Rochas Sedimentares
Os sedimentos e as rochas sedimentares formadas são produzidos
durante os estágios de superfície do ciclo rochas. Essas se formam
depois que as rochas formadas no interior da crosta terrestre ficam
expostas na superfície devido à tectônica e antes de retornarem a níveis
mais profundos, devido ao soterramento.
Intemperismo e o Ciclo Sedimentar
Intemperismo: é um conjunto de modificações de ordem física
(desagregação) e química (decomposição) que as rochas sofrem ao
aflorarem na superfície da Terra. O intemperismo físico desagrega as
rochas, enquanto o intemperismo químico transforma minerais e rochas em
sólidos alterados, soluções e precipitados.
Erosão: A erosão mobiliza as partículas produzidas pelo intemperismo,
remoção de detritos. Tipos de erosão: pluvial, fluvial, marinha,
eólica, glacial.
Transporte: Carreamento ou remoção dos produtos do intemperismo e da
erosão. Movimentos de massa (fluxos gravitacionais), ação da água (chuva
e rios), ação do vento, geleiras, ondas, marés, correntes marítimas.
Deposição: Quando as as partículas sedimentares depositam-se, essas
partículas formam camadas de sedimentos nos continentes ou no leito
marinho. No oceano ou nos ambientes aquáticos continentais, formam-se
precipitados químicos que depositam, e conchas de organismos mortos são
quebradas e depositadas.
Diagênese: Refere-se às mudanças físicas e químicas incluindo
pressão, calor e reações químicas – pelas quais os sedimentos soterrados
são litificados e adquirem uma nova identidade como rochas
sedimentares.
Origem e Natureza das Rochas Sedimentares
Rochas clásticas, siliciclásticas
As rochas clásticas são formadas a partir de partículas de fragmentos
de rochas fisicamente transportados e produzido pelo intemperismo de
rochas preexistentes. Os sedimentos clásticos são acumulações de
partículas clásticas. Essas partículas variam em tamanho e forma. A
ruptura ao longo de juntas, planos de acamamento e outras fraturas na
rocha-matriz determina a forma desde matacão e seixo até areia, silte e
argila derivada da rocha matriz.
Os sedimentos clásticos são também chamados de siliciclásticos porque
são produzidos pelo intemperismo de rochas compostas predominantemente
por silicatos. A mistura de minerais nos sedimentos clásticos varia.
Minerais como o quartzo são resistentes ao intemperismo e, assim, são
encontrados inalterados nos sedimentos clásticos. Podem existir
fragmentos parcialmente alterados de minerais, como o feldspato, que são
menos resistentes ao intemperismo e, portanto, menos estáveis.
Além disso, outros minerais dos sedimentos clásticos podem ser
neoformados, como os argilominerais. Onde o intemperismo é pouco
intenso, muitos minerais que são instáveis em condições superficiais
sobrevivem como partículas elásticas.
Figura 01: Esquema Ciclo sedimentar
Rochas químicas / bioquímicas
Os produtos dissolvidos pelo intemperismo são íons ou moléculas em
solução nas águas dos solos, rios, lagos e oceanos. Essas substâncias
dissolvidas são precipitadas como reações químicas e bioquímicas. Os
sedimentos químicos formam-se no ou próximo ao local de deposição,
geralmente na água do mar. Os sedimentos bioquímicos constituem-se de
minerais não-dissolvidos de restos de organismos, bem como de minerais
precipitados pelos processos biológicos.
Figura 02: Formação das Rochas Bioquímicas.
Tipos de Transporte
Fluxo de baixa viscosidade
Mecanismo de transporte em função da granulometria, densidade e
morfometria. Em um fluxo de baixa viscosidade, os grãos pesados tendem a
ser transportados mais devagar que os leves. Dividem-se:
A suspensão é o carreamento ou sustentação do grão acima da interface sedimento/fluido (superfície deposicional).
A saltação é a manutenção temporária do grão em suspensão, em
trajetória aproximadamente elíptica, entre seu desprendimento inicial e o
impacto na interface fluido/sedimento ou entre dois impactos
sucessivos.
O arrasto é o deslocamento do grão subparalelo e rente à interface
sedimento/fluido, em contato duradouro ou tangencial com esta interface.
O rolamento é a rotação do grão em torno de um eixo, por sobre outros grãos da interface.
