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Fenómenos supergénicos Fenómenos supergénicos MeteorizaçãoMeteorização
Serra da Freita
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Geodinâmica Externa ou Supergénesetrata de fenómenos ocorrentes na parte externa do ciclo geoquímico da Litosfera, afectados sobretudo pela energia do Sol.
MorfogéneseSedimentogéneseAlteração das rochas - MeteorizaçãoErosão Transporte Sedimentação Formação de modelados
Pedogénese
Diagénese
Formação de solos
Formação de rochas sedimentares coerentes
BiogéneseDesenvolvimento da vida
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Formação de Rochas sedimentares
Sedimentogénese
Vamos analisar os diversos processos envolvidos !
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METEORIZAÇÃO
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Rochasmagmáticas
RochasSedimentares
SiO2 59,1 58,0Al2O3 15,3 13,4
Fe2O3 3,1 3,5FeO 3,8 2,1MgO 3,5 2,6CaO 5,1 5,9Na2O 3,8 1,1K2O 3,1 2,8TiO2 1,1 0,6H2O 1,2 3,2SO2 - 0,5CO2 - 1,7
Uma tabela para reflectir!
Oxidação
Hidratação
Acções Bioquimiogénicas
Solubilidade
Composições químicas médias
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Será que os minerais têm um comportamento idêntico face à
meteorização?
SUSCEPTIBILIDADE À ALTERAÇÃO
Rochas diferentes, submetidas aos mesmos ambientes climáticos, reagem de forma diferenciada
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FACTORES QUE AFECTAM A SUSCEPTIBILIDADE DOS MINERAIS À ALTERAÇÃO
Tipo de ligações estruturaisCovalente – elevada estabilidadeIónica – maior vulnerabilidade face a vários fenómenos
Potencial de ionizaçãoOs catiões mono e bivalentes (Na+, K+, Ca2+, Mg2+,Fe2+) são mais solúveis
Oxidação espontânea do Ferro ferroso (Fe2+)Os minerais ferromagnesianos são mais afectados
Potencial iónico (Z/r)Controla o comportamento na água (ver Quadro seguinte)
Energia de formaçãoMaior energia de formação => Maior a estabilidade do mineral
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Quando beberem umade água mineral
reparem na composiçãoquímica do rótulo!
Influência do Potencial Iónico no comportamentodos iões na água
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FACTORES QUE AFECTAM A SUSCEPTIBILIDADE DOS MINERAIS À ALTERAÇÃO
Comportamento da sílica e da alumina na águaControlado pelo pH e pela temperatura
Comportamento dos silicatos na hidróliseAs unidades estruturais são destruídas diferenciadamente
Os tetraedros SiO4 Os tetraedros SiO4 são os grupos mais resistentessão os grupos mais resistentes
Séries de Goldich
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Goldich (1938).Ordenação dos minerais das rochas ígneas de acordo com a sua maior ou menor resistência à meteorização
SÉRIES DE GOLDICH
olivina plagioclase (Ca,Na)augite (piroxena)
horneblenda (anfíbola) plagioclase (Na,Ca)biotite plagioclase (Na)
feldspato potássicomoscovitequartzo
+ re
sisten
tes à
alte
raçã
o →
Séries idênticas à de Bowen mas com sentido completamente distinto PORQUÊ?
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Rochas Ígneas
MineralogiaRochas Sedimentares
Rochas Ígneas(minerais primários)
Resistatos
HidrolisatosOxidatos
PrecipitatosEvaporatos
Rochas Sedimentares(resistatos + minerais de neoformação)
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Sedimentogénese Diagénese
Meteorização ou Alteração das
rochas
Erosão eTransporte de
sedimentos
Sedimentação
Compactaçãoe Desidratação
Cimentação
Recristalização
Rochas móveis Rochas consolidadas
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Sedimentos ou detritos
Sedimentos detríticos ou clastos
Dimensões muito variadas, desde partículas muito pequenas atégrandes blocos rochosos, resultam da alteração de rochas preexistentes
Sedimentos de origem química
Resultam da precipitação de substâncias dissolvidas na água
Sedimentos biogénicos
Compostos por restos de seres vivos como os esqueletos ou conchas de animais, ou fragmentos de plantas
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Meteorização ou Alteração de rochas
Fenómeno determinante para a formação de sedimentos
Conjunto de processos que levam à alteração química e/ou física das características iniciais das rochas, levando à sua destruição
Agentes de meteorizaçãoÁgua, Vento, as Mudanças de Temperatura e a
Acção dos Seres Vivos
Agentes de meteorização física - fragmentação Agentes de meteorização química - alteração químicaAgentes de meteorização bioquímica – alteração bioquímica
Tudo na dependência do Clima
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Controlo morfoclimático da alteração
A precipitação e atemperatura condicionam
bastante a alteraçãobioquímica
Solo gelado ártico
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Controlo morfoclimático da alteração
4- regiões intertropicais húmidas5- regiões tropicais sub-húmidas6- regiões tropicais secas e temperadas
1- regiões polares2- regiões desérticas3- Zonas frias
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Meteorização física ou mecânica
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Meteorização física ou mecânica
Conduz à FRAGMENTAÇÃO DAS ROCHAS EM PEDAÇOS cada vez mais pequenos, sem que ocorra alteração mineralógica das rochas
Predomina em zonas do globo geladas e desérticas(água frequentemente congelada)
Acção da água e do ventoAs acções do gelo e do calorAcção dos seres vivos ProcessosProcessosCrescimento de minerais (sais)Descompressão superficial das rochas
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Acção da água e do vento
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Acção da água e do vento
A água é o factor de alteração das rochas mais importante
Alternância de períodos de seca com períodos de forte humidade originam aumentos de volume ou retracções nos materiais rochosos - tensões que levam à fracturação e consequente desagregação do material rochoso
Acção mecânica provocada pelo embate das gotas da chuvasobre as rochas, também é causadora de meteorização
As águas correntes podem, também, transportar detritos que ao colidirem com as rochas aceleram a sua fragmentação
A força exercida pelo vento, bem como as partículas que transporta, aceleram o desgaste e a fragmentação das rochas.
