Formação das rochas sedimentares

A formação das rochas sedimentares ocorre à superfície do Globo ou próximo dela a partir de detritos ou clastos de diferentes dimensões, de materiais orgânicos ou restos de seres vivos, ou da precipitação de substância dissolvidas na água (ver tabela).

Implica duas etapas fundamentais:
· Sedimentogénese: formação, transporte e deposição dos materiais provenientes da rocha-mãe.
· Diagénese: responsável pela consolidação dos sedimentos e a sua transformação numa rocha consolidada.

Etapas da sedimentogénese

Meteorização: processo de alteração e desagregação das rochas em resultado da acção de agentes da geodinâmica externa (água, vento, ar, mudanças de temperatura e seres vivos).
Alguns aspectos estruturais das rochas podem favorecer a meteorização como a existência de diaclases ou superfícies de fractura, uma vez que as zonas da bordadura da rocha tornam-se mais frágeis. A fragmentação resultante aumenta a superfície exposta aos agentes de meteorização.
· Meteorização física ou mecânica provoca desagregação das rochas em fragmentos de dimensões cada vez menores, mas retém as características do material original. Resulta:

- do congelamento da água retida no interior das rochas – a água congelada aumenta de volume e exerce uma pressão sobre as rochas que provoca a expansão das fendas e a desagregação das rochas (crioclastia-ver animação);

- de dilatações e contracções dos minerais duma rocha quando submetidos a grandes variações de temperatura (ex. no deserto), provocando a desagregação da rocha (termoclastia-ver animação); - da descompressão resultante da erosão das camadas que recobriam a rocha, o que provoca a fractura da rocha. Isto acontece admitindo-se que as rochas formadas em profundidade, quando aliviadas da carga suprajacente, expandem-se à superfície, enquanto a parte profunda continua sob pressão. Essa expansão produz diaclases que favorecem a desagregação do maciço rochoso (esfoliação); - da acção mecânica da água e do vento, que transportam detritos que chocam com as rochas, acelerando o desgaste, ou, no caso da água de escorrência, desloca os sedimentos mais finos formando chaminés-de-fada.

- da actividade biológica resultante de animais que escavam galerias e das plantas que com as raízes ocupam as fendas das rochas, alargando-as, facilitando o seu desgaste (ex. líquenes, toupeiras, etc.);

- da haloclastia que resulta do crescimento de cristais dentro das fendas. Este fenómeno é muito comum em regiões secas, onde as substâncias dissolvidas, derivadas da alteração química, cristalizam como evaporitos. Os cristais desenvolvidos exercem forças expansivas que contribuem para a desagregação da rocha.
Este tipo de meteorização desagrega as rochas em porções cada vez menores, designadas por clastos ou sedimentos detríticos.

· Meteorização química consiste na transformação química dos minerais existentes numa rocha devido à acção da água e dos gases atmosféricos (oxigénio e dióxido de carbono), e por produtos da actividade dos seres vivos. A temperatura também é importante na alteração química, pois influencia a velocidade das reacções. Muitos dos minerais constituintes das rochas são estáveis no ambiente em que se formaram, mas tornam-se instáveis nas novas condições superficiais. Nessas condições os minerais transformam-se noutros mais estáveis, e noutros casos, são dissolvidos completamente deixando de fazer parte da constituição da rocha. A alteração química das rochas ocorre principalmente em resultado de reacções de hidrólise, oxidação e dissolução.

• Hidrólise: reacção química onde intervém a água que ao reagir com CO2 atmosférico, ou o existente nos solos, forma o ácido carbónico, que se dissocia e pode reagir com minerais de feldspatos, como a ortóclase, frequente no granito, originando a formação de um novo mineral, a caulinite. Esta reacção é conhecida como caulinização. Neste tipo de reacções ocorre a substituição de catiões do mineral por iões de hidrogénio provenientes da água ou de um ácido, resultando um novo mineral. Na reacção considerada, o ião H+ substitui o K+ na estrutura do feldspato, e forma o mineral de argila caulinite.
  

• Oxidação: Muitos minerais contêm ferro na sua constituição (ex: piroxenas e olivinas) que reage com o oxigénio. Esse ferro é facilmente oxidado passando de ferroso a férrico. Por exemplo, na pirite, mineral que contém ferro, origina por oxidação um novo mineral, a hematite de cor avermelhada. Na presença de água a oxidação é muito rápida.





