AS ROCHAS ÍGNEAS

Para acessar o conteúdo ministrado em aula, clique em As Rochas Ígneas.

Bons estudos!

LIGAÇÕES QUÍMICAS E REGRAS DE GOLDSCHMIDT

Ligações químicas

Os átomos e íons se combinam para formar a matéria nos estados sólido, líquido ou gasoso. A importância da ocupação das camadas mais externas de elétrons pode ser exemplificada comparando-se a interação entre dois átomos de hélio, em que dois elétrons ocupam o orbital 1s, com a interação entre dois átomos de hidrogénio, cada um com apenas um elétron. Quando os dois átomos de hélio se aproximam e suas nuvens eletrônicas de interpenetram, os elétrons de um átomo não podem se acomodar no orbital do outro átomo, o que infringiria o princípio da exclusão de Pauli. Assim sendo, eles saltam para o orbital 2s, o que representa um custo energético e dificulta a formação dessas ligações. Por outro lado, os dois átomos de hidrogénio podem compartilhar os elétrons is em um mesmo orbital. A configuração eletrônica resultante é mais vantajosa que a dos átomos de hidrogênio isolados e, portanto, a ligação química é favorecida. Esta é a essência da teoria da valência de ligação de Pauling, que, entretanto, não se consolidou por não explicar as propriedades espectroscópicas das substâncias. Em contraste, a teoria do campo cristalino considera os cátions como totalmente ionizados, tais como Na⁺ e Ca²⁺, os quais são hospedados em sítios definidos por "ligantes" de carga negativa, como ocorre na estrutura dos silicatos: a ligação é considerada como sendo completamente eletrostática. Apesar de a teoria da valência explicar muitas das propriedades dos elementos de transição, atualmente ela é considerada obsoleta.

O caráter dual da maioria das ligações químicas pode ser explicado pelo conceito de orbitais moleculares: quando átomos e íons se aproximam, seus orbitais eletrônicos individuais se fundem em orbitais coletivos, os quais, entretanto, são de difícil descrição matemática. O tipo de ligação química é determinado pela probabilidade da presença do elétron de um núcleo na proximidade de um elétron do outro núcleo a ele ligado, que é traduzida pela teoria dos orbitais moleculares. Se um elétron for permanentemente transferido, a ligação é considerada iónica: um átomo de sódio na presença de um átomo de cloro irá doar seu elétron isolado no orbital 3s, para que sua camada de valência fique completa. Os íons formados desse modo, Na⁺ e CI^-, são especialmente estáveis; suas camadas mais externas de elétrons são aproximadamente esféricas e os íons se comportam como esferas eletricamente carregadas que se atraem mutuamente em função de seus campos eletrostáticos, formando compostos iônicos, como no caso do sal de cozinha, NaCI. Por outro lado, quando o número de elétrons que podem ser transferidos não é suficiente para completar as camadas de valência dos átomos em uma ligação, a ligação é denominada covalente. Dois átomos de hidrogênio compartilham seus elétrons 1s formando orbitais híbridos de forma complexa, possibilitando que ambos os átomos tenham camada de valência completa.

O texto acima foi extraído de: ALBARÈDE, F. Geoquímica: uma introdução. São Paulo : Oficina de Textos, 2011.

Classificação geoquímica dos elementos

Para a formação da Terra aceita-se o modelo de sua acreção, a partir de corpos menores de composição semelhante à de meteoritos condríticos. Precisamos supor que, na fase inicial, separaram-se o núcleo e o manto terrestre e, em seguida, no estado fundido, a Terra se solidificou e se diferenciou, formando assim sua crosta Na realidade, o processo de diferenciação é mais complexo para separação da parte silicática do manto e da crosta e a parte metálica do núcleo, pois nosso planeta é um corpo dinâmico, e observamos, ainda hoje, os processos de diferenciação que se manifestam na forma de vulcanismo, ao contrário da Lua e do planeta Marte que se diferenciaram logo cedo em sua formação e registraram isso nas idades de suas rochas mais antigas (certos meteoritos são, possivelmente, oriundos de Marte, os SNC).

Comparando a Terra com os meteoritos, Goldschmidt supôs a separação das fases metálica, sulfetada e silicática na condensação e na diferenciação da Terra a partir de um estado de fusão. Baseado nessa observação, ele classifica os elementos, que se distribuem nas referidas fases, obedecendo a suas afinidades para com elas. Em seus estudos, ele analisou as fases de liga Fe-NI, a troilita (FeS) e os silicatos dos meteoritos. Como seria difícil testar essa hipótese, ele estudou a separação de elementos em processos líquido-líquido na extração de cobre, a partir da fusão de ardósia de Mansfeld, Alemanha. A extração de cobre resulta em uma escória silicatada, uma fase metálica e uma fase sulfetada rica em Fe. As medidas de concentração dos elementos nessas fases concordaram razoavelmente com as análises de meteoritos.

