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Como visto, são as rochas que foram formadas por partículas minerais transportadas e depositadas por água, vento ou gelo, ou que resultaram da precipitação química, ou ainda, que foram formadas por ação biogênica, como nas acumulações de matéria‚ria orgânica.
CICLO SEDIMENTAR O ciclo sedimentar clássico consta de fases de intemperismo (já visto), erosão, transporte, deposição, litificação, levantamento e erosão. Só a parte superior desta figura ‚ essencialmente ligada ao ciclo sedimentar já que na parte inferior o movimento das massas não mais ocorre na forma de material sedimentar. Erosão, o nome dado aos processos naturais que levam à remoção dos detritos formados pelo intemperismo. Esses processos são seguidos pelo transporte e, finalmente, quando a energia exaure, ocorre a deposição. A erosão pode ser causada por quatro agentes principais: gravidade, ação glacial, água corrente e vento. A gravidade envolve tanto o lento e gradual rastejo de partículas sedimentares e fragmentos de rochas, pelas encostas montanhosas, como as avalanchas catastróficas. A erosão glacial ocorre onde geleiras causam abrasão da superfície terrestre, fluindo lentamente sob a ação da gravidade. A água corrente ‚ um poderoso agente de erosão em várias situações geomorfológicas, variando dos fluxos torrenciais em regiões desérticas‚ a erosão e escavação de diques naturais (ou marginais) fluviais ou solapamento de escarpas em regiões litorâneas. A ação erosiva do vento ‚ muito pequena mas, quando o vento carrega partículas, como acontece em regiões desérticas, torna-se um poderoso agente de erosão. Os produtos do intemperismo são constituídos de solutos e resíduos sólidos. Os solutos são a fração solúvel na água e por esse meio são carregados. Os resíduos insolúveis podem variar em dimensões desde matacões a partículas argilosas coloidais (vide abaixo), e vão ser segregados nos diferentes meios de transporte de acordo com a competência desses meios. As escalas granulométricas mais conhecidas, propostas para estabelecer os limites dos tamanhos das partículas insoláveis, constituintes dos sedimentos são:
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tipo de sedimento |
WENTWORTH granulometria (mm) |
ATTERBERG granulometria (mm) |
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matacões ou blocos |
> 256 |
> 200 |
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blocos ou calhaus |
256 - 64 |
200 - 20 |
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Seixos |
64 - 4 |
20mm - 2mm |
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Grânulos |
4mm - 2mm |
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areias grossas |
2 - ¼ |
2 - 0,2 |
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areias finas |
1/4 - 1/16 |
0,2 - 0,02 |
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Siltes |
1/16 - 1/256 |
0,02 - 0,002 |
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Argilas |
< 1/256 |
< 0,002 |
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A gravidade e o gelo são competentes para transportar todos os tipos de produtos de intemperismo. No entanto, eles são agentes ineficientes para a segregação dos sedimentos. Deste modo, seus produtos são geralmente pouco selecionados, contendo de matacões a seixos, areias e argilas. A água é um agente muito eficiente para carrear solutos, embora sua atuação no transporte de resíduos seja menos efetiva. O vento ‚ o agente que melhor seleciona os sedimentos durante o transporte. Isso mostra que os diferentes agentes de transporte fracionam os resíduos de maneiras diferentes, fazendo com que os depósitos sedimentares passem a apresentar maior predominância de seixos, de areias, de siltes ou de argilas, dependendo do agente de transporte. A maior competência parece estar ligada a meios mais viscosos (gravidade e gelo), enquanto o maior poder de seleção pertence a agentes menos viscosos, como vento e a água corrente. Independente do meio de transporte, os sedimentos recêm-formados são moles e incoerentes, como a areia de praia ou a argila de um manguezal. Com o passar do tempo e a evolução geológica, novas camadas de sedimentos podem ser acumuladas sobre as mais antigas, criando-se assim espessas formações de sedimentos, que podem atingir até‚ milhares de metros de espessura, notadamente em regiões de subsidência crustal. Sob o efeito do peso das novas camadas, a água ‚ expulsa e os sedimentos mais antigos vão endurecendo, sofrem litificação, até‚ tornarem-se rochas sedimentares. Os fenômenos de litificação ou diagênese podem se processar de varias maneiras, sendo que os mais importantes são: Compactação: Redução volumétrica‚trica, causada principalmente pelo peso das camadas superpostas e relacionada com a diminuição dos vazios, expulsão de líquidos e aumento da densidade da rocha. ‚ um fenômeno típico dos sedimentos finos, argilosos. As partículas de argila que no inicio da sedimentação se dispõem segundo uma estrutura cheia de vazios, sob a ação do peso das camadas superiores são compactadas uma contra as outras, de modo a formarem uma rocha dura. cimentação: deposição de minerais nos interstícios do sedimento produzindo a colagem das partículas constituintes da rocha. ‚ o processo de litificação mais comum nos sedimentos grosseiros e arenosos. A areia endurece (litifica) principalmente pela introdução de substancias cimentantes como carbonato de c cálcio, óxidos de ferro, sílica, etc., que agregam os grãos de areia. Recristalização: Mudanças no tamanho dos elementos constituintes de um sedimento por fenômenos de crescimento de cristais até‚ a formação de um agregado de cristais maiores. Os sedimentos originados da precipitação química, após a deposição, sofrem fenômenos de cristalização que dão origem a rochas muito duras.
