Ciclos sedimentares: características, etapas e exemplos - Ciência - 2023

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o ciclos sedimentares Eles se referem ao conjunto de estágios pelos quais passam certos elementos minerais presentes na crosta terrestre. Essas fases envolvem uma sequência de transformações formando uma série temporal circular que se repete por longos períodos.

São ciclos biogeoquímicos em que o armazenamento do elemento ocorre principalmente na crosta terrestre. Entre os elementos minerais sujeitos a ciclos sedimentares estão o enxofre, o cálcio, o potássio, o fósforo e os metais pesados.

O ciclo começa com a exposição de rochas contendo esses elementos de dentro da crosta ou próximo à superfície. Essas rochas são então submetidas ao intemperismo e sofrem processos erosivos sob a ação de fatores atmosféricos, hidrológicos e biológicos.

O material erodido é transportado por água, gravidade ou vento para posterior sedimentação ou deposição do material mineral no substrato. Essas camadas de sedimentos se acumulam ao longo de milhões de anos e passam por processos de compactação e cimentação.

Dessa forma, ocorre a litificação do sedimento, ou seja, sua transformação em rocha sólida em grandes profundidades. Além disso, nas fases intermediárias dos ciclos sedimentares, também ocorre uma fase biológica, que consiste na solubilização e absorção pelos organismos vivos.

Dependendo do mineral e das circunstâncias, podem ser absorvidos por plantas, bactérias ou animais, passando para as redes tróficas. Em seguida, os minerais serão excretados ou liberados pela morte do organismo.

Caracteristicas

Os ciclos sedimentares constituem um dos três tipos de ciclos biogeoquímicos e são caracterizados porque a principal matriz de armazenamento é a litosfera. Esses ciclos têm sua própria disciplina de estudo, chamada sedimentologia.

Tempo de ciclo

Os ciclos sedimentares são caracterizados porque o tempo que leva para completar as diferentes etapas é muito longo, mesmo medido em milhões de anos. Isso ocorre porque esses minerais permanecem incrustados nas rochas por longos períodos em grandes profundidades na crosta terrestre.

Estágios dos ciclos sedimentares

É importante não perder de vista que não se trata de um ciclo cujas etapas seguem uma seqüência estrita. Algumas fases podem ser trocadas ou apresentadas várias vezes ao longo do processo.

- exposição

As rochas formadas em certas profundidades da crosta terrestre estão sujeitas a diversos processos diastróficos (fraturas, dobras e elevações) que acabam por levá-las para ou próximo à superfície. Dessa forma, ficam expostos à ação de fatores ambientais, sejam eles edáficos, atmosféricos, hidrológicos ou biológicos.

O diastrofismo é o produto de movimentos de convecção do manto terrestre. Esses movimentos também geram fenômenos vulcânicos que expõem as rochas de uma forma mais dramática.

- Intemperismo

Uma vez exposta, a rocha sofre intemperismo (decomposição da rocha em fragmentos menores) com ou sem alterações na composição química ou mineralógica. O intemperismo é um fator chave na formação do solo e pode ser físico, químico ou biológico.

Fisica

Neste caso, os fatores que fazem a rocha quebrar não alteram sua composição química, apenas variáveis físicas como volume, densidade e tamanho. Isso é causado por diferentes agentes físicos, como pressão e temperatura. No primeiro caso, tanto a liberação de pressão quanto seu esforço são causas de rupturas das rochas.

Por exemplo, conforme as rochas emergem das profundezas da crosta, elas liberam pressão, expandem e racham. Por sua vez, os sais acumulados nas fendas também exercem pressão ao recristalizar, aprofundando as fraturas.

Além disso, variações de temperatura diárias ou sazonais causam ciclos de expansão e contração que acabam quebrando as rochas.

Química

Isso altera a composição química das rochas no processo de desintegração devido à ação de agentes químicos. Entre esses agentes químicos envolvidos estão oxigênio, vapor d'água e dióxido de carbono.

Eles causam várias reações químicas que afetam a coesão da rocha e a transformam, incluindo oxidação, hidratação, carbonatação e dissolução.

Biológico

Os agentes biológicos atuam por uma combinação de fatores físicos e químicos, incluindo pressão, fricção e outros entre os primeiros. Enquanto agentes químicos são as secreções de ácidos, álcalis e outras substâncias.

Por exemplo, as plantas são agentes de intemperismo muito eficazes, quebrando rochas com suas raízes. Isso graças à ação física do crescimento radical e às secreções que eles emitem.

- Erosão

A erosão atua diretamente na rocha e nos produtos do intemperismo, incluindo o solo formado. Por outro lado, envolve o transporte do material erodido, sendo o mesmo agente corrosivo o meio de transporte e pode ser vento e água.