• Dissolução: Nestas reacções o mineral reage com a água ou com um ácido, quebrando as ligações entre os iões, e estes, uma vez livres, dissolvem-se formando uma solução, sendo desta forma a rocha alterada. Por exemplo, a água da chuva acidificada reage com os minerais de calcite (carbonato de cálcio) que constituem o calcário, sendo a reacção conhecida por carbonatação, que dá origem a produtos solúveis. As regiões calcárias têm uma geomorfologia característica - modelado cársico - onde ocorrem com frequência fenómenos de dissolução.

Nas grandes cidades e zonas industrializadas, em que o ar está poluído, os monumentos e edifícios de mármore e calcário são sujeitos a este tipo de alteração química.

O calcário contém, por vezes, sílica e argila misturadas que, por serem insolúveis, ficam no local, preenchendo bolsas e depressões. Estes depósitos são avermelhados devido à presença de óxidos de ferro, denominando-se terra rossa.

Em consequência da meteorização físico-química pode-se dar a arenização, em que os minerais, sujeitos a meteorização, perdem coesão e desagregam-se gradualmente, convertendo-se numa areia que, arrastada pelas águas de escorrência, vai sendo removida. Os blocos sujeitos à arenização ficam arredondados, constituindo uma paisagem conhecida como caos de blocos.

Erosão: processo em que os materiais resultantes da meteorização podem ser removidos do local, quer por acção da gravidade, quer pela água, pelo vento ou pelo gelo.

Transporte: os materiais resultantes da erosão experimentam um transporte para outras regiões por vezes muito distantes da origem. A água é o principal agente de transporte, tanto no estado sólido (glaciares) como líquido (rios, águas torrenciais e subterrâneas, oceanos e mares), mas o vento e os seres vivos também são importantes transportadores.

Os materiais, ao serem transportados pela água em solução ou sob a forma de clastos, sofrem uma diminuição de tamanho, um arredondamento e uma calibragem dependentes da duração e do agente de transporte (sólido ou liquido). Durante o transporte ocorre também separação dos fragmentos em função do seu peso e tamanho.

Sedimentação ou deposição: Quando o agente transportador perde energia, os materiais, não podendo prosseguir o transporte, depositando-se por acção da gravidade, contribuindo para a formação de sedimentos.

O processo de deposição dos materiais designa-se por sedimentação e é muito importante em ambientes aquáticos, como nos cursos de água, lagos e mares. Ocorre, em regra, em camadas paralelas e horizontais que se designam por estratos, que diferem umas das outras pela cor, composição e granulometria. As superfícies que separam diferentes estratos são as superfícies de estratificação. A superfície superior ao estrato denomina-se tecto e a que fica por baixo é chamada muro.

Em sedimentos fluviais e eólicos são frequentes casos de estratificação entrecruzada: os estratos cruzam-se em consequência da mudança de direcção e/ou da intensidade do agente de transporte.

Etapas da Diagénese

Consiste na transformação dos sedimentos em rochas consolidadas através de diversos fenómenos físicos e químicos. À medida que os sedimentos afundam, a pressão a que ficam sujeitos aumenta, reduzindo os espaços entre as partículas e expulsando uma parte da água que os empapa, o que provoca uma redução do volume dos sedimentos e da porosidade e aumento da densidade - desidratação e compactação. Pode também ocorrer a cimentação dos sedimentos, em que se forma um «cimento» natural resultante da precipitação de substâncias químicas que se encontravam na água de circulação (sílica, carbonato de cálcio, óxidos de ferro, etc.), contribuindo para a união dos sedimentos e formação da rocha consolidada. Poderá também ocorrer a recristalização: transformação dos minerais iniciais noutros minerais, por alteração das suas estruturas cristalinas devido a variações de pressão, temperatura e devido à circulação de água e outros fluidos.

