A base do trabalho de um geólogo são as rochas pois são elas que permitem fazer deduções acerca do passado da Terra. Galopim de Carvalho (1996, p. 23) afirma que “(…) as rochas são, praticamente, os únicos materiais ou documentos onde ficam gravados os testemunhos com que os geólogos investigam a história do nosso planeta (…)”. O estudo das rochas torna-se crucial no estudo e interpretação do passado da Terra e das transformações que ocorreram ao longo do tempo; como defende Galopim de Carvalho (1996, p. 23): “Os conhecimentos directos de que hoje dispomos relativos à natureza da Terra limitam-se aos que se obtêm do estudo das rochas (…)”.
Uma rocha é “(…) um agregado sólido que ocorre naturalmente, constituído por minerais, ou, em alguns casos, por matéria sólida não mineral.” (Grotzinger & Jordan, 2014, p. 74). Os processos que levam à formação de uma rocha são variados,
e, grande parte deles, lentos e graduais: “(…) as rochas da Terra são o resultado de imensas transformações sofridas ao longo dos tempos na parte exterior deste «planeta vivo» (…)” (Galopim de Carvalho, 1996, p. 24).
As rochas podem dividir-se em três tipos principais: rochas sedimentares, rochas magmáticas ou ígneas e rochas metamórficas. O que as distingue, primordialmente, são os processos que levam à sua formação, sendo que a sua distinção é passível de ser feita através da observação e análise das suas propriedades (que variam entre cada tipo de rocha). A cor, textura, tamanho dos cristais ou grãos e composição mineral das rochas são algumas das propriedades que variam entre cada rocha e que permitem a sua identificação (Galopim de Carvalho, 1996). A secção abaixo incidirá na descrição dos processos de formação e principais propriedades dos três tipos de rocha.
1.2.1. Rochas sedimentares
As rochas sedimentares formam-se a partir de outras rochas existentes no interior da Terra que ficam expostas à superfície. Estas representam apenas 5% do volume da litosfera, no entanto, cobrem cerca de 75% da superfície exposta do planeta Terra. (Galopim de Carvalho, 1996). Por estas razões, e por geralmente se apresentarem sob a forma de estratos sobrepostos, as rochas sedimentares podem ser comparadas a “um conjunto de páginas de um grande livro da Terra” (Galopim de Carvalho, 1996, p. 25). Neste tipo de rochas é bastante comum encontrar fósseis, sendo que estes nos fornecem informações muito valiosas acerca da cadeia de evolução biológica (Galopim de Carvalho, 1996).
“O facto de as rochas sedimentares constituírem (…) deposições extensas e, ainda, a circunstância de, muitas vezes, conterem restos de seres vivos contemporâneos da sedimentação (fósseis) confere-lhes importância particular no estabelecimento de seriação cronológica dos acontecimentos geológicos a elas associados, na sua inter-relação à escala global, na reconstituição de ambientes passados (…) na busca de informação que nos permita conhecer a história da Terra.”
(Galopim de Carvalho, 1996, p. 134) O ambiente de formação destas rochas, denominado de ambiente de sedimentação, é o ambiente existente à superfície da Terra, caracterizado pelos baixos valores de temperatura e pressão e pela grande variabilidade da composição química dos materiais intervenientes no processo de formação das rochas sedimentares (Galopim de Carvalho, 1996).
No processo de formação das rochas sedimentares podemos identificar algumas etapas principais (Figura 1) meteorização, erosão, transporte, deposição, e diagénese (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009) (Grotzinger & Jordan, 2014).
Mais detalhadamente, as rochas sedimentares têm origem na alteração de rochas pré-existentes, através da ação de agentes da geodinâmica externa como a água, o vento, a amplitude térmica, entre outros (Galopim de Carvalho, 1996), e, também através da ação dos seres vivos. A este processo de alteração da rocha pré-existente damos o nome de meteorização, sendo que esta pode ser física e/ou química (Grotzinger & Jordan, 2014). A meteorização física ocorre quando a rocha é fragmentada por processos mecânicos, e em que não há alteração da composição química relativamente à rocha pré-existente. A meteorização química, tal como o nome indica, provoca a alteração da composição química da rocha, com alteração ou dissolução dos minerais nela presentes. (Grotzinger & Jordan, 2014). É importante referir que estes dois tipos de meteorização podem ocorrer isoladamente ou em simultâneo numa mesma rocha. Deste processo de alteração das rochas, formam-se sedimentos que podem permanecer acumulados no seu local de origem ou podem, posteriormente, ser removidos do local onde se encontravam, por ação da água, do vento, do gelo ou da gravidade. A este processo de remoção damos o nome de erosão (Grotzinger & Jordan, 2014).