Figura 03: Fluxo de baixa viscosidade
Fluxo denso / alta viscosidade
Grande concentração de sedimentos, com maior coesão e atrito. A
matéria-prima do transporte gravitacional é uma mistura de fluido
(liquido ou gás) e sólido, cujo comportamento não é próprio de nenhum
deles. Dividem-se em:
Escorregamento e deslizamento constituem os tipos mais comuns de fluxo gravitacional rúptil, em encostas ou bacias submersas.
Fluxo de lamas e detritos, a interação intergranular que garante o
comportamento de fluxo gravitacional é dada pela matriz pelítica. Fluxo
laminar devido à alta viscosidade e matriz pelítica sustenta os clastos
grosseiros.
Corrente de Turbidez constituem misturas de água com sedimentos que
se movem junto ao fundo sedimentar, claramente distintas do corpo de
água circundante.
Figura 04: Fluxo de alta viscosidade
Classificação das Rochas Sedimentares
Textura
Textura refere-se ao aspecto físico e ao arranjo dos componentes das
rochas sedimentares, no que diz respeito ao tamanho, à forma, à
disposição dos grãos ou partículas, tratando-se do aspecto físico da
rocha.
Granulometria
O tamanho da partícula é um importante parâmetro da textura das
rochas detríticas, porque fornece informações das condições de
transporte, seleção e deposição do sedimento. Utiliza-se a escala
granulométrica de Wentworth (1922) para sedimentos terrígenos. No caso
de calcários, dolomitos e evaporitos, mede-se o tamanho dos cristais. A
granulometria reflete a energia hidráulica do ambiente.
Figura
05: Classificação dos sedimentos segundo de Wentworth (1922), com as
denominações das classes dimensionais dos sedimentos clásticos
Significa a redução do tamanho dos grãos ao longo do transporte e uma
conseqüente homogeneização granulométrica, formando um sedimento com
poucas classes granulométricas.
Maturidade Textural
O grau de seleção, arredondamento e conteúdo de matriz indicam a maturidade textural. Exemplos:
- Arenito imaturo – pobremente selecionado, grãos angulares, alguma matriz.
- Arenito maturo – bem selecionado, grãos arredondados, poucas classes granulométricas, não possui matriz.
A maturidade de um sedimento detrítico é uma medida do quanto o
sedimento foi intemperizado, transportado e retrabalhado, até atingir o
produto final. Para um arenito, o produto final ideal é a areia
quartzosa pura.
Exemplos: Relevo íngreme e próximo com erosão rápida = sedimento imaturo
Relevo moderado e plano = sedimento maturo
Figura 06: Estágio de maturidade textural.
Forma, arredondamento e esfericidade das partículas
Forma, arredondamento e esfericidade são feições importantes na
compreensão de processos de transporte das partículas clásticas e de
suas seleções com suas áreas-fontes. Um fragmento originalmente anguloso
pode ter suas arestas suavizadas pela abrasão durante o transporte.
Forma – razões entre os eixos longos, intermediário e curto.
Esfericidade – relação entre a forma do grão e uma esfera.
Arredondamento – Curvatura das arestas do grão. Reflete o tempo/distância do transporte.
Figura 07: Grau de arredondamento e esfericidade dos grãos.
Componentes Deposicionais
Arcabouço, matriz e cimento
O arcabouço corresponde à fração clástica principal (que dá nome a
rocha ou deposito) e às frações mais grossas que esta.
A matriz corresponde ao material clástico mais fino. Cimento é o
material precipitado (ortoquímico) formado em estagio diagenético
(pós-deposicional).
Figura 08: Componentes deposicionais de uma rocha sedimentar.
Porosidade e Permeabilidade
Porosidade é a porcentagem de espaços vazios da rocha, quando
comparada com seu volume total. Importante na prospecção de petróleo,
gás e água subterrânea.
Porosidade Primária é a origem deposicional e pode ocorrer mais comumente entre as partículas (intergranular).
Fatores que influem na porosidade primária:
- Porosidade aumenta com a diminuição da granulometria;
- Porosidade aumenta com o grau de seleção;
- Porosidade diminui quando aumenta o grau de arredondamento e esfericidade;
- Porosidade diminui quanto maior a compactação e cimentação;
Porosidade Secundária é o conjunto de espaços que se formamdentro da rocha após a sua consolidação ou litificação.
