Composição mineralógica e química dos carbonatos

3.4.1.1 Minerais carbonáticos a) Calcita e aragonita

Esses minerais formam mais da metade do volume total de carbonatos existentes na natureza, ocorrendo sob várias formas: vasa microcristalina, cristais xenomorfos, mosaicos cristalinos, crostas e revestimentos fibrosos e veios, além de cimentos de muitos arenitos.

A aragonita é um polimorfo da calcita, isto é, apresenta a mesma composição química da calcita, mas difere desta no sistema de cristalização (ortorrômbico bipiramidal) e possui índices de refração levemente mais altos. A calcita, que cristaliza no sistema trigonal, é muito mais comum do que a aragonita, que apresenta baixa estabilidade nos processos diagenêticos.

Várias formas e gerações de calcita podem estar presentes em calcários: componentes primários de fragmentos de conchas, produtos de recristalização da aragonita e cimentos precipitados em várias etapas. Estas diferentes gerações de cimentos de calcita podem ser distinguidas pelas diferenças de textura cristalina (Bricker, 1971).

b) Dolomita

Este mineral, cuja composição é de carbonato de cálcio e magnésio [CaMg(CO3)2], pode ocorrer

como vasa de precipitação direta em cristais de 2 a 20 μm ou mesmo como cristais grossos idiomórficos ou xenomórficos, substituindo a calcita e, ocasionalmente, como preenchimento de veios ou cimentos em arenitos. As rochas calcárias possuem quantidades variáveis de carbonato de magnésio; quando este aparece em quantidade inferior a 5% diz-se que o calcário é magnesiano.

Um calcário com 30 a 49% de carbonato de magnésio se classifica como calcário dolomítico. Os dolomitos estão compostos pelo mineral dolomita em proporções iguais ou superiores a 50%.

Em geral, a dolomita não tem uma origem primária, mas resulta da substituição da calcita. Segundo Friedman et al. (1981), as condições físico-químicas que controlam o processo de formação são ainda pouco conhecidas, mas sugere-se que a formação da dolomita primária seja favorecida pela alta temperatura, pH baixo e salinidade seis a oito vezes superior à da água marinha normal. Deste modo, nenhuma estrutura de concha é originalmente dolomítica, mas ela resulta da substituição pós-deposicional.

c) Siderita, ankerita e magnesita

Do mesmo modo que a dolomita, a siderita FeCO3 e a ankerita Ca(Mg, Fe)(CO3)2 podem ser

formadas por substituição, como vasas de precipitação direta ou como concreções. A siderita tem sido encontrada, com certa freqüência, em sedimentos lacustres. A magnesita MgCO3 sedimentar,

embora mais rara, ocorre em depósitos lacustres e lagunares.

3.4.1.2 Minerais acessórios a) Sílica

Aparece em várias formas. A sílica microcristalina ou calcedônia é a forma mais comum, que ocorre disseminada ou segregada em nódulos nos calcários e dolomitos. Ela pode ser encontrada também como esferulitos com estruturas fibrorradiadas. Cristais euédricos de quartzo podem aparecer cortando as estruturas primárias de calcário, tais como de conchas e oólitos, por exemplo, indicando sua origem autigênica. O quartzo também aparece como fragmentos na rocha por transporte e deposição na bacia carbonática.

b) Argilominerais

Os argilominerais constituem uma das principais impurezas, em geral invisíveis ao microscópio petrográfico, devido aos seus tamanhos reduzidos. Eles formam um dos componentes insolúveis dos carbonatos, que são estudados após a dissolução do carbonato por técnicas analíticas como a difração de Raios-X (DRX), a análise térmica diferencial (ATD), entre outras.

3.4.1.3 Minerais raros a) Glauconita

b) Colofana

É um mineral amorfo com a mesma composição da apatita, que aparece como fragmento esqueletal fosfático.

c) Pirita e marcassita

Apresentam-se como pequenos grãos disseminados em calcários de ambiente redutor (Eh negativo) e podem originar limonita por oxidação.

d) Gipsita e anidrita

Esses minerais são relativamente comuns e aparecem especialmente em dolomitos.