Ocupação Antrópica em zonas de vertente

As zonas de vertente são locais de desnível da topografia terrestre. Podem possuir maior ou menor declive e estão muito expostas à acção intensa e rápida dos fenómenos erosivos. Devido a estas características são zonas bastante instáveis em que os materiais geológicos nas zonas superiores tendem a ser mobilizados para as zonas inferiores, com consequências por vezes graves em termos de perda de vidas ou de danos materiais. Os principais factores de risco associados às zonas de vertente são a erosão hídrica, queda de blocos e os movimentos em massa.
Erosão hídrica – é um fenómeno lento e gradual em que os materiais, de pequenas dimensões, são arrancados às vertentes, principalmente, pelo impacto das águas das chuvas e pelo escoamento das águas ao longo das vertentes.
Queda de blocos – devido à acentuada erosão, os materiais soltos de variadas dimensões movimentam-se pela vertente por acção directa da gravidade, sem serem arrastados por água.
Movimentos em massa – corresponde ao deslizamento, em regra brusco e repentino, de grandes quantidades de materiais sólidos ao longo de uma vertente.

Neste vídeo impressionante vê-se um deslizamento de terras no Japão.

Os movimentos em massa podem ser causados por factores condicionantes (condições mais ou menos permanentes) e factores desencadeantes (condições resultantes de alguma alteração introduzida na vertente).
Factores condicionantes:

• Contexto geomorfológico: declive dos terrenos; força da gravidade e força de atrito -à medida que a inclinação da vertente aumenta, a componente tangencial da gravidade aumenta e componente normal diminui, contribuindo para a movimentação. As forças de atrito ou de resistência e o grau de coesão dos materiais geológicos (forças que se opõem ao movimento) têm, assim, especial interesse numa zona de vertente, uma vez que impedem a movimentação dos materiais;


• Contexto geológico: tipo e características das rochas; disposição das rochas nos terrenos; orientação e inclinação das camadas; grau de alteração e fracturação das camadas rochosas.
  
  Factores desencadeantes:


• Precipitação elevada – a água que se infiltra no solo, devido à sua forte capacidade de estabelecer ligações moleculares, permite manter um certo grau de coesão entre as partículas. No entanto, se a concentração de água for muito elevada, o volume desta aumenta e conduz à saturação do solo. A tensão exercida pela água é tal que leva a que as partículas desse solo se afastem (menor força de atrito), criando situações de instabilidade provocando o movimento de materiais ao longo dessa vertente;



• Acção antrópica:
  o Destruição da cobertura vegetal – as raízes das árvores reforçam a coesão do solo e aumentam a força de atrito que contraria o deslizamento pela gravidade;
  o Remoção de terrenos para a construção de estradas e habitações – expõe as vertentes aos factores ambientais ou interrompe as linhas de água, aumentando risco de movimentos;
  o Regra excessiva na agricultura – a saturação de água dos solos facilita o seu deslizamento.



• Ocorrência de sismos e vibrações (fazendo com que as formações rochosas fiquem mais instáveis sofrendo derrocada);


• Tempestades nas zonas costeiras (provocando queda de blocos, geralmente de grandes dimensões);
  
• Variações de temperatura (contracção e dilatação dos materiais rochosos).
  
  
  Medidas de prevenção
  
  A ocupação antrópica nas zonas de vertente implica que se conheça a composição e as estruturas geológicas da área ocupada e ter parâmetros de previsão segura do comportamento dos materiais geológicos envolvidos. É necessário planear essa ocupação de forma a diminuir os riscos de acidente geológico. Algumas medidas de prevenção são:
  · Estudar as características geológicas e geomorfológicas de um local para avaliação do seu potencial de risco;
  · Elaborar cartas de ordenamento do território com definição de zonas habitacionais; agrícolas; ecológicas; com interesse em explorar recursos e vias de comunicação;
  · Elaborar cartas de risco ecológico onde se evidenciem as áreas com diferentes probabilidades de ocorrência de movimentos em massa
  · Remoção (1ª fig.) ou contenção (pregagens, muros de suporte, sistemas de drenagem, reflorestação, redes metálicas, etc.) dos materiais geológicos que possam constituir risco.
  
  A Geologia assume assim um papel fundamental, ao fornecer informações preciosas sobre os materiais e os processos e os seu comportamento quando sujeitos a interacção humana.

Ocupação Antrópica da faixa litoral - Zonas costeiras

As zonas costeiras ou zonas da orla marinha caracterizam-se por uma intensa actividade geológica causada pelo mar.