Permeabilidade de uma rocha é sua capacidade de transmitir fluidos.
Fatores que favorecem a permeabilidade:
- Permeabilidade aumenta com o aumento da granulometria e grau de seleção;
- Esfericidade e empacotamento dos grãos.
Classificação de Rochas Sedimentares
Os processos intempéricos atuam nas rochas gerando vários produtos
detríticos ou em solução, os quais, quando transportados e depositados,
formam depósitos de lama, areia, cascalho, dentre outros, além de
depósitos químicos. Esses sedimentos, ao serem litificados durante a
diagênese, darão origem às rochas sedimentares. Se dividem em 4 grupos
principais:
1- Rochas terrígenas (clásticas/siliciclásticas) ou detríticas.
São definidas como aqueles em que as partículas clásticas ou
detríticas – fragmentos de rochas e minerais – são originarias de
rochas silicicosas preexistentes, formando mais de 50% do sedimento ou
da rocha. São também designados como terrígenos, no sentido de terem sua
origem na parte terrestre ou continental da crosta.
São constituídas por grãos detríticos (quartzo, feldspatos,
argilo-minerais e fragmentos de rocha) que incluem ruditos (psefitos),
arenitos (psamitos) e lutitos (pelitos).
Ruditos
São rochas cuja maioria dos seus fragmentos apresentam dimensões
acima de 2mm e diferem entre si pelo grau de arredondamento de seus
detritos ou clastos. Dividem-se: Conglomerados que são formados por
clastos predominantemente arredondados, e Brechas que apresentam clastos
angulosos.
Conglomerados e brechas podem, ainda, ser subdivididos em duas
categorias texturais do arcabouço, que contudo, mostram conotações
genéticas: ortoconglomerados/ortobrechas e
paraconglomerados/parabrechas.
Ortoconglomerados e ortobrechas mostram um arcabouço suportado por
clastos, ou seja, os fragmentos maiores se tocam. Exibem menos de 15% de
matriz, material composto por detritos arenosos que ocupam os
interstícios entre os fragmentos maiores, podendo ser ainda cimentado
por um agente químico.
Paraconglomerados e parabrechas o arcabouço é sustentado pela
matriz, são também chamados de diamictitos e apresentam um arcabouço
onde podem coexistir materiais com dimensões acima de areia grossa, com
materiais detríticos inferiores, formando 15% ou, às vezes, até 70 a 80%
em volume da rocha.
Arredondamento dos seixos é um bom índice do grau de maturidade do conglomerado.
Seixos de abrasão eólica = ventifactos
Faces estriadas = glacial
Tipos de conglomerados
Figura 09: Figura: Paraconglomerado Polimítico, onde o arcabouço é sustentado pela matriz.
Figura 10: Parabrecha, onde o arcabouço é sustentado pela matriz.
Arenitos siliciclásticos contêm mais de 50% de fragmentos de rochas siliciclásticas com dimensões entre 2mm e 1/15 mm.
Arenitos mostram uma grande variedade de constituintes detríticos, o
que se reflete em variações mineralógicas, litológicas e geoquímicas,
heranças advindas de suas áreas-fontes ou áreas de proveniências. À
parte a influencia do clima e do tipo de transporte, áreas áreas-fontes
diversificadas em termos litológicos produzem arenitos
poliminerálicos, áreas-fontes, com proveniência de rochas como
quartzo-arenitos induzem à formação de novos quartzo-arenitos,
reciclando os grãos, principalmente os de quartzo, em vários ciclos de
transporte e sedimentação.
Petrologia de arenitos:
- Mineralogia: minerais detríticos e químicos (cimento).
- Textura: arredondamento, granulometria, seleção.
- Estruturas sedimentares: indicam processos deposicionais
- Estruturas de correntes (hidrodinâmicas).
-Estratificação cruzada
-Marca ondulada
-Marca de sola
-Estratificação gradacional
- Estruturas deformacionais
Sobrecarga, escape de fluidos, etc.
Pistas, pegadas e tubos atividade orgânica, icnofósseis
Concreções
Descrição de arenitos mais freqüentes
- A) Arenito ortoquartzítico (Qzo-arenitos)
＞95% grãos de quartzo
Alto grau de arredondamento, excelente seleção granulométrica
Maturidade textural e mineralógica
Geralmente marinhos – origem multicíclica.
