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Geologia Geral 7a Edição

José Henrique Popp

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O autor e a editora empenharam-se para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores dos direitos autorais de qualquer material utilizado neste livro, dispondo-se a possíveis acertos caso, inadvertidamente, a identificação de algum deles tenha sido omitida. Não é responsabilidade da editora nem do autor a ocorrência de eventuais perdas ou danos a pessoas ou bens que tenham origem no uso desta publicação. Apesar dos melhores esforços do autor, do editor e dos revisores, é inevitável que surjam erros no texto. Assim, são bem-vindas as comunicações de usuários sobre correções ou sugestões referentes ao conteúdo ou ao nível pedagógico que auxiliem o aprimoramento de edições futuras. Os comentários dos leitores podem ser encaminhados à LTC — Livros Técnicos e Científicos Editora pelo e-mail ltc@grupogen.com.br. Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright © 2017 by LTC — Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda. Uma editora integrante do GEN | Grupo Editorial Nacional Reservados todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na internet ou outros), sem permissão expressa da editora. Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro, RJ __ CEP 20040-040 Tels.: 21-3543-0770 / 11-5080-0770 Fax: 21-3543-0896 ltc@grupogen.com.br www.ltceditora.com.br

Capa: Christian Monnerat Imagem: Quebrada de las Conchas, Cafayate, Argentina. © Antonio Liccardo. Editoração Eletrônica: Design Monnerat CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ P866g 7. ed. Popp, José Henrique, 1939Geologia geral / José Henrique Popp. - 7. ed. - Rio de Janeiro : LTC, 2017. il. ; 28 cm. Inclui bibliografia e índice ISBN 978-85-216-3122-4 1. Geologia. I. Título. 16-32353

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Prefácio Pesquisas nas áreas do conhecimento humano, particularmente na ciência, tecnologia e informática, têm produzido resultados crescentes de novas informações divulgadas em profusão por meio de notas, artigos em revistas especializadas e outros veículos, em parte também na internet. Para acompanhar todo esse processo de descobertas e inovações que estão ocorrendo, cada vez mais tempo é requerido em estudos e consultas bibliográficas. No que se refere ao ensino, cabe ao corpo docente a tarefa de selecionar qualitativa e quantitativamente os assuntos julgados necessários aos objetivos que se pretende atingir em cada programa de ensino, de acordo com as especificidades requeridas, adequando as matérias ao tempo regulamentar dos cursos. Observados os limites da carga horária e o conteúdo programático, importantes assuntos ainda certamente ficarão de fora, e somente serão oferecidos opcionalmente em disciplinas paralelas, entre as quais algumas em caráter eletivo, caso contrário, tornariam os cursos excessivamente extensos. Como é sabido, ainda assim o descompasso permanece e muito restará a ser conhecido e estudado, porém em outras modalidades de programas desenvolvidos em cursos de aperfeiçoamento e pós-graduação, entre outros. Tais considerações servem para mostrar que dificuldades semelhantes surgem na estruturação e configuração de um livro com as características deste, que, por princípio, se propõe a reunir os mais importantes campos de estudos das geociências. Não seria exagero dizer também que este espaço deve conter, de maneira abrangente e concisa, mais de 4 bilhões de anos da incrível história dos acontecimentos mais marcantes do planeta, situado na margem de um gigantesco Universo mais antigo e complexo ainda. Em busca dessa tentativa, encontram-se aqui reunidos, em 21 capítulos inter-relacionados, os aspectos julgados mais importantes do conhecimento das ciências geológicas, integrados às mais recentes pesquisas relativas a cada área de estudo. Cabe lembrar que o conteúdo de qualquer um dos capítulos aqui tratados é objeto de compêndios com abordagem abrangente e mais completa possível de espessos tratados, contendo centenas de páginas, destinados aos estudos de áreas específicas da geologia. Os trabalhos de pesquisas sobre a literatura geológica, assim como aqueles de outras áreas do conhecimento, encontram-se publicados em revistas especializadas que envolvem temas de grande especificidade relacionados com os inúmeros campos da geologia, como, por exemplo, as áreas de geoquímica, geocronologia, geofísica, geologia do petróleo, bioestratigrafia, sedimentologia, entre outras. Nesta 7a edição, o leitor encontrará, no final de cada capítulo, uma relação bibliográfica relacionada com

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os temas abordados, em publicações diversas, que servem de orientação e busca de trabalhos mais específicos sobre o assunto. Como ideia básica, propõe-se aqui, inicialmente, disponibilizar e explicitar os conhecimentos atuais necessários à compreensão em dimensões globais ou espaciais da posição do planeta Terra, integrado ao sistema solar, como parte do Universo, e, em razão disso, como ele é afetado por forças gravitacionais e outras de explosiva energia encontrada dispersa em todo o Cosmos. Particularizando um pouco mais, chega-se aos muitos aspectos resultantes da inteiração de diversos fenômenos relacionados com as radiações solares, a influência da posição e atração da Lua e do Sol, bem como seus efeitos sobre as correntes marinhas que, alterando as temperaturas nos mares e na terra, produzem mudanças na velocidade dos ventos, na intensidade das chuvas e secas, derretem o gelo e provocam tempestades e furacões. O estudo da Terra propriamente dito tem necessariamente início com o entendimento dos intrincados movimentos das placas tectônicas, inerente à dinâmica interna do planeta, que é contínua, desde que se formou há 4,6 bilhões de anos, sendo a responsável pela disposição e deriva dos continentes que repartem os mares, formam montanhas e produzem violentas explosões vulcânicas, temíveis terremotos, tsunamis etc. Se a dinâmica interna, também conhecida como forças endógenas, é responsável pelo crescimento da superfície terrestre produzindo elevações e cones vulcânicos, as forças exógenas são aquelas produzidas pelos ventos (decorrentes dos movimentos da Terra), pelo ciclo das águas, chuvas, neve, rios e que acabam exercendo uma ação contrária, destrutiva, desgastando e rebaixando o relevo. Os grandes batólitos de granitos, formados e alojados a centenas de metros abaixo do solo, entretanto, acabam surgindo na superfície, inicialmente graças às forças exógenas que provocam a erosão das rochas sobrejacentes, aliviando a pressão sobre os blocos que, por movimentos isostáticos, sobem e afloram, onde então também sob a ação intempérica são desgastados, triturados, transportransportados e soterrados em algum lugar. Essas ações contrárias entre forças de elevação e rebaixamento, para construir uma terra de altas montanhas ou de extensas planícies, nada mais é do que o delicado equilíbrio entre as duas grandes forças que conferem ao nosso planeta suas características geomórficas desse curto intervalo de tempo geológico que presenciamos. Hoje muito se sabe sobre os mecanismos que regem essas forças, como atuam e vêm transformando e moldando a Terra através dos tempos geológicos, assunto que será sempre abordado e relacionado com os temas tratados. A formação e a transformação das rochas, com o passar dos tempos, estão relacionadas com as forças internas e a seu calor, responsável pela expulsão das rochas magmáticas da crosta em direção à superfície, onde ficam expostas e passam

