Sendo certo que grande número dos meus leitores são professores que ensinam geologia nas nossas escolas, julgo ser oportuno facultar-lhes textos que digam muito mais e de outros ângulos do que os estereotipados e acríticos manuais de ensino.
É uma verdade indiscutível que o professor deve saber muito para além do nível exigível aos seus alunos. Só assim poderá envolvê-los na beleza dos temas que tem por missão ensinar. Essa beleza existe e é necessário destacá-la se quisermos motivar quem tem por dever de cidadania, aprender, ou seja, os estudantes.
Marcados por um ensino livresco, tantas vezes desinteressante e fastidioso, são muitos os que frequentaram Geologia e que, terminada esta fase das suas vidas, atiraram para o caixote do esquecimento o pouco que lhes foi ministrado sem entusiasmo nem beleza, que equiparo a um adestramento dos a acertarem nas perguntas dos exames. Praticamente, nada mais do que isto.
Foi o que se passou com a generalidade dos nossos adultos no activo, sejam eles juristas, economistas, militares ou marinheiros, poetas, romancistas ou jornalistas, vendedores de automóveis ou jogadores de futebol.
Se o ensino desta disciplina não for acompanhado por uma componente cultural, que sabemos existir, e prática, no sentido de a ligar ao quotidiano, tudo o que a escola lhe forneceu esfuma-se, ou deixa uma recordação de algo desinteressante.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAS ROCHAS SEDIMENTARES (1)
2 de Janeiro de 2018

Geradas na interface da litosfera com a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera, nas condições de pressão, temperatura e quimismo próprias da superfície do planeta, as rochas sedimentares são hoje entendidas como o produto da deposição gravítica de um, dois ou três dos seguintes constituintes fundamentais:

– terrígenos, como calhaus, areias, limos ou siltes e argilas, herdados por via detrítica de outras rochas preexistentes e representando 80 a 85% desses constituintes; e
– quimiogénicos, resultantes da precipitação de substâncias dissolvidas nas águas,
– biogénicos ou organogénicos, quer edificados por alguns organismos em vida como, por exemplo, os corais, quer por acumulações dos restos de outros, após a morte. como comchas, carapaça e otros restos esqueléticos.

A maioria dos autores inclui no capítulo das rochas sedimentares, não só os materiais coesos, consolidados, isto é, litificados ou petrificados, com o aspecto que todos associamos à palavra rocha, sinónimo de pedra, como também as acumulações dos seus constituintes não consolidados e, portanto, remobilizáveis, ou móveis, como são as cascalheiras, as areias ou as argilas. Falam, assim, de “rochas consolidadas” ou coesas e as “rochas móveis” ou incoesas. Há, ainda, para alguns autores as “rochas residuais”, entendidas como geradas no próprio local onde os respectivos componentes se formaram e que, portanto, não sofreram qualquer transporte. São os “alteritos” ou “rególitos” e nelas se incluem saibros ou arenas, barros, terra rossa, lateritos e bauxitos.

É necessário recuar ao século XIX, ao tempo do alemão Arnold Lasaulx (1839 – 1886), o primeiro a fazer uso do étimo latino “sedimentum”, para referir o cascalho, a areia e o loess, na sequência da sua acumulação sob a simples acção da gravidade. Este pioneiro chamou-lhes “sedimentos puros”, expressão que aplicou não só às partículas em trânsito no seio dos agentes de transporte, como aos corpos geológicos não consolidados resultantes da sua deposição. Este professor da Universidade de Bona não os incluiu entre as rochas, então ainda entendidas como um material coeso e duro, pois que, nessa altura, só os sedimentos petrificados eram entendidos como tal.
Começando por abranger apenas as rochas terrígenas, isto é, as constituídas pela acumulação de detritos (os “sedimentos puros” de Lasaulx), o âmbito das rochas que hoje apelidamos de sedimentares só mais tarde se alargou às resultantes da precipitação química de produtos dissolvidos nas águas (rochas quimiogénicas) e às constituídas pela acumulação de restos de seres vivos (rochas organogénicas ou biogénicas).

