Reservatórios de água subterrânea - aquíferos

A água é o recurso mais utilizado no planeta. Quando a água doce, potável, não se encontra acessível à superfície, surge a necessidade de explorar os reservatórios subterrâneos – aquíferos.

A qualidade de um bom aquífero é definida por duas propriedades essenciais:

Porosidade – quantidade relativa do volume da rocha permeável, ou dos sedimentos, que é ocupada por poros;

Permeabilidade – facilidade com que uma rocha permeável se deixa atravessar por um fluido. A permeabilidade não decorre apenas da porosidade, mas, também do modo como se encontram organizados os poros da rocha.

Um bom aquífero possui elevada porosidade e elevada permeabilidade.

Num aquífero é possível considerar, num alinhamento vertical, duas zonas constituintes fundamentais:

Zona de aeração –equivale à região superior do aquífero. Aí, os poros das rochas estão ocupados, não apenas por água, mas também por ar. Esta zona está localizada entre a superfície e o nível freático da água;

Zona de saturação –corresponde à região onde as rochas, ou os sedimentos, possuem todos os seus poros preenchidos por água. Superiormente, é limitada pela zona de aeração, no seu nível inferior, é limitada por material geológico impermeável. A sua área superficial define o nível hidrostático.

Também é importante referir:

Nível hidroestático ou freático –é a profundidade a partir da qual aparece a água. Corresponde ao nível atingido pela água nos poços. Este nível é variável de região para região, e, na mesma região, varia ao longo do ano.

É através da zona de aeração que a água, por acção gravítica, se infiltra através dos poros das rochas ou se evapora a partir da sua parte mais superficial. Em situações de precipitação elevada, a quantidade de água infiltrada é superior à da água evaporada, o que determina uma maior acumulação de água na zona saturada, com consequente subida do nível hidrostático. Pelo contrário, em situações de seca, em que a quantidade de água evaporada é superior à infiltrada, ou em situações de sobreexploração do aquífero, a zona saturada diminui e o nível hidrostático desce.

Atendendo às características e localização dos aquíferos, é possível classificá-los como:

Aquífero cativo –limitado, no topo e na base, por material geológico impermeável. Quando cheio, a pressão da água é superior à pressão atmosférica;

Aquífero livre – aquífero limitado, no seu nível inferior por uma formação geológica impermeável, mas cujo topo é contíguo a uma formação permeável. A pressão superficial da água é equivalente à pressão atmosférica.

Quais as principais problemáticas associadas à exploração de aquíferos?

Os aquíferos encontram-se sujeitos a diversos tipos de poluição que, ao contaminar as suas águas, condiciona ou inviabiliza a sua utilização. Entre outras formas de poluição, destaca-se aquela resultante da lixiviação dos campos agrícolas, da actividade humana urbana, da actividade industrial e a poluição biológica (microbiana).

Outra problemática, igualmente acentuada, é a sobreexploração dos aquíferos. No litoral, a diminuição excessiva do nível freático da água leva á infiltração de água salgada nos aquíferos.

A qualidade dos aquíferos varia, igualmente, com factores intrínsecos ao sistema subterrâneo. O tipo de rochas que o envolve, o grau de alteração das mesmas, a localização das zonas de recarga e o gradiente geotérmico influenciam a composição mineralógica das águas subterrâneas.

Recursos Minerais

Incluem numerosos materiais utilizados pelo Homem e que foram concentrados, muito lentamente, por uma variedade de processos geológicos. Os recursos minerais podem classificar-se em metálicos e não metálicos.Metálicos

Os elementos químicos, como ferro, cobre, prata ou ouro, encontram-se distribuídos na crosta terrestre, fazendo parte da constituição de vários materiais em associações diversas com outros elementos.

O clarke representa a abundância média de um determinado elemento químico na crusta terrestre (em partes por milhão – p.p.m. ou g/t). Se a quantidade, num determinado local, for algumas vezes superior ao clarke, pode-se tratar de um jazido mineral. O mineral que é aproveitado designa-se minério. O mineral que é rejeitado designa-se ganga. Essa ganga traz, muitas vezes, problemas ambientais, pois é depositada em escombreiras (montes de ganga). Estes resíduos, por vezes, são arrastados pela chuva e pelo vento e contaminam os solos e as águas subterrâneas.

