Geologia Ambiental

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Geologia Ambiental TERRA: A datação radiométrica permitiu avaliar a idade da terra que é de 4 bilhões e 600 milhões de anos. ORIGEM: Depois de condensar-se a partir da poeira cósmica e do gás, por força gravitacional, a Terra ficou quase homogênea e fria. Mas a contínua contração desses materiais fez com que se aquecesse de novo, o que contribuiu para a radioatividade de elementos mais pesados. Com esse aquecimento, a Terra começou-se a fundir (pela ação da gravidade), isso levou a diferenciação da crosta, manto e núcleo. Os silicatos mais leves formaram o manto e a crosta e os mais pesados, como ferro e níquel, formaram o núcleo. Erupções vulcânicas geraram a saída de vapores e gases voláteis e leves do manto e crosta. Alguns gases foram atraídos pela gravidade formaram a atmosfera primitiva, outros gases como o vapor d´água condensada, formaram os primeiros oceanos. GEOLOGIA AMBIENTAL: Estudo dos problemas geológicos decorrentes da relação que existe entre homem e superfície terrestre. GEOLOGIA DE ENGENHARIA: Investigação, estudo e solução de problemas de engenharia e meio ambiente, decorrentes da atividade do homem e a geologia. No desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos. O QUE É GEOLOGIA? Ciência que trata da Terra, sua história, composição e estrutura interna e suas feições superficiais, decorrentes de processos físicos, químicos e biológicos. DERIVA CONTINENTAL Em 1915, o alemão Alfred Wegener publicou a teoria da deriva de continentes, propondo que há 200 milhões de anos atrás todas as massas emersas de terra estariam reunidas em um único supercontinente, a Pangéia. Posteriormente, essa massa continental fraturou-se em partes menores que se dispersariam em conseqüência de movimentos horizontais. Além da semelhança entre as margens de continentes que se encaixam como quebra-cabeças. Wegener buscou evidenciar geofisicamente, paleontologicamente e climaticamente, nos continentes do hemisfério sul para fundamentar sua hipótese. Ele acreditava que a força para impulsionar a movimentação dos continentes seria derivada das marés e da rotação da Terra. No entanto, as dificuldades de ordem física e matemática, para sustentar esse modelo de movimentação, sofreu forte oposição dos cientistas da época, caindo no esquecimento. TEORIA DA TECTÔNICA DAS PLACAS Essa teoria surgiu entre 1967 e 1968. Ela postula que a crosta terrestre, a litosfera, está quebrada em um determinado número de placas rígidas, que se deslocam em movimentos horizontais, que podem ser representadas como rotações com respeito ao eixo que passa pelo centro da Terra. Essas movimentações ocorrem porque a litosfera, mais leve e fria, praticamente flutua sobre o material quente e denso, que existe no topo da astenosfera. É nessa parte, dos primeiros 200 km que ocorre as correntes de convecção, supostamente o mecanismo que proporciona o movimento das placas tectônicas. As placas deslizam e se chocam contra as outras numa velocidade de 1 a 10 cm por ano. Onde se chocam, formam deformações nas rochas e nesses pontos periodicamente ocorrem terremotos. Nesse limite das placas tectônicas é que se concentra a maior parte da sismicidade de toda a Terra. É também próximo aos bordos das placas que o material fundido (magma) existente no topo da Astenosfera, ascende até a superfície e extravasa-se ao longo de fissuras, ou através de canais para formar vulcões. Apesar de os terremotos e vulcões ocorrerem próximo ao limite de placas, excepcionalmente, podem acontecer super terremotos nas regiões internas de placas. MOSAICO DE PLACAS De acordo com a teoria da tectônica de placas, a litosfera rígida não é uma capa contínua, mas está fragmentada em um mosaico de cerca de uma dúzia de placas rígidas que estão em movimento sobre a superfície terrestre. Cada placa move-se sobre a astenosfera, que também está em movimento. A maior é a Placa Pacífica, que compreende maior parte do Oceano