Na sistemática das rochas sedimentares é, sobretudo na classe das rochas terrígenas, que se coloca o problema da dicotomia sedimento não consolidado e rocha consolidada, ou seja, o produto sedimentar não litificado e o litificado. Tal é devido à grande visibilidade e à importância relativa dos materiais que pisamos e apanhamos nas praias, nas dunas e nos leitos a seco dos rios e ribeiros ou, ainda, dos que fazem a terra, o pó e a lama dos caminhos.
Antes de litificarem, também a grande maioria dos calcários passa por um estadio de sedimento incoerente, como os que existem e podemos observar nas actuais margens dos mares recifais. São as areias de incomparável brancura das praias e plataformas carbonatadas, as vasas da mesma natureza e os turbiditos alodápicos dos grandes fundos dessas latitudes.

Com muito menor representação à escala mundial, os sedimentos carbonatados têm, contudo, grande importância como testemunhos para a explicação da génese das correspondentes rochas litificadas. Face às rochas siliciosas, fosfatadas, ferríferas e evaporíticas, o problema da referida dicotomia praticamente não se põe.
Entre as rochas caustobiolíticas (carbonosas), o carvão fóssil e o petróleo, por exemplo, não correspondem minimamente à ideia que todos temos da palavra rocha, embora caiam no âmbito do que se convencionou definir como rocha sedimentar de origem orgânica e tenham sofrido os efeitos da “diagénese”, um tema a desenvolver no próximo capítulo.

(Aceitam-se perguntas que tenham a ver com o tema de hoje.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAS ROCHAS SEDIMENTARES (2)
3 de Janeiro de 2018

Nota introdutória: O Facebook não permite (ou eu não sei fazê-lo) o uso de itálicos, negritas ou mudanças de tamanho ou de tipo de letras, que ajudam a destacar palavras ou frases. O leitor deverá ter em atenção essa deficiência no textos aqui editados e colmatá-la, sempre que deseje reproduzi-los.

DIAGÉNESE, DO SEDIMENTO À ROCHA SEDIMENTAR

Quando andamos pelo campo e temos oportunidade de observar conglomerados, brechas, arenitos, xistos ou calcários, materiais que aprendemos a considerar como rochas sedimentares, e que, com escola ou sem ela, toda a gente reconhece como pedras, entidades mortas, coesas e, quase sempre, duras e quebradiças.

Muito tempo ante de serem rochas, esses materiais, foram acumulações incoesas (e, portanto, móveis ou remobilizáveis) de detritos de diversas dimensões e origens, a que podemos, com toda a propriedade chamar sedimentos. No caso das rochas sedimetares de origem detrítica (há outras de que falaremos mais tarde), que tomaremos como ponto de partida, são os seixos transportados pelos cursos de água ou os que derivam no litoral ao sabor do fluxo e refluxo das vaga e acabam por se imobilizar num local propício à sedimentação; são as areias com idêntica história e as que o vento varre de um local para depositar num outro; são as partículas de argila e outras igualmente muito finas que turvam as águas que as levam a caminho do mar ou de um lago e aí as depositam em ambientes da águas paradas sem energia que as remobilize.

No século XIII, mais de quinhentos anos antes de se falar em rochas sedimentares, Albert von Bollstadt (1206-1280), mais conhecido como Alberto, o Grande ou Alberto Magno, filósofo, teólogo católico e alquimista francês, afirmava que «o lodo alagadiço e viscoso trazido pelas águas que cimenta a terra e a transforma em pedra dura…».

Em finais do século XVIII, o geólogo escocês James Hutton (1727-1797), considerado o pai da geologia moderna, afirmava que «as camadas sedimentares foram antigos sedimentos que se transformaram em rocha».

Só mais tarde, em 1868, o geólogo alemão Karl Wilhelm von Gümbel (1823-1898) deu o nome de “diagénese” (do grego “dia”, através de, e “genesis”, origem) ao conjunto de processos que transformam os sedimentos em pedra ou, por outras palavras, os petrificam, lapidificam ou litificam. Petrificar, do latim “petra” (pedra), deu “petrificação”, lapidificar, do latim “lapis” (pedra), deu “lapidificação”, e litificar, do grego “lythós” (pedra), deu “litificação”. Quatro palavras para designar o mesmo fenómeno geológico.