Não Metálicos

Correspondem sobretudo a rochas e a sedimentos, como as areias e as argilas. Relativamente aos sedimentos, a areia é usada na construção civil e na produção de betão. A argila é muito utilizada na cerâmica, produção de cimento, etc.

A utilização destes recursos é fundamental na construção civil. Em Portugal, a utilização das rochas tendeu a centrar-se nos recursos disponíveis em cada região.

Recursos Energéticos

A exploração dos recursos geológicos é imprescindível na manutenção da qualidade de vida humana. Contudo, deve garantir-se uma exploração sustentada desses recursos, para que as gerações futuras possam usufruir, igualmente, dos mesmos. Nesta perspectiva, é necessário conhecer as reservas existentes, para os diversos recursos. A exploração das reservas de recursos não renováveis é problemática, sendo que a sua exploração não sustentada acelera o seu esgotamento.

Recursos renováveis e recursos não renováveis

Um aspecto importante a ter em conta quando se fala em recursos geológico é que são, geralmente, recursos não renováveis. Este tipo de recursos têm um processo de formação muito lento e, face às taxas diversas de consumo, rapidamente se esgotam, não sendo possível a sua renovação à escala da vida humana. Outros recursos geológicos, como, por exemplo, a água, podem ser repostos à medida que são consumidos, sendo, por isso, considerados recursos renováveis.

Recursos não renováveis

Combustíveis fósseis

Os combustíveis fósseis resultam de transformações da matéria orgânica, e podem ocorre na crusta terrestre sob três forma: petróleo bruto (líquido), carvão (sólido) e gás natural (gasoso). São a fonte energética mais comummente utilizada pelo Homem.

Vantagens: a matéria-prima pode ser utilizada em diversas aplicações, o que torna a sua exploração mais rentável; potencial energético relativamente elevado.

Desvantagens: à taxa de exploração actual, correspondem a recursos não renováveis; a sua utilização acarreta consequências ambientais:

- chuva ácida: os gases como dióxido de enxofre, resultantes da combustão destes materiais, interagem com a água atmosférica formando ácidos; estes ácidos promovem a destruição da vegetação, a acidificação dos solos e dos aquíferos, etc.

- efeito de estufa: o dióxido de carbono e outros gases (gases com efeito de estufa), libertados na utilização destes combustíveis, promovem o efeito de estufa. Decorrente do aumento do efeito de estufa surge o aquecimento global, com impactes negativos na Biosfera e na Geosfera.

Energia nuclear

A produção de energia nuclear baseia-se na fissão controlada do elemento urânio em reactores nucleares.

Esta reacção liberta grandes quantidades de energia sob a forma de calor: esse calor é utilizado na vaporização da água que, por sua vez, é usada para a produção de energia eléctrica.

Vantagens: grande potencial energético;

Desvantagens: elevado custo de construção e manutenção das centrais nucleares; o perigo da explosão ou derrame nuclear está associado a consequências catastróficas; produção de resíduos radioactivos perigosos difíceis de eliminar.

Recursos Renováveis

Energia Geotérmica

A energia geotérmica está directamente relacionada com o gradiente geotérmico do planeta e resulta da corrente contínua de calor proveniente do interior da Terra até à superfície, em locais de instabilidade tectónica. O aproveitamento desta energia implica a existência de um fluido capaz de efectuar as trocas de calor. A geotermia pode ser de baixa ou alta entalpia, sendo esta última (temperatura > 150 ºC) utilizada nas centrais geotérmicas.

Vantagens: energia renovável; não poluente; …

Desvantagens: só pode ser aproveitada em locais onde existam condições geotermais ideais.

Energia eólica

A tecnologia envolvida no aproveitamento deste tipo de energia é a forma de obtenção de energia que mais se tem desenvolvido nos últimos tempos.