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Acção do gelo, gelivação ou crioclastia
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Acção do gelo, gelivação ou crioclastia
Quando a temperatura diminui, a água que penetra nos interstícios e poros existentes nas rochas pode congelar
Quando passa ao estado sólido, a água aumenta de volume e expande-se, provocando um aumento de pressão
O aumento de pressão provoca o alargamento das fissuras já existentes ou a formação de novas fissuras, contribuindo para uma maior fragmentação das rochas
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Acção do calor ou termoclastia
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Acção do calor ou termoclastia
As variações de temperatura conduzem a variações do volume das rochas
Os minerais (diferentes coeficientes de dilatação), manifestam comportamentos diversos quando são sujeitos a determinadas condições de temperatura
Nos desertos, onde a oscilação térmica diária é muito elevada, as variações muito bruscas de temperatura implicam variações do volume das rochas
O aumento da temperatura provoca a dilatação do material rochoso, o seu arrefecimento provoca a contracção, a alternância destes dois fenómenos causa grande fracturaçãonas rochas e consequentemente desagregação de fragmentos
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Actividade biológica
Acções biofísicas …e bioquímicas!
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Actividade biológica
Variadíssimas acções dos seres vivos provocam a desagregação e fragmentação das rochas
Sementes que germinam em fendas das rochas, originam plantas com raízes que ao crescerem, vão abrir cada vez mais as fendas das rochas, contribuindo para a separação dos blocos
O balançear das árvores provoca um alargamento das fendas
Escavação animal de tocas e galerias favorecendo a desagregação das rochas
O peso e o pisoteio dos animais sobre as rochas (animais de grande porte ou em grandes grupos) contribuem para a fragmentação das rochas
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Crescimento de sais ou haloclastia
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Crescimento de sais ou haloclastia
Em certas zonas, a água existente nos poros das rochas pode conter sais dissolvidos que podem precipitar
Quando ocorre precipitação, os minerais iniciam o seu crescimento, num espaço pequeno, e exercem forças expansivas que contribuem para a desagregação das rochas
Este fenómeno é frequente nas zonas costeirasaquando da formação dos cristais de halite
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Descompressão
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Descompressão
As rochas formadas em profundidade são aliviadas da carga suprajacente quando afloram à superfície - descompressão
As partes expostas das rochas expandem-se, enquanto que as partes profundas continuam sob pressão
A expansão gera fracturas - diaclases - paralelas à superfície que favorecem a desagregação dos maciços rochosos
O alívio de pressão pode provocar o aparecimento de camadas concêntricas de capas, como acontece na disjunção esferoidal, ou a formação de colunas espaçadas por fendas, como se verifica na disjunção colunar do basalto. Em ambos os casos, as rochas ficam mais vulneráveis à acção dos agentes de meteorização.
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Diaclasamento em rocha calcáriaTrabalho de Campo
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Meteorização química
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Meteorização química
Conduz à alteração da composição química e mineralógicadas rochas
Os minerais são destruídos e transformados em novos produtos químicos ou formam estruturas mais estáveis nas novas condições
Minerais de precipitação química - calcite e a halite;Silicatos (ex. feldspato) transformam-se em minerais argilosos
A acção é tanto maior quanto maior for o estado de desagregação física das rochas
É mais frequente em regiões quentes e húmidas. A temperatura afecta bastante a velocidade e a dinâmica das reacções químicas,bem como a água e o ar atmosférico
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Meteorização químicaPr
inci
pais
reac
ções
env
olvi
das
Dissolução
Hidratação/Desidratação
Hidrólise
Oxidação/Redução
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Dissolução
Reacção dos minerais com a água ou com um ácido. Ocorre quebra de ligações químicas entre os diferentes iões e os iões livres ficam dissolvidos na solução.