Pacífico. Algumas placas recebem o nome do continente que ela contém. A Placa Norte-Americana, estende-se da costa oeste da América do Norte até o meio do Oceano Atlântico, onde se limita com as Placas Eurasiana e Africana. A Placa de San Juan de Fuca , é uma das menores. A Placa Anatoliana e um fragmento continental, que inclui a maior parte da Turquia. Muitas feições geológicas desenvolvem-se no meio da interação de placas e seus limites. Os três tipos básicos de limites de placas são: - Limites divergentes: as placas afastam-se e uma nova litosfera é criada. Elas movimentam-se em direções contrárias. São riftes estreitos. No fundo do mar o limite entre as placas em separação é marcado por uma dorsal mesoceânica que exibe vulcanismo ativo, terremotos e rifteamento causados por forças extensionais que estão puxando as duas placas a parte. Algumas vezes , o fendimento continental pode tornar-se mais lento ou parar antes de haver a separação dos continentes e a abertura de uma nova bacia oceânica. O Vale do Reno, ao longo da fronteira da Alemanha e da França, é um rifte continental que fracassou ativo. - Limites Convergentes: as placas juntam-se e uma delas é reciclada, retornando ao manto (a área da placa diminui). São os mais complexos. Se duas placas envolvidas são oceânicas (convergência oceano-oceano), uma desce abaixo da outra num processo chamado subducção. A litosfera oceânica que está em subducção afunda na astenosfera e é por fim reciclada pelo sistema de convecção do manto. Esse encurvamento para baixo produz uma longa e estreita fossa de mar profundo. Na Fossa das Marianas, no Oeste Pacífico, o oceano atinge sua maior profundidade, de cerca de 10km, mais que a altura do Everest. A medida que a placa litosférica fria desce, a pressão aumenta, a água aprisionada na rochas da crosta oceânica subduzida é espremida e ascende na astenosfera acima da placa. Esse fluido causa fusão do manto, produzindo uma cadeia de vulcões, denominado arco de ilhas, no fundo oceânico atrás da fossa. A subducção da Placa Pacífica formou as Ilhas Aleutas, a oeste do Alasca, que são vulcanicamente ativas. Os terremotos que podem ocorrer em profundidades que chegam a até 600 km abaixo desses arcos de ilhas delineiam a placa fria da litosfera à medida que elas se afundam no manto. Se a convergência é oceano-continente, se uma placa tem borda continental, ela cavalga a placa oceânica, porque a crosta continental é mais leve. A borda continental fica enrugada e é soerguida num cinturão de montanhas aproximadamente paralelo a fossa de mar profundo. As grandes forças de subducção produzem grande terremotos. Ao longo do tempo, materiais são raspados da placa descendente e incorporados nas montanhas adjacentes. A água carregada para baixo pela placa oceânica causa a fusão da cunha do manto e a formação de vulcões nos cinturões de montanhas atrás da fossa. A costa oeste da América do Sul, onde a Placa Sul- Americana colide com a Placa de Nazca, de natureza oceânica, é uma zona de subducção desse tipo. Uma grande cadeia de altas montanhas, os Andes, eleva- se no lado continental do limite colidente e uma fossa de mar profundo situa-se próximo a costa. Os vulcões ativos aqui são mortais. Um deles o Nevado Del Ruiz, matou 25 mil pessoas em uma erupção em 1985. Alguns dos maiores terremotos do mundo foi registrado nesse limite. Outro exemplo é a pequena Placa de Juan de Fuca que está subduzindo a Placa Norte-Americana ao longo da costa oeste da América do Norte. Esse limite convergente deu origem aos pequenos vulcões da Cadeia Cascade, que produziu a erupção de 1980 do Monte Santa Helena. A medida que cresce o entendimento da zona de subducção de Cascadia, os cientistas tornam-se preocupados com a possibilidade de ocorrência de um grande terremoto nessa região o que causaria um grande dano ao longo das costas de Oregon, Washington e Columbia. Convergência continente-continente, ocorre entre placas de dois continentes. A subducção do tipo