Rocha clástica - Clastic rock

Uma seção delgada de um claste (grão de areia), derivado de uma escória de basalto . Vesículas (bolhas de ar) podem ser vistas por todo o clastro. Luz plana acima, luz polarizada cruzada abaixo. A caixa da escala é de 0,25 mm.

As rochas clásticas são compostas por fragmentos, ou clastos, de minerais e rochas pré-existentes . Um clast é um fragmento de detritos geológicos , pedaços e grãos menores de rocha quebrados de outras rochas por intemperismo físico . Os geólogos usam o termo clástico com referência às rochas sedimentares , bem como às partículas no transporte de sedimentos, seja em suspensão ou como carga de leito , e em depósitos de sedimentos .

Rochas clásticas sedimentares

Rochas sedimentares clásticas são rochas compostas predominantemente de pedaços quebrados ou clastos de rochas erodidas e intemperizadas mais antigas. Os sedimentos clásticos ou rochas sedimentares são classificados com base no tamanho do grão , na composição do claste e do material de cimentação ( matriz ) e na textura. Os fatores de classificação são frequentemente úteis para determinar o ambiente de deposição de uma amostra . Um exemplo de ambiente clástico seria um sistema fluvial em que toda a gama de grãos transportados pela água em movimento consiste em pedaços erodidos de rocha sólida rio acima.

O tamanho do grão varia de argila em xistos e argilas ; através de silte em siltitos ; areia em arenitos ; e cascalho , calçada , a fragmentos do tamanho de pedras em conglomerados e brechas . A escala de Krumbein phi (φ) ordena numericamente esses termos em uma escala de tamanho logarítmica.

Rochas sedimentares siliciclásticas

As rochas siliciclásticas são rochas clásticas não carbonatadas compostas quase exclusivamente por silício, tanto na forma de quartzo quanto na forma de silicatos.

Composição

A composição das rochas sedimentares siliciclásticas inclui os componentes químicos e mineralógicos da estrutura, bem como o material de cimentação que as constituem. Boggs os divide em quatro categorias; principais minerais, minerais acessórios, fragmentos de rocha e sedimentos químicos.

Os principais minerais podem ser classificados em subdivisões com base em sua resistência à decomposição química. Aqueles que possuem uma grande resistência à decomposição são categorizados como estáveis, enquanto aqueles que não possuem são considerados menos estáveis. O mineral estável mais comum em rochas sedimentares siliciclásticas é o quartzo (SiO 2 ). O quartzo constitui aproximadamente 65 por cento dos grãos da estrutura presentes nos arenitos e cerca de 30 por cento dos minerais no xisto médio. Minerais menos estáveis ​​presentes neste tipo de rocha são feldspatos , incluindo potássio e feldspatos de plagioclásio. Os feldspatos compreendem uma porção consideravelmente menor de grãos e minerais da estrutura. Eles constituem apenas cerca de 15 por cento dos grãos da estrutura em arenitos e 5% dos minerais em xistos. Grupos de minerais de argila estão principalmente presentes em mudrocks (compreendendo mais de 60% dos minerais), mas podem ser encontrados em outras rochas sedimentares siliciclásticas em níveis consideravelmente mais baixos.

Os minerais acessórios estão associados àqueles cuja presença na rocha não são diretamente importantes para a classificação do espécime. Estes geralmente ocorrem em quantidades menores em comparação com o quartzo e feldspatos. Além disso, aqueles que ocorrem são geralmente minerais pesados ​​ou micas de granulação grossa ( muscovita e biotita ).

Fragmentos de rocha também ocorrem na composição de rochas sedimentares siliciclásticas e são responsáveis ​​por cerca de 10-15 por cento da composição do arenito. Eles geralmente constituem a maioria das partículas de tamanho de cascalho em conglomerados, mas contribuem apenas com uma quantidade muito pequena para a composição de mudrocks . Embora às vezes sejam, os fragmentos de rocha nem sempre são de origem sedimentar. Eles também podem ser metamórficos ou ígneos .

Os cimentos químicos variam em abundância, mas são encontrados predominantemente em arenitos. Os dois tipos principais são à base de silicato e à base de carbonato. A maioria dos cimentos de sílica são compostos de quartzo, mas podem incluir chert , opala , feldspatos e zeólitas .

A composição inclui a composição química e mineralógica dos fragmentos únicos ou variados e o material de cimentação ( matriz ) que mantém os clastos juntos como uma rocha. Essas diferenças são mais comumente usadas nos grãos de estrutura de arenitos. Os arenitos ricos em quartzo são chamados de arenitos de quartzo , os ricos em feldspato são chamados de arcoses e os ricos em líticos são chamados de arenitos líticos .

