Arenito

Arenito é uma rocha sedimentar clástica composta principalmente de grãos de silicato do tamanho de areia (0,0625 a 2 mm). Os arenitos compreendem cerca de 20–25% de todas as rochas sedimentares.

A maior parte do arenito é composta de quartzo ou feldspato (ambos silicatos) porque são os minerais mais resistentes aos processos de intemperismo na superfície da Terra. Assim como a areia não cimentada, o arenito pode ter qualquer cor devido às impurezas dos minerais, mas as cores mais comuns são bege, marrom, amarelo, vermelho, cinza, rosa, branco e preto. Uma vez que os leitos de arenito frequentemente formam falésias altamente visíveis e outras características topográficas, certas cores de arenito foram fortemente identificadas com certas regiões.

As formações rochosas compostas principalmente de arenito geralmente permitem a percolação de água e outros fluidos e são porosas o suficiente para armazenar grandes quantidades, tornando-as valiosos aquíferos e reservatórios de petróleo.

O arenito contendo quartzo pode ser transformado em quartzito por meio de metamorfismo, geralmente relacionado à compressão tectônica dentro de cinturões orogênicos.

Origens

Os arenitos são de origem clástica (em oposição a orgânicos, como giz e carvão, ou químicos, como gesso e jaspe). Os grãos de areia de silicato a partir dos quais se formam são o produto do intemperismo físico e químico do leito rochoso. O intemperismo e a erosão são mais rápidos em áreas de alto relevo, como arcos vulcânicos, áreas de rifteamento continental e cinturões orogênicos.

A areia erodida é transportada pelos rios ou pelo vento das suas áreas de origem para ambientes de deposição onde a tectónica criou espaço de acomodação para a acumulação de sedimentos. As bacias anteriores tendem a acumular areia rica em grãos líticos e plagioclásio. Bacias intracontinentais e grabens ao longo das margens continentais também são ambientes comuns para deposição de areia.

À medida que os sedimentos continuam a acumular-se no ambiente de deposição, a areia mais antiga é soterrada por sedimentos mais jovens e sofre diagénese. Isto consiste principalmente na compactação e litificação da areia. Os estágios iniciais da diagênese, descritos como eogênese, ocorrem em profundidades rasas (algumas dezenas de metros) e são caracterizados por bioturbação e alterações mineralógicas nas areias, com apenas leve compactação. A hematita vermelha que dá cor aos arenitos do leito vermelho é provavelmente formada durante a eogênese. O soterramento mais profundo é acompanhado pela mesogênese, durante a qual ocorre a maior parte da compactação e litificação.

A compactação ocorre à medida que a areia fica sob pressão crescente dos sedimentos sobrepostos. Os grãos de sedimentos movem-se para arranjos mais compactos, os grãos dúcteis (como os grãos de mica) são deformados e o espaço poroso é reduzido. Além desta compactação física, a compactação química pode ocorrer através de solução pressurizada. Os pontos de contato entre os grãos estão sob maior tensão e o mineral tenso é mais solúvel que o resto do grão. Como resultado, os pontos de contato são dissolvidos, permitindo que os grãos entrem em contato mais próximo.

A litificação segue de perto a compactação, pois o aumento das temperaturas em profundidade acelera a deposição do cimento que une os grãos. A solução sob pressão contribui para a cimentação, pois o mineral dissolvido nos pontos de contato tensos é redepositado nos espaços porosos não tensos.

A compactação mecânica ocorre principalmente em profundidades inferiores a 1.000 metros (3.300 pés). A compactação química continua até profundidades de 2.000 metros (6.600 pés), e a maior parte da cimentação ocorre em profundidades de 2.000 a 5.000 metros (6.600 a 16.400 pés).

A remoção do telhado de arenito enterrado é acompanhada pela telogênese, o terceiro e último estágio da diagênese. À medida que a erosão reduz a profundidade do soterramento, a exposição renovada à água meteórica produz alterações adicionais no arenito, como a dissolução de parte do cimento para produzir porosidade secundária.

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  Alcova no arenito de Navajo

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  túmulos do tipo Kokh cortados na arenito multicolorido de Petra

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  grãos de areia de quartzo com revestimento hematita fornecendo uma cor laranja

componentes

Grãos da estrutura

Os grãos da estrutura são do tamanho de areia (0,0625 a 2 milímetro (0,00246 a 0,07874 pol) fragmentos detríticos) que compõem a maior parte de um arenito. A maioria dos grãos -quadro é composta de quartzo ou feldspato, que são os minerais comuns mais resistentes aos processos de intemperismo na superfície da Terra, como visto na série de dissolução de Goldich. Os grãos da estrutura podem ser classificados em várias categorias diferentes com base em sua composição mineral:

• Os grãos de estrutura de quartzo são os minerais dominantes na maioria das rochas sedimentares clasticas; isso é porque eles têm propriedades físicas excepcionais, como dureza e estabilidade química. Essas propriedades físicas permitem que os grãos de quartzo sobrevivam a vários eventos de reciclagem, permitindo que os grãos exibam algum grau de arredondamento. Os grãos de quartzo evoluem da rocha plutonic, que são felsic em origem e também de arenitos mais antigos que foram reciclados.
• Os grãos de estrutura feldspathic são comumente o segundo mineral mais abundante em arenitos. Feldspar pode ser dividido em feldspars alcalinos e feldspars plagioclase, que pode ser distinguido sob um microscópio petrográfico.