A classificação geoquímica dos elementos é baseada em suas afinidades químicas para com as fases silicática, sulfetada e metálica, e é, basicamente, consequência da configuração eletrõnica do elemento e, consequentemente, de sua posição na tabela periódica. São agrupados em siderófilos, calcófilos, litófilos e atmófilos. Essa classificação é genial, e é notável que ainda sejam usados esses termos, introduzidos no início do século XX, por Goldschmidt. Os conceitos e as linhas de pesquisas, introduzidas ou simplesmente contempladas por ele, formam a base da geoquímica moderna. Assim, podemos perceber nas palavras dele que "... as tarefas da geoquímica são estabelecer em que concentrações os elementos ocorrem, e quais são os processos que determinam seu enriquecimento local" Baseando-se nas afinidades, temos os seguintes agrupamentos:

Obs.:

calcófilos e litófilos na crosta - " - calcófilo na crosta

- # - litófilo na crosta

( ) - pertencem mais que um grupo, ou afinidade secundária

Na Tabela Periódica, assim se distribuem os elementos de acordo com a classificação de Goldschmidt:

As regras de Goldschmidt

Elementos que constituem as rochas e os minerais, principais formadores de rochas e sua composição como um todo, são designados elementos maiores Elementos de menor importância e de concentração menor que 0,1% (1.000 ppm) geralmente não formam minerais independentes mas são incorporados na solução sólida dos minerais, em fundidos ou em fases fluídas. Esses elementos-traço ocorrem, intersticialmente, como fases intergranulares ou como impurezas no retículo cristalino de fases principais. Seu comportamento é frequentemente diferente e sua distribuição (partição) entre as fases, por exemplo, fase fundida e mineral coexistente, pode mudar sua concentração em varias ordens de grandeza. Estas e outras questões sobre a distribuição dos elementos foram contempladas, pela primeira vez, por Goldschmidt. Muitos dos conceitos geoquímicos atuais derivam das conferências e dos trabalhos publicados por Goldschmidt na década de 1930, como, por exemplo sua conferência para o "Chemical Society" de Londres sobre os "Princípios da distribuição dos elementos químicos em rochas e minerais". Ele chamou a atenção para a ocorrência de elementos-traço (menos que 1.000 ppm) por substituição em retículos cristalinos de elementos maiores ou principais.

Esses princípios, formalizados como regras, tiveram um profundo efeito sobre a maneira de pensar em relação à petrologia e à geoquímica, e seus conceitos como litófilo e calcófilo, bem como as regras gerais para o comportamento dos elementos, que ainda são usadas. Ele sugeriu também que análises quantitativas da distribuição de elementos entre rochas e minerais, ou mesmo entre minerais, poderão formar uma base para classificar um grupo de rochas na mesma suíte magmática. Desde suas formulações, as regras têm sido confirmadas em sua validade geral para ligações essencialmente iônicas por meio de investigações realizadas por diversos pesquisadores. As regras sofreram pequenas modificações, mas sem perder sua importância para substituição de elementos.

As regras gerais são as seguintes:

1ª Se dois bons têm o mesmo tamanho (raio) e a mesma carga, eles entrarão no retículo cristalino com igual facilidade.

2ª Se dois bons têm raios similares e a mesma carga, o íon menor entrará mais facilmente no retículo que o íon maior. Ê o que acontece, por exemplo, nos minerais ferromagnesianos em relação ao Mg': (0,66 Ă) e ao Fe': (0,74 Ă).

3ª Se dois íons têm raios similares e cargas diferentes, o íon com a carga maior entrará mais prontamente no retículo. Exemplo: Ca': (0,99 Ă) e Na* (0,97 Ă) nos plagioclásios.

Para elementos menos importantes dentro da cristalização magmática, existem as seguintes regras:

a) Camuflagem -- quando um elemento de maior importância "camufla" um de menor importância com mesma carga e ralo simi/ar. 
Exemplo:

AI'3 (0,51 Ă) camufla o Ga'3 (0,62 Ă)

Zr'4 (0,79 Ă) camufla o Hf'4 (0,78 Ă)

Si*' (0,42 Ă) camufla o Ge« (0,53 Ă)

b) Captura - quando um elemento de maior importância "captura" um outro de menor importância com carga maior ou raio menor. 
Exemplo:

K⁺ (1,33 Â) captura Ba⁺²: (1,34 Â) e Sr⁺²: (1,18 Ă)

c) Admissão - quando um elemento mais importante "admite" um menos importante de menor carga e ralo similar ou de mesma carga e raio maior. Exemplo

Mg⁺²: (0,66 À) admite o Li' (0,68 Ă)

Ca⁺²: (0,99 Ă) admite o Sr': (1,18 Ă)

As regras formuladas por Goldschmidt são um guia muito útil para a distribuição dos elementos-traço, mas não são universalmente válidas, pois se baseiam no pressuposto de que as ligações entre os elementos são iônicas, enquanto não são exclusivamente iônicas, na maioria dos minerais. Ringwood mostrou que a eletronegatividade de um elemento também influencia a substituição de um elemento menor por outro de maior importância com tamanho parecido. Quando essa substituição ocorre, os elementos de menor eletronegatividade terão preferência pois formam ligações iônicas mais fortes. Portanto, o comportamento dos cátions no magma depende do raio iônico, da valência e do tipo de ligação.