Vantagens: pequena ocupação do solo; as pás podem ser instaladas junto de caminhos de fácil acesso;

Desvantagens: o vento só é explorável a 20%, em média; é difícil integrar um aerogerador na paisagem;

Energia hídrica

É a forma de energia renovável mais utilizada no Mundo, fornecendo 20% da energia gasta mundialmente.

Vantagens: a produção de electricidade é contínua; as barragens podem permitir regularizar os cursos de água; a energia produzida pode ser armazenada;…

Desvantagens: a construção de barragens obriga à inundação de grandes áreas, potencialmente ricas em fauna e flora, e obriga à deslocação de populações; pode existir risco de ruptura; a barragem perturba a vida dos peixes e das plantas aquáticas e terrestres envolventes.

Metamorfismo

Os diferentes materiais geológicos podem ser conduzidos a níveis estruturais diferentes daqueles que presidiram à sua génese. As rochas, quando submetidas a condições termodinâmicas substancialmente diferentes das existentes aquando da sua origem, tornam-se instáveis, e, por isso, experimentam transformações mais ou menos acentuadas, reajustando-se às novas condições ambientais.

Factores de metamorfismo

Existem três tipos de factores de metamorfismo que, conjugando-se com diferentes graus de intensidade nos diversos locais da Terra, conduzem à formação de uma grande variedade de rochas metamórficas.

Tensão

No interior da Terra, as rochas estão sujeitas a dois tipos de tensão:

Tensão litostática – quando as forças são idênticas em todas as direcções. Esta tensão comprime a rocha, aproximando os seus átomos e aumentando a sua densidade;

Tensão não litostática (ou dirigida) – as forças são diferentes nas diversas direcções. Está directamente associada às forças de cisalhamento, compressão e distensão.

A tensão vai direccionar os minerais da nova rocha, influenciando a sua textura. Quando apresenta alinhamentos paralelos, a textura designa-se foliação.

Deste modo, existem, relativamente à textura, rochas metamórficas foliadas e rochas metamórficas não foliadas.

Temperatura

Com o aumento da temperatura, algumas ligações químicas nos minerais são quebradas; o mineral recristaliza com novo arranjo tridimensional, formando novos minerais. A cerca de 200 ºC iniciam-se os processos de metamorfismo; a partir dos 800 ºC, a rocha funde, formando magma.

Fluidos de circulação

Os fluidos magmáticos, ao entrarem em contacto com as rochas, podem alterar a composição química das mesmas. Os iões que constituem estes fluidos reagem quimicamente com os minerais das rochas, havendo troca iónica, podendo dar-se a substituição completa ou parcial de minerais.

Mineralogia das rochas metamórficas

Durante o processo de metamorfismo, as rochas e os minerais preexistentes alteram-se como resultado da acção dos factores de já referidos. As novas condições físicas e químicas a que as rochas passam a estar sujeitas determinam o desaparecimento de certos minerais, a manutenção de outros e a formação de novos materiais.

O aumento progressivo das condições de pressão e temperatura relaciona-se com diferentes graus de metamorfismo – de baixo grau, grau intermédio e de alto grau – que são acompanhados pelo aumento da intensidade dos fenómenos de recristalização e pelo aparecimento de certos tipos de minerais-índice. Uma dada rocha original pode assim originar diferentes tipos de rochas metamórficas, conforme as condições e o grau de metamorfismo a que é sujeita.

A identificação de determinados grupos de minerais em rochas que numa dada zona foram afectadas por metamorfismo pode ser utilizada na caracterização das condições termodinâmicas reinantes durante o processo metamórifico. No caso dos polimorfos de Al2SiO5 , podemos referir que se existir na rocha andaluzite essa rocha se formou sob condições de baixa pressão e de baixa a média temperatura. No caso de existir cianite, este mineral tipifica, geralmente, condições de elevadas pressões. Já no caso da silimanite, podemos inferir da existência de ambientes metamórficos de elevadas temperaturas. Os minerais que permitem caracterizar as condições de pressão e temperatura em que decorrem as transformações designam-se por minerais-índice, funcionando como “paleobarómetros” e “paleotermómetros”.

