Processos de diferenciação magmática

Um só magma pode originar diferentes tipos de rochas, visto ser constituído por uma mistura complexa que, ao solidificar, forma diferentes associações de minerais. Os processos de diferenciação magmática são: cristalização fraccionada, a diferenciação gravítica e a assimilação magmática.

• Cristalização fraccionada - este processo é realizada em tempos diferentes, sendo que primeiro cristalizam os minerais ponto de fusão mais alto, seguidos dos restantes, por ordem decrescente dos respectivos pontos de fusão. Existem duas séries de reacções que se designam por série dos minerais ferromagnesianos ou série descontínua e série das plagioclases ou série contínua. Durante o arrefecimento do magma, na série descontínua, primeiro formam-se as olivinas, cujo ponto de fusão é mais elevado, simultaneamente forma-se anortite da série contínua. A temperaturas mais baixas, o magma residual formará feldspato potássico, moscovite e quartzo, este último cristaliza nos espaços existentes entre os cristais já formados.

• Diferenciação gravítica - os primeiros minerais que cristalizam são mais densos, separam-se do magma por acção da gravidade e acumulam-se no fundo da câmara magmática.
• Assimilação magmática - o magma pode reagir com as rochas encaixantes, assimilando-as parcialmente, o que altera a composição do magma inicial.

Processos de formação de minerais

Numa rocha magmática, a génese dos diferentes minerais que a constituem não é simultânea, porque os diferentes minerais têm diferentes temperaturas de cristalização.

Os movimentos das partículas dependem não só das condiçóes internas inerentes à própria natureza das substâncias que cristalizam mas também de factores externos (a agitação do meio em que se formam, o tempo, o espaço disponível e a temperatura).

A forma dos cristais é dependente das condições envolventes, mas a estrutura cristalina é constante e independente dessas condições. A estrutura cristalina é formada por fiadas de partículas ordenadas ritmicamente segundo direcções do espaço, definindo uma rede em que existem unidades de forma paralelepipédica que constituem a malha elementar ou motivo cristalino.

A interacção das partículas tende a criar uma estrutura ordenada em que as ligações entre elas sejam tão numerosas e fortes quanto possível. As partículas que não chegam a atingir o estado cristalino, ficando a estrutura desordenada, designa-se por estrutura amorfa ou vítrea.

• Isomorfismo - minerais que, embora, quimicamente diferentes, apresentam a estrutura interna idêntica e formas externas semelhantes, designam-se por substâncias isomorfas. É o caso das plagioclases, em que ocorre a substituição, na rede estrutural, de um tipo de ião por outro ião diferente (os raios dos iões têm de ser semelhantes). As plagioclases, são minerais que mantêm constante a sua estrutura interna, mas que variam de composição, são conhecidas como a série isomorfa ou solução sólida.

• Polimorfismo - minerais que apresentam a mesma composição química, mas redes cristalinas diferentes. É o caso do carbonato de cálcio que forma dois minerais diferentes, a calcite e a aragonite, e o carbono que forma o diamante e a grafite. Este último origina dois minerais diferentes pela influência da temperatura e pressão. A grafite forma-se a condições de baixa pressão, enquanto que o diamante forma-se a altas pressões, apresentando uma estrutura mais densa.

Rochas magmáticas - Diversidade de magmas

A formação de rochas magmáticas está relacionada com a mobilidade da litosfera e ocorre nos limites convergentes e divergentes das placas litosféricas. Estes limites correspondem a regiões onde as condições de pressão e de temperatura permitem a fusão parcial das rochas da crusta e do manto superior, originando magmas. Conforme o magma consolida em profundidade ou à superfície gera, respectivamente, rochas intrusivas ou plutónicas, e rochas extrusivas ou vulcânicas.

Além das condições já referidas para a fusão de materiais constituintes do manto e da crusta, a diminuição da pressão e a hidratação desses materiais também conduz à fusão do material.

No caso da fusão por hidratação, a junção de água aos materiais mantélicos desloca o ponto de fusão para temperaturas mais baixas. Assim, o material começa a fundir a uma temperatura inferior àquela que fundiria na ausência de água.

Existem três tipos fundamentais de magmas: riolítico, andesítico e basáltico.

• Magmas riolíticos - formam-se a partir da fusão parcial das rochas constituintes da crusta continental. Estes magmas são muito ricos em gases, porque resultam da fusão das rochas da crusta continental, ricas em água e dióxido de carbono. Verifica-se a formação deste magma em zonas de choque de placas continentais que originam cadeias montanhosas. A crusta terrestre, nestas zonas, deforma-se devido à acção de forças tectónicas, aumentando de espessura e consequentemente aumenta a pressão e a temperatura, criando as condições necessárias à fusão parcial das rochas da crusta.

• Magmas andesíticos - formam-se em zonas de subducção a partir do choque entre placa continental e oceânica. A composição deste magma depende da quantidade e da qualidade do material (água e sedimentos) do fundo oceânico subductado. Na formação deste magma, a presença de água a temperaturas elevadas e sob pressão facilita a fusão dos materiais.

• Magmas basálticos - constituem grande parte das rochas dos fundos oceânicos. São expelidos ao longo dos riftes e dos pontos quentes (surgem a partir da ascensão de plumas térmicas oriundas do manto profundo, que ao subirem sofrem descompressão originando os pontos quentes), resulta da fusão parcial de uma rocha constituinte do manto, o perodotito.