Estas partículas/sedimentos sofrem depois um processo de transporte até a uma área de deposição. Os agentes responsáveis por este transporte são, geralmente, o vento e as correntes de água, podendo, também, ser transportados pelo movimento de
Figura 1. Etapas iniciais de formação de rochas sedimentares (retirada de http://trabalhodegeologia.blogspot.pt/p/processos-erosivos_19.html)
icebergues (Galopim de Carvalho, 1996) (Grotzinger & Jordan, 2014). A duração do transporte (distância percorrida pelas partículas) é dependente da força/velocidade do vento ou das correntes de água, da gravidade e do tamanho das partículas a serem transportadas. O transporte termina quando as correntes de transporte dos sedimentos perdem a sua energia, os sedimentos vão-se depositando, processo que chamamos de sedimentação ou deposição. A distância percorrida durante o transporte determina a maior ou menor angulosidade das partículas no momento da deposição, bem como o tamanho relativo das mesmas (quanto maior a distância percorrida, maior a abrasão e menor a angulosidade e tamanho das partículas) (Grotzinger & Jordan, 2014).
Se não forem destruídos ou removidos do local de deposição, os sedimentos vão sofrer um conjunto de transformações físicas e químicas, em consequência do seu soterramento, endurecendo e consolidando (litificação), dando origem uma rocha sedimentar. A este processo dá-se o nome de diagénese, e esta divide-se em compactação e cimentação (Grotzinger & Jordan, 2014).
A compactação ocorre quando os sedimentos depositados são comprimidos pelo peso dos sedimentos sobrepostos, com eliminação da água contida nos poros levando a uma diminuição do volume dos sedimentos. Continuamente ocorre a cimentação, este processo corresponde a alterações químicas dos sedimentos, onde os minerais precipitam nos poros dos mesmos, formando o cimento que os liga uns aos outros, diminuindo, por isso, a porosidade entre eles (Galopim de Carvalho, 1996) (Grotzinger & Jordan, 2014). Por último, a cimentação leva à litificação que corresponde ao “endurecimento dos sedimentos macios em rocha” (Grotzinger & Jordan, 2014, p. 132).
As rochas sedimentares podem ser agrupadas, de acordo com a natureza do sedimento, em três grandes tipos: detríticas, de origem química ou de origem biogénica (Quadro 1). As rochas sedimentares detríticas formam-se a partir de clastos, as de origem quimiogénica forma-se por precipitação química de minerais em solução e contém, por isso, minerais de neoformação, por último, as rochas sedimentares de origem biogénica resultam da consolidação de restos de seres vivos ou de resultantes da sua atividade (Grotzinger & Jordan, 2014).
Tipo de sedimento Origem Tipo de rocha Exemplos
Detritos Física e química Detrítica Conglomerado, arenito, argilito. Substâncias dissolvidas na água (minerais de neoformação) Química Quimiogénica Calcário, sal gema. Seres vivos ou resultantes da sua atividade
Biológica Biogénica Calcário biogénico,
carvão.
Quadro 1. Classificação das rochas sedimentares
Dentro das rochas sedimentares detríticas existe uma enorme variedade de rochas que varia, essencialmente, no que diz respeito ao tamanho das partículas (Grotzinger & Jordan, 2014):
O aspeto mais comum das rochas sedimentares é em forma de estratos. A estratificação é um processo muito comum das rochas sedimentares, no entanto não lhes é exclusivo nem o observamos em todas as rochas sedimentares (Galopim de Carvalho, 1996). A estratificação “ocorre quando camadas de sedimento (…) com partículas de diferentes tamanhos ou composição são depositadas em cima umas das outras.” (Grotzinger & Jordan, 2014, p. 127). As camadas ou estratos sedimentares têm espessuras muito variáveis, desde milimétricas a métricas, e, depositam-se, por norma, numa posição horizontal ou perto da horizontal (Galopim de Carvalho, 1996) (Grotzinger & Jordan, 2014). À medida que os estratos se vão sobrepondo uns aos outros “tornam-se cada vez mais compactados dando origem às rochas sedimentares estratificadas (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009). Cada estrato é delimitado por um
teto (limite superior) e um muro (limite inferior) (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009), sendo que a separação entre estratos é marcada por uma descontinuidade entre eles, à qual se dá o nome de junta de estratificação (Galopim de Carvalho, 1996) (Figura 2).
1.2.2. Rochas magmáticas
As rochas magmáticas ou ígneas são formadas pela “solidificação de rocha fundida” (Grotzinger & Jordan, 2014, p. 74), ou seja, pela cristalização do magma (“material rochoso que se encontra total ou parcialmente fundido, em locais profundos da Terra.” (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009, p. 34)). O ambiente magmático é caracterizado por temperaturas elevadas e por pressões muito variáveis: muito baixas no caso de arrefecimento rápido e perto da superfície do magma, ou muito altas em caso de arrefecimento lento e em profundidade do magma; e, é ainda caracterizado, por variações na composição química bastante restritas comparativamente aos outros ambientes petrogénicos.
O local de arrefecimento do magma, em profundidade ou à superfície, distingue os dois tipos de rocha ígnea: plutónicas ou intrusivas e vulcânicas ou extrusivas, respetivamente.
