15Rochas e minerais

Sam se debruça sobre a bancada da cozinha com uma lupa. A pedra polida, que de longe parece cinza, vira uma multidão de pintinhas: rosadas, brancas, cinzentas e vítreas, e pretinhas que brilham quando a luz bate nelas. Cada pintinha tem faces planas e brilhantes, e as pintinhas se encaixam como as peças de um quebra-cabeça. O que são elas?

O que você já sabe

As rochas são o material duro da crosta da Terra: elas podem ser quebradas em pedras, roladas pelos rios até virarem seixos e moídas até virarem areia (Capítulo 5). A água, o gelo e o vento desgastam as rochas (intemperismo), levam os pedaços embora (erosão) e os deixam mais adiante (deposição) (Capítulo 10). Num vulcão, a rocha derretida sai como lava (Capítulo 8).

15.1 Uma rocha é feita de minerais

As pintinhas da bancada são minerais, e a pedra é um granito.

Definição 15.1 (Mineral)

Um mineral é uma substância sólida natural, que não é fabricada pelos seres vivos, sempre com a mesma composição e com os seus átomos arrumados de forma regular. Uma rocha é feita de um só mineral ou, mais vezes, de vários minerais grudados uns nos outros.

O granito é feito sobretudo de três minerais: o feldspato (rosado ou branco), o quartzo (cinza e vítreo) e a mica (preta ou prateada, em lâminas finas e brilhantes). Outras rochas são feitas de um só mineral: o calcário, por exemplo, é feito quase só de calcita.

15.2 Os cristais

Com a lupa, muitos grãos de mineral mostram faces planas e brilhantes e arestas retas. Onde um mineral teve espaço para crescer livremente, num buraco da rocha, ele forma um cristal: um sólido de forma regular, limitado por faces planas. A sua forma vem do arranjo regular dos seus átomos, estudado nos livros de química. Um cristal de quartzo, por exemplo, é uma coluna de seis lados que termina em ponta; um cristal de mica se divide em folhas mais finas que papel.

No granito, os grãos cresceram apertados uns contra os outros, então eles não têm formas bonitas: eles se encaixam como um quebra-cabeça. O seu tamanho conta uma história. O granito se forma no fundo da terra, onde a rocha derretida esfria muito devagar: os seus grãos têm tempo de crescer o bastante para serem vistos a olho nu. A rocha derretida que esfria depressa na superfície, como lava, dá rochas com grãos pequenos demais para ver.

15.3 As três famílias de rochas

Os geólogos classificam as rochas em três famílias, não pela sua cor, mas pela maneira como elas se formaram.

Definição 15.2 (As três famílias de rochas)

Uma rocha ígnea se forma quando uma rocha derretida esfria e fica sólida: o granito no fundo da terra, o basalto a partir da lava. Uma rocha sedimentar se forma na superfície da Terra a partir de grãos de areia e de lama, ou de conchas de seres vivos, depositados em camadas e depois endurecidos: o arenito, o folhelho, o calcário. Uma rocha metamórfica é uma rocha que foi transformada, sem derreter, pelo calor e pela pressão no fundo da terra: o mármore (a partir do calcário), a ardósia (a partir do folhelho).

O nome ígnea vem da palavra latina que quer dizer fogo. As rochas sedimentares muitas vezes mostram camadas, uma em cima da outra, como as páginas de um livro. As rochas metamórficas muitas vezes são espremidas e dobradas; algumas, como a ardósia, se dividem em placas planas.

Muitas rochas sedimentares são feitas dos grãos que você classificou por tamanho no Capítulo 5: seixos e cascalho, areia, lama. Depois de enterrados, os grãos perdem a sua água e são grudados uns nos outros por um cimento natural. O tamanho dos grãos dá o nome à rocha.

No campo — Ler as pedras de uma cidade

As cidades são coleções de rochas ao ar livre. Passeie com um adulto perto de muros antigos, escadas, estátuas, fachadas de igrejas e calçamentos, e observe de perto, sem riscar nem quebrar nada. Alguns meios-fios e degraus são de granito: procure o seu quartzo vítreo e a sua mica brilhante. Muitos muros e fachadas antigos são de calcário ou de arenito: procure conchas, ou esfregue a ponta do dedo num farelo caído de arenito para sentir a areia. Os telhados podem ser de ardósia, dividida em placas finas. Anote num caderno onde fica cada pedra, a sua cor, os seus grãos e a família à qual você acha que ela pertence; uma foto ajuda a comparar depois com a tabela deste capítulo.