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Prefácio

por contínuos ínuos processos de alteração; fragmentadas ou dissolvidas são transportadas e depositadas em bacias, depois levantadas por forças internas que movem as placas tectônicas que terão efeitos múltiplos, provocando metamorfismo, elevações e, mais uma vez, poderão ser recicladas como sedimentos em processos cíclicos infinitos. Ao longo de toda a história e juntamente com todos esses conturbados episódios, surge, nessa imensidão do Universo, a vida no planeta Terra. Originada e desenvolvida por singulares processos biológicos, resiste a todos os efeitos catastróficos produzidos por vulcões, com lavas incandescentes, gases tóxicos e ardentes, queda e explosão de meteoritos, variações climáticas da ordem de dezenas de graus positivos ou negativos, sob as condições aparentemente inóspitas, sobrevive, adapta-se, evolui, diversifica-se, ramifica-se e dispersa-se por todos os habitats dos continentes e mares, sem exceção, não obstante inúmeras espécies não tenham conseguido resistir aos severos processos de transformações ecológicas e sucumbiram, desaparecendo para sempre. O gênero Homo, como sabemos, apareceu recentemente na África e, impelido por condicionantes climáticas e ambientais, partiu em jornadas, 1,7 milhão de anos atrás, em direções aleatórias, alcançando a Ásia, a Europa, a América do Norte, sofrendo mutações progressivas e finalmente chegando à América do Sul há menos de 14 milhões de anos. O aparecimento do Homo sapiens causou, ao longo do tempo, uma mudança incomum e única na paisagem, por vezes tanto quanto aquelas produzidas pelas forças da Terra que lhe deu origem, guardadas as devidas proporções, no que se refere a seus feitos e efeitos construtivos e destrutivos. A compreensão das relações do homem com o planeta e suas complexidades cada vez maiores exigem profundos estudos e reflexões sobre a dinâmica terrestre como um todo para alcançar o difícil caminho da sustentabilidade. A utili-

zação dos recursos naturais e minerais, muitos imprescindíveis e vitais, provenientes do solo, do mar, da água e do ar, necessários à sobrevivência de todas as espécies de vida, depende cada vez mais de estudos e avançada tecnologia para os suprimentos das necessidades de uma Terra cada vez mais degradada. A geologia tem muito a contribuir sob muitos aspectos desse vasto campo. A mineração e seus produtos, o petróleo e outras fontes de energia, as rochas e os minerais, bem como sua utilização, a água subterrânea e potável, a formação e a conservação dos solos e as causas e os tipos de desmoronamento e destruição das encostas e enchentes que acarretam prejuízos e mortes, constituem alguns dos assuntos do vasto campo das ciências geológicas. Nesta nova edição foram adicionadas mais de 120 novas imagens, entre fotos e desenhos esquemáticos para melhor ilustrar os 21 capítulos ampliados e atualizados. Neste espaço reitero meus agradecimentos a todos que de um modo ou de outro se dispuseram a auxiliar-me nessa jornada ao longo de todas as edições e reimpressões: Dr. André Virmound Bittencourt, Dr. Donizeti Giusti, os acadêmicos de geologia Gustavo Alexis Hinz e Patricia Ribas, Dr. Rodolfo Ângulo, Dr. Riad Salamuni, Dra. Cristine Carola Fay, Dra. Rosemary Dora Becker, Prof. Roberto Veiga, Dulcineya Dellatre (bibliotecária), Dr. João José Biggarella, Dr. Osvaldo Bordonaro, Dr. Nelson Chodur, Prof. Dr. Mark A. Wilson, professor do Departamento de Geologia do College of Wooster, Ohio, EUA, pela permissão da reprodução das imagens, Prof. Fernando Mancini e minha esposa, Dra. Marlene B. Popp, e minhas filhas, Caroline e Gabriele. Nesta edição, devo meus agradecimentos ao geólogo Dr. Antonio Liccardo, que mais uma vez gentilmente nos brindou com belas fotografias e também revisou os novos textos, o que não me exime de nenhuma falha ou incorreção. O Autor

Sobre o autor Como professor titular do Departamento de Geologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR), lecionou nas cadeiras de Geologia Geral e Estratigrafia. Pesquisador, publicou dezenas de trabalhos científicos em revistas especializadas, artigos e dois livros didáticos. Mestre e doutor em Geociências pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, foi coordenador do curso de Geologia e pró-reitor de Pesquisas e Pós-graduação da UFPR. Foi diretor de pesqui-

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sas da Fundação da UFPR e vice-presidente e presidente da Sociedade Brasileira de Geologia – Núcleo Paraná, além de diretor-presidente da Mineropar (Minerais do Paraná S.A.), empresa de mineração do Estado do Paraná. Como membro do IGCP (International Geological Correlation Programme), patrocinado pela Unesco, elaborou e apresentou trabalhos de correlação geológica, organizou e conduziu excursões por diversos países da América do Sul.