Tipos de metamorfismo

Os diferentes tipos de metamorfismo definem-se em função da intensidade relativa dos factores de metamorfismo (temperatura, tensão ou fluidos) associados aos diferentes ambientes metamórficos.

Metamorfismo Regional

A maior parte das rochas metamórficas que integram a crusta terrestre resulta, geralmente, de metamorfismo regional. Este tipo de metamorfismo, que actua em extensas áreas, sobretudo ao longo dos limites tectónicos convergentes, está relacionado com a formação de grandes cadeias montanhosas a partir de espessas camadas de sedimentos acumulados em determinadas regiões oceânicas.

O metamorfismo regional resulta da acção combinada do calor, das tensões litostática e dirigida e dos fluidos de circulação, constituindo o xisto ou o gnaisse bons exemplos de rochas formadas sob estas condições. Uma vez que a pressão não litostática (dirigida) é um dos factores determinantes neste tipo de metamorfismo, estas rochas apresentam tipicamente uma notável foliação.

Metamorfismo de Contacto

Neste tipo de metamorfismo, de carácter muito localizado, os factores determinantes são o calor e circulação de fluidos. O metamorfismo de contacto ocorre junto de formações magmáticas que se introduziram nas rochas preexistentes (intrusões magmáticas). Em virtude do aumento de temperatura e da circulação de fluidos, as rochas adjacentes às intrusões começam a ser metamorfizadas ao longo de uma zona envolvente designada por auréola de metamorfismo. A extensão desta zona depende da susceptibilidade da rocha metamorfizada, bem como da dimensão e temperatura da intrusão.

As rochas conhecidas como corneanas resultam da alteração das rochas encaixantes, que estão em contacto directo com o magma de intrusão. Os quartzitos e o mármore são exemplos de outras rochas formadas sob a influência do calor das intrusões, respectivamente, a partir de recristalização de arenitos e calcário.

Textura das rochas metamórficas

Um critério importante para a classificação das rochas metamórficas é a foliação. A foliação é um aspecto da textura caracterizado pela existência de estruturas planares, resultantes do alinhamento paralelo de certos minerais, por acção de tensões dirigidas. Em relação à foliação, as rochas metamórficas podem ser classificadas em rochas foliadas e rochas não foliadas.

O quadro que se segue resume os principais tipos de foliação.

As rochas foliadas e não foliadas são, por sua vez, classificadas de acordo com a composição mineralógica. No quadro seguinte, estão, sumariamente, caracterizadas principais rochas metamóricas.

Deformação das rochas

O dinamismo interno da Terra pode manifestar-se através de deformação nas rochas designada por tensões que afectam a sua forma e/ou volume. A tensão é a força exercida por unidade de área.

Estas tensões podem ser compressivas, distensivas, ou de cisalhamento. As tensões compressivas estão associadas a forças convergentes; as tensões distensivas estão associadas a forças divergentes; e, por fim, as tensões de cisalhamento estão associadas a movimentos paralelos das rochas em sentidos contrários.

Resposta à tensão

O comportamento dos materiais quando estão sujeitos a estados de tensão pode ser:

Comportamento elástico – é reversível, o material deforma mas, quando a tensão cessa, recupera a sua forma/volume iniciais e verifica-se quando a força aplicada sobre a rocha não ultrapassou o seu limite de elasticidade;

Comportamento plástico – é permanente, o material fica deformado sem rotura e verifica-se quando a força aplicada sobre a rocha é superior ao seu limite de elasticidade e inferior ao limite de plasticidade.

Comportamento dos materiais

Os materiais, quando sujeitos a tensões, apresentam diferentes comportamentos de natureza frágil e de natureza dúctil. Uma mesma rocha, sujeita a condições de pressão e temperatura distintas, pode apresentar comportamentos diferenciados.

