Exercícios: Minerais e rochas

Explica a diferença entre mineral e rocha, e dá um exemplo de rocha formada por vários minerais e outro de rocha formada quase por um único mineral.

Indica três propriedades físicas utilizadas para identificar minerais numa aula prática de laboratório e descreve como se comprova cada uma.

Nomeia os três grandes tipos de rochas de acordo com a sua origem e resume numa frase o processo que forma cada tipo.

Indica três minerais silicatados muito frequentes nas rochas da crosta (quartzo, feldspato, micas, olivina...) e uma propriedade diagnóstica de cada um (dureza, clivagem, cor).

Explica o que mede a escala de Mohs, como se usa na prática com uma unha, uma moeda de cobre e um vidro, e que minerais ocupam os seus dois extremos.

Distingue a clivagem da fratura de um mineral, e dá um exemplo de mineral com clivagem perfeita (uma mica) e outro com fratura concoidal (o quartzo).

O que é o traço de um mineral e como se obtém? Justifica por que razão é uma propriedade mais fiável do que a cor para identificar muitos minerais (dá o exemplo da hematite ou da pirite).

Explica o que é um sedimento e através de que processos de diagénese (compactação e cimentação) se converte numa rocha sedimentar coerente, dando o exemplo da areia e do arenito.

Ordena num ciclo estes processos e materiais do ciclo litológico, explicando cada transição: rocha sedimentar, magma, rocha metamórfica, rocha ígnea, sedimentos.

Classifica estas rochas em ígneas, sedimentares ou metamórficas e justifica cada classificação pela sua origem ou textura: granito, arenito, mármore, basalto, ardósia e calcário.

Observa as três amostras de rocha numeradas na imagem. a) Descreve a textura que se observa em cada uma (tamanho de grão, presença de estratos ou de bandas minerais). b) Relaciona cada textura com o processo que deu origem a esse tipo de rocha. c) Em qual das três seria mais provável encontrar restos fósseis? Justifica a tua resposta.

A obsidiana e a pedra-pomes provêm de magmas félsicos semelhantes, mas uma é vítrea e a outra esponjosa. Explica que história de arrefecimento e de desgaseificação revela a textura de cada uma e por que razão a pedra-pomes pode chegar a flutuar.

Distingue as rochas sedimentares detríticas, quimiogénicas e biogénicas, dá dois exemplos de cada classe (arenito e argilito; gesso e sal-gema; calcário e carvão) e indica o ambiente onde cada uma se forma.

Explica a diferença entre metamorfismo regional e metamorfismo de contacto, e ordena a série de grau metamórfico crescente ardósia → xisto → gnaisse, indicando o que acontece aos minerais e à textura com o aumento da intensidade.

O calcário e o mármore têm a mesma composição química (carbonato de cálcio), mas origens diferentes. Explica a transformação de uma na outra, como se distinguem a olho nu e o que acontece ao deitar algumas gotas de ácido clorídrico sobre ambas (e o que demonstra esse teste).

O tamanho do grão de uma rocha detrítica fornece informação sobre a energia do ambiente de sedimentação. Justifica o que indicam um conglomerado de seixos rolados, um arenito de grão fino e um argilito, e associa cada rocha a um ambiente (leito de rio de montanha, praia ou delta, fundo de lago calmo).

Durante uma prospeção num complexo vulcânico-plutónico são analisadas três amostras (A, B e C) com idêntica composição química riolítica/granítica:

• Amostra A: quartzo, feldspato potássico e biotite milimétricos interligados sem matriz vítrea nem microcristalina.

• Amostra B: massa vítrea homogénea e fratura concoide, sem sinais de difração de raios X de redes cristalinas.

• Amostra C: fenocristais angulosos de feldspato imersos numa pasta de grão microscópico com pequenas vesículas.