A menos que não sejam destruídos prematuramente, todos depósitos naturais destes sedimentos acabam por sofrer diagénese. Distingue-se uma “diagénese precoce” ou “sindiagénese”, entendida como o conjunto complexo de processos físicos, químicos e biológicos que, imediatamente, se seguem à sedimentação, sob condições de pressão e de temperatura moderadas e em função do conteúdo e concentração de iões e de parâmetros que definem a acidez ou alcalinidade (pH) e o carácter oxidante ou redutor do meio (Eh). Esta primeira etapa da diagénese resulta de uma procura de equilíbrio entre as partículas sólidas do sedimento, a água circulante nos respectivos poros e os seres (bactérias e outros) que, numa fase inicial, os habitem.

Com o enterramento e consequente elevação da pressão e da temperatura, e em condições já abióticas, entra-se no domínio da chamada “diagénese tardia” ou “metassomática”, também conhecida por “epigénese”(um tema a desenvolver mais adiante).

Para pressões e temperaturas ainda mais elevadas, sai-se do domínio da sedimentogénese, entrando-se no do metamorfismo; as correspondentes rochas passam a ser apelidadas de metamórficas, algumas delas com total apagamento das características sedimentares originais. Outras, porém, conservam bem visíveis o essencial da sua origem sedimentar, incluindo a estratificação, pelo que têm sido classificadas entre as rochas sedimentares. É, nomeadamente, o caso dos xistos argilosos, grauvaques e quartzitos, referidos no conjunto como rochas “rochas metassedimentares” Dizemos, então, que estas rochas sofreram “anquimetamorfismo” (do grego “ankhi”, quase), isto é, um metamorfismo de muito baixo grau, ocorrente ainda muito próximo da superfície, pelo que se confunde com a diagénese. Corresponde à “epigénese” dos autores russos (in M. M. Strakhov, 1957), podendo ser vista como uma situação de fronteira entre a diagénese e o metamorfismo. É ainda o caso do carvão antracitoso, que alguns autores designam por metantracito.

As grandes transformações envolvidas na diagénese são a “compactação”, a “cimentação”, a “metassomatose” e a “recristalização”. A ordem por que são enunciados não representa necessariamente qualquer sequência nos fenómenos, podendo haver concomitância entre eles ou qualquer um deles anteceder ou preceder os restantes. Por outro lado, alguns destes fenómenos podem repetir-se em qualquer fase do processo, não sendo ainda necessário que todos tenham lugar para que haja diagénese.
(continua)

Na imagem: posição da diagénese no ciclo da rochas.

DAS ROCHAS SEDIMENTARES (3)
4 de Janeiro de 2018

DIAGÉNESE, DO SEDIMENTO À ROCHA SEDIMENTAR
(continuação)

Cmo se disse atrás, as grandes transformações envolvidas na diagénese são a “compactação”, a “cimentação”, a “metassomatose” ou “epigenia” e a “recristalização”. A ordem por que são enunciados não representa necessariamente qualquer sequência nos fenómenos, podendo haver concomitância entre eles ou qualquer um deles anteceder ou preceder os restantes. Por outro lado, alguns destes fenómenos podem repetir-se em qualquer fase do processo, não sendo ainda necessário que todos tenham lugar para que haja diagénese.

A COMPACTAÇÃO corresponde à redução de volume (60%, em média, podendo atingir 80%) do corpo sedimentar sujeito à compressão provocada pelo peso dos sedimentos que se lhe sobrepõem, com eliminação de maior ou menor quantidade da água contida nos poros que ficam, assim, mais reduzidos. Chama-se “água fóssil”, “dormente” ou “morta”, a esta água que fica aprisionada nos sedimentos e que exerce acções indutoras da diagénese e até do metamorfismo.
Este processo é particularmente acentuado e evidente nas vasas lamacentas, impregnadas de água, conduzindo por dessecação, progressivamente: a argilas, argilitos e xistos argilosos.

A compactação é o fenómeno responsável pela fissilidade de certas rochas sedimentares, em especial das detríticas de granularidade mais fina (essencialmente argilosas).
Primeiramente é expulsa a água de impregnação, acabando as partículas detríticas por se unirem umas às outras com diminuição sucessiva de porosidade e consequente impermeabilização da rocha, num processo, praticamente, irreversível.
Pelo contrário, a compactação de uma areia de quartzo não lhe elimina a porosidade que pode, em função da calibragem, permanecer entre 30 a 20%.

