O ciclo litológico é um conjunto de processos geológicos pelos quais cada um dos três grandes tipos de rochas (ígneo, sedimentar ou metamórfico) é formado a partir dos outros dois. O escocês James Hutton descreveu este ciclo numa apresentação oral em 1785 ante a Royal Society de Edimburgo; dez anos depois voltou a apresentá-lo em maior detalhe no seu livro Theory of the Earth with Proof and Illustrations. Como é vulgar na história da Ciência, outros cientistas também reconheceram da natureza cíclica das mudanças geológicas. O papel de Hutton foi o de sintetizador – ele apresentou a imagem global que nos permitiu compreender todo o processo na sua intrínseca globalidade.

Apresenta-se, aqui, apenas um ciclo genérico, tendo em conta que tais ciclos variam com o tempo e o lugar. Podemos começar pelo magma no interior da Terra, onde as temperaturas e as pressões são suficientemente altas para fundir qualquer tipo de rocha preexistente, seja ela ígnea, metamórfica ou sedimentar (figura 1.3). A esta actividade no interior da Terra Hutton denominou de episódio plutónico, de Plutão, o deus romano do Mundo Inferior. Referimo-nos, agora, a todas as rochas ígneas intrusivas como plutónicas e a todas as rochas ígneas extrusivas como vulcânicas (de Vulcano, o deus grego do fogo. À medida que se dá a fusão das rochas preexistentes, todos os seus componentes minerais são destruídos e os seus elementos químicos são homogeneizados nos líquidos resultantes. Quando o magma arrefece, cristais de novos minerais desenvolvem-se e formam novas rochas magmáticas.

As rochas ígneas que se formam nas fronteiras de placas em colisão, juntamente com rochas sedimentares e metamórficas associadas, ascendem, então, sob a forma de uma elevada cordilheira montanhosa à medida que uma secção da crosta terrestre se torna enrugada e deformada. A este processo que começa com a colisão das placas e termina com a formação de montanhas chamamos de orogenia. A seguir à elevação, as rochas da crosta sobrejacentes às rochas ígneas que sofreram ascensão meteorizam gradualmente, criando material solto que a erosão retira, expondo a rocha ígnea à superfície.

A rocha ígnea, agora num ambiente mais frio e húmido, longe do seu local de nascimento no interior quente da Terra, também meteoriza e alguns dos seus minerais também experimentam mudanças químicas. Os minerais de ferro, por exemplo, podem “enferrujar” formando óxidos de ferro. Os minerais de alta temperatura, como os feldspatos, podem transformar-se em minerais de baixa temperatura, como os minerais de argila. Algumas substâncias, tal como as piroxenas, podem dissolver-se completamente à medida que a chuva precipita sobre elas. A meteorização da rocha ígnea produz fragmentos rochosos de variados tamanhos e tipos que são levados pela erosão. Alguns são transportados pela água ou pelos ventos nos continentes. Muitos dos detritos rochosos são transportados por cursos de água até aos rios e, por fim, até aos oceanos, onde se depositam formando estratos de areia, silte e outros sedimentos formados de material dissolvido, tal como o carbonato de cálcio das conchas.

Estes sedimentos depositados no oceano, tal como aqueles depositados pela água ou pelo vento nos continentes são enterrados debaixo de sucessivas camadas de sedimento – afundimento – onde gradualmente litificam em rocha sedimentar – litificação. O afundimento é acompanhado pela subsidência, isto é, uma depressão ou afundamento da crosta terrestre. À medida que a subsidência continua, camadas adicionais de sedimento acumulam-se.

Quando a rocha sedimentar litificada afunda cada vez mais na crosta, ela torna-se mais quente. Quando a profundidade exceder os dez quilómetros e a temperatura exceder os 300ºC, os minerais presentes na rocha ainda sólida começam a transformar-se em novos minerais mais estáveis àquelas condições de pressão e temperatura mais elevadas das partes mais profundas da crosta. Este é o processo de metamorfismo, o qual transforma as anteriores rochas sedimentares em rochas metamórficas. Continuando com o aquecimento, pode dar-se a fusão das rochas e formação de um novo magma a partir do qual novas rochas ígneas irão cristalizar recomeçando o ciclo novamente.

Qualquer tipo de rocha – metamórfica, sedimentar ou ígnea – poder sofrer levantamento durante uma orogenia, ser meteorizada e erodida, formando novos sedimentos. Alguns estágios podem ser omitidos (quando uma rocha sedimentar sofre levantamento e é erodida em seguida). Os estágios podem, ainda, ocorrer fora de sequência (quando uma rocha ígnea formada no interior da Terra é metamorfisada antes de sofrer ascensão). Além disso sabemos, pelos testemunhos de perfurações geológicas, que algumas rochas ígneas que se encontram muitos quilómetros abaixo da crosta podem nunca vir a sofrer ascensão e exposição à meteorização e erosão.