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Material Suplementar Este livro conta com o seguinte material suplementar n

Ilustrações da obra em formato de apresentação (restrito a docentes).

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Sumário Apresentação........................................................................ vii Prefácio ................................................................................ix Introdução .............................................................................1 Capítulo 1 O Planeta Terra e o Universo .........................................4 1.1 A Terra Habitada ............................................................................... 4 1.2 O Universo das Galáxias .................................................................... 6 1.2.1 Tipos de Galáxias.................................................................. 6 1.2.2 Os Planetas .......................................................................... 9 1.3 O Planeta Terra ................................................................................. 9 1.3.1 Precessão do Eixo de Rotação da Terra................................ 10 1.3.2 Estrutura ............................................................................ 12 1.3.3 Composição........................................................................ 12 1.3.4 Relevo ................................................................................ 14 1.3.5 Crosta Terrestre .................................................................. 15 Capítulo 2 Tectônica Global ........................................................17 2.1 Magnetismo e Calor ....................................................................... 17 2.2 Tectônica de Placas......................................................................... 17 2.2.1 Deriva Continental ............................................................. 18 2.2.2 Mosaico de Placas .............................................................. 19 2.2.3 Resumo .............................................................................. 23 2.3 Orogênese e Cráton ........................................................................ 24 Capítulo 3 Vulcanismo e Terremotos – A Origem das Rochas Ígneas .......................................26 3.1 Vulcanismo..................................................................................... 26 3.1.1 Estrutura Vulcânica ............................................................ 26 3.1.2 Atividades Vulcânicas ......................................................... 27 3.1.3 Produtos Vulcânicos ........................................................... 27 3.1.4 Cones Vulcânicos ................................................................ 29 3.1.5 Vulcões Submarinos ........................................................... 30 3.1.6 Gêiseres ............................................................................. 30 3.1.7 Vulcanismo no Brasil .......................................................... 31 3.1.8 Distribuição Mundial dos Vulcões ....................................... 32 3.2 Terremotos ..................................................................................... 33 3.2.1 Distribuição dos Terremotos ............................................... 35 3.3 Origens e Tipos de Montanhas ........................................................ 35 Capítulo 4 O Movimento das Placas e a Formação das Bacias Sedimentares ............................................37 4.1 Generalidades ................................................................................ 37 4.2 Classificação das Bacias Sedimentares............................................ 38 4.2.1 Bacias Continentais em Áreas de Movimentos Divergentes ...38 4.2.2 Bacias Continentais em Áreas de Movimentos Convergentes...40 4.2.3 Bacias Oceânicas em Áreas de Placas Convergentes ........... 41 4.2.4 Áreas de Movimentos de Placas Divergentes ...................... 42

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4.3 Tectônica de Placas e Composição dos Sedimentos ........................ 42 4.3.1 Província do Bloco Continental........................................... 42 4.3.2 Província dos Arcos Magmáticos ........................................ 42 4.3.3 Províncias Orogenéticas Recicladas .................................... 43 4.4 Bacias Sedimentares Brasileiras ..................................................... 44 4.4.1 Plataforma ......................................................................... 44 4.4.2 Bacias Intracratônicas ........................................................ 45 4.4.3 Bacias Costeiras Brasileiras ................................................. 46 Capítulo 5 Minerais e Gemas ......................................................51 5.1 Conceito de Mineral........................................................................ 51 5.2 Os Elementos e os Cristais............................................................... 51 5.3 A Forma Cristalina .......................................................................... 51 5.4 Sistemas Cristalinos........................................................................ 51 5.5 Propriedades Físicas dos Minerais................................................... 52 5.6 Propriedades Elétricas dos Minerais ............................................... 53 5.7 Propriedades Químicas dos Minerais .............................................. 53 5.8 Descrição dos Minerais Mais Comuns.............................................. 53 5.9 Reconhecimento dos Minerais........................................................ 58 5.10 Prática de Identificação ................................................................ 58 5.11 Tabelas para Classificação dos Minerais ........................................ 59 5.12 Gemas .......................................................................................... 59 Capítulo 6 Clima, Intemperismo e Solos ......................................69 6.1 Considerações Climáticas e Paleoclimáticas .................................... 69 6.2 Sistemas de Circulação Atmosférica na América do Sul e o Clima ... 69 6.3 Mudanças Climáticas ...................................................................... 70 6.4 Zonas Climáticas ............................................................................. 72 6.5 Clima e Intemperismo .................................................................... 72 6.6 Intemperismo................................................................................. 73 6.6.1 Processos Físicos................................................................. 73 6.6.2 Processos Químicos ............................................................ 74 6.6.3 Processos Biológicos........................................................... 76 6.7 Manto de Intemperismo ................................................................. 76 6.8 Movimentos de Massas .................................................................. 77 6.8.1 Tipos de Movimentos ........................................................ 77 6.9 Os Solos .......................................................................................... 79 6.9.1 Formação do Solo .............................................................. 80 6.9.2 Classificação dos Solos ....................................................... 81 6.10 Intemperismo, Geomorfologia e Tipos de Solos............................ 81 6.11 Solos e Clima ................................................................................ 81 6.11.1 Solos de Regiões Tropicais, Subtropicais e Mediterrâneas ... 82 6.11.2 Solos de Regiões Tropicais Secas ...................................... 84 6.11.3 Solos de Regiões Tropicais Úmidas ................................... 84 6.11.4 Solos de Regiões Frias e Temperadas Úmidas ................... 84 Capítulo 7 Sedimentos: Processos e Estruturas Deposicionais........86 7.1 Nascimento do Sedimento ............................................................. 86 7.2 Transporte das Partículas Sedimentares ......................................... 86

