Praia Preta EarthCache

The Praia Preta (Black Beach) is located in the Ilha Grande Island, Angra dos Reis bay, on the west coast of the Rio de Janeiro state. It is a geologically special beach because the continuous movement of the waves on the sand produces a pattern of sands with different colors in bands of about 1cm thick. This color pattern is due to the different dimensions and densities of the minerals that make up the sands and are subject to the dynamics of waves.

The sands in the beaches are formed by the group of materials brought to the beach. This includes minerals derived from the breakdown of existing rocks in the beach’s drainage basin and materials brought by the tide, waves and marine currents such as shell fragments. Thus the sands in the beaches may consist of a single mineral or of several such as on the Praia Preta. In the case of Praia Preta, a stream carries debris from the surrounding rocks to the beach environment.

A areia da Praia Preta é constituída principalmente por quartzo (mineral claro) formando as bandas de areia clara. As bandas de areia escura ou preta são compostas por outro tipo de materiais chamados minerais pesados.

Quartzo é um mineral constituído por silício e oxigênio. Ele é leve se comparado com outros constituintes das rochas. Sua resistência física e estabilidade química fazem com que seja um dos minerais mais abundantes da superfície terrestre e o mais comum constituinte das praias.

Feldspato e Biotita (ou Mica) são minerais constituídos por silício e alumínio, e podem conter quantidades variáveis de cálcio, sódio e potássio, e no caso da Biotita, também ferro e magnésio. Não são comuns nas praias por que são pouco resistentes e instáveis quimicamente, alterando-se mais rapidamente em presença de água. Quando estão presentes nas praias significa que as rochas de onde vieram estão muito próximas.

Quartzo	Feldspato	Biotita

The Praia Preta sand is composed primarily of quartz (light mineral) making up the bands of white sands. The bands of black or dark sands are composed of other materials called heavy minerals.

Quartz is a mineral made of silicon and oxygen. It is light compared with other constituents of the rocks. Its physical strength and chemical stability make it one of the most abundant minerals on Earth's surface and the most common constituent of beaches.

Feldspar and Biotite (or Mica) are minerals composed of silicon and aluminum, and can contain varying amounts of calcium, sodium and potassium, and in the case of biotite, also iron and magnesium. They are not common on the beaches because are less resistant and chemically unstable, changing rapidly in the presence of water. When they are found in beaches means that the rocks from which they came from are close.

Os chamados Minerais Pesados são aqueles que têm densidade maior que a dos minerais mais comuns como o Quartzo e o Feldspato. Alguns minerais pesados que ocorrem na Praia Preta são a Magnetita, a Ilmenita, a Monazita, o Zircão e o Rutilo.

Magnetita, de cor preta é fortemente magnética, sendo utilizada para a fabricação de ímãs. Portanto, se jogarmos um ímã nas areias pretas a Magnetita será imediatamente atraída.

Ilmenita também possui cor preta e brilho metálico. É levemente magnética e possui Titânio em sua composição.

Monazita é geralmente amarela e vítrea. Quando colocada sob luz ultravioleta apresenta fluorescência verde devido a presença de elementos radioativos.

Zircão, que contém zircônio é geralmente incolor e vítreo e muito comum nas rochas.

Rutilo, de brilho quase metálico e cor castanha é uma das principais fontes de Titânio na natureza e também um mineral muito comum nas rochas.

Magnetita	Ilmenita	Monazita
Zircão	Rutilo

The so-called Heavy Minerals are those that have higher density than the more common minerals such as quartz and feldspar. Some heavy minerals occurring in Praia Preta are Magnetite, Ilmenite, Monazite, Zircon and Rutile.

Magnetite is black and strongly magnetic and is used for the making of magnets. So if we throw a magnet in the beach’s black sands the Magnetite will be immediately attracted.

Ilmenite is also black and has metallic luster. It is slightly magnetic and has Titanium in its composition.

Monazite is usually yellow and glassy. When placed under ultraviolet light shows green fluorescence due to the presence of radioactive elements.

