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GEOLOGIA 11 | GUIA DO PROFESSOR

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TEMA 4

Geologia, problemas e materiais materiais do quotidiano

CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

Alteração dos minerais das rochas magmáticas – Série de Goldich Objectivo: – Compreender a sequência de alteração dos minerais das rochas magmáticas.

Em 1938, o geoquímico geoquímico americano americano Samuel Goldich Goldich (1909-2000) definiu definiu uma sequência de alteração dos minerais das rochas magmáticas quando expostos aos agentes de alteração. Este investigador demonstrou que os minerais que que se formam a temperaturas mais elevadas tendem a ser menos estáveis, isto é, menos resistentes à meteorização. Pelo contrário, os minerais que que se formam a mais baixas temperaturas tendem a ser mais estáveis, estáveis, isto é, mais resistentes à meteorização.    +

Quartzo

C

Feldspato potássico Biotite

Anfíbola

A

1.

Olivina

B

Plagioclase Na-Ca

   o     ã    ç    a    z     i    r    o    e     t    e    m     à    a     i    c    n     ê     t    s     i    s    e     R

Plagioclase Ca-Na Plagioclase Ca

  –

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO 1. Faça a legenda da figura, relativamente às letras A, B e C. 2. Indique: 2.1. os dois minerais menos resistentes à meteorização; 2.2. o mineral mais resistente à meteorização. 3. Classifique de verdadeiras ou de falsas as seguintes afirmações.

a) O quartzo é menos resistente à alteração do que a moscovite. b) A plagioclase sódica altera-se mais facilmente do que a plagioclase cálcica. c) A olivina é um mineral que se altera muito facilmente quando exposta aos agentes externos de alteração. d) A biotite é mais facilmente alterável do que a moscovite. 4. Indique um mineral resultante da alteração do feldspato potássico. 90

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Geologia, problemas e materiais do quotidiano

CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

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Os diamantes Objectivo: – Conhecer o conceito de gema.

Um mineralogista define como pedra preciosa ou gema todo o mineral ou mineralóide cujas características o tornam adequado para fins ornamentais, nomeadamente, para a joalharia. Para a classificação de um mineral como pedra preciosa ou gema concorrem, para além das características do mineral (como a beleza e a durabilidade), aspectos de natureza cultural (a moda), tecnológica, económica, mística,… Em Portugal, e para efeitos de tributação fiscal, são consideradas pedras preciosas apenas o diamante, a esmeralda, o rubi e a safira. No caso dos diamantes, a sua qualidade resulta, sobretudo, da sua cor, da sua transparência absoluta, do seu brilho inconfundível e da reflexão de raios brancos e, sobretudo, azuis. Para além dos diamantes incolores, existem os diamantes negros, extremamente raros na Natureza. Actualmente, escurecem-se diamantes incolores, adicionando à sua estrutura cristalina, de forma artificial, o elemento químico ródio (Rh), sendo comum, na joalharia, a conjugação de diamantes incolores com estes diamantes negros. Para realçar a sua cor e o seu brilho, lapidam-se os diamantes, isto é, desgastam-se e pulem-se com o seu próprio pó, de modo a ficarem limitados por facetas planas. A lapidação em brilhante é a mais frequente.

A

B

C

A) Vista lateral B) Vista de topo C) Vista da base

1. Talhe em brilhante (em diferentes perspectivas).

Para pesar os diamantes, toma-se como unidade o quilate (do inglês, carat ) , que equivale, aproximadamente, a 200 miligramas. Abreviadamente, o quilate representa-se por ct  e não deve ser confundido com o quilate do ouro. Neste caso, o quilate representa-se por K, medida de avaliação do teor em ouro nas ligas metálicas. Ao ouro puro atribui-se o valor de 24 K. 91

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Geologia, problemas e materiais do quotidiano

CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

O maior diamante encontrado, até hoje, foi o Cullinan (África do Sul) cujo peso, em bruto,foi avaliado em 3106 ct ! Este diamante foi talhado em 9 grandes brilhantes (de que são exemplos o Cullinan I e o Cullinan II, actualmente jóias da Coroa Britânica) e em 95 mais pequenos. Outros diamantes famosos: – o Regente, de 140,5 ct , que pertence à França; é possível observar uma reprodução no Museu do Louvre; – o Diamante Português, 127 ct , actualmente pertença do Smithsonian Institution (Washington); – o Koh-i-Noor, que na forma lapidada actual pesa 108,9 ct , mas terá pesado 800 ct ; actualmente, está encastoado na Coroa Britânica; – o Hope, de 45,52 ct , o maior e o mais belo dos diamantes azuis. A Pedra de Bragança, uma das jóias da Coroa Portuguesa, com 1680 ct, tida durante muito tempo como um diamante é, na realidade, um topázio. Os diamantes formam-se em profundidade, em condições de elevada pressão e temperatura, associados a rochas magmáticas, nomeadamente aos quimberlitos. A Austrália,o Botswana e o Zaire são os mais importantes produtores de diamantes.

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO 1. Defina, por palavras suas, pedra preciosa ou gema. 2. O diamante é considerado, hoje, a mais preciosa de todas as gemas. Con-

tudo, na Europa, e até ao século XVIII, o rubi suplantava-o. Como explica este facto? 3. Explique, do ponto de vista mineralógico, por que razão o diamante é considerado uma gema. 4. Distinga o quilate ct  do quilate K . 5. Calcule o peso, em gramas, do Cullinan. 6. Indique utilizações antrópicas do diamante, para além da joalharia. 7. Indique a propriedade física estudada que permite distinguir o diamante do topázio. 8. Caracterize, mediante pesquisa bibliográfica ou outras, as propriedades, indicadas no quadro seguinte, das gemas:diamante,esmeralda, rubi e safira. Mineral/ /Gema

Diamante Esmeralda Rubi Safira

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Composição química

Clivagem

Brilho

Cor

Dureza

Traço

Densidade

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CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

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Formação de cristais em ambientes sedimentares Objectivo: – Compreender diferentes processos de formação de cristais em ambientes sedimentares.

Em laboratório, é possível reproduzir, grosso modo, a formação de minerais de origem sedimentar, em ambiente marinho.As experiências seguintes ilustram alguns exemplos. Experiência 1 Material

– Gobelé – Água destilada – Sulfato de cobre – Lamparina – Tripé – Papel de filtro – Placa de Petri – Lupa binocular Procedimento

A. Dissolva a quente, num gobelé, o sulfato de cobre (CuSO4) em água destilada até à sua saturação, isto é, até não conseguir dissolver mais sulfato de cobre. B. Filtre a solução. C. Verta a solução numa placa de Petri e deixa-a repousar durante um dia. D. Observe a solução,na aula seguinte, recorrendo, se necessário,à lupa binocular. E. Registe as suas observações, recorrendo a esquemas e desenhos. Experiência 2 Material

– Gobelé – Água destilada – Sal das cozinhas (NaCl) – Cristalizador (tina com diâmetro grande) Procedimento

A. Dissolva, em água destilada, cloreto de sódio até obter uma solução saturada. B. Verta um pouco da solução para o cristalizador e deixe repousar durante três a quatro dias. C. Registe as suas observações, recorrendo a esquemas e desenhos. 93

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CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

Experiência 3 Material

– Gobelé – Água destilada – Nitrato de potássio – Lamparina – Tripé – Lupa binocular Procedimento

A. Dissolva nitrato de potássio (KNO3) em água, até à saturação. B. Aqueça a solução, sem que ocorra ebulição, e adicione-lhe mais nitrato até saturá-la à nova temperatura. C. Arrefeça rapidamente o recipiente, colocando-o debaixo do jorro de água fria da torneira. D. Deixe repousar. E. Observe primeiro a “olho nu”e, posteriormente, com a lupa binocular. F. Registe as suas observações.

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO 1. Preencha o seguinte quadro-síntese: Formação de cristais de origem sedimentar Experiência

Origem do sedimento

Sedimentos

Factor de cristalização

1 2 3

2. Dê exemplos de ambientes da superfície da Terra nos quais podem ocor-

rer estes tipos de cristalização. 2.1. Identifique o tipo de rochas sedimentares neles formadas. 94

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CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

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Os afloramentos calcários e a formação de grutas Objectivo: – Compreender a formação de grutas em maciços calcários.