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Sumário

7.3 7.4 7.5 7.6

Textura dos Grãos ........................................................................... 87 Os Sedimentos e o Meio ................................................................. 89 Sedimentos Clásticos e os Precipitados Químicos ........................... 90 A Disposição das Partículas, a Formação das Estruturas Sedimentares e Seu Significado ..................................................... 92

Capítulo 8 Rochas Sedimentares: Ambientes e Sistemas Deposicionais ............................................................99 8.1 Rochas Sedimentares Clásticas ..................................................... 100 8.2 Rochas Carbonáticas ..................................................................... 103 8.3 Rochas de Origem Química ........................................................... 103 8.4 Tectônica de Placas, Fonte dos Sedimentos e Bacias Sedimentares ................................................................. 104 8.4.1 Província Continental ....................................................... 104 8.4.2 Província dos Arcos (Orogênicos) Magmáticos.................. 104 8.4.3 Província Orogenética Mista ou Reciclados....................... 105 8.5 Ambientes e Sistemas Deposicionais ............................................ 105 8.5.1 Ambientes de Sedimentação ........................................... 105 8.5.2 Sistemas Deposicionais .................................................... 105 8.5.3 Princípio do Uniformitarismo e Reconstrução de Ambientes Antigos ...................................................... 105 8.5.4 Classificação dos Ambientes Deposicionais ...................... 106 8.5.5 Caracteres Diferenciais entre Ambientes Continental e Marinho ........................................................................ 107 8.5.6 Principais Caracteres Sedimentológicos e Paleontológicos dos Ambientes ................................................................. 107 8.5.7 Registros da Perfilagem e Interpretação dos Ambientes .. 109 8.5.8 Perfil de Raios Gama ........................................................ 109 8.6 Métodos Sísmicos ......................................................................... 109 Capítulo 9 A Vida e o Meio: Restos e Vestígios Fósseis ................. 111 9.1 Formas de Vida ............................................................................. 111 9.2 A Utilização dos Registros das Atividades de Vidas do Passado ..................................................................... 115 9.3 Ichnologia .................................................................................... 118 9.4 O Estabelecimento dos Sistemas Geológicos ................................ 121 9.5 A Coleta de Informações e as Formas de Representação ............... 124 Capítulo 10 Rochas Ígneas ou Magmáticas ................................ 127 10.1 Generalidades.............................................................................. 127 10.2 Origens e Tipos de Magmas ......................................................... 127 10.3 Tipos de Atividades Magmáticas.................................................. 128 10.4 Classificação das Rochas Ígneas ................................................... 131 10.4.1 Modo de Ocorrência ....................................................... 131 10.4.2 Textura........................................................................... 131 10.4.3 Estruturas ...................................................................... 131 10.4.4 Composição Mineralógica e Química ............................. 132 10.5 Principais Rochas Ígneas .............................................................. 133 Capítulo 11 Rochas Metamórficas ............................................. 136 11.1 Conceito de Rochas Metamórficas e Metamorfismo ................... 136 11.2 Tipos de Metamorfismo ............................................................. 136 11.3 Estrutura e Textura das Rochas Metamórficas ............................ 138 11.4 Graus de Metamorfismo ............................................................ 138 11.5 Principais Tipos de Rochas Metamórficas ................................... 138 11.6 A Importância das Rochas e Minerais ......................................... 139

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Capítulo 12 Deformações Estruturais nas Rochas: Falhamentos e Dobramentos ......................................................... 146 12.1 Generalidades.............................................................................. 146 12.2 Falhamentos ................................................................................ 146 12.2.1 Elementos das Falhas ..................................................... 147 12.2.2 Classificação das Falhas.................................................. 147 12.2.3 Sistemas de Falhas......................................................... 148 12.2.4 Efeitos de Falhamentos na Topografia ............................ 149 12.2.5 Feições Geológicas Decorrentes dos Falhamentos .......... 149 12.3 Dobramentos............................................................................... 150 12.3.1 Componentes das Dobras .............................................. 151 12.3.2 Classificação das Dobras ................................................ 151 12.4 Medindo a Atitude das Camadas ................................................. 153 Capítulo 13 Distribuição das Águas e Recursos Hídricos .............. 155 13.1 Considerações Gerais ................................................................... 155 13.2 A Água Subterrânea..................................................................... 156 13.3 Carste .......................................................................................... 157 13.4 Poços Artesianos .......................................................................... 158 13.5 A Água nas Regiões Litorâneas .................................................... 159 13.6 Fontes .......................................................................................... 159 Capítulo 14 Rios: Processos Fluviais e Aluviais............................ 160 14.1 Rios ............................................................................................. 160 14.1.1 O Transporte de Materiais .............................................. 161 14.2 Padrões de Drenagem e Depósitos ............................................... 161 14.2.1 Rios Entrelaçados ........................................................... 162 14.2.2 Rios Meandrantes .......................................................... 165 14.3 Deltas .......................................................................................... 168 14.3.1 Deltas Antigos Brasileiros .............................................. 170 14.4 Leques ......................................................................................... 172 14.4.1 Leques Aluviais .............................................................. 172 14.4.2 Leques Deltaicos ............................................................ 173 14.4.3 Inunditos ....................................................................... 173 14.4.4 Lagos ............................................................................. 174 Capítulo 15 Ação Geológica do Gelo – Ambientes e Depósitos ............................................................ 177 15.1 Neve e Gelo.................................................................................. 177 15.2 Geleiras........................................................................................ 177 15.3 A Erosão Glacial ........................................................................... 178 15.4 Depósitos Glaciais ........................................................................ 180 15.5 Glaciações.................................................................................... 182 Capítulo 16 Regiões Desérticas – Ambientes e Depósitos ............ 187 16.1 O Vento ........................................................................................ 187 16.2 Regiões Áridas e Semiáridas ........................................................ 187 16.3 Regiões do Deserto ..................................................................... 187 16.4 Transportes e Erosão Eólica .......................................................... 189 16.5 Caracteres dos Depósitos e Ambientes Sedimentares .................. 189 16.6 O Deserto Mesozoico do Sul do Brasil........................................... 193 16.7 A Importância Econômica dos Depósitos Eólicos .......................... 193 Capítulo 17 Oceanos – Ambientes Marinhos e Costeiros.............. 195 17.1 Dinâmica dos Oceanos ................................................................. 195 17.2 Regiões Marinhas: Ambientes Costeiros....................................... 197