oceânica não pode acontecer. Um exemplo é a Placa Indiana e Eurasiana. A Placa Eurasiana cavalga a Placa Indiana, mas a Índia e a Ásia mantêm-se flutuantes criando uma espessura dupla da crosta e formando a Cordilheira de montanhas mais altas do mundo, a Cordilheira do Himalaia, bem como o vasto e alto Planalto do Tibete. Ocorrem nessas zonas, terremotos violentos na crosta que está sofrendo enrugamento. - Limites de Falhas Transformantes: As placas deslizam horizontalmente uma em relação a outra ( a área da placa permanece constante). Aqui, a litosfera na é criada nem destruída. São fraturas ao longo dos quais ocorre um deslocamento relativo à medida que o deslizamento horizontal acontece entre blocos adjacentes. São tipicamente encontrados ao longo de dorsais mesoceânicas, onde o limite divergente tem sua continuidade quebrada, sendo deslocado num padrão semelhante a um escalonamento. A Falha de Santo André na Califórnia, onde a Placa Pacífica desliza em relação a Placa Norte-Americana, é um ótimo exemplo de falha transformante em continente. Pelo fato das placas terem se deslocado umas em relação as outras durante milhões de anos, as rochas contíguas nos dois lados da falha são de tipos e idades diferentes. Grandes terremotos, como o que destruiu a cidade de San Francisco em 1906, podem ocorrer nos limites de placas transformantes. Existe uma preocupação muito grande de que um repentino deslocamento possa ocorrer ao longo da Falha de Santo André ou de outras falhas relacionadas próximas a Los Angeles e San Francisco dentro de aproximadamente, 25 anos, resultando num terremoto extremamente destrutivo. COMBINAÇÃO DE LIMITES DE PLACAS Cada placa é limitada por uma combinação de limites transformantes, convergentes e divergentes. A Placa de Nazca, no Pacífico, tem 3 lados limitados por zonas divergentes, onde uma nova litosfera é gerada ao longo dos segmentos da dorsal mesoceânica, os quais são deslocados segundo um padrão escalonado pelas falhas transformantes. O outro lado é limitado pela zona de subducção do Peru-Chile, onde a litosfera é consumida numa fossa oceânica profunda. MINERAL São constituintes básicos das rochas. É uma substância de ocorrência natural e sólida, cristalina, geralmente inorgânica, com uma composição química específica. MINERAIS DE OCORRÊNCIA NATURAL: deve ser encontrado na natureza. SUBSTÂNCIA SÓLIDA CRISTALINA: Não são líquidos nem gases. Quando nos referimos a ser cristalino, nos referimos ao fato de que as minúsculas partículas de matéria, ou átomos, estão dispostas em arranjos tridimensionais ordenados e repetitivos. Os que não tem arranjo ordenado e repetitivo, são amorfos ou vítreos e não são considerados minerais. COMO SE FORMAM OS MINERAIS? Se formam pelo processo de cristalização, que é o crescimento de um sólido a partir de um gás ou líquido cujos átomos constituintes agrupam-se segundo proporções químicas e arranjos cristalinos adequados. As ligações dos átomos de carbono do diamante. São ligações covalentes. Juntam-se a tetraedros, constituindo uma estrutura tridimensional. A medida que o cristal de diamante cresce, estende sua estrutura tetraédrica em todas as direções, sempre adicionando novos átomos e seguindo um arranjo geométrico próprio. Os íons de cloreto e sódio, um mineral cujas ligações são iônicas, também cristalizam segundo um arranjo tridimensional ordenado. Formam uma série de estruturas cúbicas que se estendem por 3 direções. A cristalização começa com a formação de cristais microscópicos individuais, que são arranjos tridimensionais ordenados de átomos. Os limites dos cristais são superfícies planas chamadas de faces cristalinas. Os grandes cristais forma-se quando o crescimento é lento e estável e há espaço adequado sem interferências dos outros cristais próximos. Por essa razão, a maioria dos cristais forma-se em espaços abertos nas rochas, como fraturas e cavidades. A cristalização com muita rapidez, os cristais acabam crescendo uns sobre os outros e coalescem