O texto acima foi extraído e modificado de: CHOUDHURI, Asit. Geoquímica para graduação. Campinas : Editora da UNICAMP, 1997.

MAGMA E SUAS PROPRIEDADES

Magma nada mais é do que rocha em estado de fusão a altas temperaturas. A denominação deve-se à sua consistência pastosa, comparada à da massa do pão que em grego é magma.

1.    O que é o magma?

Podemos observar o magma quando ele extravasa na forma de lava. Já quando o magma se aloja no interior da crosta, sua colocação e consolidação não podem ser observados diretamente, e seu comportamento pode ser deduzido apenas por meio das estruturas observadas em rochas ígneas intrusivas quando expostas pelos processos geológicos, ou por métodos indiretos, geofísicos.

Magmas apresentam altas temperaturas, entre 700 e 1 200 ⁰C, e são constituídos por 3 partes:

a) uma parte líquida, representada pela rocha fundida;

b) uma parte sólida, que corresponde a minerais já cristalizados e a fragmentos de rocha, transportados em meio à fração líquida;

c) uma parte gasosa, constituída por voláteis dissolvidos na parte líquida, predominantemente H₂O e CO₂, além de CH₄, SO₄ e outros.

Esses componentes ocorrem em proporções variáveis, dependendo da origem e estágio de cristalização dos magmas. A mobilidade de um magma se dá em função de diversos parâmetros: composição química. grau de cristalinidade (em que proporção o magma contêm material já cristalizado), teor de gases dissolvidos e a temperatura em que se encontra. A maior ou menor facilidade de fluir é definida pela viscosidade, medida em poises. Magmas pouco viscosos, logo mais fluídos, como os basálticos (viscosidade aproximada: 10² a 10³ poises), extravasam com facilidade e formam corridas de lava como as do Havaí (figura 6.2), que podem estender se por dezenas de quilômetros, ou da formação Serra Geral, na bacia do Paraná, cujos derrames alcançam extensões de até centenas de quilômetros. Magmas mais viscosos, como os graníticos ou riolíticos (viscosidade aproximada: 10⁶ a 10⁷ poises), têm dificuldade até mesmo para extravasar, formando frequentemente "rolhas" que entopem os condutos vulcânicos, o que provoca aumento de pressão por conta do magma e gases que vão se acumulando. Quando a pressão interna supera o peso das rochas sobrejacentes, ou quando ocorre uma descompressão súbita por causa de avalanches nos flancos do edifício vulcânico, ocorrem explosões. A relação entre viscosidade e composição de magmas será discutida mais adiante.

1.2 Onde e como se formam os magmas?

Não é possível observar diretamente os processos de formação de magmas: eles surgem a grandes profundidades, em locais inacessíveis até mesmo para as perfurações mais profundas. Evidências sobre a geração de magmas são fornecidas por dados geofísicos, principalmente sísmicos e geotérmicos, por fragmentos de rocha transportados pelos magmas desde as suas regiões de origem - os nódulos mantélicos (Figura 3), ou ainda por estudos de petrologia experimental, que procuram reproduzir em laboratório as condições de formação de magmas. Os magmas se originam por fusão parcial de rochas na astenosfera, ou na parte inferior da litosfera (ver Capítulo 2). A fusão pode ser provocada pelo aumento da temperatura, por alívio da pressão a que estas rochas estão submetidas, por variações no teor de fluidos ou, mais provavelmente, por uma combinação destes fatores. A figura 6.4 ilustra a fusão de rochas em sistemas saturados em água e em sistemas anidros. As curvas solidus representam o início da fusão, quando então coexiste o líquido gerado com a parte ainda não fundida da rocha geradora. À medida que o processo de fusão avança, a proporção líquido/sólido aumenta, até que, em uma situação ideal, todos os minerais da rocha geradora tenham sido fundidos. Nesse ponto, o sistema ultrapassa a curva liquidus, sendo constituído apenas da fase líquida. Ou seja, a temperaturas abaixo da curva solidus, a rocha geradora encontra-se inteiramente sólida; a temperaturas entre as curvas solidus e liquidus, coexistem, em proporções variáveis, líquido e rocha ainda não completamente fundida; e a temperaturas acima da curva liquidus, passa a existir apenas a fase líquida, estando toda a rocha fundida.

