Diapositivo 1

Fenómenos supergénicos
Meteorização
Serra da Freita
Geodinâmica Externa ou Supergénese
trata de fenómenos ocorrentes na parte externa do
ciclo geoquímico da Litosfera, afectados sobretudo
pela energia do Sol.
Sedimentogénese
Alteração das rochas - Meteorização
Erosão Transporte Sedimentação
Morfogénese
Formação de modelados
Pedogénese
Biogénese
Formação de solos
Desenvolvimento da vida
Diagénese
Formação de rochas sedimentares coerentes
Formação de Rochas sedimentares
Sedimentogénese
Vamos analisar os diversos processos envolvidos !
METEORIZAÇÃO
Rochas
magmáticas
Rochas
Sedimentares
SiO2
59,1
58,0
Al2O3
15,3
13,4
Fe2O3
3,1
3,5
FeO
3,8
2,1
MgO
3,5
2,6
CaO
5,1
5,9
Na2O
3,8
1,1
K2O
3,1
2,8
TiO2
1,1
0,6
H2O
1,2
3,2
SO2
-
0,5
CO2
-
1,7
Composições químicas médias
Uma tabela
para reflectir!
Oxidação
Hidratação
Acções
Bioquimiogénicas
Solubilidade
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
FACTORES QUE AFECTAM A SUSCEPTIBILIDADE
DOS MINERAIS À ALTERAÇÃO
Tipo de ligações estruturais
Covalente – elevada estabilidade
Iónica – maior vulnerabilidade face a vários fenómenos
Potencial de ionização
Os 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 formação
Maior energia de formação => Maior a estabilidade do mineral
Quando beberem uma
de água mineral
reparem na composição
química do rótulo!
Influência do Potencial Iónico no comportamento
dos iões na água
FACTORES QUE AFECTAM A SUSCEPTIBILIDADE
DOS MINERAIS À ALTERAÇÃO
Comportamento da sílica e da alumina na água
Controlado pelo pH e pela temperatura
Comportamento dos silicatos na hidrólise
As unidades estruturais são destruídas diferenciadamente
Os tetraedros SiO4
são os grupos mais resistentes
Séries de Goldich
Goldich (1938).
Ordenação dos minerais das rochas ígneas de acordo
com a sua maior ou menor resistência à meteorização
+ resistentes à alteração →
SÉRIES DE GOLDICH
olivina
plagioclase (Ca,Na)
augite (piroxena)
horneblenda (anfíbola)
plagioclase (Na,Ca)
biotite
plagioclase (Na)
feldspato potássico
moscovite
quartzo
Séries idênticas à de Bowen mas
com sentido completamente distinto
PORQUÊ?
Rochas Ígneas
Rochas Ígneas
(minerais primários)
Mineralogia
Rochas Sedimentares
Resistatos
Hidrolisatos
Oxidatos
Precipitatos
Evaporatos
Rochas Sedimentares
(resistatos + minerais de neoformação)
Sedimentogénese
Diagénese
Meteorização ou
Alteração das
rochas
Compactação
e Desidratação
Erosão e
Transporte de
sedimentos
Cimentação
Recristalização
Sedimentação
Rochas móveis
Rochas consolidadas
Sedimentos ou detritos
Sedimentos detríticos ou clastos
Dimensões muito variadas, desde partículas muito pequenas até
grandes 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
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 meteorização
Água, Vento, as Mudanças de Temperatura e a
Acção dos Seres Vivos
Agentes de meteorização física - fragmentação
Agentes de meteorização química - alteração química
Agentes de meteorização bioquímica – alteração bioquímica
Tudo na dependência do Clima
Controlo morfoclimático da alteração
A precipitação e a
temperatura condicionam
bastante a alteração
bioquímica
Solo gelado ártico
Controlo morfoclimático da alteração
1- regiões polares
2- regiões desérticas
3- Zonas frias
4- regiões intertropicais húmidas
5- regiões tropicais sub-húmidas
6- regiões tropicais secas e temperadas
Meteorização física ou mecânica
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 vento
As acções do gelo e do calor
Acção dos seres vivos
Crescimento de minerais (sais)
Descompressão superficial das rochas
Processos
Acção da água e do vento
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 chuva
sobre 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.
Acção do gelo, gelivação ou crioclastia
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
Acção do calor ou termoclastia
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 fracturação
nas rochas e consequentemente desagregação de fragmentos
Actividade biológica
Acções biofísicas …e bioquímicas!
Actividade biológica
Variadíssimas acções dos seres
desagregação e fragmentação das rochas
vivos
provocam
a
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
Crescimento de sais ou haloclastia
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 costeiras
aquando da formação dos cristais de halite
Descompressão
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.
Diaclasamento em rocha calcária
Trabalho de Campo
Meteorização química
Meteorização química
Conduz à alteração da composição química e mineralógica
das 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
Principais reacções envolvidas
Meteorização química
Dissolução
Hidratação/Desidratação
Hidrólise
Oxidação/Redução
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+ + CIA 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
Carbonato de cálcio
+
H2CO3
ácido carbónico
→
Ca2+ +
ião cálcio
2(HCO3-)
ião hidrogenocarbonato
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
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
Piroxena
Mg2SiO4 + 4H+ → 2Mg2+ + H4SiO4
CaMgSi2O6 + 4H+ +2H2O → Ca2+ + Mg2+ + 2H4SiO4
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)
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 – Regiões
Temperadas, Estépicas e Sub-áridas
Controlo morfoclimático da alteração
Rególito
Rocha sã
“bed rock”
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)
Meteorização bioquímica
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
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.