15.4 O ciclo das rochas

As rochas não são eternas. Uma montanha de granito sofre intemperismo devagar; os seus grãos são levados pelos rios até o mar e depositados ali em camadas; enterradas cada vez mais fundo, as camadas endurecem e viram arenito. Se o arenito for levado ainda mais fundo, o calor e a pressão o transformam numa rocha metamórfica; ainda mais fundo, ele pode derreter, e a rocha derretida, ao esfriar, forma uma nova rocha ígnea. Pouco a pouco, ao longo de milhões de anos, o material das rochas dá voltas e mais voltas.

Definição 15.3 (Ciclo das rochas)

O ciclo das rochas é a viagem sem fim pela qual as rochas de cada família vão sendo transformadas, devagar, em rochas das outras famílias: pelo intemperismo e pela erosão na superfície, pelo soterramento e pelo endurecimento, pelo calor e pela pressão, pela fusão e pelo resfriamento.

15.5 Reconhecer as rochas comuns

Aqui estão sete rochas que encontramos muitas vezes em construções, calçadas e paisagens.

Segurança

O teste do ácido só é feito por um adulto, com óculos de proteção e luvas, usando um ácido muito diluído. Nunca prove uma rocha ou um pó, e nunca quebre rochas com uma ferramenta: olhar através de uma lupa já diz muita coisa.

Uma chave é uma lista de perguntas, cada uma com duas respostas, que leva passo a passo ao nome de uma rocha.

A dureza. Mais uma pista ajuda a reconhecer um mineral: a facilidade com que ele pode ser riscado.

Definição 15.4 (Dureza e escala de Mohs)

A dureza de um mineral é quanto ele resiste a ser riscado: um mineral risca todos os mais moles e é riscado por todos os mais duros. A escala de Mohs classifica a dureza de 1 a 10 com dez minerais de referência, do talco (1), o mais mole, ao diamante (10), o mais duro.

Método 15.5 (O teste do risco)

1. Tente riscar o mineral com a unha, depois com uma moeda de cobre. (O vidro e o aço só são usados por um adulto.)
2. Esfregue a marca com o dedo: um risco de verdade fica, e um rastro de pó deixado pelo testador sai.
3. A dureza fica entre a do testador mais duro que não o risca e a do testador mais mole que o risca.

Exemplo 15.6 (Quartzo ou calcita?)

Dois minerais brancos se parecem. O primeiro é riscado por uma moeda de cobre: a sua dureza é menor que 3.5; é a calcita (3). O segundo não é riscado por um prego de aço e risca o vidro: a sua dureza é maior que 6.5; entre os minerais de referência, é o quartzo (7).

15.6 Exercícios

Exercício 15.1 ★

A que família pertence cada rocha: granito, arenito, mármore, basalto, calcário, ardósia?

Solução

Solução de Exercício 15.1.

Granito: ígnea. Arenito: sedimentar. Mármore: metamórfica. Basalto: ígnea. Calcário: sedimentar. Ardósia: metamórfica.

Exercício 15.2 ★

O quartzo é um mineral ou uma rocha? E o granito? Explique a diferença em uma frase.

Solução

Solução de Exercício 15.2.

O quartzo é um mineral; o granito é uma rocha. Um mineral é uma única substância natural com os seus átomos arrumados de forma regular; uma rocha é feita de um ou de vários minerais grudados uns nos outros (o granito: feldspato, quartzo e mica).

Exercício 15.3 ★

Coloque estes minerais em ordem, do mais mole ao mais duro: quartzo, talco, diamante, calcita. Qual deles consegue riscar todos os outros?

Solução

Solução de Exercício 15.3.

Talco (1), calcita (3), quartzo (7), diamante (10). O diamante, o mais duro, risca todos os outros.

Exercício 15.4 ★

Copie e complete com as palavras resfriamento, calor e pressão, intemperismo: “A rocha derretida vira uma rocha ígnea por … Um calcário vira um mármore por … Um granito se transforma em grãos de areia por …”

Solução

Solução de Exercício 15.4.

“A rocha derretida vira uma rocha ígnea por resfriamento. Um calcário vira um mármore por calor e pressão. Um granito se transforma em grãos de areia por intemperismo.”