O magma, uma vez gerado, tende a deslocar-se em direção à superfície, por apresentar densidade menor do que as rochas ao redor. O deslocamento de um magma no interior da crosta é complexo e variado, em função da sua viscosidade e da constituição e estruturação das rochas que atravessa. Sempre que possível, magmas ascendem através de falhas e fraturas profundas. Quando estas descontinuidades não ocorrem, formam-se bolsões de magma em forma de gigantescas "gotas invertidas” ou “balões” chamados diápiros, com vários quilômetros cúbicos, que se deslocam por fluxo plástico em meio às rochas da crosta. O bolsão de magma força as rochas acima e ao redor, às vezes quebrando-as e englobando seus fragmentos, conhecidos como xenólitos (Figura 6.5). Outras vezes, à medida que o bolsão de magma ascende, vai fundindo as rochas encaixantes. Quando há fusão e assimilação destas rochas, ocorrem modificações na composição química do magma original, dependendo do tipo e da proporção das rochas digeridas.

Em muitos casos, grandes volumes de magma “estacionam" a determinadas profundidades, e fornecem material para manifestações vulcânicas por dezenas de milhares a milhões de anos. Nestes casos, são denominados de câmaras magmáticas, cuja presença e dimensões podem ser aferidas por estudos geofísicos. Destes sítios, o magma é conduzido à superfície através dos condutos vulcânicos, ou se consolida em profundidade, gerando as diversas formas de ocorrência de rochas magmáticas. As etapas da viagem de magmas desde seus sítios de geração na astenosfera ou nas partes profundas da litosfera até os sítios de consolidação estão ilustradas, esquematicamente, na figura 6.6 adiante.

1.3 Composição dos magmas

A composição de um magma depende de vários fatores:

a) da composição da rocha geradora no local de origem;

b) das condições em que ocorreu a fusão desta rocha e da taxa de fusão;

c) dos processos que atuam sobre este magma do seu local de origem até o seu sítio de consolidação.

Magmas têm, majoritariamente, composição silicática, em consonância com a composição predominante da crosta e do manto terrestre. Porém, magmas carbonáticos e sulfetados, ainda que raros, também ocorrem. Em outros planetas e seus satélites, também podem existir magmas de composições muito diversas.

Os principais componentes dos magmas silicáticos na Terra são, além de oxigênio (O) e silício (Si), o alumínio (AI), o cálcio (Ca), o ferro (Fe), o magnésio (Mg), o sódio (Na), o potássio (K), o manganês (Mn), o titânio (Ti) e o fósforo (P). A composição química de rochas e magmas é indicada, por convenção, com os elementos constituintes apresentados na forma de óxidos.

A variação composicional dos magmas, assim como das rochas ígneas, é descrita principalmente por seu teor de sílica, que é a percentagem em peso de SiO₂. O espectro composicional dos magmas silicáticos é muito amplo, e praticamente contínuo em termos do teor de sílica. No entanto, dois tipos de magma se destacam pela sua abundância: o magma granítico ou riolítico, com teores de sílica superiores a 66%, e o magma basáltico, com teores de sílica entre 45% e 52%. Alguns pesquisadores acrescentam um terceiro tipo de magma: o magma andesítico (teor de sílica entre 52% e 66 %), por sua freqüência e ambiente de ocorrência na crosta. Em termos de volume, porém, magmas graníticos e basálticos são preponderantes. Composições de rochas vulcânicas representativas dos três tipos de magmas - respectivamente riolitos, andesitos e basaltos - são apresentadas na tabela 6.1 e ilustradas na figura 6.7.

1.4 Qual a influência da composição química sobre os magmas?

As características físicas dos magmas, como a temperatura e a viscosidade, estão intrinsecamente relacionadas à sua composição: estas relações encontram-se ilustradas na figura 6.8. Magmas basálticos apresentam temperaturas da ordem de 1.000 a 1.200 ºC, têm baixo teor de voláteis (em torno de 1 a 3% em peso) e possuem viscosidade baixa. Já os magmas graníticos são significativamente mais viscosos, apresentam, de modo geral, teores mais elevados de voláteis (entre 3% e 5%) e apresentam temperaturas da ordem de 700 a 800 'C. A viscosidade de um magma silicático aumenta com:

a) o aumento do teor de sílica;

b) o abaixamento da temperatura;

c) a diminuição do conteúdo de voláteis.

Estas relações podem ser explicadas pelo comportamento das unidades estruturais fundamentais [SiO₄]^-4 que existem nos magmas. Estas unidades tem o formato de tetraedros, com um átomo de silício no centro e quatro átomos de oxigênio nos vértices e tendem a unir-se em estruturas progressivamente mais complexas à medida que a cristalização do magma avança. Em magmas ricos em sílica, isto se dá já nas primeiras etapas da consolidação, e em escala mais ampla, produzindo extensas cadeias de tetraedros de Si-O que dificultam o fluxo do magma, aumentando sua viscosidade.