O ciclo litológico é eterno, está sempre a operar a diferentes fases em diferentes partes do Mundo, formando e erodindo montanhas num lugar e depositando e afundando os sedimentos erodidos noutro lugar. As rocha que constituem a Terra sólida são continuamente recicladas, mas podemos ver apenas as fases superficiais do ciclo, vendo-nos forçados a deduzir a reciclagem da crosta profunda e do manto através de provas indirectas.

CICLO TECTÓNICO

O ciclo tectónico mais não é que um subciclo do ciclo litológico, o qual se inicia com o afundimento e subsidência dos sedimentos, seguido da sua compressão, dobramento, falhamento e metamorfismo e finalizando com o levantamento montanhoso e a erosão, que vai proporcionar os sedimentos para que tudo se reinicie (figura 1.4).

CICLO TECTÓNICO - conjunto de processos geológicos, com repetição cíclica, relacionados com as grandes estruturas constituintes da crusta terrestre.

 

 

 

 

 

 

 

 

AFLORAMENTOS

As rochas não se encontram na Natureza convenientemente divididas em corpos separados – ígneas aqui, sedimentares ali e metamórficas acolá. Em vez disso, elas encontram-se misturadas em padrões determinados pela história geológica da região. Os geólogos cartografam esses padrões tanto à superfície como projectando-os para o interior, tentando deduzir o passado geológico a partir da presente variedade e distribuição das rochas – é esta a alma do Uniformitarismo ou Actualismo: a chave para a compreensão dos fenómenos do passado geológico reside na compreensão dos fenómenos geológicos presentes, uma vez que não existem razões que nos levem a crer que tais processos sejam diferentes com o decorrer dos tempos geológicos.

Se fizéssemos uma perfuração em qualquer ponto da Terra encontraríamos rochas que reflectem a história geológica dessa região. Nos primeiros quilómetros da maioria das regiões encontraríamos, provavelmente, rochas sedimentares. Escavando mais fundo, talvez entre os seis e os dez quilómetros de profundidade, encontraríamos, eventualmente, uma área subjacente de rochas ígneas e metamórficas mais antigas.

De facto, milhares de furos relativamente pouco profundos têm vindo a ser realizados nos continentes em busca de petróleo, água, recursos minerais, etc., constituindo importantes fontes de informação, principalmente, sobre rochas sedimentares e sua história. Na demanda por mais dados respeitantes à crosta continental profunda, os governos de diversos países, incluindo os Estados Unidos, a Alemanha e a Rússia, efectuaram perfurações até grandes profundidades nos continentes. O furo mais profundo realizado até hoje está situado na Rússia, na Península de Kola e tem mais de doze quilómetros de profundidade, excedendo a profundidade de qualquer perfuração comercial.

Uma grande parte do nosso conhecimento acerca das rochas dos fundos marinhos provém de centenas de perfurações levadas a cabo pelo Deep-Sea Drilling Program, um projecto cujo objectivo é perfurar os fundos marinhos de todo o Mundo para obtenção de informação geológica. Iniciado pelos Estados Unidos nos finais da década de 60, é agora um programa internacional (o Ocean Drilling Program) levado a cabo com a cooperação dos mais importantes países marítimos do Mundo.

Mesmo com todas estas fontes de informação sobre o que de facto existe por baixo da superfície da Terra, os geólogos continuam a confiar nas rochas expostas em afloramentos, locais onde a rocha-mãe – a rocha inalterada subjacente aos materiais soltos superficiais (solo) – se encontra nua e exposta à atmosfera (figura 1.5). Os afloramentos variam de região para região uma vez que reflectem a estrutura geológica da Terra num determinado ponto em particular.

As rochas podem considerar-se primárias (ou originais) ou secundárias se a rocha primitiva se encontra meteorizada ou alterada, na sua disposição ou constituição.

As formas mais importantes de disposição secundária das rochas relacionam-se com movimentos tectónicos. Colinas, vales, planícies, arribas constituem, por outro lado, formas topográficas sendo, na sua maioria, consequência de agentes erosivos e de sedimentação que actuam na superfície terrestre. Porém, algumas formas topográficas como, por exemplo, escoadas de lavas e escarpas de falha devem-se à actuação de forças subterrâneas (vulcões, sismos, esforços compressivos ou distensivos, etc.).