Rochas sedimentares, arquivos históricos da Terra

«O presente é a chave do passado»

O estudo dos sedimentos e das rochas sedimentares permite não só fazer a datação de muitas formações como também reconstituir os ambientes antigos ou paleoambientes em que as rochas se formaram.

As rochas sedimentares são estratificadas e fossilíferas, preservam, também, determinadas estruturas que ajudam a desvendar as condições da sua formação.

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

• Fendas de dessecação ou fendas de retracção – estas fendas observam-se em terrenos argilosos actuais, aparecem conservadas em rochas antigas.

• Marcas das gotas da chuva – aparecem em rochas antigas com aspecto idêntico ao que acontece na actualidade.
• Icnofósseis (pegadas de animais, pistas de reptação, fezes fossilizadas) – fornecem informações sobre ambientes sedimentares do passado, hábitos dos animais e tipos de alimentos.

Segundo o Princípio das causas actuais ou Princípio do actualismo, pode explicar-se o passado a partir do que se observa hoje, isto é, causas que provocaram determinados fenómenos no passado são idênticas às que provocam o mesmo tipo de fenómenos no presente.

Fósseis são restos ou vestígios de seres vivos que viveram em tempos geológicos anteriores e que foram contemporâneos da diagénese da rocha que os contém. O conjunto de processos que leva à preservação de restos ou vestígios de organismos nas rochas denomina-se fossilização.

• Mumificação – os organismos são conservados inteiros e sem alterações, quando são envolvidos por um meio isolante que evita o contacto com o oxigénio.

• Moldagem – o organismo ou alguma parte do seu corpo imprime um molde nos sedimentos que o envolvem. Muitas vezes, o organismo desaparece e apenas resiste o molde. O molde pode ser interno – o molde da superfície interna, ou externo – corresponde ao molde da superfície externa nos sedimentos. A estes moldes correspondem os respectivos contramoldes. Certos órgãos muito finos e achatados deixam um tipo especial de moldagem – a impressão.

• Mineralização – as partes duras podem ser preenchidas por minerais transportados em solução e que substituem a matéria orgânica, mantendo inalterada a estrutura e a forma do órgão.
• Icnofósseis (marcas fósseis) – são pegadas, marcas de reptação, rastos que constituem evidências da actividade do ser vivo cuja marca a litogénese não destruiu.

Escala do tempo geológico

Uma escala do tempo geológico corresponde a uma espécie de calendário da idade relativa das formações geológicas da Terra.

A escala do tempo geológico tem várias divisões com diferentes amplitudes, acima das Eras existem Eons e as Eras estão divididas em unidades menores, Períodos, que se subdividem em Épocas.

Em determinados momentos da história da Terra aconteceu um renovamento da fauna e da flora. Verificaram-se extinções em massa que afectaram grupos inteiros de seres vivos, seguidas de uma expansão e diversificação de novas formas.

Quanto mais recuadas no tempo, mais inseguras são as divisões do tempo geológico, devido à falta de dados fósseis em boas condições nas rochas do passado longínquo da Terra, em que a vida era simples e pouco diversificada.

Reconstituição de paleoambientes

As rochas sedimentares são geradas em ambientes muito próprios e conservam indicadores das condições desses ambientes. A fácies da rocha corresponde às características físicas, estruturais, texturais e mineralógicas que caracterizam os estratos.

Os fósseis de fácies permitem reconstituir os ambientes em que as rochas que os contêm foram geradas. Os fósseis são fundamentais para a reconstituição dos paleoambientes, aplicando o princípio das causas actuais.

Princípios da datação relativa

A datação relativa corresponde à determinação da ordem cronológica de uma sequência de acontecimentos, isto é, estabelece a ordem pela qual as formações geológicas se constituíram no lugar onde se encontram.

A estratigrafia é o ramo da Geologia que se ocupa do estudo das rochas sedimentares e das suas relações espaciais e temporais.

• Princípio da sobreposição - numa sequência de estratos na sua posição original, qualquer estrato é mais recente do que aquele que está abaixo dele e mais antigo do que os estratos que a ele se sobrepõem. A velocidade e as condições de sedimentação variam ao longo do tempo e pode haver períodos de interrupção da sedimentação. Se as rochas afloram podem sofrer erosão. Se, posteriormente, a sedimentação, devido a nova imersão, continuar, forma-se um estrato que assenta numa superfície erodida - superfície de descontinuidade. Se após a formação da primeira série de estratos a sua posição for alterada por acção de forças tectónicas, perdendo a sua horizontalidade, e se, depois, ocorrer a deposição de outra série de estratos, a superfície de separação das duas séries designa-se por discordância angular.
• Princípio da continuidade lateral - os estratos podem ser mais ou menos espessos consoante as condições de sedimentação. Em duas colunas estratigráficas de dois lugares geograficamente distantes, sequências de estratos idênticas (mesmo que os estratos tenham dimensões variáveis) correspondem a estratos com a mesma idade.
• Princípio da identidade paleontológica - estratos pertencentes a colunas estratigráficas diferentes e que possuam conjuntos de fósseis semelhantes têm a mesma idade relativa. Para esta datação, são importantes os fósseis de idade, pois viveram durante um período de tempo relativamente curto, apresentaram uma grande expansão geográfica e testemunharam a rápida evolução dos seres.
• Princípio da intersecção e princípio da inclusão - segundo o princípio da intersecção, toda a estrutura que intersecta outra é mais recente do que ela. Segundo o princípio da inclusão, fragmentos de rochas incorporados ou incluídos numa rocha são mais antigos do que a rocha que os engloba.