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Sumário

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Praias........................................................................................... 198 Bacias de Circulação Restrita, Lagoas e Lagunas .......................... 205 Plataforma Continental ............................................................... 208 A Plataforma Continental Brasileira ............................................. 209 Recifes ......................................................................................... 212 Talude.......................................................................................... 214 Região Abissal ............................................................................. 218

Capítulo 20 Recursos Energéticos.............................................. 265 20.1 O Carvão ...................................................................................... 265 20.2 O Xisto Betuminoso ..................................................................... 268 20.3 O Petróleo .................................................................................... 269 20.4 O Urânio e a Energia Nuclear........................................................ 276 20.5 Energia Geotérmica ..................................................................... 277 20.6 Energia Eólica .............................................................................. 277

Capítulo 18 Princípios de Estratigrafia ...................................... 223 18.1 Processos de Datação ................................................................... 224 18.2 Sequências Deposicionais ............................................................ 226 18.3 O Caráter Episódico do Registro Sedimentar ................................ 227 18.4 A Organização dos Estratos nas Sequências ................................. 230 18.5 Interrupção de Sequências (Discordância) ................................... 232 18.6 Classificações Estratigráficas ........................................................ 234 18.7 Fácies ........................................................................................... 244 18.8 Correlação Geológica ................................................................... 247

Capítulo 21 Breve História da Terra ........................................... 279 21.1 Pré-Cambriano (4.600 m.a.–542 m.a.)........................................ 280 21.2 Éon Fanerozoico (542 m.a.–2.000 anos) ...................................... 281 21.2.1 Era Paleozoica ............................................................... 281 21.2.2 Era Mesozoica ................................................................ 285 21.2.3 Era Cenozoica (65 m.a.-1.800.000 Anos)........................ 288

Capítulo 19 Mapas ................................................................... 254

Índice................................................................................. 325

17.3 17.4 17.5 17.6 17.7 17.8 17.9

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Glossário Geológico ............................................................. 293

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Rios: Processos Fluviais e Aluviais

14.1 Rios A chuva e a neve que caem sobre a Terra podem seguir vários caminhos antes de retornar à atmosfera. Uma grande parte se evapora no próprio local onde se precipita, parte é absorvida pelas plantas e mais tarde transformada em vapor de água. Certa quantidade se infiltra no solo e se junta à água subterrânea; o restante corre sobre a superfície, integrando os rios, e finalmente é encaminhado para o mar. As águas das chuvas correm pelas vertentes entre elevações, canalizam-se pelas irregularidades do terreno e unem-se formando os pequenos arroios. A princípio estes fluem intermitentemente, porém vão removendo partículas de solos e de rocha, abrindo os sulcos, até alcançar a superfície do lençol freático da água subterrânea da qual recebem contribuição, transformando-se em rios permanentes (Fig. 14.1). As fontes naturais também contribuem com o caudal, principalmente nas cabeceiras.

Figura 14.1 Rio Amazonas. (Foto: NASA.)

A velocidade das correntes de água varia segundo a topografia, o regime pluvial da região, a idade do rio e a carga transportada. A variação na velocidade pode determinar movimentos turbilhonares. O eixo de um rio é a porção onde sua velocidade é maior, e geralmente situa-se pouco acima de sua profundidade média, porque ali o atrito é menor. Nas vertentes mais íngremes a velocidade das águas é grande, formando sulcos e arrastando os resíduos resultantes. Parte das rochas é removida por dissolução. A velocidade das águas em determinados pontos é suficiente para arrancar fragmentos de rochas do fundo e, como consequência, aprofundar o leito. Os fragmentos de rochas arrancados