1. a) Um relatório preliminar afirma que as diferenças texturais se devem a variações na concentração de sílica e água do magma original. Rebate esta afirmação justificando qual é a verdadeira variável física responsável.
2. b) Reconstrói a história de arrefecimento (variação da taxa de perda de calor ao longo do tempo) de cada amostra e deduz em que ambiente ou contexto geológico (câmara magmática profunda, dique pouco profundo ou escoada superficial) consolidou cada uma.
3. c) Prevê que textura apresentará uma amostra D recolhida exatamente no plano de contacto entre a intrusão profunda e a rocha encaixante fria.

O traçado de uma autoestrada prevê desmantelar um talude onde aflora uma série estratigráfica invertida com pegadas fósseis (icnitas) de dinossauro e marcas de ondulação (ripples) fósseis contínuas. A empresa construtora solicita betonar o talude alegando que «as fotografias já tiradas são suficientes como registo e o corte rochoso carece de utilidade prática».

1. a) Avalia a singularidade e fragilidade deste afloramento aplicando os critérios de valoração de Locais de Interesse Geológico (LIG) (valor científico, didático e sociocultural).
2. b) Rebate com argumentos geológicos e metodológicos a afirmação da construtora de que a documentação fotográfica substitui a conservação in situ do afloramento.
3. c) Desenha uma proposta técnica integradora que garanta a estabilidade geotécnica da trincheira da autoestrada e, ao mesmo tempo, permita a preservação do estrato e o seu aproveitamento para itinerários didáticos seguros.

Entregam-te duas amostras anónimas de rocha consolidada procedentes de duas cordilheiras ibéricas:

• Amostra 1: reage com efervescência ao $\text{HCl}$ a $10\,\%$ a frio e apresenta microcondutas de dissolução.

• Amostra 2: rocha plutónica siliciosa com quartzo, feldspato e mica, atravessada por uma rede de microdiaclases ortogonais.

1. a) Justifica como a mineralogia e a descontinuidade estrutural condicionam a génese de uma paisagem cársica (como na Serra de Aire e Candeeiros) face a um caos de blocos granítico com blocos arredondados e tors (como na Serra da Estrela).
2. b) Se ambas as zonas passassem a registar um clima periglaciário de alta montanha com contínuos ciclos de gelo-degelo, prevê e compara que processo de meteorização mecânica prevalecerá em cada uma e que modificações morfológicas sofrerão os relevos iniciais.
3. c) Explica por que razão a água da chuva carregada de $\text{CO}_2$ dissolve de forma congruente a rocha 1, enquanto na rocha 2 desencadeia uma alteração química incongruente que desmorona mecanicamente a matriz.

Um plutão granítico consolidou a $6\ \text{km}$ de profundidade há $60\ \text{Ma}$. Hoje aflora à superfície e os seus sedimentos arenosos depositam-se numa planície aluvial a $200\ \text{km}$ do maciço.

1. a) Se a taxa média de erosão superficial da cunha de cobertura foi de $0{,}04\ \text{mm/ano}$, calcula se a denudação por si só explica que a rocha aflore hoje. Justifica que processo geodinâmico vertical (ajuste isostático) teve de se associar à erosão para permitir a sua exumação.
2. b) Um estudante afirma que os grãos de quartzo e de ortóclase chegarão à planície aluvial na mesma proporção quantitativa e com o mesmo grau de arredondamento que tinham no granito parental. Rebate a sua hipótese analisando a estabilidade físico-química e o comportamento mecânico de ambos os minerais durante o transporte fluvial.
3. c) Prevê que transformações texturais e mineralógicas sofrerão essas areias se a bacia sofrer subsidência e ficarem soterradas sob $5\ \text{km}$ de sedimentos com um gradiente geotérmico de $30\ \text{°C/km}$.

Num setor orogénico recolhem-se duas amostras de rochas procedentes de um mesmo protólito pelítico (lutito marinho):

• Amostra A: grão muito fino, clivagem ardosiana perfeita, rica em clorite, moscovite e quartzo.

• Amostra B: bandamento gnáissico nítido com quartzo, feldspato potássico, biotite, granada e silimanite, com pequenos agregados leucocráticos segregados por fusão parcial incipiente.