A composição mineralógica condiciona a cor dos calcários usados como rocha ornamental. A presença de impurezas, geralmente origina as cores claras (cremes, rosas etc.); quando aparecem em proporções variadas fragmentos de quartzo, filosilicatos, hidróxidos de ferro e manganês, os calcários geralmente apresentam tons vermelhos. Calcários com sulfetos de ferro e matéria orgânica são de cores cinza e preta (Lopez et al., 1996).

3.4.2 Composição química dos calcários

Sendo a calcita o carbonato mais comum, os principais constituintes químicos dos carbonatos são CaO e CO2. Entre outros componentes químicos, o MgO é um dos mais freqüentes e, quando

surge com teores de 1 a 2%, já sugere a provável presença da dolomita. Entretanto, podem também ocorrer calcários com teores relativamente altos de Mg, que permanece fora da estrutura cristalina, constituindo então, a calcita magnesiana. A maioria dos calcários tem menos de 4% ou mais de 40% de MgCO3, sendo mais raras as composições intermediárias.

Entre os resíduos insolúveis, o componente mais comum é a sílica, mais freqüente na forma de quartzo, sendo mais raros sulfetos (pirita), sulfatos (gipsita), apatita, hematita e magnetita.

CAPÍTULO 4 – PROCESSOS DE DETERIORAÇÃO DE CALCÁRIOS ORNAMENTAIS

Os mecanismos de degradação de materiais utilizados nas construções, tais como rochas, concretos e argamassas, são classificados em mecanismos físicos e químicos, incluindo os processos bioquímicos e biofísicos (Steiger, 2002). O intemperismo químico faz referencia à dissolução ou alteração dos constituintes minerais dos materiais por reações químicas. O intemperismo físico inclui todos os processos que geram mudanças mecânicas sejam a escala microscópica, sejam na macroscópica. Há uma série de processos químicos e físicos que causam danificações nas rochas como desagregação granular, esfoliação, escamação e decaimento estrutural. No estudo dos processos de alteração das rochas naturais, considera-se um conjunto de fatores que determinam o seu desenvolvimento, classificados em fatores intrínsecos, que dependem da natureza da rocha (resistência mecânica, porosidade, composição química etc.), e extrínsecos, aqueles que não estão relacionados com as características da rocha. Estes fatores extrínsecos podem ser fatores naturais, relacionados com parâmetros ambientais (chuva, direção do vento, contrastes de temperatura, poluentes atmosféricos etc.), ou fatores relacionados com atividade antrópica (procedimentos errôneos de restauração e instalação, intervenções inadequadas) e outros (Aires- Barros, 2001).

4.1 Fatores Intrínsecos 4.1.1 Composição mineral

O conhecimento da composição mineral da rocha é decisivo no entendimento dos padrões de alteração que aparentemente não estão relacionados com condições ambientais. Primeiro, os minerais não têm a mesma durabilidade face os processos de intemperismo. Por exemplo, a calcita é facilmente dissolvida em água, a diferença do quartzo que é muito mais inerte. A substituição de calcita por dolomita ou vice versa é importante considerando as mudanças na porosidade que este processo de substituição ocasiona. O decaimento pode estar também relacionado com a presença de minerais deletérios; assim, o abundante conteúdo na rocha de nódulos de pirita ou outros minerais alteráveis ou solúveis, tais como carbonatos de ferro, podem gerar formas de alteração que não são exclusivamente associadas a fatores climáticos ou à ação de agentes externos.

4.1.2 Porosidade

A porosidade (Aires-Barros, 2001) de uma rocha consiste na razão entre o volume de vazios (Vp) e o volume aparente de uma amostra representativa da rocha, ou seja, o seu volume total (Vt). Esta porosidade é devida à presença na rocha de cavidades, que segundo a sua forma e origem, se