Exercício 15.5 ★★

Use a chave. (a) Uma rocha não faz efervescência com ácido; ela é escura, com grãos pequenos demais para ver e buraquinhos redondos. (b) Uma rocha faz efervescência com ácido e é feita de cristais brilhantes que cintilam como açúcar. (c) Uma rocha não faz efervescência; ela é áspera como lixa. Dê o nome de cada rocha.

Solução

Solução de Exercício 15.5.

(a) Basalto. (b) Mármore. (c) Arenito.

Exercício 15.6 ★★

Um mineral é riscado por uma moeda de cobre, mas não pela unha. Entre que dois valores de dureza ele fica? Que mineral de referência da escala de Mohs ele poderia ser?

Solução

Solução de Exercício 15.6.

A sua dureza é maior que a da unha (cerca de 2.5) e menor que a de uma moeda de cobre (cerca de 3.5). Ele poderia ser a calcita (3).

Exercício 15.7 ★★

No desenho do granito deste capítulo, há 60 grãos: 33 de feldspato, 21 de quartzo e 6 de mica. Que porcentagem dos grãos é de quartzo? E de feldspato? E de mica? Verifique que as três porcentagens somam 100 %.

Solução

Solução de Exercício 15.7.

Quartzo: $21 \div 60 = 0.35$, ou seja, 35 %. Feldspato: $33 \div 60 = 0.55$, ou seja, 55 %. Mica: $6 \div 60 = 0.10$, ou seja, 10 %. Verificação: $35 + 55 + 10 = 100$.

Exercício 15.8 ★★

O granito e o basalto são as duas rochas ígneas. Por que conseguimos ver os grãos do granito a olho nu, mas não os do basalto?

Solução

Solução de Exercício 15.8.

O granito esfria muito devagar, no fundo da terra: os seus grãos têm muito tempo para crescer, e ficam grandes. O basalto vem da lava, que esfria depressa na superfície: os seus grãos não têm tempo de crescer e continuam pequenos demais para ver.

Exercício 15.9 ★★

O mármore é formado a partir do calcário. (a) A que família pertence cada um? (b) O que aconteceu com o calcário para transformá-lo em mármore? (c) Por que os dois fazem efervescência com ácido?

Solução

Solução de Exercício 15.9.

(a) O calcário é sedimentar; o mármore é metamórfico. (b) No fundo da terra, o calor e a pressão o transformaram sem derretê-lo: a sua calcita cresceu em cristais brilhantes que se encaixam. (c) Os dois são feitos do mesmo mineral, a calcita, e é a calcita que faz efervescência com ácido.

Exercício 15.10 ★★

Usando a escala de Mohs: (a) o quartzo consegue riscar uma garrafa de vidro? (b) E a fluorita? (c) Um prego de aço consegue riscar o feldspato?

Solução

Solução de Exercício 15.10.

(a) Sim: o quartzo (7) é mais duro que o vidro (cerca de 5.5). (b) Não: a fluorita (4) é mais mole que o vidro. (c) Sim: um prego de aço (cerca de 6.5) é mais duro que o feldspato (6).

Exercício 15.11 ★★★

Conte a viagem de um grão de quartzo, em cinco etapas, de uma montanha de granito até uma rocha metamórfica. Dê o nome do processo em cada etapa, e a família da rocha no começo e no fim.

Solução

Solução de Exercício 15.11.

Por exemplo: (1) o granito da montanha (ígneo) se fragmenta pelo intemperismo, e os seus grãos de quartzo se soltam; (2) um rio os leva embora: a erosão; (3) os grãos são depositados em camadas no fundo do mar: a deposição; (4) enterrados embaixo de outras camadas, eles são prensados e cimentados até virarem um arenito: o endurecimento (a rocha agora é sedimentar); (5) levado para o fundo da terra, o arenito é transformado pelo calor e pela pressão numa rocha metamórfica.

Exercício 15.12 ★★★

Um mineral cinza e vítreo não é riscado por um prego de aço, risca o vidro e é riscado pelo topázio. (a) Qual é a sua dureza na escala de Mohs? Dê o seu nome. (b) Os grãos de areia são rolados durante anos pelas ondas e pelos rios. Usando a sua dureza, explique por que os grãos desse mineral duram muito mais que os grãos de calcita ou de mica.

Solução

Solução de Exercício 15.12.