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são transportados pelas correntes, sofrem desgaste e atuam desgastando o leito do rio. A corrosão produz poços pelos redemoinhos das correntes carregadas de seixos. Os seixos ou fragmentos descrevem movimentos de rotação desgastando os poços que, finalmente, interligam‑se e aprofundam o rio (Fig. 14.5). Os rios transportam material de três formas: por solução, suspensão e arrasto, ou ainda por rolamento e salto. O conjunto (arrasto total) depende da velocidade e do volume do seu caudal. A maioria dos rios possui três partes segundo a inclinação ou declividade: o trecho da montanha ou fase juvenil do rio, o de maior pendente; o trecho do vale ou de maturação; e o trecho da planície ou senil, onde a pendente já próxima da foz é mínima. Neste ponto ele está próximo ao seu perfil de equilíbrio, ou seja, seu poder erosivo reduziu‑se ao mínimo. Nessa fase, o rio deposita grande parte do material transportado. Seu percurso torna-se então sinuoso, e aparecem praias de areia e pedregulhos na parte interna da curva. As curvas tornam-se cada vez mais pronunciadas, e o desgaste lateral supera o vertical. As curvas podem estender-se a ponto de se aproximarem umas das outras, e, finalmente, a parte que separa as curvas pode desaparecer. Por vezes o canal segue diretamente, deixando na lateral um lago em forma de ferradura que se mantém pelas chuvas ou secas. Tais segmentos chamam‑se meandros. Nesta fase, tal configuração decorre da grande deposição de fundo e da erosão que passou a ser lateral, sendo comuns meandros esculpidos em seus próprios sedimentos. Os meandros podem constituir uma série de braços mortos que, por ocasião das inundações, são preenchidos. Quando toda a planície do rio é coberta temporariamente, ocorre a deposição de argila nesses meandros. Nesta fase, o rio atingiu sua senilidade. Os depósitos argilosos são comumente explorados para fins cerâmicos. Havendo um movimento que provoque emergência da região ou aumento de pluviosidade, o rio pode sofrer um rejuvenescimento e passar a erodir mais intensamente. Quando um trecho de rocha dura se segue a outro de rocha mais mole no curso de um rio, esta última desgasta-se mais rapidamente, e forma-se um declive abrupto; são as cachoeiras (Fig. 14.2). Cachoeiras podem originar-se ainda por falhas ou diques. As Quedas do Iguaçu originaram-se principalmente por falhamentos de grandes rejeitos constatados no basalto mais a erosão diferencial nas várias sequências de derrames. As cataratas do Iguaçu são as maiores do mundo. São 2.700 m de largura que podem se dividir em até 275 cataratas e cachoeiras caindo de uma altura de 80 a 153 m de altura, dependendo da época do ano. O rio Iguaçu, responsável pelas cataratas, atravessa diversos patamares correspondentes

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Rios: Processos Fluviais e Aluviais 161 a derrames de basaltos de idade cretácea. Após as quedas, o rio de 1.300 km de extensão flui por um vale profundo de 80 m de largura (Fig. 14.3). As cataratas do Niágara, localizadas na divisa entre Estados Unidos e Canadá, são muito jovens, pois se formaram 12.500 anos atrás devido ao derretimento do gelo do último período interglacial. O fluxo de água de 2.400.000 litros por segundo que passa pela catarata é o mais volumoso da Terra. A força da água produz erosão nas rochas, o que resulta num retrocesso da queda de até 2 m por ano. O fluxo da água varia em função das exigências necessárias à geração de energia elétrica (Fig. 14.4).

Figura 14.2 Queda d’água em Senges, PR. (Foto: Antonio Liccardo.)

Figura 14.3 Cataratas do Iguaçu, Paraná. (Foto: J. J. Bigarella.)

14.1.1 O Transporte de Materiais Como se vê em seguida, o transporte de materiais é feito de três maneiras, a saber: por solução, suspensão e saltos. Transporte por solução. A quantidade de sais em solução nos rios depende de vários fatores, tais como chuva, constituição das rochas da área, dos tipos de solo e volume de água. Geralmente expressam em seus constituintes os elementos componentes das rochas. Anualmente os rios levam aos mares quase 4 bilhões de toneladas de sais dissolvidos. Grande parte destes se precipita, formando as rochas de origem química, e parte é aproveitada pelos seres vivos que também acabam por constituir rochas quando morrem. O rio Amazonas, em sua foz, lança anualmente 232 milhões de toneladas de material em solução, cujas maiores concentrações são de Al, Na, K, Ca, Mg e Fe, e as menores de Cu, Co, Mn, Ti, Zn, Cr e Pb, em sua maioria provavelmente nos Andes e nos Escudos guiano e brasileiro. Transporte por suspensão. Os rios transportam substâncias sólidas em suspensão e compostos como os hidróxidos de ferro, hidróxido de alumínio, argilas, sílica e coloides orgânicos por suspensão coloidal. As partículas sólidas são transportadas conforme a velocidade do rio, que aumenta de acordo com a pluviosidade, o gradiente e a largura. Quando as águas do rio não têm mais competência para transportar o material sólido, este se deposita em parte, inicialmente os mais grosseiros, passando pelos intermediários e finalmente os mais finos. As argilas e o material coloidal depositam‑se após chegarem ao mar, geralmente distante da costa. Transporte por saltos. Os seixos e blocos que constituem a menor percentagem da carga total rolam ou saltam com maior ou menor velocidade, dependendo da velocidade das águas, da declividade ou da irregularidade do terreno. Quando esse material se deposita forma os leitos de cascalhos, geralmente alongados no sentido da corrente. Os seixos arredondados e achatados ficam dispostos com a parte plana indicando a direção de montante e inclinados segundo a direção da corrente, imbricados como telhas em um telhado. Os primeiros sedimentos a se depositarem são os seixos, os quais se acumulam no sopé das montanhas (conhecidos por depósitos de piemonte ou leques aluviais, em virtude do seu formato). São depósitos grosseiros, mal selecionados, com estratificação irregular. Os depósitos das planícies diferem dos primeiros por serem mais bem selecionados, com estratificação melhor. Tendo em vista as peculiaridades deposicionais e erosivas nos leitos dos rios, formam-se estruturas acanaladas ou de corte e preenchimento, estratificação cruzada e outras estruturas típicas de ambiente fluvial. Muitas planícies de inundação contêm meandros abandonados e lagos com depósitos de material argiloso e matéria orgânica, estes últimos dando origem às turfeiras. Em alguns rios são encontrados minerais de especial valor econômico, como ouro, diamantes e cassiterita, os quais são transportados e depositados com areias e seixos.

14.2 Padrões de Drenagem e Depósitos Figura 14.4 Catarata do Niágara, divisa dos Estados Unidos e Canadá. (Foto do Autor.)