Já em magmas básicos, com teores de sílica menores, esse processo só adquire importância nas etapas mais avançadas da consolidação, ou seja, não se formam grandes estruturas de Si-O que possam dificultar o fluxo do magma já nos estágios iniciais. Essas extensas cadeias de Si-O tendem a ser destruídas pelo aumento de temperatura e do teor de água, o que diminui a viscosidade do magma. Assim magmas graníticos, ainda que mais viscosos, podem ter sua fluidez aumentada quando em altas temperaturas ou quando apresentarem teores elevados de água. Magmas basálticos, apesar de seus baixos teores de água, têm no seu reduzido conteúdo em sílica a principal razão para as suas viscosidades mais baixas.

1.5 Por que há diferentes magmas?

Magmas apresentam grande variedade nas suas composições, fato que se espelha na diversidade das rochas ígneas. Magmas diversos são produzidos em função do tipo de rocha da área-fonte e da taxa de fusão desta rocha. Contudo, a profundidade em que ocorre a fusão também é um fator importante. que pode influenciar a composição dos magmas produzidos. Grandes volumes de magmas basálticos são gerados pela fusão dos peridotitos (rochas constituintes do manto, formadas por minerais ferromagnesianos, principalmente olivina e piroxênios - ver figura 6.3) nas regiões abaixo das dorsais mesa oceânicas, mas também abaixo da crosta continental, no manto superior. Já os magmas graníticos são associados à fusão de partes profundas da crosta continental, mais enriquecidas em sílica. Magmas andesíticos são gerados a partir da fusão da crosta oceânica. Magmas são sempre enriquecidos em sílica e elementos leves (Na, K) em relação à área-fonte a partir da qual foram gerados. Assim, basaltos são mais ricos em sílica que peridotitos; andesitos apresentam-se enriquecidos em sílica quando comparados aos basaltos dos fundos oceânicos; e granitos, que em muitos casos podem formar se pela fusão parcial de rochas de composição andesítica, são ainda mais enriquecidos em sílica que estas.

A composição de magmas primários, gerados da fusão parcial das rochas de sua área-fonte, pode ser modificada de forma considerável por processos de diferenciação magmática. O mais importante destes processos é o de cristalização fracionada. A cristalização de um magma em profundidade é um processo complexo e muito lento. O magma encontra-se a temperaturas elevadas, quando então todos os seus componentes se encontram dissolvidos no material fundido. Quando se instala em partes superiores, logo mais frias da crosta, perde calor para as rochas encaixantes e sua temperatura diminui paulatinamente. Quando a temperatura atinge um determinado valor crítico, inicia-se a cristalização e formam se germes cristalinos, minúsculos núcleos de cristais, que crescerão para constituir os minerais da rocha ígnea.

Os diferentes minerais não cristalizam todos ao mesmo tempo: alguns se formam primeiro, e só depois que a composição do magma tiver sido modificada o suficiente pela extração destes é que os outros minerais irão se juntar aos que já se encontram em processo de cristalização, ou mesmo irão substituí-los neste processo. A sequência de cristalização resultante depende fundamentalmente da composição do magma inicial. A sequência ideal de cristalização dos minerais foi, a princípio, estabelecida para magmas basálticos pelo petrólogo experimentalista N. L. Bowen em 1928 por meio das Séries de Reação de Bowen, ilustradas nas figuras 6.9a e b. Teoricamente, é possível obter, a partir de um magma primário basáltico, toda uma série de rochas ígneas, desde as ultrabásicas (ou peridotíticas) até as ácidas (ou graníticas), utilizando para tanto processos de fracionamento do magma basáltico original durante a sua cristalização. É importante frisar que as Séries de Reação de Bowen representam um modelo simplificado de um processo natural muito mais complexo. Exemplos da geração de rochas diversas por meio da cristalização fracionada de um mesmo magma podem ser observados nos complexos estratiformes onde, a partir de magmas originalmente basálticos, são gerados peridotitos, ricos em olivina e piroxênios, pelo acúmulo destes minerais nas partes inferiores da câmara magmática; gabros, constituídos de plagioclásio cálcico e piroxênios, pela cristalização do magma basáltico mais ou menos modificado; e anortositos, pelo acúmulo de plagioclásio, menos denso, no topo da câmara magmática. Exemplos brasileiros de complexos deste tipo são os maciços máficos-ultramáficos de Niquelândia e Canabrava, em Goiás.