• Alcali feldspar gama em composição química de KAlSi₃O₈ para NaAlSi₃O₈.

• Plagioclase feldspar gama na composição de NaAlSi₃O₈ para CaAl₂Si₂O₈.

• Os grãos de estrutura lítica (também chamados de fragmentos líticos ou fechos líticos) são pedaços de rocha de origem antiga que ainda têm de se afastar de grãos minerais individuais. Os fragmentos líticos podem ser quaisquer rochas ígneas, metamórficas ou sedimentares de grão fino ou grosseiro, embora os fragmentos líticos mais comuns encontrados em rochas sedimentares sejam clastos de rochas vulcânicas.
• Os minerais acessórios são todos outros grãos minerais em uma arenito. Estes minerais geralmente compõem apenas uma pequena porcentagem dos grãos em uma arenito. Os minerais comuns incluem micas (muscovite e biotite), olivina, piroxeno e corundum. Muitos desses grãos acessórios são mais densos do que os silicatos que compõem o volume da rocha. Estas são as seguintes: minerais pesados são comumente resistentes ao intemperismo e podem ser usados como um indicador de maturidade de arenito através do índice ZTR. Os minerais pesados comuns incluem zircão, turmalina, rutilo (daí ZTR), granada, magnetita, ou outros minerais densos, resistentes derivados da rocha fonte.

Matriz

A matriz é um material muito fino, que está presente no espaço poroso intersticial entre os grãos da estrutura. A natureza da matriz dentro do espaço poroso intersticial resulta em uma classificação dupla:

• Arenitas são texturalmente limpo arenitos que são livres ou têm muito pouca matriz.
• Wacks são textural sujo arenitos que têm uma quantidade significativa de matriz.

Cimento

O cimento é o que une os grãos da estrutura siliciclástica. O cimento é um mineral secundário que se forma após a deposição e durante o soterramento do arenito. Esses materiais de cimentação podem ser minerais de silicato ou minerais não silicatados, como a calcita.

• O cimento de sílica pode consistir em minerais de quartzo ou opal. O quartzo é o mineral de silicato mais comum que atua como cimento. Em arenito onde há cimento de sílica presente, os grãos de quartzo são anexados ao cimento, que cria uma borda em torno do grão de quartzo chamado overgrowth. O crescimento excessivo mantém a mesma continuidade cristalográfica do grão de estrutura de quartzo que está sendo cimentado. O cimento Opal é encontrado em arenitos que são ricos em materiais vulcânicos, e muito raramente está em outras arenosas.
• Calcite cimento é o cimento carbonato mais comum. Calcite cimento é uma variedade de cristais de calcita menores. O cimento adere aos grãos-quadro, cimentando os grãos-quadro juntos.
• Outros minerais que atuam como cimentos incluem: hematita, limusine, feldspars, anidrite, gesso, barita, minerais de argila e minerais de zeólito.

O arenito que perde seu aglutinante de cimento através do intemperismo torna-se gradualmente friável e instável. Este processo pode ser um pouco revertido pela aplicação de ortossilicato de tetraetila (Si(OC₂H₅)₄) que depositará dióxido de silício amorfo entre os grãos de areia. A reação é a seguinte.

Si(OC)₂H. H. H.₅)₄ (l) + 2 H₂O (l) → SiO₂ (s) + 4 C₂H. H. H.₅OH (g)

Espaço poroso

O espaço poroso inclui os espaços abertos dentro de uma rocha ou solo. O espaço poroso em uma rocha tem uma relação direta com a porosidade e permeabilidade da rocha. A porosidade e a permeabilidade são diretamente influenciadas pela forma como os grãos de areia são compactados.

• A porosidade é a porcentagem de volume que é habitada por interstícios dentro de uma dada rocha. A porosidade é diretamente influenciada pela embalagem de grãos esféricos de tamanho uniforme, reorganizados de frouxamente embalados a mais apertados embalados em arenitos.
• Permeabilidade é a taxa em que a água ou outros fluidos fluem através da rocha. Para água subterrânea, a permeabilidade do trabalho pode ser medida em galões por dia através de uma seção transversal de pé quadrado sob um gradiente hidráulico unitário.

