte e deposição: Cada um confere uma característica que, após a rocha formada, permite identificar

qual foi o agente. a) Água: Transporta por solução (dissolução), suspensão, tração, saltação e rolamento. A água confere proteção ao transportar, por isso os materiais ficam arredondados ou facetados, mas sempre lisos e brilhantes (Fig 4). b) Vento: Transporta por suspensão, saltação e rolamento. Os materiais se chocam muito, por isso ficam facetados (as vezes arredondados) mas sempre foscos. c) Gelo: Transporta por arraste ou tração. O gelo não seleciona os materiais transportados, não gera estruturas.

Figura 4 – Seixos transportados pela água, evidenciado pela forma arredondada.

Arcabouço de Rochas Sedimentares:

Uma rocha sedimentar pode ser comparada a uma parede de tijolos: Tijolos = granulometria principal (GP) Argamassa = matriz Cimento = cimento ou cemento Quando a granulometria principal é muito fina, não se pode diferenciar as três frações,

ou então ocorre só granulometria principal e cimento. O cimento é a fração que, de fato, “cola” a rocha sedimentar. Podem ser: Argiloso (fácil de quebrar), Carbonático (reage com ácidos, cor clara), Silicoso (duros), Óxidos de ferro (cor vermelha ou amarela)

Tipos de Rochas Sedimentares: São classificadas de acordo com o agente de transporte e tipo de deposição. Podem

ser Clásticas ou detríticas, Orgânicas e Químicas.

Principais rochas sedimentares

CLÁSTICAS: Psefitos: Conglomerados: GP: seixos e/ou grânulos arredondados. Matriz: areia, silte ou argila,

qualquer tipo de cimento, estrutura gradacional, origem clástica. (transportado pela água) Brechas: GP: seixos e/ou grânulos facetados. Matriz: areia, silte ou argila, qualquer

tipo de cimento, sem estrutura , origem clástica. (transportado por vento) Tilito: GP: seixos e/ou grânulos de várias origens, formas e tamanhos. Matriz: areia,

silte ou argila, qualquer tipo de cimento, sem estrutura origem clástica. (Transportado pelo gelo)

Psamitos Arenitos: GP:areia. Matriz: silte ou argila, qualquer tipo de cimento, estrutura

singenética ou epigenética, origem clástica. Pelitos Siltito: GP: Silte, matriz argila, cimento: qualquer tipo, estruturas singenéticas e

epigenéticas, origem clástica. Folhelho: GP: silte e argila, pode conter M.O (folhelho carbonoso ou oleaginoso)

matriz: argila, qualquer tipo de cimento., estrutura folhelhóide, em marcas de ondas, gretas de contração cruzada e de escorregamento. Origem clástica.

Argilito: GP argila, matriz argila, qualquer tipo de cimento, estruturas epigenéticas e singenéticas, origem clástica.

QUÍMICAS Calcário: mineralogia: Calcita ou dolomita, textura micro ou macrocristalina, cimento

carbonático, estrutura em faixas de cores, origem química. Silexito: mineralogia: sílica, textura micro ou macrocristalina, cimento silicoso, estrutura

em faixas de cores ou gretas de contração, origem química. ORGÂNICAS Carvão: mineralogia: Carbono. Pode ser Turfa, linhito, hulha ou antracito. A turfa e o linhito são clásticas, a hulha e o antracito são químicas, quase sempre

microcristalinas. O cimento é carbonoso, estrutura planar ou hábito folhelhóide. Origem orgânica.

Coquina: Apresenta granulometria. Matriz variável, cimento carbonático, estruturas singenéticas e epigenéticas. Origem orgânica.

Varvito ou ritmito: GP: silte e/ou argila com M.O Matriz argila, cimento argiloso ou carbonático, estrutura singenética (em varvas) e epigenéticas. Origem organo-clásticas.

ROCHAS METAMÓRFICAS

Metamorfismo é a transformação de uma rocha em outra. Ocorre através da ação da temperatura, pressão e fluidos quimicamente ativos ou

termo ativos. Causa o aparecimento de novas texturas e estruturas na rocha original gerando a

rocha metamórfica.

Rocha Ígnea Nova textura

Metamorfismo Nova estrutura

Rocha sedimentar Novos cristais, etc.