AMBIENTES DE SEDIMENTAÇÃO Os ambientes de SEDIMENTAÇÃO podem ser definidos como partes da superfície terrestre com propriedade físicas, químicas e biológicas bem definidas e diferentes das apresentadas pelas áeras adjacentes. A análise ambiental de seqüências sedimentares ‚ comumente parte de um estudo mais amplo, de parte ou de toda uma bacia sedimentar. O reconhecimento de ambientes de sedimentação apresenta grande importância na exploração de recursos naturais associados às rochas sedimentares, tais como petróleo, carvão, calcário, fosfato, depósitos aluvionares, etc., pois tais depósitos são encontrados em associação com certos ambientes sedimentares específicos. Classificação dos ambientes de sedimentação: De uma forma bastante genérica, os ambientes de sedimentação podem ser classificados da seguinte maneira: A) Ambiente Desértico: Deserto ‚ uma área onde a taxa de evaporação potencial excede a taxa de precipitação pluviométrica e o vento ‚ o agente geológico mais importante nos processos de erosão e sedimentação. Apesar disto, não se deve esperar exclusivamente depósitos eólicos, pois localmente existem depósitos subaquosos formados por rios efêmeros e lagos de deserto (sebkhas) associados aos sedimentos tipicamente eólicos. Nestes ambientes predomina o intemperismo físico das rochas envolvendo processos de fraturamento e exfoliação das rochas. Depósitos de areias e arenitos com estratificações cruzadas bem desenvolvidas e de fortes ângulos de mergulho (de 30 a 34 graus), apresentando localmente camadas horizontais, são característicos de sedimentação em ambiente desértico. Os grãos de quartzo de areias e arenitos eólicos caracterizam-se pelo brilho fosco e cor avermelhada. B) Ambiente glacial: Os ambientes glaciais são atualmente limitados, estando restritos aos pólos, norte e sul, e às altas montanhas (Himalaia, Andes, Alpes, etc.). Grandes massas naturais de gelo, conhecidas como geleiras, são o agente principal nos processos geológicos que atuam nos ambientes glaciais. As geleiras consistem em neve recristalizada e compactada, contendo alguma água de degelo e fragmentos de rochas que, sob influência da gravidade, fluem para fora dos campos de neve onde foram originadas. Quando uma geleira termina em um lago ou mar, os sedimentos contidos nela, são despejados, onde sofrem retrabalhamento por ondas e correntes. Mas, quando uma geleira termina em mar com profundidade suficiente para flutuação do gelo, a extremidade ‚ destacada em forma de iceberg. Com a fusão do iceberg, os sedimentos contidos em seu interior são depositados nos forma de depósitos marinhos. Abrasão e fraturamento são os principais processos que atuam durante a erosão glacial. Por abraso, os fragmentos de rochas contidos no gelo causam polimento, estriação e moagem nas superfícies do substrato e das partículas maiores em transporte dentro do gelo. O fraturamento ‚ promovido pelo congelamento e pelo degelo sucessivo de água contida nas juntas naturais das rochas do substrato. A carga sedimentar em transporte pela geleira recebe o nome genérico‚rico de morenas, que são qualificadas conforme as posições que ocupam nas geleiras. Deste modo, têm-se as morenas laterais ou marginais, que são transportadas superficialmente, principalmente junto às margens. As morenas medianas são formadas nas confluência de duas geleiras, quando duas morenas laterais se unem. Como visto anteriormente, as geleiras São muito eficientes para transportar sedimentos, mas ineficientes para selecioná-los. Desta forma, as morenas caracterizam-se por apresentar uma mistura de sedimentos que inclui desde blocos e calhaus até‚ argila e silte, misturados e não estratificados. A rocha resultante da consolidação (litificação) deste tipo de sedimento, com origem claramente relacionada ao gelo, é designada de tilito. C) Ambiente fluvial: Os rios são os principais agentes de transporte de sedimentos formados por intemperismo de áreas continentais. Cada rio possui sua bacia de drenagem, que fornece a água e os sedimentos para seus tributários e para o rio principal. Em geral, podem ser reconhecidos três estádios na evolução de um sistema fluvial: juventude, maturidade e senilidade. O primeiro ‚ caracterizado por predominância de erosão e ocorre em regiões montanhosas. O segundo apresenta amplas planícies de inundação e depósitos de acresção lateral (barras de meandros), e o terceiro ‚ encontrado, por exemplo, nas planícies costeiras, onde são formadas redes de distributários sem distinção das respectivas planícies de inundação. O padrão de um canal fluvial ‚ definido por sua configuração em planta e admite-se três padrões principais: retilíneo, meandrante e anastomosado, havendo uma completa gradação entre os tipos extremos. O padrão retilíneo ‚ raro, pois os canais sempre apresentam alguma sinuosidade. O padrão de canais anastomosados ‚ bem desenvolvido nas planícies de lavagem glacial, leques aluviais e leques deltaicos, e ‚ caracterizado por sucessivas divisões e reuniões dos canais em torno de bancos arenosos. Estes bancos que dividem o canal fluvial em múltiplos canais, podem ficar expostos durante o período de seca e ser submersos em período de enchente. O canal meandrante ‚ caracterizado por possuir uma sinuosidade bastante elevada. Os materiais sólidos transportados pelos rios podem ser divididos em dois grupos: carga de fundo (material que se move ao longo do leito por processos de saltação e rolamento) e carga de suspensão. A carga de fundo ‚ depositada como resíduo de canal e nas barras de meandros enquanto a carga de suspensão ‚ mais importante na deposição em áreas de diques naturais ou marginais e na planície de inundação. Em termos gerais, os sedimentos de canais variam de cascalhos a areia, de seleção moderada a boa e de baixo conteúdo de argila. Os depósitos das margens são constituídos de areia fina e silte, moderadamente selecionados. Os depósitos de planícies de inundação são de silte e argila, pouco selecionados e com alto conteúdo de argila. D) Ambiente deltáico: O termo "delta" vem da quarta letra do alfabeto grego, usado por Heródoto (500 a.C.) para descrever a região da foz do rio Nilo. Este termo ‚ ainda utilizado pelos geólogos e geógrafos para denominar depósitos sedimentares contíguos, em parte suba‚aéreos e parcialmente submersos, depositados em um corpo de água (oceano ou lago), pela ação de um rio. Um delta ‚ considerado como subdividido em três grandes províncias de sedimentação: planície ou plataforma deltaica; talude ou frente deltaica; e prodelta. A planície deltáica abrange a parte subaérea do delta onde, em geral, a corrente principal se subdivide em distributários A planície deltaica inclui, assim, os canais distributários rios (ativos e abandonados) e a área entre estes distributários (planície interdistributária) onde se desenvolvem lagos, pântanos, etc. A frente deltáica ‚ a área frontal de deposição ativa do delta, que avança sobre os sedimentos do prodelta. Nela são depositadas areias finas e siltes fornecidas pelos principais distributários deltaicos. O prodelta apresenta uma sedimentação essencialmente argilosa e representa a parte mais avançada de deposição das sedimentos carreados pelo rio para a bacia receptora. O principal interesse na identificação dos depósitos deltaicos antigos está ligado à prospecção de petróleo e gás, pois muitos reservatórios de hidrocarbonetos estão ligados a sedimentos deltaicos.
CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DAS ROCHAS SEDIMENTARES As rochas sedimentares sãofundamentalmente constituídas por três componentes, que pode aparecer misturados em todas as proporções. 1) Componentes terrígenos (detríticos ou clásticos): São substâncias minerais provenientes da erosão da área situada fora da bacia deposicional e transportadas até‚ o local de sedimentação como fragmentos sólidos. Exemplos: quartzo, feldspato, argila, etc. 2) Componentes aloquímicos (detríticos ou clásticos): são componentes derivados do retrabalhamento de substâncias químicas precipitadas na própria bacia de sedimentação. Esses componentes são remobilizados em estado solido dentro da bacia. Exemplos: conchas de moluscos, oólitos e pisólitos, fragmentos de calcários, etc. 3) Componentes ortoquímicos: São os precipitados químicos normais e produzidos quimicamente na bacia, sem evidencias significativas de transporte ou agregação. Exemplos: calcita e dolomita microcristalinas, alguns evaporitos, etc. Levando-se em conta a origem dos sedimentos que irão constituir as rochas sedimentares, podemos dividi-los em dois grandes grupos: sedimentos alóctones e sedimentos autóctones ou químicos. A) SEDIMENTOS ALÓCTONES: Formados pela acumulação natural de materiais resultantes da fragmentação de rochas pré‚-existentes. As partículas individuais que formam os sedimentos alóctones variam sua granulação, como já visto, desde diminutos tamanhos até‚ matacões ou blocos com várias dezenas de centímetros. Os sedimentos formados por grânulos, seixos e calhaus são designados de psefitos e as rochas formadas por estes sedimentos de rudáceas. As areias são designadas psamitos, ou rochas arenáceas e os sedimentos finos (silte e argila) de pelitos ou rochas lutáceas.
A.1) ROCHAS RUDÁCEAS: Os depósitos de matacões, calhaus, seixos e grânulos inconsolidados sãodenominados de cascalho e quando endurecidos de conglomerados ou brechas, conforme os fragmentos sejam predominantemente arredondados ou angulosos, respectivamente. Os sedimentos mais finos podem constituir a matriz destas rochas e preenchem os espaços entre os fragmentos grosseiros e, pode ocorrer ainda, precipitação química de, por exemplo calcários e quartzo, formando cimentos (cimentação). Tilito ‚ um nome especial dado ao conglomerado originado a partir de sedimentos transportados por gelo.
A.2) ROCHAS ARENÁCEAS: Os depósitos de areia consolidados denominam-se de arenitos e, embora normalmente formados por minerais de sílica, podem apresentar composição mineralógica complexa, unindo minerais detríticos, como minerais de sílica (predominantemente quartzo); minerais de argila e outros minerais placóides (micas, clorita, etc.); minerais pesados (silicatos e óxidos como turmalina, zircão, magnetita, etc.) e finalmente, fragmentos líticos ou de rochas (folhelhos, filito, xisto, ardósia, vulcânicas, quartzito, etc.), com Minerais químicos: Carbonatos, sílica autigênica, sulfatos, sulfetos e outros minerais (fosfatos, zeólitas, óxidos, hidróxidos e silicatos de ferro, etc.), estes normalmente formando o cimento da rocha. A.3) ROCHAS LUTÁCEAS: São formadas pela litificação de sedimentos sílticos e, principalmente, argilosos. Diferentes nomes são utilizados para designar as rochas lutáceas. Argilito ‚ um termo usado para designar rochas lutáceas mais maciças, correspondendo à argila litificada. Folhelho ‚ um nome empregado para designar uma rocha argilosa com foliação. Lamito refere-se à lama (mistura de fragmentos de areia e lama) consolidada. Entre as rochas sedimentares mais comuns, os folhelhos são os mais abundantes, formando de 50 a 80% das seções estratigráficas medidas e conhecidas no mundo, sendo que eles podem variar amplamente de composição, semelhante aos arenitos. Os principais tipos são: folhelhos carbonosos (folhelhos negros), ricos em matéria‚ria orgânica (3-15%); folhelhos silicosos, ricos em sílica (+/- 85%); Folhelhos aluminosos, ricos em alumina (Al2O3 > 22%) e Folhelhos calcíticos, quando o conteúdo de CaCO3 ‚ algo elevado (6 a 35%) e margas, e quando o conteúdo de CaCO3 ‚ de 35 a 65%.