Figura 11: Quartzo-Arenito
- B) Arenitos feldspáticos (arcoseanos)
＞25% grãos de feldspatos e placas micas detríticas
Seleção pobre; arredondamento variável
Coloração rósea
Deposição rápida próximo da fonte granítica.
- C) Arenito lítico
＞25% grãos de fragmentos de rochas (sedimentares/metamórficas/vulcânicas)
Pouca ou nenhuma matriz
- D) Wackes (grauvacas)
Arenitos de cor cinza, ricos em matriz argilosa (＞10%)
Mal selecionada
Arcabouço: quartzo, feldspatos, fragmentos líticos.
Grãos angulosos com pouca seleção.
Figura 12: Grauvaca
Figura 13: A Mineralogia dos quatros principais grupos de Arenito. Fonte: Para Entender a Terra
Lutitos (Pelitos)
Lutitos ou pelitos, também designados de lamitos,são rochas formadas
por misturas de são rochas formadas por misturas de silte (fragmentos
entre 1/256 mm e 1/16 mm) e argila (fragmentos menores que 1/256mm).
Tipos
Argilito – rocha maciça, argila litificada
Folhelho – rocha argilosa com fissilidade
Lamito – silte, argila e areia fina
Siltito – silte litificado
Ritmito – rocha laminada, com alternância silte/argila
Mineralogia: quartzo (silte), argilo-minerais (caolinita,
montmorilonita, ilita, clorita), carbonatos, matéria orgânica, óxidos de
ferro, pirita, etc.
Figura 14: Amostra de Folhelho.
Figura 15: Amostra de Siltito Verde.
Tipos de pelitos mais comuns:
- A) Folhelho: quartzoso, micáceo, clorítico, caoliníco
- B) Folhelho carbonoso (folhelho negro): 3 a 15% mat. carbonosa formado em condições anaeróbicas (pirita)
- C) Folhelho silicoso
- D) Folhelho calcítico / carbonático
Rochas Carbonáticas
Sedimentos carbónaticos são constituídos predominantemente por
carbonato de cálcio na forma de calcita e aragonita; podem apresentar
impurezas como argilas, fragmentos de rochas, quartzo, feldaspato etc.
A aragonita é abundante em sedimentos carbonáticos marinhos recentes, podendo ainda compor esqueletos de animais marinhos.
Calcários e dolomitos, assim como os membros intermediários, os
calcários dolomíticos e dolimíticos calcíticos, constituem a maior parte
das rochas sedimentares não terrígenas, sendo constituídos pelos
minerais calcita e dolomita.
Mineralogia
Calcita / Aragonita (CaCO3)
→ precipitação direta
Aragonita → Calcita
Transformações diagenéticas
Mudança sistema cristalino – neomorfismo
Dolomita – CaMg(CO3)2
Gerada por substituição diagenética: entrada de fluidos Mg+2
Dolomito com presença de pseudofóssil
Siderita (FeCO3) e anquerita Ca(Mg,Fe)(CO3)2
→carbonatos em sedimentos ferríferos.
Magnesita (MgCO3)
Sílica → calcedônia (quartzo microcristalino)
→ quartzo, feldspatos autigênicos
→ argilo-minerais: ilita, glauconita
Sulfatos → gipsita e anidrita (CaSO4)
Fosfatos → colofano: fragmentos fosfáticos
Sulfetos → pirita, blenda (Zn), galena (Pb)
Óxidos → hematita
Classificação químico-mineralógica
Figura
16: Diagrama triangular para classificação composicional de rochas
carbonáticas cálcio-magnesianas. Fonte: Texeira et. al , 2003.
Decifrando a Terra.
Componentes principais das rochas carbonáticas
Aloquímicos
Oólitos (2 mm), com estrutura interna
Bioclastos (fósseis) – materiais esqueletais, algas, foraminíferos, corais, braquiópodes, etc.
