Vem saber um pouco mais sobre rochas sedimentares!!!

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.

 

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.

 

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.

 

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.

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.

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

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.

 

 

 

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).

 

 

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

 

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.

• Estruturas biogênicas

Pistas, pegadas e tubos atividade orgânica, icnofósseis

•  Estruturas químicas

Concreções

Descrição de arenitos mais freqüentes

1. A) Arenito ortoquartzítico (Qzo-arenitos)

＞95% grãos de quartzo

Alto grau de arredondamento, excelente seleção granulométrica

Maturidade textural e mineralógica

Geralmente marinhos – origem multicíclica.

 

1. B) Arenitos feldspáticos (arcoseanos)

＞25%  grãos de feldspatos e placas micas detríticas

Seleção pobre; arredondamento variável

Coloração rósea

Deposição rápida próximo da fonte granítica.

1. C) Arenito lítico

＞25% grãos de fragmentos de rochas (sedimentares/metamórficas/vulcânicas)

Pouca ou nenhuma matriz

1. D) Wackes (grauvacas)

Arenitos de cor cinza, ricos em matriz argilosa (＞10%)

Mal selecionada

Arcabouço: quartzo, feldspatos, fragmentos líticos.

Grãos angulosos com pouca seleção.

 

 

 

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.

 

 

Tipos de pelitos mais comuns:

1. A) Folhelho: quartzoso, micáceo, clorítico, caoliníco
2. B) Folhelho carbonoso (folhelho negro): 3 a 15% mat. carbonosa formado em condições anaeróbicas (pirita)
3. C) Folhelho silicoso
4. 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

 

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)

 

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:

1. A) Fonte do ferro

Erosão do continente

Vulcanismo submarino

“Up-welling” de águas do mar

1. B) Fonte da sílica vulcanismo ácido

Erosão do continente = clima diferente

Vulcanismo ácido

Atividade biológica c/ sílica de origem vulcânica

1. 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 

GIANNINI, P.C.F. & RICCOMINI, C. Sedimentos e processos sedimentares. In: TEIXEIRA, W.; FAIRCHILD, T.R.; TOLEDO, M.C.; TAIOLI, F. ed. Decifrando a Terra (capítulo 9). São Paulo, Oficina de Textos. 2000.

PRESS, F.; SIEVER, R.; GROTZINGER, J.; JORDAN, T. H. Para entender a Terra. 4. ed. Bookman. Porto Alegre: , 2006. SGARBI, G.N.C,  Rochas Sedimentares. In: Petrografia macroscópica das rochas Ìgneas, 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