Sedimentogénese e rochas
sedimentares
Conceito de rocha sedimentar
•
É o conjunto de rochas geradas em condições
termodinâmicas próprias do ambiente da
superfície terrestre, para as quais concorrem:
1. Materiais arrancados a rochas pré existentes
2. Materiais precipitados
3. Materiais que resultam de restos de animais
ou da sua actividade
Constituem 5% do volume da crosta terrestre,
mas cobrem 3/4 da sua superfície
A acumulação é isolada ou em conjunto, dos
3 constituintes fundamentais:
• Elementos detríticos
• Elementos quimiogénicos
• Elementos biogénicos
Elementos detríticos
• Fragmentos de rochas pré-existentes (ígneas,
metamórficas ou sedimentares) de diferentes
dimensões:
• Balastro ou cascalho > 2mm
• Areia, entre 2 e 0,06mm
• Silte, entre 0,06 e 0,002mm
• Argila < 0,002mm
Elementos quimiogénicos
• Também chamados minerais de neoformação
• Resultam da precipitação dos sais dissolvidos
numa solução:
• Calcite, CaCO
3• Dolomite, CaMg(CO
3)
2• Hematite, Fe
2O
3• Halite, NaCl
• Gesso, CaSO
42H
2O
• Opala, SiO
2nH
2O
Elementos biogénicos
• Resultam da acumulação ou da edificação das
partes esqueléticas de organismos vivos, de
fragmentos vegetais, etc. Podem ser de
natureza siliciosa, carbonatada, fosfatada ou
Classificação das rochas sedimentares
• Rochas detríticas: formadas essencialmente pordetritos resultantes de desagregação de outras pré-existentes que podem permanecer junto da rocha mãe ou ser transportados e depositados nas zonas mais baixas dos continentes ou no mar. Caracterizam-se por conterem elevado teor em quartzo e argilas.
• Rochas de precipitação química: formadas
essencialmente por minerais precipitados quer por processos de precipitação quer por evaporação. • Rochas biogénicas ou organogénicas: formadas
Rochas sedimentares de origem detrítica
Detritos Litificação Rocha Composição
Cascalho
(>2mm)
Desagregada Cascalheira Pedaços de rocha ou minerais
soltos
Consolidada Conglomerado
ou Brecha
Detritos líticos arredondados ou angulosos, agregados por cimento de composição variável
Areia
(0,06 a 2mm)
Desagregada Areias Detritos tipo areia não consolidados
Consolidada Arenito Areias agregadas por cimento
variável
Silte
(0,002 a 0,06mm)
Desagregada Siltes Detritos tipo silte não consolidados Consolidada Siltito Siltes (não distinguíveis): quartzo,
feldspato e micas
Argila
(<0,002mm)
Desagregada Argilas Detritos tipo argilas não
consolidados
Consolidada Argilito
Minerais argilosos ±compactados não visíveis, com frequente pigmentação por óxidos de Fe
Argilas:
• São rochas sedimentares detríticas, de grão muito fino (partículas de granulometria ou dimensão < 0,002mm) constituídas essencialmente por minerais de argila, podendo conter pequenas quantidades de outros minerais: sílica hidratada, matéria orgânica, quartzo, micas, etc.
• A génese dos minerais de argila dá-se à superfície da Terra, por hidrólise dos silicatos das rochas (feldspatos e micas)
• Ocupam mais de 50% da superfície da Terra
Minerais argilosos
• Minerais constituintes e característicos das argilas • São silicatos hidratados de Al, Mg, Fe, Ca, Na, e K,
geralmente cristalinos e estruturalmente apresentam camadas em folhas: • Montmorilonite ou esmectite • Caulinite • Ilite • Clorite • Vermiculite, etc.
Propriedades físicas das argilas
• São pouco duras, D < 2,5• Quando bafejadas cheiram a barro e quando
pulverizadas e misturadas com água tornam-se plásticas • Após secagem, tornam-se consistentes e rígidas, e após
cozedura a 1000°C adquirem grande dureza • São macias ao tacto
• Argilito: argila que por compacção perdeu água tornando-se coerente
Principais tipos de argilas
• O tipo de argila formada depende essencialmente do clima e da composição da rocha mãe
• Caulinite: forma-se mais facilmente nos produtos de meteorização das rochas ácidas (granitos, gneisses, etc.) e em climas equatoriais.
• Ilite: forma-se nas zonas frias e derivam de micas. • Montmorilonite: desenvolve-se bem nos produtos
de meteorização de rochas básicas e em climas tropicais e mediterrânicos com estações contrastantes e bem marcadas.
Características específicas com impacto em
geotecnia
Caulinite Ilite Montmorilonite
Dimensão dos cristais
(μm) 0,1 a 5 0,1 a 2 0,01 a 1 Capacidade de troca
catiónica (meq/100g) 3-15 15-40 80-100 Superfície específica
(m2/g) 5-20 100-200 600-800
Plasticidade Baixa Média Elevada
Expansibilidade Baixa Média Elevada
Granulometria e superfície específica
• As argilas são rochas finamente divididas uma vezque os minerais das argilas têm cristais de dimensões < 0,002 mm
• Possuem elevada superfície específica (a área da superfície externa das partículas constituintes por unidade de massa)
• Quanto maior for a superfície específica do mineral argiloso maior será a sua plasticidade
Plasticidade
• É a propriedade de se deformar pela aplicação duma força e de manter essa deformação quando a força aplicada é retirada.