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O conhecimento dos processos fluviais sofreu grande impulso nas últimas décadas, graças aos estudos desenvolvi-

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162 Capítulo 14 dos na caracterização dos ambientes atuais de sedimentação fluvial e também às experiências no campo da engenharia hidráulica. O reconhecimento de antigos ambientes de sedimentação fluvial é importante na prospecção de minérios acumulados nesse ambiente, como, por exemplo, ouro, diamantes e cassiterita, além do carvão e do urânio. As dimensões e a importância desses depósitos são diretamente proporcionais à extensão das bacias fluviais e dos rios a elas relacionados. A vazão de um rio depende da área cortada pelo canal e da velocidade do fluxo. Essa relação determina o tamanho máximo de material que pode ser movido (competência do rio) e o volume de carga transportada (capacidade do rio). Em uma bacia de drenagem, dependendo das relações entre o declive e a vazão, resultarão canais em linha reta, canais entrelaçados ou meandrantes (Fig. 14.6). Os canais em linha reta ou retilíneos não formam bancos de ilhas e são muito instáveis, como, por exemplo, os distributários de determinadas planícies deltaicas.

Figura 14.5 Ação erosiva do rio sobre as rochas. (Foto: J. J. Bigarella.)

A

14.2.1 Rios Entrelaçados Os canais entrelaçados caracterizam-se por sucessivas bifurcações que voltam a coalescer mais abaixo, deixando entre estas barras arenosas e ilhas. Os canais são largos e migram lateralmente. Os padrões dos depósitos sedimentares produzidos por rios entrelaçados são devidos aos seguintes fatores: ▦ ▦ ▦

variação das condições climáticas; natureza do substrato; cobertura vegetal e gradiente.

Os rios entrelaçados apresentam baixa sinuosidade, sendo inferior a 1,5, enquanto os rios meandrantes apresentam uma sinuosidade superior a 1,5. A sinuosidade é a relação entre a extensão do canal e o comprimento da área. Os rios entrelaçados têm em sua carga principalmente areia, cascalho e muito pouca argila. Os padrões entrelaçados devem-se à excessiva carga que transportam e que depositam no próprio canal, produzindo estrangulamento no fluxo, obrigando o rio a alargar o canal, resultando numa grande migração lateral (Fig. 14.7-A). Há casos em que o canal se alargou 100 metros em 8 dias. O rio Kosi chegou a migrar 1 km por ano, alcançando uma média de 170 km em 200 anos. Miall (1977) fez uma revisão em cerca de 60 trabalhos relacionados com rios entrelaçados recentes e antigos, e pôde estabelecer algumas sequências típicas formadas por associações faciológicas distintas, que possibilitam o reconhecimento desses depósitos (Fig. 14.8-B). Os depósitos que permanecem de um sistema fluvial entrelaçado são provenientes de sedimentação em canais e barras, caracterizados por suas estruturas sedimentares e fácies. Estas são predominantemente arenosas e conglomeráticas, com pequenas ocorrências de fácies argilosas produzidas por eventuais transbordamentos (Fig. 14.7-B). Devido à grande migração lateral, os depósitos tendem para uma forma tabular.

R

Lo

C

Lo

B

Li

Li

P Li

M R

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Li M

D

Figura 14.6 A - Canais fluviais entrelaçados. B - Canais fluviais meandrantes. C - Barras e ilhas meandrantes.

P

Li

La

Lo - Longitudinal D - Longitudinal com fluxo diagonal R - Resíduo por erosão Li - Linguoide M - Linguoide modificada P - Barra em pontal La - Lateral

Figura 14.7-A Principais tipos de barras. (Modificado de Miall, 1977.)

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Rios: Processos Fluviais e Aluviais 163 Uma sequência vertical depositada em rios antigos e modernos mostra que os sedimentos constituem-se de depósitos de canal, preenchimento de canais escavados, reocupação de canal, transbordamento e ciclos de barras em pontal. Alguns desses rios apresentam ciclos granodecrescentes e podem ser confundidos com rios meandrantes, onde estes ciclos são as regras (ver Capítulo 18, Seção 18.8 - Fácies).

Modelos de sedimentação

Figura 14.7-B Rio entrelaçado de seleção granulométrica pobre com leito de carga arenosa e conglomerática nas margens, resíduos de depósitos construídos durante as enchentes. San Juan, Argentina. (Foto do Autor.)

As estruturas sedimentares são predominantemente constituídas de estratificação plano‑paralela, estratificação cruzada e acanalada. A seleção granulométrica é pobre. Ocorrem diversos tipos de barra (Fig. 14.7-A). Basicamente, ela pode ser de três tipos: ▦ ▦

Longitudinal: possui a forma alongada, segundo a direção da corrente, e é constituída principalmente de clastos. Barra em pontal: forma camadas do tipo coalescente, por corredeiras e escavações desenvolvidas ocasionalmente em áreas de baixa energia (Fig. 14.8-A). Transversal ou linguoide: consiste em clastos ou areias formadas por avalanchas progradacionais (Fig. 14.8-A).

Os depósitos de rios entrelaçados consistem, segundo Miall (op. cit.), em pelo menos três tipos de fácies conglomeráticas, quatro tipos de fácies arenosas e dois tipos de fácies de sedimentação fina (pelíticas).

As associações faciológicas e as sequências verticais recaem dentro de quatro tipos de rios entrelaçados que servem como modelos de sedimentação para a interpretação de antigos sistemas. A Fig. 14.9 sintetiza as principais associações faciológicas do modelo Donjek. Nesses depósitos podem dominar areias ou conglomerados. Distinguem-se por ciclos granadecrescentes formados por acreção lateral de barra em pontal ou deposição vertical em canais. Essas sequências representam depósitos de preenchimento de grandes vales que podem atingir até 60 m de espessura. Ocorrem fácies de barras do tipo longitudinal e linguoide, fundo de canal, topos de barras e transbordamentos.