Classificação

As rochas sedimentares siliciclásticas são compostas principalmente por partículas de silicato derivadas do intemperismo de rochas mais antigas e vulcanismo piroclástico. Enquanto o tamanho do grão, a composição e a textura do claste e do material de cimentação (matriz) são fatores importantes na composição, as rochas sedimentares siliciclásticas são classificadas de acordo com o tamanho do grão em três categorias principais: conglomerados , arenitos e mudrocks . O termo argila é usado para classificar partículas menores que 0,0039 milímetros. No entanto, o termo também pode ser usado para se referir a uma família de minerais de folha de silicato. Lodo se refere a partículas com diâmetro entre 0,062 e 0,0039 milímetros. O termo lama é usado quando partículas de argila e silte são misturadas no sedimento; mudrock é o nome da rocha criada com esses sedimentos. Além disso, as partículas que atingem diâmetros entre 0,062 e 2 milímetros se enquadram na categoria de areia. Quando a areia é cimentada e litificada, ela se torna conhecida como arenito. Qualquer partícula maior que dois milímetros é considerada cascalho. Esta categoria inclui seixos , pedras e pedras. Como o arenito, quando os cascalhos são litificados, eles são considerados conglomerados.

Conglomerados e brechas
Conglomerado
Breccia. Observe a natureza angular dos grandes clastos

Conglomerados são rochas de granulação grossa predominantemente compostas de partículas de cascalho que são normalmente mantidas juntas por uma matriz de granulação mais fina. Essas rochas são frequentemente subdivididas em conglomerados e brechas. A principal característica que divide essas duas categorias é a quantidade de arredondamento. As partículas do tamanho de cascalho que formam os conglomerados são bem arredondadas, enquanto nas brechas são angulares. Os conglomerados são comuns em sucessões estratigráficas da maioria, senão de todas as idades, mas constituem apenas um por cento ou menos, em peso, da massa rochosa sedimentar total. Em termos de origem e mecanismos de deposição são muito semelhantes aos arenitos. Como resultado, as duas categorias geralmente contêm as mesmas estruturas sedimentares.

Arenitos
Arenito do Lower Antelope Canyon

Os arenitos são rochas de granulação média compostas por fragmentos arredondados ou angulares de tamanho de areia, que muitas vezes, mas nem sempre, possuem um cimento que os une. Essas partículas do tamanho de areia são geralmente de quartzo, mas existem algumas categorias comuns e uma ampla variedade de esquemas de classificação que classificam os arenitos com base na composição. Os esquemas de classificação variam amplamente, mas a maioria dos geólogos adotou o esquema Dott , que usa a abundância relativa de quartzo, feldspato e grãos de estrutura lítica e a abundância de matriz lamacenta entre esses grãos maiores.

Mudrocks

As rochas classificadas como mudrocks têm granulação muito fina. Silte e argila representam pelo menos 50% do material de que os mudrocks são compostos. Os esquemas de classificação para mudrocks tendem a variar, mas a maioria é baseada no tamanho do grão dos principais constituintes. Em mudrocks, estes são geralmente silte e argila.

De acordo com Blatt, os mudrocks de Middleton e Murray que são compostos principalmente de partículas de silte são classificados como siltitos. Por sua vez, as rochas que possuem argila como partícula majoritária são chamadas de argilas. Em geologia, uma mistura de lodo e argila é chamada de lama. Rochas que possuem grandes quantidades de argila e silte são chamadas de argilitos. Em alguns casos, o termo xisto também é usado para se referir a mudrocks e ainda é amplamente aceito pela maioria. No entanto, outros usaram o termo xisto para dividir ainda mais os mudrocks com base na porcentagem de constituintes da argila. A forma de placa da argila permite que suas partículas se amontoem umas sobre as outras, criando lâminas ou camadas. Quanto mais argila estiver presente em um determinado espécime, mais laminada será a rocha. O xisto, neste caso, é reservado para mudrocks que são laminados, enquanto o mudstone refere-se aos que não são.

Diagênese de rochas sedimentares siliciclásticas

Rochas siliciclásticas inicialmente se formam como depósitos de sedimentos fracamente compactados, incluindo cascalhos, areias e lamas. O processo de transformar sedimentos soltos em rochas sedimentares duras é chamado de litificação . Durante o processo de litificação, os sedimentos passam por mudanças físicas, químicas e mineralógicas antes de se transformarem em rocha. O principal processo físico na litificação é a compactação. À medida que o transporte e a deposição de sedimentos continuam, novos sedimentos são depositados sobre leitos previamente depositados, enterrando-os. O enterro continua e o peso dos sedimentos sobrejacentes causa um aumento na temperatura e na pressão. Esse aumento na temperatura e na pressão faz com que os sedimentos granulados soltos se tornem compactados, reduzindo a porosidade, essencialmente espremendo a água para fora do sedimento. A porosidade é ainda mais reduzida pela precipitação de minerais nos espaços de poros restantes. A etapa final do processo é a diagênese e será discutida em detalhes a seguir.