A CIMENTAÇÃO consiste no preenchimento dos vazios ou espaços sempre existentes entre os detritos, mesmo que compactados. Este preenchimento é feito por substâncias em suspensão ou dissolvidas nas águas que circulam através desses interstícios e aí se acumulam, preenchendo-os até os colmatarem.
Na cimentação por partículas em suspensão, como são geralmente os minerais argilosos, transportados do exterior, o processo é meramente mecânico. A rocha assim formada é um arenito argiloso, geralmente friável, que se esboroa entre os dedos ou que se desagrega quando mergulho na água.
Na cimentação resultante da cristalização a partir de substâncias em solução nas águas que penetram os vazios, há formação de novos minerais, nomeadamente carbonatos (calcite e dolomite), sílica (quartzo, calcedonite, opala), óxidos de ferro (hematite, magnetite, goethite, limonite).

Na sequência deste processo, e consoante o tipo de cimento, uma areia pode transformar-se num arenito de cimento carbonatado, silicioso ou ferruginoso. Neste contexto, aos minerais alogénicos (os detríticos, assim chamados em virtude de serem oriundos do exterior) associam-se novos minerais, gerados no decurso da diagénese, usualmente apelidados de autigénicos (por oposição a alogénicos).

Nas nas areias litorais submersas e sob condições propícias, a cimentação é precoce e conduz à formação de uma camada superficial endurecida, internacionalmente designada por “beachrock” (praialito, na versão aportuguesada), isto é, rocha formada por cimentação da areia de praia.
Nas situações de afundamento acentuado tem lugar a cimentação por enterramento, na qual os grãos se interdigerem, fenómeno que alguns autores referem por “canibalização”.

Em algumas sequência sedimentares são os arenitos cimentados por betumes, dos quais se pode extrair petróleo com rentabilidade, por destilação a cerca de 350 oC. Do latim “bitumen”, esta substância natural, negra, de aparência sólida ou muitíssimo viscosa, com capacidade para aglutinar sedimentos, à semelhança de um cimento, é conhecida e explorada desde a Antiguidade, na Babilónia. Essencialmente formada por hidrocarbonetos muito complexos e densos, derivados dos petróleos líquidos, é igualmente conhecida por asfalto, do grego “asfaltos”.

A RECRISTALIZAÇÃO tem lugar na sequência da adaptação das estruturas cristalinas dos minerais sedimentares às novas condições termodinâmicas da diagénese, Como o nome indica, consiste num rearranjo cristalino dos componentes da rocha. Requer a existência de um solvente, no geral, a água, e condições de pressão e temperatura adequadas. Via de regra, conduz ao aumento da dimensão dos cristais. É este processo que, num arenito quártzico, explica a transformação da calcedonite do cimento em quartzo, transformando-o num quartzito.

Considerada como um caso particular da recristalização, a METASSOMATOSE ou EPIGENIA é a transformação que permite a troca de substâncias químicas (em qualquer fase da diagénese), realizada entre os componentes iniciais da rocha e eventuais soluções que nela penetram. Pouco representada entre as rochas sedimentares detríticas, é particularmente entre as rochas carbonatadas (calcários e dolomitos), um tema a tratar num outro texto.

A diagénese não é exclusiva dos ambientes subaquáticos. Pode ter lugar em condições subaéreas, em zonas vadosas ou freáticas, carácter que se acentua através das expressões “diagénese meteórica” ou “eodiagénese” (do grego “eós”, aurora, começo) e, ainda, “pedodiagénese”. As crostas pedogénicas (calcretos, silcretos, ferricretos, etc.), um tema a desenvolver oportunamente, têm lugar ao nível do solo.