Rochas metamórficas podem vir de qualquer tipo de rochas ígneas, sedimentares ou

mesmo outra metamórfica. Agentes de metamorfismo: a) Temperatura: Variam de 200 a 800 graus centígrados. É o agente de mudanças

mais importante pois causa recristalização dos minerais da rocha. As fontes mais comuns de calor são:

1 – Intrusões ígneas: através do plutonismo 2 – Minerais radioativos: Com o passar do tempo transmuta-se emitindo partículas

energéticas que causam um aumento de temperatura. 3 – Fricção de placas costais: A fricção libera calor. É uma característica regional. b) Pressão: Gera mudanças na textura e estrutura da rocha. Pode ser dividida em dois

tipos: 1 – Pressão dirigida ou de stress: Força cizalhante. Da origem a estruturas planas ou

planares. 2 – Pressão confinada ou hidrostática: Confina esforços, produz agregação de

minerais. c) Fluidos quimicamente ativos: Elementos que ocupam os interstícios e/ou fendas

entre as partículas da rocha, causando uma resolidificação. Os elementos tema a capacidade de migrar dentro da rocha. Os mais comuns são os silicatos e carbonatos. Existem muitos tipos.

É importante lembrar que os três agentes podem atuar conjuntamente, com um dos três tendo maior importância sobre os demais, porém sempre é possível reconhecer que agente atuou com mais intensidade na rocha formada.

Tipos de metamorfismo: O metamorfismo pode ser de caráter local, localizado num ponto, ou regional,

abrangendo vários quilômetros. Os locais são geralmente os metamorfismo de contato, que ocorrem a partir do contato

de derrames ou intrusões ígneas com a rocha encaixante e os metamorfismos dinâmicos, que ocorrem devido a pressões dirigidas em locais associados a falhamento e/ou fraturamento da rocha. Identifica-se pela granulação fina das rochas e orientação dos grânulos.

Já os regionais podem ser classificados em três categorias: Dinamotermal, Soterramento ou Confinamento e Oceânico.

O metamorfismo dinamotermal é formado pela ação da pressão dirigida e temperatura. Surge em regiões de cadeias montanhosas (Andina, Rochosas, Himalaia). Produz gnaisses, xistos, filitos e ardósias.

O metamorfismo de Soterramento ou Confinamento é causado pelas Rochas Igneas extrusivas que causam um aumento de temperatura variando entre 400 e 800 graus C e uma pequena pressão devido ao seu peso As rochas formadas assim tem o prefixo meta no nome ( ex: metasiltito, meta arenito, etc.) Abrange grandes áreas.

O metamorfismo Oceânico ocorre devido ao aumento de temperatura e pressão causado pelo peso da água.

Figura 5 – Representação do processo de metamorfismo dinamotermal, que origina as cadeias de montanha Classificação da Rochas metamórficas: A classificação das rochas metamórficas é bastante complexa, pode ser feita com

base no tipo de rocha original, no tipo de metamorfismo ou no grau de metamorfismo. Para a formação de solos geralmente adota-se a classificação baseada no grau de metamorfismo, que refletira na dureza da rocha e conseqüentemente no seu grau de intemperismo, afetando a velocidade de formação dos solos.

Do ponto de vista mineralógico, como as RM provem de todos os tipos de rochas, podem conter qualquer tipo de mineral. Rochas Metamórficas apresentam os blastos, que são semelhantes aos pórfiros e clastos. São minerais que sofreram recristalização através do metamosrfismo.

Principais rochas metamórficas: Ordenadas das menos metamorfizadas para as mais metamorfizadas: Ardósia: Possui clorita, cericita, quartzo e pirita em sua composição. É proveniente de

pelitos (siltitos e argilitos metamorfizados. Filito: Mineralogia formada por clorita, cericita, quartzo finamente moído. Também é

originada de pelitos, mas apresenta grau de metamorfismo maior. Xisto: Mineralogia formada por clorita, cericita, biotita e lentes de quartzo também é

originada de pelitos, mas apresenta elevado grau de metamorfismo. Quartzitos: São originados dos arenitos, sendo ricos em quartzo. Mármore: Possui diversos minerais básicos em sua composição, notadamente a

calcita, galena e clorita, além de quartzo e pirita. Sua origem são as rochas carbonatadas e possui grau de intemperismo moderado.

Gnaisse: Proveninete do metamorfismo de rochas ígneas ou sedimentares, apresenta elevado grau de metamorfismo. Sua mineralogia é composta por ortoclásio, quartzo, epídoto, granada e biotita.

Migmatito: Alto grau de metamorfismo, Apresenta leucossoma e paleossoma, ou seja em seu processo de formação a rocha se divide, ficando uma parte de cor clara e outra de cor escura. Se originam de rocha ígnea ou sedimentar.

Milonito: Também são originados de rochas ígneas ou sedimentares, com mineralogia composta por biotita, feldspatos e quartzo.