Tipos de arenito

Os arenitos são normalmente classificados pela contagem de pontos de uma seção fina usando um método como o Método Gazzi-Dickinson. Isso produz as porcentagens relativas de quartzo, feldspato e grãos líticos e a quantidade de matriz de argila. A composição de um arenito pode fornecer informações importantes sobre a gênese dos sedimentos quando usado com um fragmento triangular Quartz, Feldspato, Lithic (diagramas QFL). No entanto, os geólogos não conseguiram chegar a um acordo sobre um conjunto de limites que separam as regiões do triângulo QFL.

Auxílios visuais são diagramas que permitem aos geólogos interpretar diferentes características de um arenito. Por exemplo, um gráfico QFL pode ser marcado com um modelo de proveniência que mostra a provável origem tectónica de arenitos com várias composições de grãos estruturais. Da mesma forma, o gráfico de estágio de maturidade textural ilustra os diferentes estágios pelos quais um arenito passa à medida que aumenta o grau de processamento cinético dos sedimentos.

• Um gráfico QFL é uma representação dos grãos-quadro e matriz que está presente em uma arenito. Este gráfico é semelhante aos usados em petrologia ígnea. Quando traçado corretamente, este modelo de análise cria para uma classificação quantitativa significativa de arenitos.
• Um gráfico de comprovação de arenito é tipicamente baseado em um gráfico QFL, mas permite que os geólogos interpretem visualmente os diferentes tipos de lugares dos quais as pedras de areia podem se originar.
• Um estágio de gráfico de maturidade textural mostra as diferenças entre arenitos imaturos, submaturos, maduros e supermaturos. À medida que a arenito se torna mais madura, os grãos se tornam mais arredondados, e há menos argila na matriz da rocha.

Esquema de classificação de Dott

O esquema de classificação de arenitos de Dott (1964) é um dos muitos esquemas usados por geólogos para classificar arenitos. O esquema de Dott é uma modificação da classificação de arenitos silicatados de Gilbert e incorpora os conceitos duplos de maturidade textural e composicional de RL Folk em um sistema de classificação. A filosofia por trás da combinação dos esquemas de Gilbert e R. L. Folk é que ele é mais capaz de "retratar a natureza contínua da variação textural do argilito ao arenito e da composição de grãos estável a instável". O esquema de classificação de Dott é baseado na mineralogia dos grãos da estrutura e no tipo de matriz presente entre os grãos da estrutura.

Neste esquema de classificação específico, Dott estabeleceu o limite entre arenito e wackes em 15% de matriz. Além disso, Dott também divide os diferentes tipos de grãos estruturais que podem estar presentes em um arenito em três categorias principais: quartzo, feldspato e grãos líticos.

• Arenitas são tipos de arenito que têm menos de 15% de matriz de argila entre os grãos-quadro.
  • As areitas de quartzo são arenitos que contêm mais de 90% dos grãos silicosos. As grãos podem incluir fragmentos de pedra de quartzo ou chert. As areitas de quartzo são texturamente maduras para arenitos supermaturos. Essas areias de quartzo puro resultam de um clima extensivo que ocorreu antes e durante o transporte. Este intemperismo removeu tudo, mas grãos de quartzo, o mineral mais estável. Eles são comumente afiliados com rochas que são depositadas em um ambiente cratônico estável, como praias eolian ou ambientes de prateleira. As areitas de quartzo emanam da reciclagem múltipla de grãos de quartzo, geralmente como rochas de origem sedimentar e menos regularmente como depósitos de primeiro ciclo derivados de rochas igneas ou metamórficas primárias.
  • Os arenitos feldspathic são arenitos de areia que contêm menos de 90% de quartzo, e mais feldspar do que fragmentos lithic instáveis, e minerais acessórios menores. As arenitos feldspathic são comumente imatura ou sub-mature. Estas arenitos ocorrem em associação com configurações de prateleira cratônica ou estável. As arenitos feldspathic são derivadas do tipo granitic, cristalino primário, rochas. Se a arenito é predominantemente plagioclase, então é igneo em origem.
  • Os arenitos líticos são caracterizados por um alto teor de fragmentos líticos instáveis. Exemplos incluem fechos vulcânicos e metamórficos, embora os fechos estáveis, como o chert, sejam comuns em arenitos líticos. Este tipo de rocha contém menos de 90% de grãos de quartzo e fragmentos de rocha mais instáveis do que feldspars. Eles são comumente imatura para submatura textural. Eles estão associados a conglomerados fluviais e outros depósitos fluviais, ou em conglomerados marinhos mais profundos da água. Eles são formados em condições que produzem grandes volumes de material instável, derivados de rochas finas, principalmente de grãos, rochas vulcânicas e rocha metamórfica.
• Wackes são arenitos que contêm mais de 15% matriz de argila entre grãos-quadro.
  • As bolachas de quartzo são incomuns porque as areitas de quartzo são texturamente maduras à supermatura.
  • Wackes felspathic são arenito feldspathic que contêm uma matriz que é maior que 15%.
  • O wacke lítico é um arenito em que a matriz maior que 15%.
• Arkose arenitos são mais de 25 por cento feldspar. Os grãos tendem a ser mal arredondados e menos bem classificados do que os de arenitos de quartzo puro. Estas arenitos ricos em feldspar vêm de terrenos graníticos e metamórficos que rapidamente corroem, onde a intemperação química é subordinada ao intemperismo físico.
• As arenitos de Greywacke são uma mistura heterogênea de fragmentos líticos e grãos angulares de quartzo e feldspato ou grãos cercados por uma matriz de argila fina. Grande parte desta matriz é formada por fragmentos relativamente macios, como o xisto e algumas rochas vulcânicas, que são quimicamente alteradas e fisicamente compactadas após o enterro profundo da formação de arenito.

