Formação das rochas sedimentares

A formação das rochas sedimentares ocorre à superfície do Globo ou próximo dela, em regra, em interacção com a hidrosfera, a atmosfera e a biosfera.

Fig. 1 - Ciclo das rochas (extraído de: cienTIC).

A génese das rochas sedimentares implica duas etapas fundamentais: sedimentogénese e diagénese.

Fig. 2 - Processos que englobam a sedimentogénese e a diagénese (extraído de: cienTIC).

Na formação das rochas sedimentares intervêm diferentes processos geológicos como: meteorização (química e física), transporte dos materiais, sedimentação e a evolução que os sedimentos experimentam.

Sedimentogénese - formação de sedimentos

A sedimentogénse consiste na elaboração dos materiais que constituem as rochas até à sua posterior deposição.

Meteorização das rochas e erosão

Alguns minerais formam-se em profundidade. Devido a movimentos tectónicos estes podem aflorar à superfície, ficando sujeitos a acções de agentes como a água, o ar, o vento, as mudanças de temperatura e os próprios seres vivos. Estes agentes provocam a sua alteração física e química, fenómeno que é designado por meteorização.
Os minerais ao encontrarem-se em desequilíbrio, experimentam alterações profundas. Em consequência da meteorização, as rochas vão sendo desagregadas e alteradas. Os materiais resultantes da meteorização podem ser removidos do local, remoção essa denominada por erosão.

Fig. 3 - Alteração dos minerais primários que, constituem o granito, quando se encontram em desequilíbrio (extraído de: cienTIC).

Determinados aspectos estruturais das rochas podem favorecer a meteorização. Alguns maciços graníticos, por exemplo, apresentam diáclases (superfícies de fractura), provocadas por tensões da crusta ou fenómenos de descompressão.

Fig. 4 - Diaclases ou superfícies de fractura.

Meteorização física

Provoca nas rochas uma desagregação em fragmentos de dimensões cada vez menores, mas que retêm as características do material original. A meteorização física predomina em zonas do Globo geladas e desérticas.

Alguns exemplos da meteorização física:

Efeito do gelo - crioclastia

A água penetra nos interstícios da rocha, podendo congelar, aumentando assim o seu volume. Exerce, consequentemente, uma pressão que provoca o alargamento das fissuras e posterior desagregação da rocha.
Fig. 5 - Efeito do gelo nas rochas.

Actividade biológica

As sementes, germinam em fendas das rochas, originando plantas cujas raízes se instalam nessas fendas, abrindo-as cada vez mais e contribuem assim para a separação dos blocos. Alguns animais também são responsáveis pela desagregação da rocha, ao cavarem galerias.

Acção mecânica da água e do vento

As águas deslocam os sedimentos mais finos, formando colunas que ficam protegidas pelos detritos maiores. Essas colunas chamam-se de chaminés-de-fadas.

Fig. 6 - Chaminés-de-fadas.

Termoclastia

As variações de temperatura provocam dilatações e contracções alternadas dos minerais, que reagem de diferentes modos por terem diferentes coeficientes de dilatação.

Fig. 7 - Desagregação da rocha por termoclastia.

Esfoliação

As rochas formadas em profundidade, quando afloram à superfície, expandem-se formando diáclases paralelas que favorecem a separação do maciço rochoso.

Meteorização química

A meteorização química consiste na transformação química dos minerais existentes na rocha-mãe devido à acção da água e dos gases atmosféricos. Muitos dos minerais constituintes das rochas são estáveis no ambiente em que se formaram, mas tornam-se instáveis nas novas condições superficiais.
Os principais agentes desta alteração mineralógica são a água, o oxigénio, o dióxido de carbono atmosféricos e a temperatura, que influencia a velocidade das reacções.

Hidrólise - são reacções de alteração química que envolvem água.