(a) Não é riscado pelo aço (cerca de 6.5) e consegue riscar o vidro: mais duro que 6.5. É riscado pelo topázio (8): mais mole que 8. A sua dureza é 7: é o quartzo. (b) O quartzo é mais duro que quase tudo o que se esfrega nele (outros grãos, seixos): ele quase não se desgasta. A calcita (3) e a mica (2 a 3) são muito mais moles: o atrito as moi em pedacinhos que são levados embora.

15.7 Problema: As pedras da praça da cidade

Problema 15.1

Problema de fim de semana — as rochas de uma praça, o mineral mais duro entre elas e quantas famílias de rochas estão presentes

Num passeio da escola, a turma observa as pedras da praça antiga da cidade (só observa: ninguém quebra nem risca os monumentos). A professora trouxe do depósito de um canteiro pedaços soltos das mesmas pedras para os testes de dureza.

O chafariz: a sua bacia mostra grãos grandes, rosados, brancos, cinzentos e vítreos, e pretos e brilhantes. O calçamento: lajes claras nas quais se veem pequenas conchas fósseis; uma gota de ácido diluído, posta pela professora num pedaço solto, faz efervescência. O telhado da prefeitura: placas finas, planas e cinzentas de uma pedra de grãos muito finos. A estátua: uma pedra branca feita de cristais brilhantes que cintilam como açúcar; ela também faz efervescência.

Parte I — O chafariz, o calçamento, o telhado.

1. Dê o nome da rocha do chafariz e a sua família. Dê o nome dos seus três minerais.
2. Dê o nome da rocha do calçamento e a sua família. O que eram as conchas antes de estarem na pedra?
3. Dê o nome da rocha do telhado e a sua família. A partir de que rocha ela se formou?
4. Dê o nome da rocha da estátua e a sua família. A partir de que rocha ela se formou?

Parte II — Um teste de dureza.

5. A professora tenta riscar um grão cinza e vítreo do chafariz com um prego de aço: nenhum risco. O grão risca o vidro. Que mineral é esse, e qual é a sua dureza?
6. Os grãos rosados são riscados pelo prego de aço, mas não pelo vidro. Entre que dois valores fica a sua dureza? Que mineral da escala de Mohs é esse?
7. As lâminas pretas mal podem ser riscadas pela unha. Que mineral é esse?
8. Uma moeda de cobre consegue riscar o calçamento? Explique com a dureza da calcita.

Parte III — O ciclo das rochas.

9. Depois de séculos de chuva, a estátua perdeu os seus detalhes finos. Que processo do ciclo das rochas está agindo?
10. O granito do chafariz veio de uma montanha. Ao longo de milhões de anos, o que poderia acontecer com os grãos de quartzo dessa montanha, e em que rocha eles poderiam terminar?
11. Quantas das três famílias de rochas estão presentes na praça? Dê o nome da rocha ou das rochas de cada uma.
12. Qual é a dureza de Mohs do mineral mais duro encontrado nas pedras da praça?

Solução

Solução de Problema 15.1.

1. Granito, uma rocha ígnea; os seus minerais são o feldspato (rosado ou branco), o quartzo (cinza, vítreo) e a mica (preta, brilhante).

2. Calcário, uma rocha sedimentar. As conchas pertenciam a animais que viviam no mar; os seus restos foram depositados e endurecidos na rocha.

3. Ardósia, uma rocha metamórfica, formada a partir do folhelho.

4. Mármore, uma rocha metamórfica, formada a partir do calcário.

5. O quartzo: não é riscado pelo aço (cerca de 6.5) e risca o vidro (cerca de 5.5); a sua dureza é 7.

6. Riscados pelo aço (cerca de 6.5), mas não pelo vidro (cerca de 5.5): entre 5.5 e 6.5. É o feldspato (ortoclásio, 6).

7. A mica (dureza de 2 a 3).

8. Sim: o calçamento é de calcário, feito de calcita (3), mais mole que uma moeda de cobre (cerca de 3.5).

9. O intemperismo: a chuva desgasta devagar a superfície da pedra.

10. A montanha sofre intemperismo; os seus grãos de quartzo são levados pelos rios e depositados em camadas, no fundo de um lago ou do mar; enterrados e endurecidos, eles podem virar um arenito, uma rocha sedimentar.

11. As três famílias estão presentes: ígnea (o granito do chafariz), sedimentar (o calcário do calçamento), metamórfica (a ardósia do telhado e o mármore da estátua).

12. O mineral mais duro é o quartzo do granito: dureza de Mohs 7.