Cimentação

A cimentação é o processo diagenético pelo qual sedimentos clásticos grossos se tornam litificados ou consolidados em rochas compactas e duras, geralmente por meio da deposição ou precipitação de minerais nos espaços entre os grãos individuais de sedimento. A cimentação pode ocorrer simultaneamente com a deposição ou em outro momento. Além disso, uma vez que um sedimento é depositado, ele fica sujeito à cimentação através dos vários estágios de diagênese discutidos abaixo.

Enterro superficial (eogênese)

Eogênese se refere aos estágios iniciais da diagênese. Isso pode ocorrer em profundidades muito rasas, variando de alguns metros a dezenas de metros abaixo da superfície. As mudanças que ocorrem durante esta fase diagenética relacionam-se principalmente com o retrabalho dos sedimentos. A compactação e a reembalagem do grão, a bioturbação , bem como as mudanças mineralógicas, ocorrem em vários graus. Devido às profundidades rasas, os sedimentos sofrem apenas uma pequena compactação e rearranjo de grãos durante esta fase. Os organismos retrabalham os sedimentos perto da interface de deposição escavando, rastejando e, em alguns casos, pela ingestão de sedimentos. Este processo pode destruir estruturas sedimentares que estavam presentes na deposição do sedimento. Estruturas como a laminação darão lugar a novas estruturas associadas à atividade dos organismos. Apesar de estar próximo à superfície, a eogênese fornece condições para que mudanças mineralógicas importantes ocorram. Isso envolve principalmente a precipitação de novos minerais.

Mudanças mineralógicas durante a eogênese

As mudanças mineralógicas que ocorrem durante a eogênese são dependentes do ambiente em que o sedimento foi depositado. Por exemplo, a formação de pirita é característica de reduzir as condições em ambientes marinhos. A pirita pode se formar como cimento ou substituir materiais orgânicos, como fragmentos de madeira. Outras reações importantes incluem a formação de clorita , glauconita , ilita e óxido de ferro (se houver poros de água oxigenada). A precipitação de feldspato de potássio, crescimento excessivo de quartzo e cimentos carbonáticos também ocorre em condições marinhas. Em ambientes não marinhos, as condições de oxidação são quase sempre prevalentes, o que significa que os óxidos de ferro são comumente produzidos junto com os minerais de argila do grupo caulim . A precipitação de cimentos de quartzo e calcita também pode ocorrer em condições não marinhas.

Enterro profundo (mesogênese)

Compactação

À medida que os sedimentos são enterrados mais profundamente, as pressões de carga tornam-se maiores, resultando em compactação de grãos e diminuição da espessura do leito. Isso causa um aumento da pressão entre os grãos, aumentando assim a solubilidade dos grãos. Como resultado, ocorre a dissolução parcial dos grãos de silicato. Isso é chamado de soluções de pressão. Quimicamente falando, o aumento da temperatura também pode causar o aumento das taxas de reação química. Isso aumenta a solubilidade da maioria dos minerais comuns (além dos evaporitos). Além disso, as camadas são finas e a porosidade diminui, permitindo que a cimentação ocorra pela precipitação de cimentos de sílica ou carbonato no espaço de poro remanescente.

Nesse processo, os minerais cristalizam a partir de soluções aquosas que se infiltram pelos poros entre os grãos do sedimento. O cimento produzido pode ou não ter a mesma composição química do sedimento. Em arenitos, os grãos da estrutura são frequentemente cimentados por sílica ou carbonato. A extensão da cimentação depende da composição do sedimento. Por exemplo, em arenitos líticos, a cimentação é menos extensa porque o espaço dos poros entre os grãos da estrutura é preenchido com uma matriz lamacenta que deixa pouco espaço para a ocorrência de precipitação. Este é frequentemente o caso para mudrocks também. Como resultado da compactação, os sedimentos argilosos que compreendem os lamaçais são relativamente impermeáveis.

Dissolução

A dissolução dos grãos de silicato da estrutura e do cimento carbonático previamente formado pode ocorrer durante o soterramento profundo. As condições que encorajam isso são essencialmente opostas às exigidas para a cimentação. Fragmentos de rocha e minerais de silicato de baixa estabilidade, como feldspato de plagioclásio , piroxênios e anfibólios , podem se dissolver como resultado do aumento da temperatura de sepultamento e da presença de ácidos orgânicos nas águas dos poros. A dissolução de grãos de armação e cimentos aumenta a porosidade, particularmente em arenitos.