As formas topográficas resultantes da erosão e sedimentação são designadas de positivas se são projectadas para o lado positivo do eixo dos zz (imaginando-o como um prolongamento do raio da Terra cuja origem coincide com o terreno circundante) ou negativas se são projectadas para o lado negativo do referido eixo.

As formas que se reconhecem como efeito directo do desgaste são denominadas de destrutivas. Por outro lado, as que foram edificadas por processos de acumulação denominam-se construtivas. As formas topográficas destrutivas estão na imediata dependência da resistência relativa dos materiais erodidos. As formas construtivas encontram-se quase sempre situadas nas regiões mais baixas do que as de origem dos materiais, devido à gravidade.

Na superfície terrestre as rochas são, de um modo geral, mais ou menos heterogéneas e descontínuas. As rochas magmáticas constituem massas em forma de batólito, domo, filões ramificados, etc. (figura 1.6).

Batólito – extensa massa de rocha ígnea, habitualmente granito, originariamente formada a grandes profundidades quando uma grande massa de magma é impelida para o interior de uma rocha mais antiga. Por denudação prolongada, esses corpos plutónicos podem vir a aflorar.

Bismálito – massa grosso modo cilíndrica de rocha ígnea que, forçada a penetrar na crosta terrestre, aproveitando falhas verticais, a arqueou, cortando as rochas encaixantes.

Chaminé – massa cilíndrica de rocha ígnea que ocupa a cavidade de um vulcão adormecido ou extinto, por vezes exposta por denudação, onde solidificaram rochas intrusivas de média profundidade. Também é denominada de neck.

Dique – intrusão no geral de massa ígnea, linear, de forma tabular, que atravessa estratos ou outras estruturas da superfície rochosa.

Domo – batólito de pequenas dimensões.

Escoada – extravasamento de lava da cratera vulcânica (ou por abertura lateral) e descida , mais ou menos lenta, ao longo da vertente, por acção da gravidade, formando-se, assim, mantos lávicos. Também é denominada de derrame.

Lacólito – intrusão ígnea em forma de domo que se expandiu lateralmente a partir de um bismálito, obrigando os estratos suprajacentes a arquear-se.

Piroclastos – fragmentos de lava emitidos numa explosão vulcânica e que, conforme as dimensões, se classificam em poeiras (inferiores a 0.05 cm), areia (0.05 a 1 cm), lapilli, ou bagacina (1 a 5 cm) e blocos, ou bombas (superiores a 5 cm). Designam-se, também, genericamente por cinzas.

Plutonito – qualquer intrusão ígnea, geralmente de pequena dimensão. O mesmo que plutão ou intrusão.

Soleira – massa tabular de rocha ígnea que solidificou a partir da rocha fundida intrusiva entre camadas sedimentares. Também é denominada de sill ou filão-camada.

Vulcão – popularmente, uma colina ou montanha cónica construída pela ejecção de material (piroclastos e lava) de uma chaminé ou pico vulcânico. Em acepção técnica, designa todo o tipo de actividade ígnea extrusiva, de onde o termo vulcânico.

 

 

ELEMENTOS QUE FACILITAM A DESAGREGAÇÃO DAS ROCHAS

A maneira como as rochas se deformam depende do tipo de forças às quais estão sujeitas e às condições prevalecentes no seu meio. Alguns estratos dobram-se, outros fracturam-se. Dobras, diaclases e falhas contam algo acerca das forças experimentadas no passado por uma dada região.

Para além disso, as rochas têm zonas naturais de fraqueza ao longo das quais tendem a fragmentar. Nas rochas sedimentares, tais como o arenito e o xisto essas zonas são os planos de estratificação formados pelos sucessivos estratos de sedimentos consolidados. Esses planos são denominados juntas de estratificação.

As rochas metamórficas, como os xistos, formam planos paralelos de fractura, permitindo que se separem facilmente de modo a poderem ser usados, por exemplo, como telhas. Estes planos tomam o nome de planos de clivagem, se o metamorfismo for de baixo grau, xistosidade, se a rocha tiver sido intensamente metamorfizada.

No entanto, os granitos e outras rochas têm uma estrutura maciça, não apresentando diferenças no tipo ou na estrutura da rocha. As rochas maciças tendem a fender ao longo de fracturas regulares em intervalos de um a vários metros. Estas fracturas são denominadas por diaclases. Estas e outras fracturas mais irregulares formam-se enquanto as rochas ainda se encontram no interior da crosta terrestre. Através do soerguimento e da erosão a rocha sobe gradualmente onde, livre do peso das rochas sobrejacentes, fractura ligeiramente. Uma vez abertas, tanto a meteorização física como química se encarregam de alargar as fendas.