Outros processos de diferenciação magmática são a mistura de magmas originalmente diferentes, a imiscibilidade de magmas e, como já mencionado, a assimilação durante a ascensão do magma de rochas dos condutos magmáticos ou das rochas encaixantes após o alojamento do magma no sítio de consolidação final. Na mistura de magmas, magmas de composições distintas podem ter contato durante a ascensão na crosta e misturar-se em proporções diversas, gerando com posições intermediárias entre elas. Na imiscibilidade de magmas, durante a evolução de um volume de magma originalmente homogêneo, podem separar-se frações imiscíveis (como ocorre entre a água e o óleo), e cristalizar em separado, produzindo estruturas peculiares nas rochas resultantes. A assimilação de rochas acontece quando o magma, ao abrir caminho rumo à superfície, "digere" pedaços das rochas encaixantes, modificando sua composição em função da natureza e do volume da rocha assimilada.

Texto extraído de: TEIXEIRA, Wilson et al. Decifrando a Terra. 2. ed. São Paulo : Companhia Editora Nacional, 2009, p. 154-159.

GABARITO DA VA 1-2019

Questão 1 – Com o desenvolvimento da rede sismográfica mundial e dos métodos de observação e análise, foram definidas as camadas e zonas de transição que constituem o modelo de estrutura e composição da Terra.

Assinale a afirmação correta sobre as camadas da Terra na figura abaixo, numeradas de 1 a 5.

A.   A camada 1 é o núcleo interno líquido, constituído de rochas máficas e ultramáficas.

B.   A camada 2 é o núcleo externo sólido, constituído de rochas silicáticas e aluminosas.

C.   A camada 3 é o manto inferior rígido, constituído de níquel e ferro.

D.   A camada 4 é o manto externo, onde o topo rígido é separado da base plástica por uma zona de baixa velocidade; é constituído de rochas formadas principalmente por silicato de ferro e magnésio.

E.   A camada 5 é a crosta rígida, bastante homogênea, constituída principalmente de rochas ferromagnesianas.

Questão 2 – As propriedades periódicas dos elementos químicos são aquelas que se repetem ao longo da Tabela Periódica. Tais propriedades estão relacionadas com a estrutura dos átomos dos elementos.

I. As propriedades periódicas dos elementos químicos são as características inerentes à esses elementos que variam de acordo com sua valência,

PORQUE

II. Quanto maior a valência de um elemento, maiores são as forças exercidas entre o núcleo e a eletrosfera, o que resulta num menor raio atômico.

A respeito das asserções acima, assinale a opção correta.

a)    As asserções I e II são proposições verdadeiras e a II é uma justificativa correta de I.

b)    As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta.

c)    A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.

d)    A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.

e)    As asserções I e II são proposições falsas.

Questão 3 – Os elementos químicos podem ser encontrados em diferentes formas químicas. Eles podem ser armazenados por períodos longos ou curtos na atmosfera, na crosta, na água ou no interior da Terra, bem como nos corpos de organismos vivos. Processos geológicos desempenham um papel nesta reciclagem de materiais, assim como as interações entre os organismos.

Sobre ciclos geoquímicos, assinale a alternativa correta.

A. O ciclo geoquímico está diretamente relacionado à tectônica global.

B. Uma dada massa de material na Terra, normalmente mantém sua identidade à medida que passa pelas transformações do ciclo geoquímico.

C. Elementos como o carbono, oxigênio, enxofre, silício etc. estão presentes em quantidades totais variáveis durante o tempo geológico da Terra.

D. O ciclo geoquímico e o ciclo biogeoquímico atuam isoladamente, porque o primeiro refere-se às mudanças das rochas e o segundo à evolução da vida.

E. Na escala global da Terra os elementos químicos se distribuem de maneira homogênea nos diferentes reservatórios da litosfera.

Questão 4 - Apesar de ter sido indicado várias vezes, Goldschmidt não recebeu a honra de ser agraciado com o Nobel em química. Em sua homenagem, uma das maiores conferências internacionais de geoquímica leva seu nome, assim como o prêmio concedido àqueles que exercem alguma contribuição extremamente significativa a esta disciplina. A relevância de seu trabalho nas áreas da geoquímica, química e geologia permanece devidamente reconhecida na atualidade. Ele foi o primeiro a acentuar a importância da diferenciação geoquímica primária dos elementos e são famosas as chamadas “regras de Goldschmidt”.

Analise as afirmações abaixo e assinale as corretas.

I – As regras formuladas por Goldschmidt são um guia muito útil para a distribuição dos elementos-traço, mas não são universalmente válidas, porque se baseiam no pressuposto de que as ligações entre os elementos são moleculares, enquanto são exclusivamente iônicas, na maioria dos minerais.

II – Elementos-traço geralmente substituem os elementos maiores nos retículos cristalinos dos minerais formadores de rocha e, mais raramente, podem formar minerais acessórios.

III – Elementos-traço geralmente não formam minerais independentes.