O calcário, quando puro, é constituído por um único mineral, a calcite que, quimicamente, é carbonato de cálcio. Analise e interprete os dados seguintes. A. A água da chuva, ao atravessar a atmosfera e os solos, adquire CO2. H2O (água) + CO2 (dióxido de carbono)

→

H2CO3 (ácido carbónico)

B. As águas enriquecidas em ácido carbónico (águas ácidas) dissolvem a calcite. CaCO3 (calcite) + H2CO3

→

Ca2+ + 2HCO3- (bicarbonato de cálcio)

C. O bicarbonato de cálcio é solúvel na água e, por isso, é transportado por ela,  juntamente com os iões de cálcio. D. O bicarbonato de cálcio é muito sensível à variação das condições físico-químicas das águas marinhas. Por exemplo, a diminuição do teor em CO2 induz a precipitação do mineral calcite. Ca2+ + 2HCO3-

→

CaCO3 (calcite) + H2O + CO2

1. Estalactites e estalagmites.

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO 1. Indique a origem do CO2: 1.1. da atmosfera; 1.2. dos solos. 2. Com base nos dados fornecidos, explique: 2.1. o efeito das águas pluviais ricas em CO 2, nos maciços calcários; 2.2. a formação dos calcários de origem química. 3. Em função das propriedades dos calcários analisadas, nomeadamente a

sua solubilidade, explique a formação de grutas nos maciços calcários. 95

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Geologia, problemas e materiais do quotidiano

CAPÍTULO 2.1.

Rochas sedimentares

Os combustíveis fósseis – recursos naturais em vias de extinção Objectivo: – Compreender o impacte do esgotamento dos combustíveis fósseis.

O petróleo e o carvão constituem, a par com o gás natural, importantes recursos energéticos naturais, não-renováveis. As suas reservas traduzidas em anos, função de um padrão de consumo mundial, segundo dados de 1996 (in BP Statistical Review of Worl Energy ), são as indicadas no gráfico seguinte. Petróleo

42 anos

Gás natural

65 anos

Carvão

1996

228 anos

2038

2061

2224

O petróleo é o recurso energético natural no qual se baseia a maior parte da política energética mundial. A perspectiva do seu esgotamento impõe,por um lado, uma utilização mais racional deste “ouro negro” de origem biogénica e, por outro lado, equacionar ou re-equacionar outras fontes de energia. Em 2010, e de acordo com uma directiva comunitária, 39% de toda a energia consumida no país tem de provir de fontes renováveis, nomeadamente, de natureza hídrica, geotérmica, orgânica/biomassa, eólica, solar, oceânica, ...

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

Efectue, em grupo, um trabalho de pesquisa sobre fontes de energia renováveis, alternativas ao petróleo, focando, entre outros, os seguintes aspectos: – conceito de energia renovável e não-renovável; – caracterização das fontes de energia renovável; – situação actual em Portugal Continental e nas Regiões Autónomas: Açores e Madeira. 96

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CAPÍTULO 2.2.

Rochas magmáticas

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Diferentes formas de ocorrência das rochas magmáticas Objectivo: – Conhecer as diferentes formas de ocorrência das rochas magmáticas. As rochas magmáticas ou ígneas resultam do arrefecimento e da solidificação do magma. Se essa consolidação ocorre no interior da Terra, a grande profundidade, as rochas que se formam designam-se rochas plutónicas ou intrusivas. Se o magma ascender do interior da Terra e consolidar à superfície, as rochas resultantes designam-se rochas vulcânicas ou extrusivas. Na Natureza, as rochas magmáticas podem ocorrer de diversas formas. O esquema seguinte ilustra as diversas formas de ocorrência das rochas magmáticas. 5

4

2

1 3

1.