Estruturas no leito das camadas Diversas experiências e observações em rios modernos mostraram que uma grande variedade das estruturas do leito é formada de areias incoerentes, dependendo do tamanho, da profundidade e da velocidade do fluxo e da quantidade de aporte de sedimento. A variação no tamanho das marcas de ondas alcança desde amplitudes superiores a 15 m até aquelas de escalas muito pequenas, de poucos milímetros (Colemann, 1969). Durante diferentes estágios do fluxo, formas de leito de variáveis escalas podem ser superimpostas umas sobre as outras. Uma variedade de tipos de estratificação interna, produzidos pela migração de formas de leito observadas em ambientes modernos, é muito comum em ambientes antigos de rios entrelaçados. As principais fácies que compõem os quatro tipos de sequências de rios entrelaçados são as seguintes (Miall, 1977) (Fig. 14.9):

Figura 14.8-A Rio entrelaçado, onde podem ser observados diversos tipos de

barras indicados na Fig. 14.7. Em segundo plano, encontram-se leques aluviais coalescentes em processo de erosão. San Juan, Argentina. (Foto do Autor.)

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Figura 14.8-B Rio entrelaçado durante período de chuvas com forte poder de

erosão e transporte. Rio Itajaí Açu, SC. (Foto do Autor.)

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164 Capítulo 14

7

6 5 4 3

2 1

Essa fácies alcança de poucos centímetros a menos de uma dezena de metros. Arenitos de corte e preenchimento: Ss – Ocorrem em canais erodidos medindo cerca de 45 cm de profundidade por 3 metros de largura. Os arenitos são finos a grosseiros, comumente conglomeráticos com estratificação de baixo ângulo. Podem conter ainda laminação planar, lineamentos de partição, laminação acanalada e pequenas marcas de ondas. Laminação pelítica e arenítica: FI – As areias são muito finas e encontram‑se intercaladas em lâminas de pequena espessura de silte e argila. Ocorrem marcas de ondas de pequena escala, camadas com laminação ondulada e bioturbação, raízes e carvão ou caliche, dependendo do clima. Essa sequência mede de alguns milímetros a poucos decímetros. Películas argilosas: Fm – Argila e silte, escuras e maciças ou laminadas, ocorrem em lentes de poucos milímetros a poucos centímetros. São formados em águas paradas após eventuais transbordamentos (Fig. 14.10).

1 - Pelitos com interlaminação arenítica 2 - Arenitos com laminação cruzada e marcas de ondas 3 - Arenitos com laminação acanalada 4 - Camadas maciças com clastos 5 - Arenitos com laminação horizontal 6 - Arenitos com estraticação cruzada planar 7 - Arenitos com estruturas de corte e preenchimento

Figura 14.9 Perfil de um rio entrelaçado e principais fácies.

Fácies de Ruditos Camadas maciças de clastos: GM – Clastos entre 2 e 64 mm de diâmetro, excepcionalmente com 20 cm, constituem as unidades faciológicas de base erosiva com cerca de 1 a 4 m de espessura. Clastos com estratificação acanalada: Gt – Formadas em canais rasos, estas fácies têm uma geometria lenticular medindo entre 20 cm e 13 m de espessura, por 1 a 12 m de largura. Fácies de Arenitos Arenitos com estratificação cruzada acanalada: ST – Os arenitos são médios a grosseiros. As sequências compreendem várias camadas entre 5 e 60 cm, alcançando um total de até 6 metros. Arenitos com estratificação cruzada planar: SP – Cada camada dessa sequência tem em média menos que 1 m de espessura; cada fácies pode conter até 10 camadas superpostas. Formam depósitos de barras de tamanhos variáveis, de acordo com a velocidade e o poder da corrente. Acreção por Barras Arenitos com laminação horizontal: Sh – Os arenitos podem ser laminados a maciços. A granulação é de muito fina a grosseira. A espessura de cada fácies atinge de poucos centímetros até uma dezena de metros. Ocorrem lineamentos de partição e marcas de ondas de pequena escala. Desenvolvem‑se em regime de fluxo superior. Arenitos com laminação cruzada e marcas de ondas: SR – Ocorre uma variedade de marcas de ondas assimétricas. Os arenitos médios são os mais típicos. Ocorrem marcas de ondas por migração.

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Figura 14.10 Origem da sedimentação pelítica nos rios entrelaçados. As porções

escuras representam pelitos depositados por eventuais transbordamentos. (Segundo Selley, 1977.)

Identificação em Subsuperfície de Rios Entrelaçados A geometria de depósitos tende à forma tabular de base erosiva. A litologia é predominantemente de areias grosseiras a conglomeráticas, com pequena parcela de pelitos. Os sedimentos são amarelados e avermelhados devido à falta de matéria orgânica no meio oxidante. Por isso também não ocorrem fósseis. Os depósitos são acanalados e preenchidos por sedimentos grosseiros com estratificação cruzada e planar. Uma das características mais marcantes para esses depósitos que podem ser observadas em testemunhos é a dupla superfície erosiva que ocorre abaixo e acima de unidades pelíticas. Essa sequência ocorre em razão do abandono do canal. A Formação Furnas contém, em sua porção inferior, depósitos típicos de rios entrelaçados. Os tipos de laminação cruzada planar e acanalada, as estruturas de corte e preenchimento, os depósitos residuais de canais com clastos de argila e a presença de processos diagenéticos reconhecidamente continentais (neoformação de caulinita) indicam esse tipo de ambiente (Schneider et al., 1974). A Fig. 14.11 ilustra um perfil medindo 6 m de espessura na localidade de Bom Sucesso, São Paulo. Na literatura geológica, encontram-se várias interpretações para o ambiente de sedimentação da Formação Furnas (Carvalho, 1941; Maack, 1946; Caster, 1952, entre outros). Bigarella et al., 1966, concluíram que

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Geologia Geral - 7ª edição | Popp  

Unanimidade como bibliografia básica para a área, Geologia Geral chega à sétima edição, revisto e atualizado com os principais avanços cient...

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