Substituição mineral

Isso se refere ao processo pelo qual um mineral é dissolvido e um novo mineral preenche o espaço por meio da precipitação. A substituição pode ser parcial ou completa. A substituição completa destrói a identidade dos minerais originais ou fragmentos de rocha, dando uma visão tendenciosa da mineralogia original da rocha. A porosidade também pode ser afetada por este processo. Por exemplo, os minerais de argila tendem a preencher o espaço dos poros e, assim, reduzir a porosidade.

Telogênese

No processo de soterramento, é possível que depósitos siliciclásticos possam posteriormente ser levantados como resultado de um evento de formação de montanha ou erosão . Quando ocorre o soerguimento, ele expõe os depósitos enterrados a um ambiente radicalmente novo. Como o processo traz o material para ou mais perto da superfície, os sedimentos que sofrem elevação são submetidos a temperaturas e pressões mais baixas, bem como à água da chuva levemente ácida. Nessas condições, os grãos da estrutura e o cimento são novamente submetidos à dissolução e, por sua vez, aumentando a porosidade. Por outro lado, a telogênese também pode transformar os grãos da estrutura em argilas, reduzindo assim a porosidade. Essas mudanças dependem das condições específicas em que a rocha está exposta, bem como da composição da rocha e das águas dos poros. Águas de poros específicos, podem causar a precipitação adicional de carbonato ou cimentos de sílica. Esse processo também pode estimular o processo de oxidação em uma variedade de minerais contendo ferro.

Brechas sedimentares

As brechas sedimentares são um tipo de rocha sedimentar clástica composta por clastos angulares a subangulares orientados aleatoriamente de outras rochas sedimentares. Eles podem formar:

  1. Em fluxos de detritos submarinos , avalanches , fluxo de lama ou fluxo de massa em meio aquoso. Tecnicamente, turbiditos são uma forma de depósito de fluxo de detritos e são um depósito periférico de granulação fina para um fluxo de brecha sedimentar.
  2. Como fragmentos angulares, mal classificados e muito imaturos de rochas em uma massa fundamental de grãos mais finos que são produzidos por desperdício de massa. Estes são, em essência, litificados colluvium . Sequências espessas de brechas sedimentares (coluviais) são geralmente formadas próximo a escarpas de falhas em grabens .

No campo, às vezes pode ser difícil distinguir entre uma brecha sedimentar de fluxo de detritos e uma brecha coluvial, especialmente se alguém estiver trabalhando inteiramente a partir de informações de perfuração . As brechas sedimentares são uma rocha hospedeira integral para muitos depósitos exalativos sedimentares .

Rochas ígneas clásticas

As rochas ígneas clásticas incluem rochas vulcânicas piroclásticas , como tufo , aglomerado e brechas intrusivas , bem como algumas morfologias intrusivas marginais eutaxíticas e taxíticas . Rochas ígneas clásticas são quebradas por fluxo, injeção ou ruptura explosiva de rochas ígneas sólidas ou semissólidas ou lavas .

As rochas ígneas clásticas podem ser divididas em duas classes:

  1. Rochas quebradas e fragmentadas produzidas por processos intrusivos , geralmente associadas a plútons ou estoques de pórfiro
  2. Rochas quebradas e fragmentadas associadas a erupções vulcânicas, tanto de lava quanto do tipo piroclástico

Rochas clásticas metamórficas

As rochas metamórficas clásticas incluem brechas formadas em falhas , bem como alguns protomilonitos e pseudotaquilitos . Ocasionalmente, as rochas metamórficas podem ser brechadas por meio de fluidos hidrotermais , formando uma brecha de hidrofratura .

Rochas clásticas hidrotermais

As rochas hidrotérmicas clásticas são geralmente restritas àquelas formadas por hidrofratura , o processo pelo qual a circulação hidrotérmica racha e fragmenta as rochas da parede e as preenche com veios. Isso é particularmente proeminente em depósitos de minério epitérmicos e está associado a zonas de alteração ao redor de muitas rochas intrusivas, especialmente granitos . Muitos depósitos skarn e greisen estão associados a brechas hidrotermais.

Brechas de impacto

Uma forma bastante rara de rocha clástica pode se formar durante o impacto do meteorito . Este é composto principalmente de material ejetado; clastos de country rock , fragmentos de rocha derretida, tektites (vidro ejetado da cratera de impacto) e fragmentos exóticos, incluindo fragmentos derivados do próprio impactador.

A identificação de uma rocha clástica como uma brecha de impacto requer o reconhecimento de cones de estilhaçamento , tektitas, esferulitas e a morfologia de uma cratera de impacto , bem como o reconhecimento potencial de assinaturas químicas e de oligoelementos particulares, especialmente osmiridium .

Referências