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Trabalho (Relatório) cujo objectivo foi compreender a génese das rochas magmáticas, realizado no âmbito da disciplina de Geologia (11º ano).
“Qual a influência da presença de água na fusão de uma substância?”,
“De que depende a fluidez de uma substância?”
“Que processos intervêm na formação de minerais?”
As rochas magmáticas ou ígneas estão bem representadas em Portugal, sendo que no continente abundam os afloramentos de granitos enquanto que nos arquipélagos dos Açores e da Madeira predominam os basaltos. O estudo destas rochas adquire portanto uma enorme importância já que estas, além de condicionarem paisagens, influenciam a fauna e a flora bem como a fixação populacional dessas regiões, permitindo-nos ainda o estudo e compreensão do planeta uma vez que resultam de misturas complexas de substâncias fundidas oriundas do interior da Terra que são posteriormente sujeitas a uma solidificação e cristalização de minerais que lhes conferem determinadas características, diferenciando-nas.
Nesse sentido, vamos realizar diversas actividades experimentais cujo objectivo consiste em compreender a génese das rochas magmáticas, mais precisamente, estudar a influência da presença de água na fusão de uma substância, identificar os factores que influenciam a fluidez do magma e, finalmente, quais os processos que intervêm na formação de minerais reconstruindo assim a génese de uma rocha magmática que passa pela fusão de materiais, ascensão do magma, sua diferenciação e cristalização. Para tal, realizámos três experiências laboratoriais relativas ao contexto de ocorrência das rochas, recorrendo a placas de aquecimento simulando as elevadas temperaturas do interior da Terra, mel espesso representando o magma e, finalmente, a cloreto de potássio e pós de enxofre para compreender como se formam os minerais e as condições que intervêm no seu desenvolvimento.
O procedimento experimental seguido bem como os materiais utilizados na concretização das actividades 21, 22 e 23 estão enunciados no manual adoptado nas páginas 109, 111 e 115 respectivamente.
Somente se alterou o nitrato de potássio por cloreto de potássio na actividade 23.
Observações/ Resultados |
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Actividade 21 |
Actividade 22 |
Actividade 23 |
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O cubo de açúcar anidro começa por fundir-se mais rapidamente nos primeiros momentos mas o hidratado acaba por fundir-se primeiro, reduzindo-se a uma espécie de caramelo viscoso. |
O espaço percorrido pelo mel é constante e igual a 10cm. O tempo que o mel demorou a percorrer este espaço varia. Recorrendo à fórmula da velocidade v = e/t , temos que: Situação I (ou de controlo): t = 251s e v = 3,98x10-4 m/s Situação II - Placa de vidro aquecida: t = 68s e v = 1,47x10-3 m/s - Substituindo o mel por uma mistura de mel e água: t = 7s e v = 1,40x10-2 m/s (é o mais rápido) - Misturando mel com um pouco de areia: t = 916s e v = 1,09x10-4 m/s (é o menos rápido) |
I – Formação de cristais de Cloreto de Potássio: Ao fim de algum tempo, forma-se um precipitado de cor branco no fundo do tubo de ensaio. II – Formação de cristais de Enxofre: O enxofre fundido quando arrefecido sobre uma placa fria forma uma estrutura amorfa ou vítrea onde não são visíveis cristais (textura afanítica). Por sua vez, quando arrefecido em banho-maria, permite a formação de cristais de dimensões consideráveis (textura fanerítica). Finalmente, se arrefecido à temperatura ambiente, apresenta-se como sendo uma situação intermédia ou de transição entre as duas primeiras já que não tem uma estrutura tão desordenada como a dos líquidos , ou seja, amorfa mas também não apresenta na sua constituição cristais bem visíveis a olho nu. |
Em primeiro lugar, importa mencionar que as condições em que decorreram as experiências laboratoriais são diferentes daquelas que ocorrem no interior da Terra. Também a composição das substâncias utilizadas é bastante diferente da composição do magma pelo que não é anormal uma qualquer discrepância entre os resultados obtidos e aquilo que acontece realmente aquando da formação das rochas magmáticas.
Ao realizar a actividade 21 pretendeu-se simular o que ocorre ao nível dos limites convergentes de duas placas como seja o grande sistema dos Andes onde a placa oceânica subductada transporta sedimentos hidratados e cujos poros contêm esta substância. Para isso, e com recurso a uma placa de aquecimento, conciliámos as elevadas temperaturas a que foram sujeitos os dois cubos com a junção de água a um deles. Assim, observou-se que a hidratação de uma substância desloca o seu ponto de fusão para temperaturas mais baixas já que em relação ao cubo de controlo (o cubo anidro), o cubo ao qual se adicionou gotas de água fundiu mais depressa. Por analogia, na Natureza, a junção de água aos materiais mantélicos facilita a sua fusão apesar dos constituintes do manto permanecerem à mesma temperatura e profundidade.
Alguns problemas poderão ter estado na base de ligeiros erros experimentais. Exemplo disso é o facto de, ao adicionarmos água ao cubo de açúcar, estarmos já a dissolvê-lo e a promover a sua fusão. Acresce ainda o facto de que, apesar de ter havido preocupação em colocar ambos no centro da placa de aquecimento, um tenha estado sujeito a maiores temperaturas do que outro.