Intraclastos – fragmentos de sedimentos carbonáticos
Pellets – partículas pequenas (até 0,1mm), ovóides, sem estrutura interna
Ortoquímicos
Micrito – calcita microcristalina típica de calcários afaníticos (calcilutitos)
Águas tranqüilas – vasa / lama calcária matriz deposicional ou singenética
Calcita espática – calcita cristalina grosseira (0,02 a 0,1 mm), com
limites entre cristais. Ocorre como cimento, que preenche espaços
porosos e interstícios entre oólitos, fósseis, intraclastos e pellets.
Estrutura dos carbonatos
Calcários clásticos
Estratificações e laminações cruzadas, marcas onduladas
Estruturas de crescimento
Biohermas → edifícios preservados com estruturas de crescimento. Ex: estromatólitos
Edifícios bioconstruídos → organismos (corais e algas vermelhas) formadores que deixaram carapaças. Recife
Edifícios bioinduzidos → construções calcárias (fosfáticas) formadas pelo metabolismo fotossintetizante de cianobactérias
Estruturas químicas (pós-deposicionais)
Nódulos, estilólitos, cone em cone.
Classificação das rochas carbonáticas
Calcários aloquímicos espáticos → (intraclastos, oólitos, fósseis, pellets) + calcita espática. Rocha bem selecionada
Calcários aloquímicos microcristalinos → componentes aloquímicos com matriz de lama calcária (micrito).
Calcários microcristalinos → consistem apenas de vasa microcristalina (micrito).
Texturas e nomenclatura de calcários
Componentes aloquímicos
Oólitos (< 2mm) e pisólitos (>2mm): fragmentos esferoidais, com estrutura concêntrica e núcleo.
Bioclastos (fósseis): restos orgânicos fragmentados (algas, foraminíferos, esponjas, corais, etc.).
Intraclastos: fragmentos líticos calcários. Pellets: partículas
pequenas (até 0,1mm), ovóides, calcíticas, sem estrutura interna.
Componentes ortoquímicos
calcita microcristalina < 0,050mm
Calcita espática (0,02 a 0,1mm)
Figura 17: Quadro de classificação de rochas calcárias, baseado no tipo de grão e de carbonato intersticial.
Evaporitos (Rochas Evaporíticas)
Conceito: são rochas formadas pela evaporação de uma massa de água ou da água contida nos sedimentos.
Sais contidos na água do mar (média)
Cl- 19.400 ppm Ca++ 410 ppm
Na+ 10.500 ppm K+ 390 ppm
SO4 — 2.600 ppm SiO2 2 ppm
Mg+1 1.300 ppm
Princípios fundamentais
1 – As fácies obedecem uma ordem de precipitação: os menos solúveis primeiro
CARBONATOS → SULFATOS → CLORETOS
Anidrita Halita, Silvita,
Gipsita Carnalita, Taquidrita
2 – Uma bacia evaporítica sempre sofre refluxo, controlado pelo abaixamento e levantamento do nível do mar.
3 – Fatores complicadores da seqüência ideal:
Grande número de elementos traços no resíduo de água do mar → mineralogia complexa.
Reações pós-deposicionais entre os sais precipitados e águas conatas trapeadas.
Influxo e refluxo (retorno de salmouras para o mar aberto e não precipitando a seqüência de topo).
OBS – Evaporitos constituem importante fonte mineral para a indústria
química. São desconhecidos no Pré-Cambriano, provavelmente devido a
fragilidade e dificuldade de preservação.
Evaporitos constituem fonte de: sal (Na,Cl) gipsita, anidrita;
enxofre nativo; K, Mg, Br, I, Rb, Sr. Gipsita deposita diretamente da
água do mar (CaSO4.2H2O), mas a anidrita é o mais comum mineral em
sedimentos evaporíticos.
Assim, acredita-se que gipsita é primário e anidrita (secundário → desidratação pós deposicional).
Anidrita CaSO4; Halita NaCl; Carnalita KMgCl3.6H2O; Silvita KCl; Taquidrita Ca0,5MgCl3.6H2O
Rochas sedimentares ricas em ferro
jaspilitos e formação ferrífera bandada (bif)
Minerais (Fe) – principais minerais com ferro e ocorrência
Magnetita (Fe3O4) – rochas ígneas, metamórficas
Hematita (Fe2O3) – rochas sedimentares (itabiritos)
Goethita (FeO.OH) – produto do intemperismo (lateritas)
Siderita (FeCO3) – formações ferríferas
Pirita (FeS2) – ocorrência variada
Chamosita (Mg,Fe)3 Fe3 (AlSi3) O10 (OH)6 – formação ferrífera, ironstone
Jaspilito
Classificação dos depósitos de ferro
1 – Magmáticos (Kiruna – Suécia)
2 – Pirometassomáticos (Iron Springs – E.U.A.)