Os limites tectónicos são zonas onde existem grandes pressões e, portanto, os materiais sofrem alterações. Com o aumento da temperatura, o limite de elasticidade dos materiais aumenta, tornando-se mais dúcteis. A temperatura é superior em profundidade, pelo que os materiais nestas circunstâncias são mais plásticos do que à superfície.

À superfície, tanto a pressão como a temperatura são menores, pelo o que os materiais geológicos apresentam um comportamento elástico, seguido de ruptura. Diz-se que a deformação ocorre em regime frágil. Os regimes dúcteis e frágeis estão associados, respectivamente, a dobras e falhas.

Falhas

As falhas são deformações associadas a comportamentos frágeis do material geológico. Correspondem a superfícies de fractura, ao longo das quais ocorreram movimentos relativos entre os dois blocos que separam. Surgem quando o limite de plasticidade das rochas é ultrapassado e estão, muitas vezes, associadas a sismos.

Plano de falha – superfície de fractura ao longo da qual ocorreu o movimento dos blocos;

Tecto (bloco superior) – bloco que se encontra acima do plano de falha;

Muro (bloco inferior) – bloco que está situado abaixo do plano de falha;

Rejecto – distância do deslocamento relativo entre os dois blocos da falha;

Inclinação da falha – ângulo definido entre o plano da falha e um plano horizontal;

Direcção da falha – alinhamento horizontal do plano de falha.

Tipos de falhas

De acordo com o movimento relativo entre os dois blocos da falha (tecto e muro), as falhas podem ser classificadas como normais, inversas e de desligamento.

Falha normal – Tecto desloca-se para baixo relativamente ao muro (ângulo obtuso entre o plano de falha e o plano horizontal). Este tipo de estrutura resulta da actuação de tensões distensivas;

Falha inversa –Tecto desloca-se para cima relativamente ao muro (ângulo agudo entre o plano de falha e o plano horizontal;

Falha de desligamento – O movimento pode ser lateral direito ou lateral esquerdo, se o bloco no lugar oposto da falha, relativamente ao observador, se desloca para a direita ou para a esquerda.

Dobras

As dobras são deformações associadas a comportamentos dúcteis das rochas, em regimes compressivos. Correspondem a encurvamentos de camadas anteriormente planas. As dobras ocorrem dentro do limite de plasticidade das rochas.

Tal como nas falhas, é possível descrever as dobras tendo em conta certos elementos caracterizadores da sua geometria.

Zona de charneira – zonas que contém os pontos de máxima curvatura da superfície dobrada;

Flancos – região plana da dobra situada de um e do outro lado da zona de charneira;

Eixo da dobra – linha imaginária que deslocada paralelamente a si própria gera a superfície dobrada;

Plano axial – plano que intersecta as charneiras dos diferentes estratos da dobra. No caso das dobras simétricas, corresponde ao plano de simetria da dobra.

Para além das muitas classificações possíveis, as dobras podem ser classificadas quanto à disposição espacial dos seus elementos ou quanto à idade relativa dos materiais rochosos que integram a dobra.

Classificação das dobras segundo a disposição espacial dos elementos´

Antiforma – convexidade da dobra orientada para cima;

Sinforma – convexidade da dobra orientada para baixo;

Dobras neutras – convexidade orientada na horizontal.

Classificação das dobras segundo a idade relativa dos estratos

Anticlinal – rochas mais antigas ocupando a parte central da dobra;

Sinclinal – rochas mais recentes ocupando a parte central da dobra.

Rochas Magmáticas

As rochas magmáticas podem classificar-se em plutónicas e vulcânicas, atendendo à profundidade a que consolidam os magmas que lhes dão origem.

As rochas plutónicas, como o granito, o gabro ou o diorito, resultam da consolidação lenta do magma em profundidade, enquanto as rochas vulcânicas, como o basalto, o riólito ou o andesito, resultam da consolidação do material magmático à superfície ou muito próximo dela. A natureza dos magmas e as diferentes condições de consolidação das rochas influenciam as características que apresentam, nomeadamente a cor, a textura e a composição química e mineralógica.