A erosão gravitacional também é observada, quando o deslocamento e o desgaste do material ocorrem em encostas íngremes. No processo erosivo, o material é fragmentado em partículas minerais ainda menores, suscetíveis de transporte por longas distâncias.

O vento

A ação erosiva do vento é exercida tanto pelo arrasto quanto pelo desgaste, que por sua vez exerce as partículas arrastadas em outras superfícies.

A água

A erosão hídrica atua tanto pela ação física do impacto da água da chuva ou das correntes superficiais, quanto pela ação química. Um exemplo extremo do efeito erosivo da precipitação é a chuva ácida, especialmente em rochas calcárias.

- Transporte

As partículas minerais são transportadas por agentes como água, vento ou gravidade em longas distâncias. É importante levar em consideração que cada meio de transporte possui uma capacidade de carga definida, em termos de tamanho e quantidade de partículas.

Por gravidade, mesmo as rochas grandes, mesmo ligeiramente desgastadas, podem se mover, enquanto o vento carrega partículas muito pequenas.Além disso, o ambiente determina a distância, uma vez que a gravidade transporta grandes rochas em curtas distâncias, enquanto o vento desloca pequenas partículas em enormes distâncias.

A água, por sua vez, pode transportar uma ampla gama de tamanhos de partículas, incluindo grandes rochas. Este agente pode carregar as partículas em distâncias curtas ou extremamente longas, dependendo da vazão.

- Sedimentação e acumulação

Consiste na deposição do material transportado, devido à diminuição da velocidade do meio de transporte e da gravidade. Nesse sentido, pode ocorrer sedimentação fluvial, maré ou sísmica.

Como o relevo da Terra consiste em um gradiente que vai desde altitudes máximas até o fundo do mar, é aqui que ocorre a maior sedimentação. Com o passar do tempo, camadas de sedimentos se acumulam umas sobre as outras.

- Solubilização, absorção e liberação biológica

Uma vez ocorrido o desgaste do material rochoso, a dissolução dos minerais liberados e sua absorção pelos seres vivos é viável. Essa absorção pode ser realizada por plantas, bactérias ou mesmo diretamente por animais.

As plantas são consumidas pelos herbívoros e estes pelos carnívoros, e todos pelos decompositores, os minerais passando a fazer parte das redes tróficas. Da mesma forma, existem bactérias e fungos que absorvem diretamente os minerais e até animais, como as araras que consomem argila.

- Litificação

O ciclo se completa com a fase de litificação, ou seja, com a formação de novas rochas. Isso acontece quando os minerais se assentam formando camadas sucessivas que se acumulam exercendo enorme pressão.

Os estratos mais profundos na crosta são compactados e cimentados para formar rocha sólida e essas camadas serão novamente submetidas a processos diastróficos.

Compactação

Produto da pressão exercida pelas camadas de sedimentos que vão se acumulando nas sucessivas etapas de sedimentação, as camadas inferiores são compactadas. Isso implica que os poros ou espaços existentes entre as partículas de sedimento são reduzidos ou desaparecem.

Cimentação

Esse processo consiste no depósito de substâncias cimentícias entre as partículas. Essas substâncias, como calcita, óxidos, sílica e outras, cristalizam e cimentam o material em rocha sólida.

Exemplos de ciclos sedimentares

- Ciclo de enxofre sedimentar

O enxofre é um componente essencial de certos aminoácidos, como cistina e metionina, e também de vitaminas, como tiamina e biotina. Seu ciclo sedimentar inclui uma fase gasosa.

Este mineral entra no ciclo devido ao intemperismo das rochas (ardósias e outras rochas sedimentares), decomposição da matéria orgânica, atividade vulcânica e contribuições industriais. Também a mineração, a extração de petróleo e a queima de combustíveis fósseis são fontes de enxofre no ciclo.

As formas de enxofre nesses casos são sulfatos (SO4) e sulfeto de hidrogênio (H2S); os sulfatos estão no solo e dissolvidos na água. Os sulfatos são absorvidos e assimilados pelas plantas através de suas raízes e passam para as redes tróficas.

Quando os organismos morrem, bactérias, fungos e outros decompositores agem, liberando enxofre na forma de gás sulfeto de hidrogênio que passa para a atmosfera. O sulfeto de hidrogênio é rapidamente oxidado pela mistura com o oxigênio, formando sulfatos que se precipitam no solo.

Bactéria de enxofre

Bactérias anaeróbias atuam no lodo do brejo e na decomposição da matéria orgânica em geral. Esses processos SO4 geram H2S gasoso que é liberado na atmosfera.