A sistemática das rochas sedimentares tem em consideração os efeitos das transformações sofridas no decurso das diagéneses precoce e tardia. A compactação, a eventual introdução de uma matriz ou de um cimento, as substituições químicas (epigenia ou metassomatose) e as recristalizações, entre outras transformações sofridas, após a sedimentação, modificam de forma mais ou menos pronunciada, muitas das características iniciais do sedimento, entre as quais a textura e/ou a composição mineralógica. Tais modificações não só dificultam a tarefa de interpretação geológica (procedência, tipo de transporte, meio de sedimentação, paleogeografia, paleoclima, etc.), como introduzem características a ter em conta na classificação sistemática e na nomenclatura.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAS ROCHAS SEDIMENTARES (4)
5 de Janeiro de 2018

COMO SE DAS PÁGINAS DE UM LIVRO SE TRATASSE, AS CAMADAS DE ROCHAS SEDIMENTARES CONTAM-NOS MUITOS CAPÍTULOS DA HISTÓRIA DA TERRA.

No século X, a Enciclopédia de os Irmãos da Pureza, numa antecipação notável, ensinava que «a erosão destrói perpetuamente as montanhas e que o escorrer das águas pluviais arrasta rochedos, pedras e areia para o leito das torrentes e rios». Ensinava, ainda, que, «por seu turno, ao escoarem-se, os rios acarretam tais materiais para os pântanos, lagos e mares, onde os acumulam sob a forma de camadas sobrepostas».
Irmãos da Pureza, ou “Ikhwan al-Safa” em árabe, foi uma fraternidade de filósofos ismaelitas que se admite terem vivido no século X, em Bassorá, no Iraque. Colectivamente, escreveram uma enciclopédia com mais de 50 volumes (“Rasa’il Ikhwan al-safa”) inspirada nas filosofias pitagóricas, platónicas e neoplatónicas, aristotélicas e na do próprio Corão. O principal objectivo destes “Irmãos” era o conhecimento do Universo, na sua grande harmonia e beleza, apontando a necessidade de uma preocupação que fosse para além da existência material.
Nesta enciclopédia, iniciada nos primeiros anos de 900 e acabada por volta de 980, descreveram, como notável modernidade, os conceitos de erosão, transporte e sedimentação.

Sete séculos passados, o dinamarquês Nicolau Steno (1638 – 1696) afirmava que «as camadas sedimentares são formadas paralelamente à horizontal, em obediência à gravidade terrestre, e que, quando estas se encontram inclinadas, tal é devido a deformações posteriores». Afirmava, ainda, que «qualquer camada é mais moderna do que a que lhe fica por baixo e mais antiga do que a que lhe está por cima». À luz dos conhecimentos actuais, estas afirmações são por demais evidentes, mas, no séc. XVII, foram inovação face ao saber antigo.

Anos mais tarde, o escocês James Hutton (1726 – 1797), reconhecido como “pai da geologia”, defendia que a história da Terra podia ser decifrada a partir do estudo das rochas sedimentares estratificadas, uma vez que estas se geraram de modo comparável ao dos modernos sedimentos em formação sob os nossos olhos, na certeza de que foram antigos sedimentos posteriormente petrificados, isto é, transformados em rocha. Na sequência desta visão, unanimemente aceite pelos seus pares, as sucessões ou séries de camadas sedimentares passaram a ser vistas como “arquivos da natureza” ou “anais do mundo físico”, duas imagens afins que estão na base de uma outra, muito divulgada, que compara as referidas camadas às páginas de um livro onde se pode ler a história do nosso planeta.

A estratificação é, pois uma das características mais visíveis e marcantes das rochas sedimentares, embora não lhes seja exclusiva. Com efeito, também a alternância de materiais vulcânicos em camadas de lava solidificada (basalto, por exemplo) ou de cinzas e outros piroclastos, assumem carácter estratificado.

Os estratos de rochas sedimentares encontram-se separados por “juntas de estratificação”, ou seja, superfícies que testemunham pausas ou mudanças bruscas na sedimentação dos materiais que os constituem. Um estrato, ou uma camada é, pois, uma dada espessura de rocha separada das contíguas pelas referidas juntas. Por outras palavras, qualquer perturbação no processo de sedimentação, como sejam, pausas, mudanças das características físicas (capacidade de agente de transporte, temperarura) ou químicas no local de deposição, ou variações bruscas dos materiais (sedimentos) ali chegados, fica assinalada por uma descontinuidade, posta em evidência pela superfície que separa as duas camadas contíguas, ou seja, a “junta de estratificação”.