• A água em quantidade adequada forma à volta das partículas argilosas, filmes líquidos com efeito lubrificante que facilitam o deslizamento das partículas, umas sobre as outras, sempre que uma tensão superficial é aplicada.
• É avaliada por plasticímetros ou pela determinação dos limites de plasticidade e de liquidez
Aplicações da argila
- Cerâmica: porcelana, telha, tijolo
- Papel: 1 tonelada de papel contém 196kg de argila - Cimento “portland”: calcário e 25% de argila - Agregados leves usados na construção civil
- Refractários: tijolos para fornos, muflas, fornalhas - Borracha, plásticos e tintas plásticas
- Perfurações: facilitam o arrefecimento da cabeça da broca e o transporte até à boca do furo dos fragmentos de rocha)
- Impermeabilizantes: as montmorilonites são utilizadas no revestimento de canais de rega e reservatórios de água
Rochas sedimentares de origem não detrítica
Origem Rocha Composição
Precipitação
Calcários Calcite (c/ eventual pigmentação por
óxidos de Fe)
Dolomitos Dolomite
Silex, chertes Sílica criptocristalina
Gesso Gesso
Sal-gema Halite + impurezas (ex: argilas)
Mista: precipitação /detrítica
Margas 50% Argilas + 50% Calcite
Biogénica
Calcários conquíferos Restos de conchas em cimento calcário
Calcários recifais Calcite “fabricada” pelos corais
Diatomitos “Carapaças” siliciosas de diatomáceas
Carvões (turfa; lenhite; hulha; antracite) betumes; petróleo e gás natural
Matéria orgânica animal e vegetal fóssil
Rochas sedimentares de origem química
• Precipitadas
• Evaporíticas
Rochas sedimentares evaporíticas
• Precipitadas a partir de soluções saturadas,
por processos de evaporação excessiva das
águas:
• Salgema (halite, NaCl)
• Gesso (CaSO
42H
2O)
• Anidrite (CaSO
4), etc.
Salinas ou marinhas:
instaladas, actualmente, pelo homem junto ao mar
O salgema é pouco denso e muito plástico, o que contribui para que grandes massas de sal ascendam da profundidade, através de zonas de fraqueza, constituindo diapiros ou domos
salinos: correspondem a grandes espessuras
verticais que nada têm a ver com a espessura das camadas iniciais e que concentram o sal ascendente “espremido” da sua jazida original
Rochas sedimentares de precipitação
• Precipitadas a partir de soluções saturadas, por
processos diferentes da evaporação, ou seja,
por aumento da temperatura, perda de CO
2,
por agitação das águas, etc.
• Carbonatadas
• Siliciosas
• Ferruginosas, etc.
Rochas sedimentares de origem
biogénica
• Carvões fósseis: resultam da incarbonização, ao abrigo do ar, de restos vegetais - os tecidos vegetais transformam-se em carvão por enriquecimento relativo em carbono, resultante da perda de hidrogénio e de oxigénio. Os 4 tipos de carvão representam termos sucessivamente mais ricos em carbono:1. Turfa 2. Lenhite 3. Hulha
---Sedimentogénese
1. Meteorização: fenómenos que levam à destruição das rochas no próprio local onde se encontram
2. Transporte: remoção dos produtos (EROSÃO = meteorização + transporte)
3. Sedimentação: imobilização dos materiais em trânsito, a sua deposição
4. Diagénese: transformação de sedimentos soltos em agregados, é a Litificação da rocha
1. Mecanismos responsáveis pela destruição
das rochas
• Acções mecânicas: levam à desagregação das rochas • Acções químicas: levam à produção de novos minerais e de iões dissolvidosAcções mecânicas
Ocorrem em regiões muito frias ou áridas
a) Termoclastia
b) Crioclastia
c) Descamação
=> levam à formação de
clastos, detritos ou
fragmentos da rocha mãe
Termoclastia
• Produzida pelas diferenças de volume dos diferentes minerais constituintes das rochas, sob acção das diferentes temperaturas (altas durante o dia e baixas durante a noite)
• Os minerais escuros e claros têm diferentes graus de absorção da luz solar (diferentes coeficientes de dilatação). Aquecem e dilatam e descolam, levando à desintegração das rochas em grãos.
Crioclastia
• Desintegração provocada pelo frio: a água contida nos poros e fissuras das rochas gela, como o gelo ocupa maior volume do que a água que lhe deu origem (9%), exercem-se pressões que levam à fracturação das rochas.
Descamação
• Fracturação em placas ou em superfícies curvas e paralelas devido à descompressão e
consequente expansão das rochas formadas em profundidade, sob elevadas pressões.