O dióxido carbónico atmosférico pode reagir com a água, formando ácido carbónico, que se dissocia.
Os feldspatos, nos granitos, são alterados pelas águas acidificadas.

Fig. 8 - Reacção de hidrólise.

Na reacção considerada, o ião H+ substitui o ião K+ na estrutura do feldspato. Deste modo, a rede cristalina altera-se formando um mineral de argila, a caulinite. Esta transformação denomina-se caulinização. O ião potássio e a sílica podem ser removidos pela água.
Os minerais de argila são produtos finais da meteorização química de muitos minerais, sendo bastante estáveis nas condições superficiais.

Oxidação - reacções que envolvem oxigénio.

Muitos minerais contêm ferro na sua constituição. Esse ferro pode ser facilmente oxidado, passando de ferroso (Fe2+) a férrico (Fe3+). Esta oxidação é muito rápida em presença da água e origina um mineral novo, de cor avermelhada, a hematite.

Fig. 9 - Reacção de oxidação.

Carbonatação

As águas acidificadas podem reagir, com a calcite (carbonato de cálcio), formando produtos solúveis. Assim, os calcários são alterados através do processo químico que se designa por carbonatação.

Fig. 10 - Reacção de carbonatação.

O cálcio e o hidrogenocarbonato são removidos em solução, deixando somente as impurezas insolúveis.
O calcário contém, geralmente, sílica e argila misturadas, e como essas substâncias não são solúveis ficam no local, preenchendo bolsas e depressões. Esses depósitos, de cor avermelhada, denominam-se terra rossa.

Transporte

Durante o transporte, os materiais sólidos experimentam sucessivas alterações. De entre as modificações experimentadas pelos detritos durante o transporte, destacam-se o arredondamento e a granosselecção.

Arredondamento - os detritos, devido ao choque entre eles, vão perdendo as arestas e vértices, ficando a superfície progressivamente lisa e curva. Pelo grau de arredondamento, pode analisar-se a duração do transporte.

Granosselecção - as partículas são seleccionadas e separadas consoante o seu tamanho, forma e densidade. Um sedimento considera-se bem calibrado quando os detritos têm, aproximadamente, o mesmo tamanho.

Fig. 11 - Arredondamento e granosselecção dos sedimentos.

Sedimentação

Quando o agente transportador perde energia, os materiais, depositam-se, contribuindo, então, para a formação de sedimentos. O processo de deposição dos materiais designa-se de sedimentação.

Fig. 12 - Diferentes ambientes de deposição.

A deposição dá-se em regra, segundo camadas sobrepostas, horizontais e paralelas.
As diferentes camadas denominam-se estratos. As superfícies aproximadamente planas, que separam diferentes estratos denominam-se superfícies de estratificação. A superfície superior ao estrato denomina-se tecto e a que fica por baixo é chamada muro.

Fig. 13 - Camadas horizontais, estratos.

Nem sempre a estratificação é horizontal. Quando o agente de transporte, ventou ou água, desliza sobre uma superfície topográfica inclinada, são depositadas camadas igualmente inclinadas.
Em sedimentos fluviais e eólicos são frequentes casos de estratificação entrecruzada.

Fig. 14 - Estratificação entrecruzada.

Diagénese

Após a deposição, geralmente os sedimentos experimentam uma evolução mais ou menos complexa, em que intervêm processos físico-químicos diversos, que no conjunto constituem a diagénese.

Compactação - à medida que a sedimentação prossegue, novas camadas se vão sobrepondo, o que aumenta a pressão entre as camadas. Essa pressão leva à expulsão da água existente nos interstícios dos materiais, provocando uma aproximação das partículas, diminuindo, por isso, o volume da rocha, que se torna mais compacta e densa.

Cimentação - os espaços vazios entre os detritos podem ser preenchidos por materiais de neoformação, resultantes da precipitação de substâncias dissolvidas na água. Estes materiais constituem um cimento que liga os detritos, formando uma rocha consolidada.