IV – Se dois íons têm raios similares e a mesma carga, o íon maior entrará mais facilmente no retículo que o íon menor.

V - Se dois íons têm raios similares e cargas diferentes, o íon com a carga menor entrará mais prontamente no retículo.

São corretas as afirmações:

A. I e II.

B. II e III.

C. III e IV.

D. IV e V.

E. I e V.

Questão 5 – Nos ambientes superficiais e profundos, com diferentes condições de temperatura e pressão e oxigênio livre, os elementos químicos apresentam comportamento de migração e distribuição particulares determinados por suas afinidades geoquímicas.

I. Na dispersão profunda, os canais e locais de migração e redeposição são as fissuras e os espaços intergranulares das rochas posicionadas em profundidade,

PORQUE

II. Os elementos tendem a se associar nos processos geológicos devido às suas mobilidades relativas.

A respeito das asserções acima, assinale a opção correta.

A. As asserções I e II são proposições verdadeiras e a II é uma justificativa correta de I.

B. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta.

C. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.

D. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.

e) As asserções I e II são proposições falsas.

Questão 6 – Os 92 elementos químicos que ocorrem naturalmente na Terra são compostos por um núcleo com núcleons subatômicos, orbitado por elétrons. É correto afirmar que:

A.   Como um átomo contém o mesmo número de prótons e de elétrons com cargas iguais e de sinais opostos, a carga dos átomos é sempre positiva.

B.   Como um átomo contém o mesmo número de prótons e de elétrons com cargas e sinais iguais, os átomos não têm carga.

C.   Os núcleons incluem prótons de carga positiva e nêutrons sem carga.

D.   Os núcleons incluem prótons de carga positiva e nêutrons de carga positiva.

E.   A massa de um próton é igual à soma da massa dos elétrons.

Questão 7 – Basicamente, duas forças de naturezas distintas atuam no interior da matéria: são as forças intermoleculares, isto é, entre moléculas, e as forças intramoleculares, que agem no interior dessas moléculas, entre dois ou mais átomos. As forças intermoleculares podem ser descritas, sucintamente, como pontes de hidrogênio ou forças de Van der Waals. As forças intramoleculares são as famosas ligações químicas, que podem ser do tipo iônico, covalente ou metálico.

Nas alternativas abaixo, assinale a correta.

A. As ligações químicas representam interações entre dois ou mais átomos, interações essas que sempre ocorrem por compartilhamento de elétrons.

B. A ligação iônica é a responsável pela formação de compostos iônicos, e ocorre entre dois átomos metálicos, com doação e recebimento de elétrons.

C. Na ligação covalente ocorre um compartilhamento de elétrons, aos pares.

D. Quando se combinam dois átomos que possuem uma mesma tendência de ganhar e perder elétrons, ocorre então a formação de uma ligação metálica.

E. A ligação metálica, sempre entre um átomo metálico e um átomo não metálico, forma os compostos de natureza molecular, de modo a constituir uma molécula de natureza polar (ligação entre dois átomos diferentes) ou apolar (entre dois átomos iguais).

Questão 8 – A enorme diversidade de rochas magmáticas não é compatível com poucos tipos magmáticos. Uma vez formados, os magmas tendem a evoluir quimicamente, através de um conjunto de processos, chamados diferenciação magmática. Através deste processo, consegue-se explicar que os granitos resultem da consolidação de magmas originalmente graníticos, como também da consolidação de fracções magmáticas graníticas derivadas de magmas basálticos.

Avalie as questões abaixo sobre a diferenciação magmática.

I. O magma é uma mistura complexa de substâncias minerais, cuja cristalização ocorre a temperaturas diferentes dados serem diferentes os seus pontos de solidificação.

II. Durante o arrefecimento magmático, um dado mineral, uma vez formado, tem tendência a reagir com o líquido magmático, se permanecer em contato com ele. 

III.  Uma vez que cada magma é uma associação de minerais e esses minerais têm uma temperatura de solidificação e cristalização própria, os minerais começam a cristalizar a temperaturas diferentes, independentemente da pressão e da composição do material fundido.

IV. A diferenciação magmática é um processo que, a partir de magmas diferentes, conduz à formação de resíduos magmáticos de mesma composição.

V. Com o arrefecimento do contínuo processo de cristalização, resulta um magma residual de composição constante.

A opção que apresenta apenas afirmações corretas ê:

A. I e II           B. II e III         C. III e V       

D. I e IV         E. IV e V

Questão 9 – A geoquímica é uma ciência que dividiu a realidade desde o cosmo até os solos, passando pelas rochas. Todos esses compartimentos são agrupados no ciclo geoquímico, que inclui uma fonte, um transporte e uma deposição (ou residência) de um elemento químico nos diversos compartimentos. O ciclo geoquímico é baseado em dois ambientes geoquímicos: o profundo e o superficial; além disso, é preciso distinguir o momento da dispersão, que pode ser primária ou secundária. Explique-os (ambientes profundo e superficial, dispersão primária e secundária).