Quartzito

Quando o arenito é submetido ao grande calor e pressão associados ao metamorfismo regional, os grãos individuais de quartzo recristalizam, juntamente com o antigo material de cimentação, para formar a rocha metamórfica chamada quartzito. A maior parte ou toda a textura original e estruturas sedimentares do arenito são apagadas pelo metamorfismo. Os grãos estão tão interligados que, quando a rocha é quebrada, ela fratura através dos grãos para formar uma fratura irregular ou concoidal.

Os geólogos reconheceram em 1941 que algumas rochas apresentam as características macroscópicas do quartzito, embora não tenham sofrido metamorfismo a altas pressões e temperaturas. Essas rochas foram sujeitas apenas a temperaturas e pressões muito mais baixas associadas à diagênese das rochas sedimentares, mas a diagênese cimentou a rocha tão completamente que o exame microscópico é necessário para distingui-la do quartzito metamórfico. O termo ortoquartzito é usado para distinguir essa rocha sedimentar do metaquartzito produzido por metamorfismo. Por extensão, o termo ortoquartzita tem sido ocasionalmente aplicado de forma mais geral a qualquer arenito de quartzo cimentado com quartzo. A ortoquartzita (no sentido estrito) é frequentemente 99% SiO₂ com apenas quantidades muito pequenas de óxido de ferro e minerais resistentes a vestígios, como zircão, rutilo e magnetita. Embora poucos fósseis estejam normalmente presentes, a textura original e as estruturas sedimentares são preservadas.

A distinção típica entre um ortoquartzito verdadeiro e um arenito de quartzo comum é que um ortoquartzito é tão altamente cimentado que fraturará através dos grãos, e não ao redor deles. Esta é uma distinção que pode ser reconhecida no campo. Por sua vez, a distinção entre um ortoquartzito e um metaquartzito é o início da recristalização dos grãos existentes. A linha divisória pode ser colocada no ponto onde os grãos de quartzo tensos começam a ser substituídos por pequenos grãos de quartzo novos e não deformados, produzindo uma textura de argamassa que pode ser identificada em seções finas sob um microscópio polarizador. Com o aumento do grau de metamorfismo, a recristalização adicional produz uma textura de espuma, caracterizada por grãos poligonais que se encontram em junções triplas, e então uma textura porfiroblástica, caracterizada por grãos grosseiros e irregulares, incluindo alguns grãos maiores. grãos (porfiroblastos).

Usos

O arenito tem sido usado desde os tempos pré -históricos para construção, obras de arte decorativas e ferramentas. Tem sido amplamente empregado em todo o mundo na construção de templos, igrejas, casas e outros edifícios e em engenharia civil.

Embora sua resistência ao intemperismo varie, o arenito é fácil de trabalhar. Isso o torna um material comum de construção e pavimentação, inclusive no concreto de asfalto. No entanto, alguns tipos que foram usados no passado, como o arenito de Collyhurst usado no noroeste da Inglaterra, tiveram baixa resistência climática a longo prazo, necessitando de reparo e substituição em edifícios mais antigos. Devido à dureza dos grãos individuais, a uniformidade do tamanho dos grãos e a friabilidade de sua estrutura, alguns tipos de arenito são excelentes materiais para fazer pedras de moagem, para afiar lâminas e outros implementos. O arenito não-friável pode ser usado para fazer pedras de moagem para moer grãos, por exemplo, Gritstone.

Um tipo de arenito de quartzo puro, Orthoquartzite, com mais de 90 a 95 % do quartzo, foi proposto para nomeação para o recurso global de pedra do patrimônio. Em algumas regiões da Argentina, a fachada de ortoquartzite é uma das principais características dos bangalôs no estilo Mar Del Plata.