1. a) Interpreta as condições termobarométricas relativas (grau metamórfico e fácies) em que se formou cada amostra e deduz a sua profundidade crustal aproximada na raiz do orógeno.
2. b) Numa terceira amostra da mesma unidade observa-se que cristais relictos de cianite surgem rodeados e substituídos por agregados de silimanite. Interpreta a trajetória pressão-temperatura (P-T) que este maciço experimentou durante a colisão e deduz se reflete enterramento crustal ou exumação tectónica/térmica.
3. c) Raciocina detalhadamente sobre que mecanismos físico-químicos à escala atómica e de fábrica da rocha são os responsáveis por qualquer fóssil presente no lutito original ter desaparecido por completo na amostra B.

Numa bacia sedimentar projeta-se a exploração a céu aberto de duas formações contíguas: uma espessa camada de gessos maciços subjacente a uma formação de calcários bioclásticos. Sob os gessos existe um aquífero regional cativo de água doce destinado ao abastecimento urbano.

1. a) A partir do produto de solubilidade e da salinidade requerida para a precipitação química, justifica por que razão o gesso exige condições de evaporação mais extremas e ambientes mais restritos do que os calcários marinhos.
2. b) Analisa o risco hidrogeológico e geotécnico se a pedreira de gesso aprofundar até descalçar ou despressurizar o aquífero cativo inferior: prevê que alterações ocorrerão na qualidade química da água e que riscos de colapso cársico podem ser desencadeados.
3. c) Desenha um plano de medidas preventivas e de monitorização ambiental durante a exploração que controle as infiltrações salinas e evite a reativação de dolinas por dissolução acelerada.

Compara a dinâmica litológica da Terra com a de um corpo planetário rochoso como a Lua, cuja massa é muito menor, carece de atmosfera e hidrosfera e dissipou a maior parte do seu calor interno primário.

1. a) Deduz fundamentadamente que etapas do ciclo litológico terrestre são inviáveis na Lua e quais podem ocorrer, indicando em cada caso a fonte de energia motriz.
2. b) Um colega sustenta a seguinte afirmação: «O ciclo litológico terrestre é um sistema termodinamicamente fechado onde toda a massa se conserva dentro da crosta e a energia se recicla indefinidamente sem perdas». Rebate esta afirmação argumentando com trocas de matéria com o manto/espaço e aplicando o segundo princípio da termodinâmica ao fluxo de energia.
3. c) Justifica o papel diferencial que a gravidade terrestre exerce nos dois subsistemas do ciclo: como força propulsora do transporte sedimentar à superfície e como motor da flutuabilidade e da instabilidade gravítica na tectónica de placas.

O maciço de peridotitos de Serra Bermeja (Algarve) constitui um dos maiores afloramentos mundiais de manto subcontinental à superfície, formado por rochas ultramáficas densas (densidade aproximada de $3{,}3\ \text{g/cm}^3$) em contacto mecânico sobre crosta continental menos densa ($2{,}7\ \text{g/cm}^3$).

1. a) Justifica o aparente paradoxo gravítico de encontrar rochas mantélicas de alta densidade a repousar sobre a crosta continental e deduz que regime tectónico e que mecanismo cinemático regional (obducção/cavalgamento cortical) tornaram possível este posicionamento.
2. b) Ao expor-se a fluidos superficiais, a olivina dos peridotitos sofre serpentinização. Prevê as consequências mineralógicas, mecânicas e geoquímicas deste processo hidrotermal sobre a resistência do maciço rochoso e sobre a colonização vegetal (solos serpentínicos pobres em nutrientes e ricos em metais pesados).
3. c) Uma empresa solicita a abertura de uma pedreira de agregados no maciço. Redige três argumentos geológicos periciais que justifiquem a sua catalogação prioritária como Local de Interesse Geológico (LIG) internacional não renovável e a incompatibilidade absoluta da referida atividade mineira.