A halite é um mineral muito solúvel, quando está em contacto com a água dissolve-se originando água salgada, com iões de cloro e de sódio dissolvidos. A reacção é:
NaCI + H2O → Na+ + CI-
A calcite presente nas rochas calcárias reage facilmente com água acidificada, devido ao dióxido de carbono atmosférico, formando produtos solúveis. Esta reacção de alteração e destruição química dos calcários designa-se carbonatação e traduz-se pela seguinte reacção:
CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2(HCO3-)Carbonato de cálcio ácido carbónico ião cálcio ião hidrogenocarbonato
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Hidratação/Desidratação
Processo de meteorização que envolve a combinação química de minerais com a água (hidratação) ou a sua remoção (desidratação)
Quando se verifica hidratação ocorre, também, um aumento de volume que facilita a desintegração das rochas por acção da hidrólise
Fe2O3 + 3H2O → 2Fe(OH)3
hidratação da hematite leva à formação de limonite
CaSO4 . 2H2O → CaSO4 + 2H2O
desidratação do gesso para formar anidrite
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Hidrólise
Corresponde à substituição dos catiões da estrutura de um mineral pelos iões de hidrogénio
Os iões H+ e OH- podem resultar da dissociação da água ou de um ácido
Esta reacção de substituição iónica forma novos e diferentes minerais ou pode levar à total desintegração do mineral original
A olivina e a piroxena são totalmente desintegradas
Olivina Mg2SiO4 + 4H+ → 2Mg2+ + H4SiO4
Piroxena CaMgSi2O6 + 4H+ +2H2O → Ca2+ + Mg2+ + 2H4SiO4
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Hidrólise
Os minerais como os feldspatos, decompõem-se parcialmente, produzindo sílica dissolvida e minerais de argila, neste caso, a caulinite. Esta reacção denomina-se caulinização
2KAlSi3O8 + H2CO3 + H2O → K2CO3 + Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2(feldspato) ( caulinite)
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ZONAS DE HIDRÓLISE EM FUNÇÃO DO CLIMA
Alitização ou de bauxitização e de ferralitização
A sílica e as bases são removidas, concentra-se a alumina e os óxidos de ferro – bauxitos - Regiões Tropicais Húmidas
Monosialitização ou da caulinização e lateritização
As bases são removidas e parte da sílica também –forma-se caulinite – Regiões Tropicais Sub-húmidas
Bissialitização e, em parte, de arenização
Fraca remoção da sílica e retenção parcial dos catiões básicos (Na, K, Ca) – ilite, clorite, esmectites – RegiõesTemperadas, Estépicas e Sub-áridas
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Controlo morfoclimático da alteração
Rocha sã“bed rock”
Rególito
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Oxidação/Redução
As reacções de oxidação/redução estão ligadas entre si, não ocorrendo uma sem que ocorra a outra.
São reacções que se devem acção do oxigénio
A oxidação é o processo pelo qual um átomo ou ião perde electrões. A redução é o processo que leva ao ganho de electrões
Transformação do ferro em ferrugem é o resultado deste tipo de reacções
O Fe2+ é transformado em Fe3+ 4Fe0 + O2 → 2Fe2O3
Outros exemplos de reacções de oxidação/redução são a transformação da pirite em hematite e da piroxena em limonite.
4FeS2 + 3 O2 → 2Fe2O3 + 8S(pirite) (hematite)
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Meteorização bioquímica
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Meteorização bioquímica
Os seres vivos intervêm no processo de decomposição dos minerais, levando à sua alteração química. Através do metabolismo produzem fluidos e ácidos que, quando contactam com as rochas e com os minerais, provocam a sua alteração química. A acção química do guano dos pombos é particularmente agressiva nas rochas calcárias.
Por exemplo, os líquenes elaboram substâncias que atacam as rochas facilitando a sua desagregação; alguns animais, como certos bivalves, produzem substâncias corrosivas que utilizam para abrir fendas nas rochas
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Poluição antrópica
Muitas das reacções químicas referidas anteriormente sobre as rochas, ou sobre os materiais artificiais, são enormemente potenciadas pelas acções antrópicas, traduzidas pela libertação de diversos tipos de produtos (gasosos, fluidos ou sólidos), altamente agressivos e poluentes, no ambiente natural.
Veja-se o impacto do enorme derrame de petróleo a partir de uma plataforma petrolífera afundada no mês de Abril de 2010, atingindo a costa do EUA.