Acções químicas
Ocorrem nas zonas tropicais e temperadas a. Hidrólise b. Oxidação c. Dissolução => levam à formação de compostos químicos e novos minerais (minerais de
Formação do ácido carbónico
• Nas nuvens, o dióxido de carbono reage
com a água formando o ácido carbónico,
tornando a água da chuva ligeiramente
ácida:
• H
2O + CO
2---> H
2CO
3• H
2CO
3---> H
++ HCO
3-a. Hidrólise
• Afecta principalmente os
feldspatos (K, Na e Ca),
convertendo-os em argilas
e iões solúveis
Albite (feldspato sódico)
2NaAlSi
3O
8+ 2H
++2HCO
3-
+ 9H
2O --->
---> Al
2Si
2O
5(OH)
4+ 2Na
++2HCO
3-
+4H
4SiO
4Caulinite produtos solúveis
b. Oxidação
• Ocorre nos silicatos com ferro (olivinas,
piroxenas, anfíbolas)
• Resulta da combinação do oxigénio
atmosférico ou dissolvido na água com os
minerais
• 2Fe
2SiO
4+ 4H
2O + O
2---> 2Fe
2O
3+ 2H
4SiO
4c. Dissolução
• A água subterrânea ácida ao
circular através das fracturas
dos calcários e dolomitos
dissolve-os formando grutas,
galerias, algares, etc., ou seja,
carsificação.
CaCO
3+ H
2CO
3--> Ca
+++2HCO
3 -Calcite2. Transporte
• Água
• Vento
• Gravidade
• Quando o agente de transporte perde a
competência, ou seja, a capacidade de exercer
aquelas funções, os materiais em trânsito
imobilizam-se, depositam, sedimentam.
3. Sedimentação
Ambientes de
sedimentação:
• Continental
• Litoral
• Marinho
Tipo de sedimentação: • Soluto => precipita = textura cristalina, coesa,rígida • Sólido => deposita = textura detrítica, desagregada
3. Sedimentação
Tipo de sedimentação:
• Soluto => Precipita
= textura cristalina, coesa, rígida
• Sólido => Deposita
Estratificação
• os sedimentos depositam-se
sempre, salvo raras excepções,
próximo da horizontal formando
estratos ou camadas
• no limite entre duas camadas
diferentes existe uma
descontinuidade, o plano de
estratificação, que constitui uma
zona de fraqueza
4. Diagénese ou litificação
• Conjunto de fenómenos físico-químicos de
agregação e endurecimento, sofrido pelos
sedimentos, desde a deposição até a
transformação em rochas agregadas
• Ocorre em ambiente termodinâmico entre
a sedimentação e o metamorfismo (P e T
mais altas do que as da superfície da Terra)
Processos diagenéticos
• Compacção: redução dovolume do sedimento e da sua porosidade por compressão dos materiais suprajacentes • Cimentação: preenchimento
dos vazios entre os detritos por substâncias que vão dar coerência à rocha – cimento
Agentes de Meteorização
• Água líquida: Chuva; Cursos de água; Águas
subterrâneas; Oceanos
• Água sólida
• Vento
• Mudanças de Temperatura
• Ocupação vegetal e animal
Chuva
• A água da chuva é portadora de energia, o
impacto produz erosão principalmente nas
rochas menos duras
Cursos de água: rios e ribeiras
Curvas de Hjulstrom: Influência da velocidade da corrente e da dimensão das partículas na capacidade
de erosão, transporte e sedimentação
•Para o mesmo calibre de material, o aumento da velocidade da corrente aumenta a competência do rio; •Para a mesma velocidade da corrente, quanto menor o diâmetro maior a capacidade de Selecção granulométrica: diminuição do diâmetro dos sedimentos desde a cabeceira até à foz, devido à diminuição da velocidade da água.
Águas subterrâneas
Oceanos
Água sólida - glaciares
Vento
• Não tanto o vento directamente, mas
fundamentalmente a carga sólida que transporta,
que actua como abrasivo (corrasão = erosão eólica)
Mudanças de Temperatura
• Termoclastia
• Crioclastia
Ocupação vegetal e animal
Pedogénese: formação de solos
• Origem do solo: é o resultado final doprocesso de meteorização (mecânica e química) de uma rocha.
• Forma-se a uma taxa de 0,3 a 1,5mm/ano e considera-se, à escala humana, um recurso não renovável. • Constituição: matéria sólida, de
origem mineral de várias dimensões (desde 0,002 até 200mm), matéria orgânica, ar e água.
Conceito de Solo
• Do ponto de vista pedológico: é a parte sólida externa da crosta terrestre que sofre meteorização física e química causada pelos agentes atmosféricos e pelos seres vivos e que serve de suporte à vegetação. • Do ponto de vista geotécnico: é todo o material da
crosta terrestre que não oferece resistência à
escavação mecânica e que se desagrega na presença de água. As formações geológicas do tipo solo podem ser bastante problemáticas, não só no que respeita à sua fracção argilosa, potencialmente instabilizadora, mas também devido à dinâmica própria destas