Textura

A textura de uma rocha corresponde ao seu aspecto e traduz quer o grau de cristalização, quer a disposição, forma e dimensões relativas dos minerais que a constituem.

A textura das rochas depende, essencialmente, do modo como ocorreu o arrefecimento do magma que está na sua origem. Enquanto um arrefecimento rápido, associado à formação das rochas vulcânicas, origina rochas vítreas, onde não ocorreu cristalização, ou rochas com cristais muito pouco desenvolvidos, um arrefecimento mais lento, associado à formação das rochas plutónicas, favorece a formação de rochas totalmente cristalizadas com bom desenvolvimento dos minerais que a constituem.

Basicamente, podem considerar-se três tipos de textura nas rochas magmáticas, cuja descrição se apresenta na tabela.

Cor

A cor da rocha está relacionada com a abundância relativa dos diferentes minerais que a constituem. Uma vez que os diferentes minerais se desenvolvem em diferentes condições, o estudo desta característica revela-se de maior importância, porque permite a associação da rocha a um ambiente de formação específico.

Minerais como o quartzo ou os feldspatos potássicos, onde predominam a sílica e o alumínio, apresentam uma coloração clara, enquanto minerais como a biotite ou a olivina, com elevado teor de ferro e magnésio, apresentam uma coloração escura. A maior ou menor abundância destes minerais nas rochas determina a sua cor mais ou menos clara, que podem assim classificar-se como:

- Rochas Leucocratas (ex.: granito e riólito), se apresentam cor clara, devido à predominância de minerais claros;

- Rochas Melanocratas (ex.: basalto e gabro), se apresentam cor escura, devido à predominância de minerais escuros;

- Rochas Mesocratas (ex.: diorito e andesito), se apresentam cor intermédia, sem predominância de qualquer um dos diferentes tipos de minerais.

Composição química e mineralógica

A caracterização das rochas quanto à sua composição química depende, obviamente, dos minerais que as constituem, ou seja, da sua composição mineralógica. Essa caracterização é feita, sobretudo, atendendo à percentagem de sílica existente nas rochas. Uma vez que os minerais ricos em sílica, como o quartzo, são claros, é possível associar a cada composição-tipo uma cor específica.

Magmatismo: Consolidação de Magmas

As rochas magmáticas ou ígneas são as que resultam da solidificação ou cristalização de material em fusão. Este material – magma – é uma mistura complexa de materiais fundidos, de composição essencialmente silicatada e com uma componente gasoss variável, ocorrendo em locais em que a temperatura atinge valores compreendidos entre os 800 ºC e os 1500 ºC.

Apesar da grande diversidade de rochas magmáticas, os magmas que as originam podem ser enquadrados em três tipos:

- Magmas basálticos (pobres em sílica) – dão origem, por consolidação, aos fundos oceânicos. São expelidos principalmente em riftes e pontos quentes, tendo-se originado a partir de rochas do manto – peridotito. Se estes magmas solidificam em profundidade, dão origem a gabros.

- Magmas andesíticos (composição intermédia) – formam-se nas zonas de subducção e relacionam-se com zonas altamente vulcânicas. A composição destes magmas depende da quantidade e tipo de material subductado. Quando solidificam em profundidade, dão origem a dioritos; quando solidificam à superfície ou perto dela dão origem a andesitos.

- Magmas riolíticos (ricos em sílica) – formam-se a partir da fusão parcial da crosta continental e tendem a ser muito ricos em gases, em zonas de convergência de placas. Em profundidade, dão origem a granitos; à superfície ou perto dela formam riólitos.

Processos de formação de minerais

Os principais factores que influenciam a cristalização são: a temperatura, o tempo, a agitação do meio, o espaço disponível e a natureza do próprio material. A estrutura cristalina implica uma disposição ordenada dos átomos ou iões, que formam uma rede tridimensional que segue um modelo geométrico característico de cada espécie mineral. A rede é constituída por unidades de forma paralelepipédica que constituem a malha elementar ou motivo cristalino, que se repetem. Num cristal, os nós correspondem às partículas elementares, as fiadas são alinhamentos de partículas e os planos reticulares são planos definidos por duas fiadas não paralelas.