A espessura das camadas varia entre valores da ordem do centímetro à da dezena de metros. Em princípio, quanto maior for a espessura maior foi a estabilidade do ambiente de sedimentação. Pelo contrário, as camadas muito delgadas indicam grande instabilidade. A relativa homogeneidade da rocha no interior de uma camada resulta de um processo sedimentar regular e contínuo, durante um dado intervalo de tempo, em que se mantêm constantes as características ambientais e o tipo de materiais em deposição.

As camadas sedimentares podem ter grande desenvolvimento lateral, sobretudo as formadas em meio marinho, por ser aqui que se verificam as maiores extensões de áreas sujeitas a sedimentação ou, por outras palavras, por ser o mar a mais ampla das bacias. Podem, pelo contrário, corresponder a episódios sedimentares localizados e, nestes casos, as respectivas camadas terminam, muitas vezes, em cunha, assumindo aspecto lenticular.

O estudo das rochas sedimentares estratificadas, isto é, a estratigrafia, visa com particular interesse os aspectos ligados à sua idade, quer pela simples análise das relações geométricas entre as camadas ou entre estas e outros corpos geológicos, quer através da identificação dos fósseis nelas contidos. As relações geométricas existentes entre as camadas de uma sequência sedimentar tornam possível a sua seriação no tempo, uma vez que a sucessão destas unidades reflecte, por ordem cronológica, os acontecimentos geológicos que lhes deram origem ou com elas relacionados. Dizem-nos, por exemplo, que uma dada camada é mais antiga ou mais moderna do que outra, pelas posições que ocupam entre si.

A análise das relações geométricas entre os estratos conduziu, de imediato, como atrás se disse, à noção de idade relativa e ao estabelecimento de escalas de tempo relativo, como é a escala litoestratigráfica, baseada na litologia, isto é, nos tipo de rocha.
Os fósseis, como também já foi dito, permitem, em grande número de casos, atribuir idade relativa às rochas que os encerram, referida a intervalos de tempo mais ou menos restritos, em função do maior ou menor valor que tenham para esse tipo de informações. Fósseis correspondentes a seres ou conjunto de seres, de presença muito efémera, permitem datações mais seguras e referentes a intervalos de tempo mais curtos, ao contrário do que se passa com os de grande longevidade à escala geológica. Consideram-se da mesma idade duas camadas ou conjuntos de camadas que contenham os mesmos fósseis, ainda que separadas e distantes entre si.

As sucessivas formas de vida, cujos restos fossilizados se encontram no registo estratigráfico à escala mundial, representam elos de uma cadeia evolutiva seriada no tempo, pelo que permitiram a elaboração de escalas bioestratigráficas. Um tal avanço, notável, da estratigrafia, ficou a dever-se ao trabalho e às ideias de insignes paleontólogos, sobretudo franceses e ingleses, ao longo do século XIX e inícios do século XX.

A partir de finais deste século, os geólogos tentaram diversas vias para quantificar as escalas do tempo geológico, ou seja, referi-las a uma cronologia expressa em números e, portanto, com valor absoluto. Entre estas vias, uma única se mostrou eficaz, tendo sido objecto de continuidade e aperfeiçoamento a partir dos anos cinquenta do século XX. É a que, com base no trabalho dos físicos da época, utiliza o comportamento de alguns isótopos radioactivos de elementos químicos constituintes de alguns minerais das rochas, como são o isótopo 40 do potássio (40K), o isótopo 87 do rubídio (87Rb), os isótopos 235 e 238 do urânio (235U e 238U), o isótopo 232 do tório (232Th) e o isótopo 14 do carbono (14C), entre outros. As datações isotópicas têm vindo progressivamente a enquadrar cronologicamente, em termos absolutos, as atrás citadas escalas estratigráficas, integrando-as numa outra conhecida por escala cronostratigráfica, expressa em milhões de anos. Constantemente actualizada e aperfeiçoada, na medida em que, por todo o mundo, se vão sucedendo as observações no terreno e as determinações de idade isotópica, a escala cronostratigráfica baseia-se na seriação temporal dos principais acontecimentos ocorridos na Terra, desde a sua origem, como planeta diferenciado, até aos tempos recentes. Não obstante os progressos científicos e tecnológicos no que respeita aos equipamentos laboratoriais, este calendário geológico deve continuar a ser tido como uma aproximação em constante melhoramento.