3 – Depósitos sedimentares (2 tipos principais):
Formações ferríferas (BIF) com itabiritos + hematita
Ex: Lago Superior (EUA) Hamersley (Austrália) Labrador (Canadá)
Transvaal (África do Sul) Krivoi Rog (URSS) Q. Ferrífero, Serra dos
Carajás (Brasil).
Ironstone: oólitos de limonita, hematita ou chamosita em matriz ferruginosa. Idade: Fanerozóico.
Ciclo sedimentar do ferro: Fonte, transporte e deposição.
Fonte: erosão continental
Atividade vulcânica (exalações submarinas)
Transporte:
Como atividade hidrotermal: Cl-, SO4 –, CO3–
Em solução: lixiviação do FeII nos minerais e transporte em solução por águas subterrâneas neutras a ácidas (pH
Em suspensão: transporte mecânico como finas partículas adsorvido em argilominerais.
Deposição: depende do Eh, pH, do ambiente de sedimentação e de possíveis alterações diagenéticas.
Tipos de depósitos de ferro sedimentar
Formação ferrífera (BIF) sedimento químico, bandado ou laminado,
contendo no mínimo 15% de ferro de origem sedimentar, com camadas de
chert.
Tipos
ALGOMA → associado a rochas vulcânicas, em “greenstone belts”
SUPERIOR → associado a rochas sedimentares (Prot. Inf.)
Itabirito é a fácies óxido de uma formação ferrífera bandada metamorfizada.
Jaspilito é o sedimento original, não metamórfico.
Gênese controvertida:
- A) Fonte do ferro
Erosão do continente
Vulcanismo submarino
“Up-welling” de águas do mar
- B) Fonte da sílica vulcanismo ácido
Erosão do continente = clima diferente
Vulcanismo ácido
Atividade biológica c/ sílica de origem vulcânica
- C) Estrutura bandada
Precipitação conjunta de hidróxido de ferro e sílica da água do mar (bandamento é diagenético).
Precipitação alternada de sílica e ferro a partir de emanações vulcânicas.
Variação sazonal de sílica e ferro.
Substituição diagenética de calcários.
Ironstones→ minério de ferro oolítico.
Camadas intercaladas em folhelhos, arenitos e calcários, com hematita – chamosita – siderita e textura oolítica.
TIPOS:
Clinton (Siluriano – EUA)
Minete (Mesozóico – Europa, principalmente na Inglaterra)
Sedimentos Silicosos
Existem três principais:
Diatomitos
Porcelanitos
Silexitos / chert
Diatomitos → Acumulação de carapaças de diatomáceas (algas).
Organismos planctônicos de mares de águas frias / lagos de água doce. Idade: Mesozóico → Recente.
Porcelanitos → Mistura de argila com sílica (opala) cor cinza/ preto,
com matéria orgânica. Rocha porosa, leve, com textura de porcelana
vitrificada. Formada por acumulação de vasas de radiolários
/diatomáceas e intercalada com folhelhos e margas.
Silexito (chert) → quartzo micro a criptocristalino com rara impureza de argilominerais,
calcita, hematita, que não ultrapassam 10%.
Ocorrência: concreções em calcários / arenitos; interestratificada com folhelhos e margas.
Origem do sílex / chert
1) Precipitação química [1] origem singenética / química sílica coloidal precipita em pH ácido;
2) Bioquímica → origem singenética bioquímica, com acumulação de carapaças silicosas de diatomáceas e radiolários;
3) Silicificação diagenética (pós – deposicional) → migração de fluidos silicosos diagenéticos.
Ex: dissolução do quartzo detrítico em pH alcalino; sílica dissolvida no fluido diagenético; precipitação na forma de sílica coloidal em pH ácido.
Referências
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sedimentares e metamórficas. Sgarbi, G.N.C (Organizador). Editora da
UFMG,pg. 273-446.2007.
UHLEIN. A. et. al. Apostila de Sedimentologia e Petrologia Sedimentar. UFMG
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