Por vezes, as partículas não chegam a atingir o estado cristalino. A textura fica desordenada, designando-se a matéria, nestas condições, por textura amorfa ou vítrea.

Isomorfismo e polimorfismo

- Isomorfismo: verifica-se quando ocorrem variações ao nível da composição química dos minerais sem, contudo, se verificarem alterações na estrutura cristalina. Substâncias com estas características designam-se por substâncias isomorfas. A um conjunto de minerais como estes chama-se série isomorfa ou solução sólida e os cristais constituídos designam-se por cristais de mistura, misturas sólidas ou misturas isomorfas. Um exemplo de minerais que constituem uma série isomorfa é o das plagióclases, que são silicatos em que o Na+ e o Ca2+ se podem intersubstituir.

- Polimorfismo: verifica-se quando os minerais têm a mesma composição química, mas estruturas cristalinas diferentes.

Diferenciação magmática

Um só magma pode dar origem a diferentes tipos de rochas, visto ser constituído por uma mistura complexa que, ao solidificar, forma diferentes associações de minerais. Um dos processos envolvidos na diferenciação magmática é a cristalização fraccionada. Quando o magma arrefece, minerais diferentes cristalizam a temperaturas diferentes, numa sequência definida que depende da pressão e da composição do material fundido. A fracção cristalina separa-se do restante líquido, por diferenças de densidade ou efeito da pressão, deixando um magma residual diferente do magma original. Assim, um mesmo magma pode originar diferentes rochas.

Série Reaccional de Bowen

Série que traduz a sequência pela qual os minerais cristalizam num magma em arrefecimento. Segundo Bowen, existem duas séries de reacções que se designam, respectivamente, por série dos minerais ferromagnesianos (ramo descontínuo) e série das plagióclases (série contínua). No ramo descontínuo, à medida que se verifica o arrefecimento, o mineral anteriormente formado reage com o magma residual, dando origem a um mineral com uma composição química e uma estrutura diferente, e que é estável nas novas condições de temperatura. No ramo contínuo, verifica-se uma alteração nos iões da plagióclase, sem que ocorra alteração da estrutura interna dos minerais.

São várias as formas pelas quais os cristais originados podem ser separados do líquido residual. Se a pressão comprime o local onde se formam os cristais, o líquido residual tende a escapar por pequenas fendas, enquanto que os cristais ficam no local da sua génese. Se os cristais são mais densos ou menos densos do que o líquido residual, eles deslocam-se para o fundo ou para o cimo da câmara magmática, respectivamente. Acumulam-se por ordem da sua formação e das suas densidades – diferenciação gravítica. As últimas fracções do magma, constituídas por água com voláteis e outras substâncias em solução constituem as soluções hidrotermais e podem preencher fendas das rochas, dando origem a filões.

As rochas sedimentares, arquivos históricos da Terra

As rochas sedimentares são, normalmente, estratificadas e contêm a maioria dos fósseis. A estratificação reflecte as alterações que ocorreram na Terra e os fósseis contam a história da evolução da vida e dão informações acerca dos ambientes do passado (paleoambientes). Nas juntas de estratificação, ocorrem frequentemente marcas que testemunham a existência de pausas ou de interrupções na sedimentação:

- Marcas de ondulação (ripple marks): as marcas de ondulação que se observam em praias actuais aparecem preservadas em alguns arenitos antigos, dando-nos informação sobre o ambiente sedimentar em que a rocha se gerou, sobre a posição original das camadas e sobre a direcção das correntes que as produziram.

- Fendas de dessecação ou fendas de retracção: estas fendas, que frequentemente se observam em terrenos argilosos actuais, aparecem muitas vezes conservadas em rochas antigas

- Marcas das gotas da chuva: muitas vezes patentes em rochas antigas, com aspecto idêntico ao que acontece na actualidade.

- Pegadas, pistas de reptação, fezes fossilizadas: fornecem informações sobre ambientes sedimentares do passado e sobre hábitos dos animais, tipos de alimentação, etc.