para se tornar uma massa sólida de partículas cristalinas, chamadas grãos. QUANDO SE FORMAM OS MINEIRAIS? Um magma, que é uma rocha líquida derretida quente, cristaliza minerais sólidos à medida que se resfria. Quando a temperatura de um magma cai abaixo do seu ponto de fusão, os cristais de silicato, como a olivina ou o feldspato começam a se formar. SISTEMA CRISTALINO - SISTEMA CÚBICO - SISTEMA TETRAGONAL - SISTEMA HEXAGONAL - SISTEMA ORTORRÔMBICO - SISTEMA MONOCLÍNICO - SISTEMA TRICLÍNICO PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS - DUREZA: Facilidade com que a superfície do mineral pode ser riscada. O diamante o mineral mais duro da natureza, risca o vidro, o quartzo,que é mais duro que o feldspato, pode riscar o último mineral. Friedrich Mohs, contribuiu com uma escala, escala de dureza de Mohs, baseado na facilidade que um risca o outro. O mineral mais mole, o talco. Escala de 1 a 10. A dureza de um mineral depende de sua ligações químicas, quanto mais forte as ligações, mais duro ele será. No talco, 1, a estrutura é em folhas. No topázio, 8, formado por tetraedros isolados. -CLIVAGEM: Tendência de um cristal apresenta de partir-se segundo superfícies planares. Aqui varia inversamente da dureza, ligações fortes produzem clivagens imperfeitas e ligações fracas, criam clivagens perfeitas. A clivagem pode ser classificada como: - Proeminente: folhas paralelas, tipo a Mica; - Perfeita: apresenta uma certa aspereza; - Distinta: Apresenta um certo grau de escalonamento, fluorita; - Indistinta: apatita. -FRATURA: É a tendência que os cristais tem de quebrar-se ao longo de superfícies irregulares, ao invés de utilizarem planos de clivagem. Podem ser: - Conchoidais: tem superfícies lisas, encurvadas, como as que se formam quando se quebra um vidro espesso. - Igual ou Plana: aproxima-se de um plano. - Desigual ou irregular. - BRILHO: Como a superfície de cada mineral reflete a luz contendo uma característica chamada brilho. -Brilho Metálico: ocorre nos metais puros, como o ouro, galena. -Não metálico: claros e em lâminas são transparentes. - COR: Deve ser observada em fratura recente ou superfície, pois em contato com o ar se transforma formando películas de alteração na cor. - TRAÇO: O traço refere-se a cor do fino depósito de pó que é deixado quando ele é raspado sobre uma superfície abrasiva, como uma placa de porcelana. -DENSIDADE: É a relação peso de um mineral comparado com o peso de igual volume de água destilada a 4 C. -FLEXIBILIDADE: Uma deformação que pode ser plástica ou elástica. -TENACIDADE: Resistência ao choque de um martelo. Podem ser quebradiços (reduz-se ao pó), sécteis (cortados por lâmina), e maleáveis (redutíveis a lâminas pelo martelo). PROPRIEDADES MORFOLÓGICAS - HÁBITO: é a forma de como seus cristais individuais ou agregados de cristais crescem. Podem ser lâminas, placas ou agulhas. O quartzo, é formado por uma coluna de seis lados em forma de pirâmide. ROCHAS Uma rocha é um agregado sólido de minerais que ocorre naturalmente. Algumas rochas como o mármore branco é composta por um só mineral, a calcita. Certas rochas são compostas por matérias não-minerais, como materiais não-cristalinos, rochas vulcânicas vítreas, obsidiana e pedra- pomes e carvão, que são restos de plantas compactadas. Mineralogia é a proporção relativa dos minerais constituintes de uma rocha. Textura é o termo que indica o tamanho e as formas dos cristais e o modo como estão unidos. Todas as rochas que se formam pela solidificação de rochas fundidas são chamadas de rochas ígneas ou magmáticas. A camada de rocha marrom clara de um corte de uma estrada, um arenito, foi formada pela acumulação de partículas de areia, talvez em uma praia, que foram cobertas, soterradas e cimentadas juntas. Todas as rochas formadas com produtos de soterramento de camadas de sedimentos (como areia, lama e conchas de carbonato de cálcio),sejam elas depositadas em terra ou no mar, são chamadas rochas sedimentares. A rocha de cor marrom