Formas de Erosão

Resultam do desgaste provocado pelo impacto dos movimentos das águas do mar sobre a costa, a que se dá o nome de abrasão marinha. Os efeitos da abrasão são especialmente notórios em costas altas e escarpadas, as arribas. A abrasão marinha faz-se sentir sobretudo na base da escarpa em contacto com o mar, onde o material rochoso é retirado mais intensamente. À medida que a base da arriba vai sendo erodida, o peso das camadas superiores provocam o seu abatimento originando uma acumulação de detritos nas zonas mais baixas, a plataforma de abrasão. Outras consequências da abrasão marinha são as cavernas, leixões e os arcos litorais. A natureza do material rochoso, o seu grau de dureza e compactação, a orientação e a posição dos estratos condicionam a velocidade da abrasão da arriba.

Formas de deposição
Os materiais arrancados pelo mar ou transportados pelos rios vão-se depositar originando as praias, restingas, ilhas-barreiras ou tômbolos.
Nas praias, resultantes da acumulação de sedimentos de variados tamanhos e formas, podem ainda se observar as dunas litorais. As dunas são um elemento importante pois impedem o avanço do mar para o interior e constituem ecossistemas únicos, de grande biodiversidade.

Evolução do litoral
A dinâmica das zonas costeiras é condicionada por fenómenos naturais e antrópicos.

Causas naturais:

• alternância entre regressões e transgressões marinhas, com variação do nível médio da água do mar;
• alternância entre períodos de glaciação e interglaciação (acumulação de gelo no Hemisfério Norte e fusão desse gelo, respectivamente);
• deformação das margens continentais devido a movimentos tectónicos, que podem levar ou afundamento e elevação das zonas litorais.
  
  Causas antrópicas:
  
• o excesso da produção de CO2 provoca efeito de estufa, e consequentemente o aumento do nível médio das águas do mar;
• construção de estruturas de lazer e recreio desordenada na faixa litoral;
• diminuição da quantidade de sedimentos que chegam ao litoral, devido à construção de barragens nos grandes rios;
• destruição das defesas naturais devido ao pisoteio das dunas, à construção desordenada, ao arranque da cobertura vegetal, e à extracção de inertes, entre outros.

Ocupação antrópica: consequências
Estima-se que as zonas costeiras são ocupadas por 80% da população mundial, isto porque constituem um importante recurso natural onde o Homem obtém alimentos, recursos minerais, lazer e turismo, etc. No entanto, a zona litoral constitui um recurso não renovável à escala humana, sendo a sua gestão caracterizada por uma constante degradação.
A ocupação humana nas zonas costeiras faz-se de forma desordenada, provocando alterações nos ciclos de abrasão (propiciando a erosão acelerada e avanço das águas do mar) e deposições marinhas que potenciam o risco geológico de desabamento de casas e edificações, ameaçando assim a vida humana e destruição de bens. Como consequências, também altera as rotas migratórias destruindo muitos habitats.

Soluções

Recorrem-se a construções artificias para regularizar os ritmos de abrasão e deposição marinha como por exemplo os esporões (obras transversais à linha de costa), paredões (obras paralelas aderentes à linha de costa) e os quebra-mares, molhes e enrocamentos (obras destacadas).

Infelizmente, a construção destas obras protege uns locais mas agrava a situação nas zonas costeiras próximas desses locais, conduzindo à necessidade de novas medidas de protecção nessas zonas. É, por exemplo, o caso dos esporões: a construção de esporões na costa ocidental favorece a deposição de sedimentos arrastados pelos correntes a norte do esporão, mas agrava a erosão a sul desse esporão. Como solução constrói-se um campo de esporões, que provoca em certas zonas grandes recuos da linha da costa.
Outra solução, mais económica e menos agressiva que as obras de engenharia, é a alimentação artificial de sedimentos em determinadas praias.
Muitos geólogos defendem a redução ao mínimo ou mesmo a eliminação destas construções de protecção, argumentando que o Homem deve respeitar a dinâmica do litoral.

Ordenamento do litoral
Em Portugal têm sido implementados planos de ordenamento da orla costeira de forma a diminuir o risco de perdas humanas e materiais. A costa algarvia e a costa do Norte são as zonas mais preocupantes.