No seguimento da actividade 22, importa em primeiro lugar saber que a viscosidade é uma propriedade comum a todos os fluidos, representando esta a resistência de uma substância ao fluir (quanto maior a viscosidade, maior será essa resistência). Esta propriedade depende ainda de alguns factores. Assim, aquando da concretização desta experiência observou-se que ao aquecer o mel ou adicionando-lhe água este tende a ser mais fluido e, consequentemente, mais rápido ao deslocar-se. Contrariamente, ao adicionar-lhe partículas sólidas como seja a areia, tende a ser mais viscoso e, consequentemente, mais lento. Por analogia, ao falar-se dos magmas, pode-se inferir que quanto maior for a riqueza da lava em sílica, mais baixa será a temperatura necessária para a manter no estado liquido e maior será a sua viscosidade diminuindo deste modo a velocidade de ascensão. Como exemplo de magmas poucos viscosos podemos citar os basálticos com menor percentagem de sílica e maior de minerais ferromagnesianos em oposição aos ácidos, mais viscosos, os riolíticos.
Poderão ter surgido alguns erros pontuais na medição do tempo de deslocamento do mel, nomeadamente relativos à inclinação da placa que, ao ser segurada por elementos do grupo, poderá não ter sido constante alterando deste modo resultados ainda que estes erros sejam desprezíveis.
Após analisar as condições de fusão de substâncias constituintes do magma, bem como os condicionantes da velocidade da sua ascensão, é pertinente ainda debruçarmo-nos sobre a última fase da formação de rochas magmáticas: a cristalização. Assim, ao realizar a actividade 23 observou-se que a formação e desenvolvimento de cristais estão dependentes de factores externos assim como de condições internas que lhes são inerentes. Entre as condições do meio realça-se o tempo, a temperatura e o espaço disponível. É igualmente importante mencionar que se dissolveu o cloreto de potássio em água, aquecendo-o posteriormente para que as suas partículas elementares se pudessem movimentar livremente no espaço já que deste modo, ao aumentar a sua energia cinética, também as suas ligações se tornaram mais fracas. Também o enxofre em pó se aqueceu embora que numa hotte devido à perigosidade dos vapores libertados.
Relativamente à formação de cristais de cloreto de potássio, esta deu-se apenas quando se deixou o conteúdo do tubo repousar pelo que se infere que na Natureza, quanto mais calmo for o meio onde os cristais se formam, quanto maior o tempo e o espaço disponível, maiores e mais perfeitos eles serão com ligações mais fortes e estáveis entre as partículas constituintes.
Finalmente, a ultima situação, ou seja, a formação de cristais de enxofre. Verificou-se que se o enxofre fundido arrefecer numa placa fria forma-se uma estrutura amorfa como a dos líquidos embora apresente rigidez e baixo grau de compressibilidade como os sólidos. No entanto, os cristais são de tamanho microscópico ou simplesmente não existem sendo que as partículas não chegam a formar um arranjo regular e coeso. Esta textura afanítica é característica das rochas extrusivas ou vulcânicas como seja o basalto, de aspecto homogéneo e não cristalizado como consequência de um arrefecimento muito rápido onde as partículas não têm tempo para formar um novo arranjo cristalino. Por sua vez, quando o arrefecimento se deu de uma forma lenta, em banho-maria, foi evidente uma organização em formas poliédricas e distintas, com cristais facilmente visíveis. Quando arrefecido à temperatura ambiente, os resultados obtidos são como que uma espécie de transição entre os dois primeiros. Analogicamente, podemos comparar a formação de obsidianas à primeira situação já que estas resultam do rápido arrefecimento do magma quando esta entra em contacto com a água, por exemplo. Por sua vez, se arrefecido em profundidade, a altas temperaturas, o magma tem tempo e condições propícias para a formação de cristais bem visíveis, com um arranjo próprio, coeso e estável como no caso do granito ou do gabro de textura fanerítica.
Obsidiana Granito
Primeiramente, pode-se concluir que são diversos os aspectos que influenciam a formação de magmas. Numa primeira fase, a fusão. Esta depende das condições de pressão e temperatura do interior da Terra bem como da presença ou não de água. Quando os materiais sofrem uma descompressão, elevação de temperatura ou são hidratados, mais facilmente se fundem.
Posteriormente os dados relativos à viscosidade de um dado material permitem inferir que esta depende não só da sua composição (no caso dos magmas, riqueza em sílica), como da temperatura e da quantidade de fluidos: quanto maior a temperatura e a quantidade de fluidos, menor a viscosidade. Quanto maior a percentagem em sílica, menor a fluidez. Indirectamente, todos estes factores influenciam também a velocidade de ascensão da lava uma vez que quanto menor a sua densidade e viscosidade, mais rapidamente esta ascende.
Finalmente, os processos de solidificação e cristalização. Facilmente se conclui que a estrutura e arranjo de um dado cristal não depende exclusivamente das suas condições internas mas também do ambiente em que se forma. Deste modo, quanto mais calmo e espaçoso for o meio envolvente, quanto menor a diferença de temperatura aquando do arrefecimento, quanto maiores as condições de pressão a que é sujeito mais fortes e numerosas serão as ligações entre as partículas do cristal. Por oposição, se o material for arrefecido muito rapidamente, não terá tempo nem estabilidade suficiente para a formação de cristais de dimensões consideráveis, com arranjos coesos e bem definidos pelo que o resultado será uma rocha com textura afanítica.
Por último, mencione-se ainda que alguns erros poderão ter estado na base de algumas divergências entre os resultados obtidos. Contudo, não são influenciadores nem nos terão conduzido a raciocínios errados.
Silva, Amparo e tal – Terra, Universo de Vida, 1ª edição, p. 109 – 125, Porto, 2008
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