do corte de estrada, um xisto, contém cristais de mica, quartzo e feldspato. Ela formou-se na profundeza da crosta terrestre, em altas temperaturas e pressões,que transformaram a mineralogia e a textura de uma rocha soterrada. Todas as rochas formadas pela transformação de rochas sólidas preexistentes sob a influência de alta pressão e temperatura são chamadas de rochas metamórficas. ROCHAS METAMÓRFICAS OU ÍGNEAS As rochas metamórficas formam-se pela cristalização do magma, uma massa de rocha fundida que se origina em profundidade na crosta e no manto superior. Aí as temperaturas atingem 700 graus que são necessários para fundir a maioria das rochas. A medida que o magma começa esfriar lentamente, os cristais se formam, como o magma esfria abaixo da temperatura de fusão, os cristais tem tempo de crescer até poucos milímetros antes que toda a massa seja cristalizada como uma rocha magmática de granulação grossa. Mas quando o magma é extrudido de um vulcão na superfície, ele esfria e solidifica rapidamente, que os cristais individuais não tem tempo para crescer gradualmente. O resultado é uma rocha magmática de granulação fina. ROCHAS MAGMÁTICAS INTRUSIVAS: Elas cristalizam-se quando o magma se resfria e consolida no interior da Terra. O granito é um exemplo. ROCHAS MAGMÁTICAS EXTRUSIVAS: Formam-se pelo rápido resfriamento do magma que chega a superfície por meio de erupções vulcânicas. O basalto é um exemplo, facilmente reconhecido por suas texturas vítreas ou de granulação fina. MINERAIS COMUNS A maioria dos minerais das rochas magmáticas são silicatos, em parte porque o silício é muito abundante e em parte porque vários minerais silicatados são fundidos à altas temperaturas e pressões que são alcançadas na profundidade. Entre eles estão o quartzo, feldspato, mica, piroxênio, anfibólio e olivina. As rochas ígneas são classificadas pela textura e pela composição mineralógica e química. TEXTURA: Mede as diferenças dos tamanhos dos cristais. Uma rocha como o granito, de granulação grossa, tem cristais individuais que são facilmente vistos a olho nu. Já o basalto, que possui cristais de granulação fina, é pequeno demais para serem vistos a olho nu. ROCHAS MAGMÁTICAS INTRUSIVAS OU PLUTÔNICAS: É uma rocha que forçou seu caminho nas rochas vizinhas, as quais são denominadas de rochas encaixantes. São formadas no interior da crosta terrestre, de granulação grossa e formas definidas. ROCHAS MAGMÁTICAS EXTRUSIVAS OU VULCÂNICAS: Formadas na superfície terrestre, ou proximidades, pelo seu resfriamento rápido, resultando em material vítreo ou cristalino e de granulação fina. São conhecidos também como rochas vulcânicas, podem ser: as lavas e as rochas piroclásticas (de erupções violentas, onde formaram-se os piroclastos, quando os fragmentos de lavas são lançados ao ar. Os piroclastos mais finos são a cinza vulcânica, fragmentos geralmente de vidro, que se formam quando os gases que escapam do vulcão forçam a irrupção de um borrifo de magma, Todas as rochas litificadas a partir desses materiais vulcânicos são chamados de tufos). Um tipo de rocha piroclástica é a pedra pomes, que consiste em uma massa porosa de vidro vulcânico com um grande numero de vesículas. São buracos vazios que se formam depois que os gases aprisionados escapam do magma em processo de solidificação. As rochas magmáticas de acordo com a sua textura, mas também de acordo com a sua composição química e mineralógica. - FÉLSICOS: são minerais ricos em sílica e de cores claras. - MÁFICOS: são minerais pobres em sílica e de cores escuras. O basalto é uma rocha extrusiva formada a partir da lava. O gabro tem exatamente a mesma composição mineral do basalto, porém se forma nas grandes profundidades, é uma rocha intrusiva. O riolito e o granito, são idênticos na composição , diferindo apenas na textura. ROCHAS FÉLSICAS: São pobres em ferro e magnésio e ricas em sílica. São os minerais quartzo, feldspato potássico e o plagioclásio. Tendem a ser claros. O granito