 

 

 

DIACLASES

Uma diaclase (ou diáclase) é uma fissura ou junta que divide os maciços rochosos; as diaclases constituem, em regra, sistemas que se entrecruzam e compartimentam os maciços em blocos mais ou menos paralelepipédicos (figura 1.7). Quando se verifica movimento ou deslocação ao longo das diaclases, estas transformam-se em falhas.

As diaclases, que podem ser causadas por forças tectónicas, podem ser encontradas em praticamente qualquer afloramento. Tal como qualquer material quebradiço, as rochas frágeis quebram-se mais facilmente nas fissuras ou pontos fracos quando sujeitas a pressão. Estes pontos fracos podem ser pequenas fissuras, fragmentos de outros materiais ou, mesmo, fósseis. Forças regionais – compressivas, distensivas ou cisalhantes – desaparecidas há muito podem deixar a sua marca sob a forma de uma rede de diaclases.

As diaclases também se podem formar como resultado da contracção e expansão das rochas não devidas a forças tectónicas quando a erosão retirou as camadas superficiais. Ao serem retiradas estas camadas, a pressão confinante de formações inferiores diminui, permitindo a expansão das rochas e o desenvolvimento de redes de diaclases – este processo também é conhecido como meteorização (física) por alívio de pressão. Também nas escoadas de lava se podem formar diaclases. Neste caso, à medida que a lava arrefece formam-se diaclases colunares hexagonais, originando colunas hexagonais, algumas com dezenas de metros de altitude.

Quando uma formação se fractura em muitos locais, desenvolvendo diaclases, estes são apenas o início de uma série de mudanças que irão alterar significativamente o afloramento. Por exemplo, as diaclases fornecem excelentes canais através dos quais a água e o ar podem chegar às profundezas do afloramento e acelerar a meteorização e o enfraquecimento da sua estrutura interna. Se dois ou mais conjuntos de diaclases se intersectam, formando uma rede de diaclases, a formação fende-se em grandes colunas ou blocos.

 

FALHAS

Uma falha consiste num acidente tectónico originado por fractura do terreno como resultado de forças ou tensões no interior da crosta terrestre, ao longo da linha onde se verificou deslocamento de rochas(figura 1.7).

As falhas podem ser causadas por forças compressivas, distensivas ou cisalhantes. Estas forças são particularmente intensas nos limites das placas. As falhas são características comuns dos cinturões montanhosos (os quais, na sua maioria, se encontram associados à colisão de placas) e dos vales de rifte (onde as placas se afastam) – figura 1.8. Algumas, como a Falha de Santo André, na Califórnia (figura 1.9), mostram desfasamentos horizontais tão grandes que o rejeito, ou o movimento relativo das duas placas, pode chegar a atingir centenas de quilómetros. As forças crustais podem também ser fortes no interior das placas causando o falhamento das rochas que se encontram longe das fronteiras das placas.

As falhas podem ser classificadas em cinco tipos principais: normal ou distensiva, inversa, compressiva ou cavalgante, de desligamento (direito ou esquerdo), oblíqua e em charneira (figura 1.10).

 

 

 

 

 

 

 

FOLIAÇÃO

A característica textural mais importante de rochas que se encontram intensamente dobradas é a sua foliação, ou seja, o conjunto de planos paralelos achatados ou ondulados produzidos pela deformação a que foram sujeitas. Esses planos intersectam-se, geralmente, em ângulo recto com a estratificação dos sedimentos originais, apesar de poderem coincidir com a estratificação em alguns locais (figura 1.11).

Uma das principais causas de foliação é a presença de minerais de hábito tabular, nomeadamente, micas e clorites. Os minerais tabulares tendem a cristalizar, como o nome indica, em cristais planares. Os planos de todos os minerais tabulares estão alinhados com a foliação da rocha. Este emparelhamento dos planos é feito numa orientação preferencial, geralmente perpendicular à direcção principal das forças que comprimem a rocha durante a deformação que acompanha o metamorfismo.

Os minerais preexistentes podem adquirir esta orientação preferencial através da rotação dos cristais até que estes fiquem perpendiculares à direcação de máxima compressão e, portanto, fisicamente mais estáveis. Os minerais cuja forma é alongada, como as anfíbolas, também tendem a apresentar uma orientação preferencial durante o metamorfismo; geralmente, os cristais alinham-se paralelamente à foliação.

A forma mais familiar de foliação é vista nos xistos, rochas metamórficas bastante comuns, os quais são facilmente separados em finas placas precisamente por causa da existência dos planos de foliação. Nas ardósias, a foliação toma o nome de clivagem ardosiana (não confundir com a clivagem de um mineral, como a moscovite).