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

1. Faça corresponder os números da figura às seguintes designações. A – Batólitos (enormes massas que ocupam um grande volume no interior da crusta terrestre). B – Filões (formação injectada de grandes dimensões e concordante com as camadas pré-existentes). C – Chaminé vulcânica (estrutura de comunicação entre o interior e o exterior da crusta). D – Lacólito (formação injectada de pequenas dimensões e concordante com as camadas pré-existentes). E – Dique (forma injectada e discordante com os estratos). 2. As rochas magmáticas plutónicas, embora consolidadas no interior da crusta, encontram-se em locais visíveis à superfície da Terra. 2.1. Como explica este facto? 97 AEBG11GP-07

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CAPÍTULO 2.2.

Rochas magmáticas

Variedade de texturas das rochas magmáticas Objectivo: – Conhecer algumas texturas específicas das rochas magmáticas. Por vezes, as rochas magmáticas apresentam texturas faneríticas que possuem designações específicas. Nestas texturas, os minerais possuem formas, dimensões e arranjos variáveis que permitem obter dados sobre as condições físicas e químicas que presidiram à sua formação.

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

1. O quadro seguinte ilustra algumas variedades de texturas faneríticas que as rochas magmáticas podem adquirir.

1.

2.

3.

4.

1.1. Estabeleça correspondência entre os números das figuras e a chave seguinte. A – Textura granulosa – Todos os cristais possuem dimensões sensivelmente idênticas. B – Textura porfiróide – Alguns cristais de grandes dimensões (megacristais) ocorrem no seio de uma massa granulosa. C – Textura pegmatítica – Todos os cristais que constituem a rocha são de grandes dimensões. D – Textura porfírica – Alguns cristais estão inclusos numa massa vítrea. 98

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CAPÍTULO 2.3.

Deformação: falhas e dobras

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As cadeias montanhosas intracontinentais Objectivo: – Compreender a formação das cadeias montanhosas. A colisão de placas tectónicas continentais inicia processos de deformação que podem culminar na formação de cadeias montanhosas. Foi o caso dos Pirinéus, estimando-se que os blocos continentais se tenham aproximado cerca de 90 km em cada 10 M.a. A figura 1 representa um modelo simplificado da formação dos Pirinéus. França

Ibéria

bloco deformável

(bloco rígido)

(bloco rígido)

1.

Associadas a estes processos, surgem estruturas de deformação compostas, como a representada, esquematicamente, na figura 2, designada dobra-falha.

F

2.

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

1. Localize, geograficamente, a cadeia montanhosa dos Pirinéus. 2. Relativamente à estrutura de deformação dobra-falha: 2.1. indique o número de dobras; 2.2. classifique a falha. 3. Caracterize o ambiente de deformação que terá originado a dobra-falha. 4. Explique a importância geológica das cadeias montanhosas no estudo do interior da Terra. 99

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CAPÍTULO 2.4.

Rochas metamórficas

Do argilito ao gnaisse Objectivo: – Compreender a formação de sequências metamór ficas. As sequências metamórficas reflectem graus de metamorfismo crescente, podendo mesmo ocorrer a transição do metamorfismo para o magmatismo. O diagrama seguinte apresenta uma sequência de rochas metamórficas formadas a partir de uma rocha pré-existente comum, neste caso, de uma rocha sedimentar detrítica. –

Argilito

–

Ardósia Temperatura

Filito

Pressão

Micaxisto +

Gnaisse

+

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

1. Indique: 1.1. a rocha-mãe da sequência metamórfica e a sua natureza; 1.2. a rocha metamórfica de menor grau de metamorfismo; 1.3. a rocha metamórfica de maior grau de metamorfismo. 2. Discuta a possibilidade: 2.1. das rochas da sequência apresentarem foliação; 2.2. de, a partir de um argilito, se formar uma rocha magmática. 100