contem 70% de sílica. Sua composição inclui quartzo e ortoclásio. ROCHAS MÁFICAS: São ricas em piroxênios e olivinas. São relativamente pobres em sílica, mas são ricas em magnésio e ferro, que lhe conferem a cor escura. O gabro. O basalto. COMO SE FORMAM OS MAGMAS? Uma rocha nunca se funde completamente, seja qual for a temperatura. O fenômeno de fusão parcial, ocorre porque os minerais que compõem uma determinada rocha fundem-se em determinadas temperaturas. Alguns fundem-se e outros permanecem sólidos. CÂMARA MAGMÁTICA – são cavidades na litosfera, preenchidas com magma, formadas a medida que as gotas de rocha fundida em processo de ascensão empurram para os lados as rochas sólidas adjacentes. O volume de uma Câmara pode chegar a vários km cúbicos. PLÚTONS: São grandes massas magmáticas formadas em profundidades, na crosta terrestre. Esses corpos podem ser estudados quando expostos pelo soerguimento e pela erosão, ou quando alcançados por minas ou furos de sondagem. Os batótitos são os maiores corpos plutônicos, são enormes massas irregulares de rochas magmáticas de granulação grossa, que cobrem pelo menos, 100 km quadrados. Os demais corpos plutônicos similares mas de menor tamanho, são chamados de stocks. SILL E DIQUES Esses dois são similares aos corpos plutônicos em muitos aspectos, mas são menores e tem uma relação diferente com as rochas adjacentes intrudidas. Um SILL é um corpo tabular, como forma de folha, formado pela injeção magmática entre as camadas paralelas da rocha acamada preexistente. São intrusões concordantes, seus limites são paralelos as camadas, sejam elas horizontais ou não. Variam de cm a m. O SILL pode lembrar as camadas de derrames vulcânicos e material piroclástico, mas diferem por não ter estrutura em blocos, ou cordas, nem vesículas preenchidas; são mais grossas que as rochas vulcânicas, pois resfriaram lentamente; muitos derrames de lavas cobrem derrames mais antigos, que foram meteorizados, ou solos formados entre derrames sucessivos, isso não acontece com o SILL. Os DIQUES são a principal rota de transporte de magma através da crosta. São similares ao SILL por serem corpos magmáticos tabulares, mas cortam o acamamento das rochas encaixantes e portanto seccionam-nas. Algumas vezes os diques se formam quando o magma força fraturas abertas preexistentes, mas é freqüente que a pressão da mesma, ao ser injetado, abra canais através de rachaduras. Podem ter dezenas de km.. Em alguns diques a presença de xenólitos fornece boas evidências do rompimento da rocha encaixante durante o processo de intrusão. São raramente encontrados sozinhos. ESTRUTURAS DE ROCHAS MAGMÁTICAS - MACIÇA: quebram em blocos - FLUIDAL: comum em diques - VESICULAR: derrame - COLUNAR: forma prismas colunares - LAJE: arranjo tabular da rocha vulcânica GRAU DE CRISTALINIZAÇÃO - HOLOCRISTALINAS: constituída por cristais (lentamente resfriada) - HIPOCRISTALINAS: constituído por vidros e cristais - HOLOHIALINAS: constituídas por vidro (rapidamente resfriada). FORMA - EUÉDRICO: mineral limitado por suas faces - SUBÉDRICO: mineral parcialmente limitado por suas faces cristalinas - ANAÉDRICO: mineral que não apresenta faces cristalinas. CRISTALINIDADE - FANERÍTICAS OU PLUTÔNICAS: cristais visíveis a olho nu. - AFANÍTICA: cristais invisíveis a olho nu. Podem ser Microcristalinos (reconhecidos ao microscópio), e criptocristalinos (não reconhecidos ao microscópio). TEXTURA - GRANULAR: - HETERORANULAR - PORFIRÍTICA - POIQUILÍTICA COR A separação em félsicos (claros) e máficos (escuros), permite a divisão de rochas magmáticas em 3 categorias: - LEUCOCRÁTICAS: possuem menos de 30% de minerais escuros - MESOCRÁTICAS: possuem entre 30% e 60% de minerais escuros - MELANOCRÁTICAS: possuem acima de 60% de minerais escuros. PORCENTAGEM DE SÍLICA - ÁCIDA: rochas com teores de sílica superiores a 65% (granito e pegmatito) - INTERMEDIÁRIAS OU NEUTRAS: teor de sílica entre 65% e 52%. Sienito. - BÁSICAS: teores de sílica abaixo de 52%. Basalto.