As rochas ígneas intrusivas ou plutónicas cristalizam quando o magma penetra rocha não fundida em profundidade na crusta terrestre. O arrefecimento lento do magma no interior da Terra permite que os cristais tenham tempo para se desenvolver, dando origem a cristais de grandes dimensões e bem visíveis a olho nu; característica distintiva das rochas ígneas intrusivas, como o granito. As rochas ígneas extrusivas ou
Figura 2. Rochas sedimentares estratificadas (retirada de http://dinamica- geologica.blogspot.pt/2012/01/sedimentacao.html).
vulcânicas formam-se a partir de magmas que arrefecem como lava, à superfície terrestre ou muito próximos dela, levando a um arrefecimento rápido. Este tipo de rochas é caracterizado pela sua textura vidrada ou de grão fino, causada pela impossibilidade de desenvolvimento de grandes cristais devido ao curto tempo de arrefecimento do magma (Grotzinger & Jordan, 2014).
1.2.3. Rochas metamórficas
As rochas metamórficas, em conjunto com as rochas ígneas, representam cerca de 90% do volume total da crusta terrestre (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009). Este tipo de rochas é produto “de processos que atuam nas rochas em profundidades que vão desde a crosta inferior à crosta superior” (Grotzinger & Jordan, 2014, p. 150). Quando uma rocha é sujeita a alterações significativas de pressão e/ou temperatura experimenta alterações na sua composição química, textura e mineralogia (ou nas três em conjunto), até que atinja um novo estado de equilíbrio perante as novas condições de pressão e temperatura (Grotzinger & Jordan, 2014). A pressão e a temperatura são, por isso, considerados os principais fatores de metamorfismo.
Distinguem-se dois principais tipos de metamorfismo: metamorfismo regional e metamorfismo de contacto (Figura 3). O mais comum é o metamorfismo regional; este ocorre quando as rochas estão expostas a pressões e temperaturas elevadas (as duas em conjunto, ou a pressão superior à temperatura, nunca temperatura elevada isoladamente (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009) numa grande extensão da crusta terrestre (Grotzinger & Jordan, 2014). O metamorfismo de contacto toma lugar quando o calor de uma intrusão magmática desencadeia o metamorfismo das rochas encaixantes. Este tipo de metamorfismo afeta apenas as rochas próximas da zona de contacto com a intrusão magmática (Grotzinger & Jordan, 2014).
Figura 3. Metamorfismo de temperatura dominante e metamorfismo de pressão dominante (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009)
Os processos de metamorfismo levam à alteração das rochas pré-existentes, mas sem as fundir (todo o processo acontece com as rochas no estado sólido), caso exista fusão de rocha, passamos para o domínio das rochas magmáticas ou ígneas (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009).
1.2.4. Ciclo das rochas
Um dos princípios básicos da termodinâmica, também conhecido como Lei de Lavoisier, diz que na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma. E, no ciclo das rochas este torna-se evidente (Dias, Guimarães, & Rocha, 2009). Os três tipos de rocha acima descritos estão interligados, isto é, não permanecem inalteradas ao longo do tempo, sofrendo, cada um deles, processos que os alteram e os transformam noutros tipo de rocha.
Quando uma rocha é sujeita a um tipo de ambiente diferente daquele em que foi formada, tende a adaptar-se às novas condições. Tomemos como exemplo de ponto de partida a criação/formação de nova litosfera oceânica: as rochas ígneas formadas na crista oceânica sofrem, eventualmente, subducção perante uma placa continental. Os sedimentos que foram depositados e pertenciam à placa continental são também arrastados para a zona de subducção. À medida que estes sedimentos e rocha ígnea afundam ocorre a sua desidratação; o fluído resultante da mesma, invade as rochas da placa litosférica suprajacente, baixa a respetiva temperatura de fusão e promove, assim, a formação de magma. As condições de temperaturas elevadas nas rochas encaixantes a esta nova intrusão magmática levam a que ocorram processos de metamorfismo. Mais tarde, quando esta placa continental colidir com outra placa continental, estas rochas metamórficas e ígneas sofrem levantamento, podendo formar montanhas. Estas montanhas estão expostas aos agentes de meteorização, erosão e transporte, existindo, por isso, um processo de sedimentogénese. As partículas originárias deste processo podem sofrer, posteriormente, diagénese e dar origem a rochas sedimentares que se podem localizar na placa oceânica. Esta placa oceânica será, novamente, o ponto de partida do leque de processos acima descritos (Grotzinger & Jordan, 2014).
O ciclo das rochas (Figura 4) não tem fim, está sempre a atuar a diferentes níveis e em diversos locais do globo. Desta forma, as rochas que compõem a Terra são continuamente recicladas; porém, nós podemos apenas observar os processos superficiais do ciclo, os processos que ocorrem em profundidade podem apenas ser
deduzidos através de evidências indiretas (Grotzinger & Jordan, 2014).