O ambiente profundo, também chamado de endógeno ou hipogênico, é aquele vigente abaixo da superfície da Terra em zonas de altas pressão e temperatura, circulação restrita de fluidos e baixo teor de oxigênio livre; nessas zonas, os processos geológicos são magmáticos, metamórficos ou hidrotermais.

O ambiente superficial, também chamado de exógeno ou supergênico, é aquele vigente na superfície da Terra, em zonas de baixas pressão e temperatura, movimentação livre de soluções, maior quantidade de oxigênio livre, água e CO₂; nessas condições, os processos geológicos são caracterizados pelo intemperismo, erosão, sedimentação e diagênese.

A dispersão primária refere-se aos processos que conduzem à migração e posicionamento de elementos químicos durante a formação de uma rocha. A dispersão secundária refere-se à redistribuição das feições primárias, geralmente no ambiente superficial. Para as rochas sedimentares, entretanto, a dispersão primária é aquela que ocorre durante a sedimentação, e a secundária seroa posterior.

Questão 10 – Leia o texto a seguir e, em seguida, redija um texto de pelo menos 12 linhas com o título “Os ambientes e ciclos geoquímicos naturais e os transformados pelo homem”.

Observação: evite copiar trechos do texto apresentado para leitura.

“A existência da humanidade e de todas as formas de vida na Terra sempre dependeu de um delicado equilíbrio entre o mundo orgânico e o inorgânico. Durante a maioria do tempo histórico o homem adaptou-se passivamente ao ambiente geoquímico. As sociedades pré-industriais foram pouco destrutivas, pelo pequeno número de indivíduos e a limitação da força muscular, fazendo com que as agressões ao meio ambiente permanecessem limitadas espacialmente, e, em geral, passíveis de recuperação pelos processos naturais. Já havia, no entanto, danos irreparáveis: antes do advento da revolução industrial as florestas nativas da Inglaterra já estavam reduzidas a 3% do original, o que bem demonstra o padrão de atitude humana frente à natureza como fonte de recursos. No entanto, a partir dos últimos anos, o crescimento exponencial da população do planeta criou, como “bola de neve”, o aumento da necessidade de energia, da produção de alimentos, da industrialização e da urbanização, problema que o homem vem solucionando a curto e médio prazos, com o aumento de pressão sobre os demais compartimentos da ecosfera. Assim, a demanda sobre os combustíveis fósseis, sobre o solo agricultável, e as matérias primas minerais e vegetais são causa de poluição do solo, da água, do ar. A ocupação desorganizada dos espaços causa desmatamento, erosão, extinção de espécies. Os grandes aglomerados urbanos que viabilizaram as relações econômicas da sociedade industrial são grandes consumidores de energia e recursos em geral, dificultando a reciclagem de seus resíduos, causando também poluição. Dentro deste ciclo antropocêntrico, alimentado pela superpopulação, sobressaem, como sinal de baixa eficiência do sistema, o aumento da pobreza e a perda da qualidade de vida do homem.” (CARVALHO, C. N. Geoquímica ambiental: conceito, métodos e aplicações. Geoquímica Brasiliensis, 3(1): 17-22, 1989)

Atenção: A resposta a seguir é apenas orientativa, porque se trata de um texto discursivo em que cada um utilizará seus conhecimentos, modos de expressão e pontos de vista individuais.

Os ambientes naturais evoluíram desde o início da formação da Terra e sua base de evolução é o ciclo geoquímico das rochas, que atua incessantemente numa escala de tempo geológica, redistribuindo os elementos químicos. As transformações levaram à formação de ambientes favoráveis à vida, naquilo que chamamos ecosfera, que inclui as terras emersas, hidrosfera e atmosfera, onde os processos geológicos são impulsionados pela tectônica de placas e a energia solar, que propicia a existência de diferentes climas, onde os seres vivos se adaptaram. Essa adaptação implicou na seleção de espécies nos diferentes compartimentos da ecosfera. Essas espécies, por sua vez, também interferiram nos processos geológicos, algumas delas colaborando na formação de depósitos sedimentares e outras atuando na degradação das rochas, mas sempre ao longo do tempo geológico, numa escala de milhões de anos. O ser humano, porém, veio provocar transformações cada vez mais rápidas na ecosfera, interferindo diretamente nos ciclos geoquímicos de diferentes maneiras, levando ao aumento dos processos erosivos, redistribuindo em larga escala elementos químicos nos solos, nas águas e na atmosfera, e provocando mudanças climáticas. As transformações se aceleram de tal maneira que o atual período da Terra é denominado por muitos de Antropoceno, isto é, os agentes naturais de transformação perdem gradativamente sua força em detrimento da atuação do ser humano.