Todas estas características tornam as rochas sedimentares fundamentais na reconstituição da História da Terra, aplicando o princípio das causas actuais ou princípio do actualismo.

Os fósseis e a reconstituição do passado

Os fósseis são vestígios de seres vivos ou da sua actividade que, num determinado momento, viveram no nosso planeta. A existência de partes duras nos organismos e a sua inclusão imediata em sedimentos finos são factores que favorecem a fossilização. Os fósseis que permitem datar as rochas ou estratos em que estão presentes designam-se fósseis de idade. Estes fósseis pertencem a organismos que viveram à superfície da Terra, durante um período relativamente curto e definido do tempo geológico, e que tiveram uma grande área de dispersão. Quando os fósseis permitem inferir o ambiente de formação da rocha em que se encontram, designam-se por fósseis de fácies.

Existem vários processos de fossilização:

- Mumificação: a matéria orgânica do ser vivo é conservada, devido à sua inclusão num meio asséptico, como, por exemplo, resina, gelo ou alcatrão. Ex.: insectos envolvidos em âmbar;

- Mineralização: comum na fossilização de partes duras, como conchas e ossos. Neste processo ocorre substituição da matéria orgânica por matéria mineral. Ex.: troncos silicificados;

- Incrustações: o ser vivo é preservado por deposição de sedimentos muito finos, como o carbonato de cálcio. Ex.: fósseis em calcite;

- Moldagem/Impressão: o organismo é moldado pelos sedimentos que o envolvem, formando-se moldes internos e/ou externos. As estruturas do organismo podem desaparecer por completo, restando, apenas, os seus moldes. Quando a moldagem ocorre em estruturas finas, como as asas de insectos, o processo designa-se impressão. Ex.: moldes de conchas de amonite;

- Marcas fósseis: são vestígios da actividade do organismo. A marca deixada pelo organismo é preservada, por moldagem, por exemplo. Ex.: pegadas de dinossauro.

Datação relativa das rochas

O estudo dos fosseis permite a datação relativa dos estratos numa coluna de estratos pertencentes a uma sequência estratigráfica, através da aplicação de diferentes princípios:

- Princípio da sobreposição: numa sequência estratigráfica sedimentar não deformada, os estratos mais antigos são os que localizam por baixo e os mais recentes são os que se localizam por cima.

- Princípio da continuidade lateral: um estrato sedimentar permanece lateralmente igual a si próprio ou varia de um modo contínuo.

- Princípio da identidade paleontológica: admite que os grupos de fósseis aparecem numa ordem definida e que se pode reconhecer um período do tempo geológico pelas características dos fósseis. Estratos que apresentem fósseis idênticos são da mesma idade. Estes são fósseis de idade, correspondentes a seres vivos que viveram durante intervalos de tempo curtos e que tiveram uma grande área de dispersão.

- Princípio da intersecção e princípio da inclusão: toda a estrutura que intersecta outra é mais recente do que ela.

Paleoambientes

As rochas sedimentares permitem reconstruir as condições e os ambientes existentes no momento da sua formação, determinar as condições atmosféricas, a fauna e a flora destes ambientes antigos. As características das rochas, tais como a textura, a natureza dos minerais, o processo de transporte, sedimentação e diagénese, permitem definir o ambiente de formação da rocha ou o seu fáceis. Os diferentes tipos de fáceis que correspondem a diferentes ambientes de sedimentação podem ser continentais (ex.: fluviais, lacustres, glaciares), de transição (ex.: lagunar, estuarina) ou marinhos (ex.: litoral, nerítico, batial). Na caracterização dos diferentes paleoambientes assumem particular relevo os fósseis de fáceis ou de ambiente. Estes fósseis permitem, pela aplicação do princípio das causas actuais, correlacionar os ambientes actuais com os ambientes antigos. Os fósseis de fáceis caracterizam-se por pertencerem a seres que ocupam ambientes específicos e que não sofreram evolução ou, então, apenas pequenas modificações ao longo das épocas geológicas.