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CAPÍTULO 3

Exploração sustentada de recursos geológicos

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Água – recurso renovável ou não-renovável Objectivo: – Compreender a importância da água nas sociedades modernas. A água, recurso indipensável à Vida e no qual esta teve origem, tem sido considerada, até ao momento, um recurso natural renovável. A água doce, sendo um recurso que existe em quantidade considerável na Terra, encontra-se, todavia, distribuída de uma forma pouco “democrática” (tal como a maior parte dos recursos naturais).Assim, a países nos quais,até ao presente, ainda não ocorreram problemas com o fornecimento de água às suas populações, opõem-se países nos quais a escassez de água doce potável assume contornos verdadeiramente alarmantes. Até meados do século passado, nos países desenvolvidos (Europa e América do Norte, essencialmente), a grande quantidade de água nunca constituiu um problema para os governantes de então. Actualmente, o problema, que evolui de forma demasiado rápida, não é a quantidade, mas sim a qualidade da água ou, mais correctamente,“água doce, de qualidade, em quantidade”. As alterações verificadas a nível de consumos, das mudanças climáticas, da introdução de diversos tipos de poluentes, entre outros, mostram que o Homem,de forma consciente ou não, tem interferido no ciclo da água. As diferentes actividades (agricultura, indústria e consumo doméstico), que utilizam a água como um bem indispensável, apresentam taxas de eficiência muito diferentes entre si. Assim, a actividade agrícola, responsável a nível mundial pelo consumo de cerca de 87% da água doce disponível, é aquela na qual a taxa de eficiência é muito reduzida com perdas,por evaporação,muito elevadas.Segue-se-lhe o consumo doméstico que, embora com consumos muito mais moderados (cerca de 8% do total de água doce consumida), apresenta uma eficiência também bastante reduzida. É urgente, a nível pessoal e a nível global, a adopção de medidas capazes de fazer com que se aumente a eficiência no consumo da água e, consequentemente, se reduza o seu consumo. 8%

97%

6%

3%

87%

Água salgada Água doce

Agricultura Urbano Indústria

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

1. Identifique o “problema”referenciado no texto. 2. A água doce é um recurso renovável? Justifique. 3. Explique o que podemos entender por “distribuição pouco democrática dos recursos naturais”. 4. Dê exemplos de outros recursos naturais cuja distribuição, pelos diferentes países, seja pouco “democrática”. 5. Embora não referida no texto, subentende-se que a eficiência no consumo de água pela indústria seja a mais eficaz. Explique este facto. 101

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CAPÍTULO 3

Exploração sustentada de recursos geológicos

O ar (poluído) que respiramos Objectivo: – Identificar a origem dos poluentes atmosféricos. O quadro seguinte lista uma série de poluentes atmosféricos, a sua origem e os efeitos que podem provocar, tanto a nível global como na espécie humana, e o seu grau de perigosidade. Poluente

Origem

Dióxido de enxofre

Combustão de carvão,de petróleo e de gás.

Chuvas ácidas.

Gás tóxico. Doenças respiratórias.

Dióxido de carbono

Combustão de carvão,de petróleo e de gás e queima de madeira.

Aquecimento global (efeito de estufa).

Efeitos indirectos.

Monóxido de carbono

Motores de veículos motorizados.

Efeitos indirectos.

Diminui a coordenação e o funcionamento cognitivo.

Chumbo

Gasolina com chumbo. Indústria metalúrgica.

Contaminação dos ecossistemas.

Gás tóxico. Altera o metabolismo sanguíneo, o sistema nervoso e o desenvolvimento mental das crianças.

Óxidos de azoto

Combustão de carvão,de petróleo e de gás.

Chuvas ácidas.

Doenças respiratórias e danos no tecido pulmonar.

Compostos orgânicos voláteis

Motores de veículos motorizados.

Efeitos indirectos.

Deprime o sistema nervoso central. Agente cancerígeno.

CFC (clorofluorcarbonetos)

Aerossóis. Sistemas de refrigeração.

Destruição da camada de ozono da estratosfera.

Cancro da pele.

Ozono

Escapes de veículos motorizados.

Diminuição das colheitas. Perda da biodiversidade.

Problemas respiratórios. Diminuição do sistema imunitário. Irritação dos olhos, do nariz e da garganta.

– perigoso

Efeito global

Efeito nos seres humanos

+ perigoso

PROPOSTA DE EXPLORAÇÃO

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1. Identifique a principal origem da maioria dos poluentes mencionados no quadro. 2. Que outras origens são referenciadas para os poluentes apresentados? 3. Identifique os poluentes que apresentam maior perigosidade. 4. Refira os efeitos globais mais prejudiciais aos ecossistemas. 5. Qual o principal poluente responsável pelo agravamento do efeito de estufa? Explique, por palavras suas, este fenómeno.