O ciclo das rochas

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O ciclo das rochas é o resultado das interações de dois dentre os três sistemas fundamentais da Terra: o sistema da tectônica de placas e o sistema do clima. Controlados pelas interações desses dois sistemas, materiais e energia são trocados entre o interior da Terra, a superfície terrestre, os oceanos e a atmosfera. Por exemplo, a fusão de placas litosféricas em subducção e a formação de magma resultam de processos operantes dentro do sistema da tectônica de placas. Quando essas rochas fundidas extravasam, matéria e energia são transferidas para a superfície terrestre onde o material (as rochas recém-formadas) é submetido ao intemperismo pelo sistema do clima. O mesmo proces­se injeta cinza vulcânica e o gás dióxido de carbono nas porções superiores da atmosfera, onde eles podem afetar todo o clima do planeta. À medida que muda o clima global, talvez ficando mais quente ou mais frio, também muda a taxa de intemperismo da rocha, o que, por sua vez, influencia a taxa com que que o material (sedimento) retorna para o interior da Terra.

A idéia da Terra como um sistema ainda não havia sido proposta quando o escocês James Hutton descreveu o ciclo das rochas em uma apresentação oral em 1785, na Sociedade Real de Edinnburgo. Dez anos depois, ele apresentou o ciclo em maior detalhe em seu livro Teoria da Terra, com provas e ilustrações.

Como geralmente acontece na história da ciência, outros cientistas tanto da Inglaterra como do continente europeu também reconheceram os elementos da natureza cíclica da mudança geológica. O papel de Hutton foi o de sintetizar isso: ele apresentou o grande cenário que nos possibilitou entender o processo.

Daremos atenção aqui a um ciclo em particular, reconhe­cendo que esses ciclos variam com o tempo e com o lugar.

Começaremos com um magma na profundeza da Terra, onde as temperaturas e as pressões são altas o suficiente para fun­dir qualquer tipo de rocha: ígnea, metamórfica ou sedimentar (Ciclo das rochas I). Hutton chamou a fusão das rochas na profundeza da crosta de episódio plutônico, em referência a Plutão, o deus romano do mundo subterrâneo. Agora, refe­rimos todas as intrusões ígneas como rochas plutônicas, en­quanto as extrusivas são conhecidas como rochas vulcâni­cas. Quando uma rocha pré-existente se funde, todos os seus componentes minerais são destruídos e seus elementos quí­micos são homogeneizados, resultando em um líquido aque­cido. À medida que o magma esfria, cristais de novos mine­rais crescem e formam novas rochas ígneas. A fusão e a for­mação de rochas ígneas ocorrem preferencialmente ao longo das bordas colisionais ou divergentes das placas tectônicas, bem como em plumas mantélicas.

O ciclo começa com a subducção ( lembre-se da formação da cordilheira dos andes) de uma placa oceânica em uma placa continental. As rochas ígneas que se formam nas bordas onde as placas colidem, juntamente com as rochas sedimentares e metamórficas associadas, são então soerguidas para formar uma cadeia de montanhas à medida que uma secção de crosta terrestre dobra-se e deforma-se. Os geólogos chamam esse processo, o qual inicia com a colisão de placas e finaliza com a formação de montanhas, de orogenia. Após o soerguimento, as rochas da crosta que recobrem as rochas ígneas soer­guidas são vagarosamente meteorizadas. O intemperismo cria um material desagregado, que, então, a erosão espalha para lon­ge, expondo a rocha ígnea à superfície.

As rochas ígneas assim expostas sofrem intemperismo e mudanças químicas ocorrem em alguns minerais. Os minerais de ferro, por exemplo, podem "enferrujar"( como na praia da ferrugem em Garopaba - SC) para formar óxidos. Os minerais de alta temperatura, como os feldspatos, podem tornar-se minerais argilosos de baixa temperatura. Os minerais, como o piroxênio, podem dissolver-se completamente à medi­da que as chuvas caem sobre eles. O intemperismo das rochas ígneas produz novamente vários tamanhos e tipos de detritos de rochas e material dissolvido, que são carregados pela erosão. Alguns desses materiais são transportados no terreno pela água e pelo vento. Muitos dos detritos são transportados pelos córre­gos para os rios e, por fim, para o oceano. No oceano, os detri­tos são depositados como camadas de areia, silte e outros sedi­mentos formados a partir de material dissolvido, tal como o carbonato de cálcio das conchas.

Os sedimentos depositados no mar, assim como aqueles de­positados no continente pela água e pelo vento, são soterrados por sucessivas camadas de sedimentos, onde litificam vagarosamente para formar as rochas sedimentares. O soterramento é acompanhado de subsidência - uma depressão ou afundamento da crosta terrestre. Enquanto a subsidência continua, camadas adicionais de sedimentos vão sendo acumuladas.

Em alguns casos - por exemplo, ao longo das margens ativas das placas tectônicas, a subducção força as rochas sedimentares a descerem progressivamente a maiores profundidades. À medida que a rocha sedimentar litificada é soterrada a profundidades maiores da crosta, fica mais quente. Quando a profundidade excede a l0 km e as temperaturas ficam maiores que 300°C, os minerais da rocha ainda sólida começam a se transformar em novos minerais, os quais são mais estáveis nas altas temperaturas e pressões das partes mais profundas da crosta. O processo que transforma as rochas sedimentares em rochas rnetamórficas é o metamorfismo. Com mais calor, as rochas podem fundir-se e formar um novo magma, a partir do qual as rochas ígneas irão cristalizar, recomeçando o ciclo.

Como visto anteriormente, essa série de processos é apenas uma variação entre muitas que podem ocorrer no ciclo das rochas. Qualquer rocha - metamórfica, sedimentar ou ígnea pode ser soerguida durante uma orogênese e meteorizada e erodida para formar novos sedimentos. Certos estágios podem ser omitidos, por exemplo: quando uma rocha sedimentar é soerguida e paulatinamente erodida, o metamorfismo e a fusão não acontecem. Os estágios podem, também, estar fora de seqüência, como no caso de uma rocha ígnea formada no interior que é metamorfizada depois de ser soerguida. Também, como sabemos das sondagens profundas, certas rochas ígneas, localizadas a muitos quilômetros de profundidade na crosta, podem nunca ser soerguidas ou expostas ao intemperismo e à erosão.

O ciclo das rochas nunca tem fim. Está sempre operando em diferentes estágios em várias partes do mundo, formando e erodindo montanhas em um lugar e depositando e soterrando sedimentos em outro. As rochas que compõem a Terra sólida são recicladas continuamente, mas só podemos ver as partes do ciclo que ocorrem na superfície e, portanto, devemos deduzir a reciclagem da crosta profunda e do manto por evidências indiretas.

Um processo que os geólogos não percebiam no tempo de Hutton é o intemperismo do fundo oceânico ou o metassomatismo, o qual foi reconhecido apenas após a descoberta da tectônica de placas. Os processos envolvem mudanças químicas entre a água do mar e o fundo submarino nas cadeias mesoceânicas. Esse processo suplementa de forma significativa o retorno de elementos importantes para o interior da Terra, que é causado pelo intemperismo comum de superfície. Se o metassomatismo do fundo submarino não ocorresse, as composições químicas do oceano e da atmosfera seriam bem diferentes.