B) SEDIMENTOS Autóctones OU QUÍMICOS :Esses sedimentos sãoformados dentro das bacias deposicionais, em contraposição aos sedimentos alóctones que são formados fora da bacia. De modo genérico, as rochas sedimentares químicas podem ser subdivididas em orgânicas e inorgânicas. Para o primeiro caso, podemos citar as areias bioclásticas, formadas pelo acúmulo de fragmentos esqueletais (p.ex., concha detrítica). Para o segundo caso, são exemplos os evaporitos. Dentre as rochas sedimentares formadas por sedimentos autóctones, destacam-se as seguintes: B.1) Carbonatos: Perfazem cerca de 25 a 35% das seções estratigráficas. São formados pela precipitação química de minerais carbonáticos ticos (CO3), como calcita (Ca), dolomita (Ca e Mg), magnesita (Mg), siderita (Fe) e ankerita (Ca, Mg e Fe). Com relação ao ambiente de formação, os carbonatos podem ser: 1) marinhos de água rasa; 2) marinhos de água profunda; 3) de água doce de lagos e fontes; 4) eólicos. B.2) Rochas carbonosas: Podem ser reconhecidos dois grupos principais de rochas carbonosas: a) grupo húmico (série do carvão) e b) grupo saprogênico (rochas oleígenas). a) carvão: uma rocha sedimentar formada integralmente por processos bioquímicos. É originado por acumulações de detritos vegetais, sob condições anaeróbias, em regiões pantanosas. Os principais tipos de rochas carbonosas da s‚série do carvão são turfa, linhito, hulha e antracito. b) Rochas oleígenas: são rochas que contém uma quantidade excessiva de matéria orgânica e que pela atuação de processos inorgânicos, transformam quantidades desta matéria‚ria em substâncias oleígenas (petróleo, gás, etc.). A rocha mais comum ‚ o folhelho oleígeno, vulgarmente conhecido como "xisto betuminoso". A extração do petróleo ‚ feita pelo aquecimento destas rochas, por isso são freqüentemente chamadas de folhelhos pirobituminosos. B.3) Rochas formadas a partir de sedimentos ferruginosos: O ferro ‚ o quarto elemento mais abundante na crosta terrestre e muitas rochas sedimentares terrígenas contém quantidades substanciais de óxidos, silicatos, carbonatos e sulfetos de ferro. As rochas sedimentares ricas em ferro constituem mundialmente, as chamadas reservas de min‚rios de ferro, muitas das quais estão nas formações ferro-silexíticas (BIF) do Pr‚-Cambriano. Existem também depósitos modernos de ferro, principalmente em: a) planícies de mar‚ e regiões pantanosas; b) oceanos localizados em regiões tropicais, e c) bacias profundas e ambientes euxínicos (mar fechado - Mar Negro). B.4) Evaporitos: são depósitos salinos formados a partir da evaporação da água do mar em salinas, lagunas e mares reliquiares. As condições mais propícias para a sua formação são encontradas em locais com limitada circulação de água e clima seco, onde a evaporação supera a precipitação. Constituem cerca de 3% da massa total das rochas sedimentares. Normalmente são compostos de carbonatos (Ca e Mg), sulfatos, cloretos, boratos, fluoretos e outros minerais pirita, hematita, caulinita, quartzo, etc.). B.5) Sedimentos silicosos: são, principalmente, depósitos de sílica criptocristalina (caledônia) e quartzo microcristalino sob a forma de silexito (sílex), e depósitos de sedimentos silicosos formados a partir da acumulação de carapaças de diatomáceas, radiolários e espiculas de esponjas, formando os diatomitos.
ESTRUTURAS DA ROCHAS SEDIMENTARES Se o processo de sedimentação fosse continuo, sem interrupção e o material fornecido e transportado fosse homogêneo, não haveria diferenciação alguma desde a base até‚ o topo de um depósito. Entretanto, isto não ocorre na natureza. As variações na cor dos sedimentos depositados e/ou no tamanho das partículas e/ou na composição dos minerais, produzem seqüências alternadas denominadas estratos ou camadas ou lâminas, quando muito finas. Quando as correntes que transportam e depositam os sedimentos mudam de direção ou depositam sobre superfície irregular, os estratos são cruzados, constituindo a estratificação cruzada. Outras estruturas podem ser impressas na rochas durante a sua deposição ou logo após, refletindo as condições do ambiente em que se formou o sedimento. Dentre as inúmeras estruturas destacam-se: Marcas de onda: são ondulações constituídas de cristas e depressões produzidas na superfície dos sedimentos por ondas, correntes aquáticas ou vento. Gretas de contração: Originam-se principalmente em material argiloso que, após ser depositado sob corpo aquoso, é exposto em condições suba‚áreas, perdendo a água, ressecando-se e diminuindo de volume. Essa contração produz polígonos separados por espaços vazios com as abas voltadas para cima. Se ocorrer uma nova invasão de águas, os espaços vazios são preenchidos com material diferente, salientando os polígonos.
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