Chuva ácida

É formado por precursores como o H2S, emitido na atmosfera pela indústria, bactérias sulfurosas e erupções vulcânicas. Esses precursores reagem com o vapor de água e formam SO4, que então se precipita.

- Ciclo de cálcio sedimentar

O cálcio é encontrado em rochas sedimentares formadas no fundo do mar e no leito dos lagos graças às contribuições de organismos providos de conchas calcárias. Da mesma forma, há cálcio ionizado livre na água, como nos oceanos a profundidades superiores a 4.500 m, onde o carbonato de cálcio é dissolvido.

Rochas ricas em cálcio, como calcário, dolomita e fluorita, entre outras, são intemperizadas e liberam cálcio. A água da chuva dissolve o CO2 atmosférico, resultando em ácido carbônico que facilita a dissolução da rocha calcária, liberando HCO 3– e Ca 2+.

O cálcio nessas formas químicas é transportado pela água da chuva para os rios, lagos e oceanos. Este é o cátion mais abundante no solo, de onde as plantas o absorvem enquanto os animais o absorvem das plantas ou diretamente dissolvido na água.

O cálcio é parte essencial das conchas, exoesqueletos, ossos e dentes, por isso, quando morre, é reintegrado ao meio ambiente. No caso de oceanos e lagos, ele sedimenta no fundo e os processos de litificação formam novas rochas calcárias.

- Ciclo de potássio sedimentar

O potássio é um elemento fundamental no metabolismo celular, pois desempenha um papel importante na regulação osmótica e na fotossíntese. O potássio faz parte dos minerais presentes no solo e nas rochas, sendo os solos argilosos ricos neste mineral.

Os processos de intemperismo liberam íons de potássio solúveis em água que podem ser absorvidos pelas raízes das plantas. Os humanos também adicionam potássio ao solo como parte das práticas de fertilização das plantações.

Através das plantas, o potássio é distribuído nas redes tróficas e, então, com a ação dos decompositores, retorna ao solo.

- Ciclo de fósforo sedimentar

As principais reservas de fósforo encontram-se em sedimentos marinhos, solos, rochas fosfáticas e guano (excrementos de aves marinhas). Seu ciclo sedimentar começa com rochas fosfáticas que, quando sofrem erosão e erosão, liberam fosfatos.

Da mesma forma, os humanos incorporam quantidades adicionais de fósforo ao solo aplicando fertilizantes ou fertilizantes. Os compostos de fósforo são transportados junto com o resto dos sedimentos pela chuva para as correntes de água e daí para o oceano.

Esses compostos sedimentam parcialmente e outra parte é incorporada às teias alimentares marinhas. Uma das voltas do ciclo ocorre quando o fósforo dissolvido na água do mar é consumido pelo fitoplâncton, este por sua vez pelos peixes.

Os peixes são então consumidos pelas aves marinhas, cujos excrementos contêm grande quantidade de fósforo (guano). O guano é usado pelos humanos como fertilizante orgânico para fornecer fósforo às plantações.

O fósforo que permanece no sedimento marinho sofre processos de litificação, formando novas rochas fosfáticas.

- Ciclo sedimentar de metais pesados

Metais pesados incluem alguns que desempenham funções essenciais para a vida, como o ferro, e outros que podem se tornar tóxicos, como o mercúrio. Entre os metais pesados, encontram-se mais de 50 elementos como arsênio, molibdênio, níquel, zinco, cobre e cromo.

Alguns, como o ferro, são abundantes, mas a maioria desses elementos é encontrada em quantidades relativamente pequenas. Por outro lado, na fase biológica de seu ciclo sedimentar, eles podem se acumular em tecidos vivos (bioacumulação).

Nesse caso, por não serem de fácil descarte, seu acúmulo aumenta ao longo das cadeias alimentares causando graves problemas de saúde.

Fontes

Os metais pesados vêm de fontes naturais, devido ao intemperismo das rochas e à erosão do solo. Há também importantes contribuições antrópicas por meio de emissões industriais, queima de combustíveis fósseis e lixo eletrônico.

Ciclo sedimentar geral

Em linhas gerais, os metais pesados seguem um ciclo sedimentar que parte de sua fonte principal, que é a litosfera, e passam pela atmosfera, pela hidrosfera e pela biosfera. Os processos de intemperismo liberam metais pesados para o solo e, a partir daí, podem poluir a água ou invadir a atmosfera através da poeira levada pelo vento.

A atividade vulcânica também contribui para a emissão de metais pesados na atmosfera e a chuva os transporta do ar para o solo e deste para os corpos d'água. Fontes intermediárias formam loops no ciclo devido às atividades humanas mencionadas e à entrada de metais pesados nas teias alimentares.

Referências

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