Zircon containing zirconium is usually colorless and glassy and very common in the rocks.

Rutile with a metallic brightness and brownish color is a major source of Titanium in nature and also a very common mineral in the rocks.

De onde vieram os minerais da Praia Preta? O Quartzo, o Feldspato, a Biotita e os Minerais Pesados vieram das rochas que constituem a Ilha Grande e que foram alteradas pela ação da chuva, sol, vento e mar. Os fragmentos e minerais resultantes foram transportados pelo rio e se concentram na beira do mar.

Camadas de areia / Sand layers

Where did the minerals of the Pria Preta come from? Quartz, Feldspar, Biotite and heavy minerals come from rocks that form the Ilha Grande Island and were changed by the action of rain, sun, wind and sea. The resulting fragments and minerals were transported by the river and concentrated on the seashore.

Areia / Sand

Areia é em sua maioria um produto do intemperismo de rochas localizadas no interior em relação as praias. Processos de erosão tais como chuva, congelamento e derretimento, e reações químicas quebram as rochas em pedaços e riachos e rios transportam estas partículas para os oceanos. Uma vez na costa, estas partículas são movidas por correntes marinhas e ondas de uma área para outra. Através de um processo natural de seleção, partículas mais pesadas terão a tendência de afundar e se localizar nas camadas mais fundas da praia, enquanto as partículas mais leves podem ser encontradas nas camadas superiores. Areia pode ser classificada baseada no tamanho do grão, seu formato e a quantidade de grãos pequenos e grandes em uma mesma amostra.

Com relação ao diâmetro de suas partículas, a areia pode ser classificada como: Muito Grossa (Very Coarse), Grossa (Coarse), Média (Medium), Fina (Fine), Muito Fina (Very Fine)

O tamanho do grão determina a inclinação da praia. Praias com grãos finos tendem a ser mais planas e com inclinações suaves (entre a linha de maré alta e baixa) do que praias com grãos mais grossos. A razão disso tem a ver com a capacidade da areia de absorver água (porosidade e permeabilidade) no vai-e-vem das ondas. Areia fina absorve relativamente pouca água e a maior parte da água que flui praia acima também flui praia abaixo. Este vai-e-vem tende a mover a areia na direção do mar e portanto aplaina a praia. Areias mais grossas ou cascalho em uma praia absorvem muito mais água durante a oscilação das ondas e mais água flui praia acima quando a onda se quebra do que praia abaixo de volta ao mar. Menos vai-e-vem das ondas significa menos grãos de areia retornando ao mar. Em outras palavras, em uma praia de areia grossa a tendência é que a areia seja movida em direção da praia e empilhada em uma inclinação relativamente alta.

Sand is mostly a product of weathering of rocks on land areas inland from the beaches. Erosion processes such as rain, freezing and thawing, and chemical reactions break down the rocks in pieces and streams and rivers carry these particles into the oceans. Once at the shore, these particles are moved by offshore currents and waves from one area to another. By a natural process of selection, heavier particles will tend to sink and be located in deeper layers in beach, while the lighter particles will end up upper layers. Sand can be classified based on grain size, grain shape and the amount of small and large grains in the same sample (sorting).

With respect to the diameter of the particles, sand can be classified as: Very Coarse, Coarse, Medium, Fine, Very Fine.

Grain size determines the slope of the beach. Beaches with finer grain sizes tend to be flatter with gentler slopes (between the high and low tide line) than beaches with coarser grains. The reason for this has to do with the ability of sand to absorb water (porosity and permeability) from wave swash. Fine sand absorbs relatively little water and most of the water flowing up the beach also flows back down the beach. This backwash tends to move sand towards the sea and thus flattens the beach. Coarser sand or gravel on a beach absorbs much more of the wave swash and more water flows up the beach when the wave breaks than back down towards the sea. Less backwash means fewer sand grains returning to the sea. In other words, on a coarse sand beach the tendency is that the sand is moved toward the beach and piled in a relatively steep slope.

O formato do grão de areia é capaz de contar sua história. Quando rochas são inicialmente quebradas, os pedaços resultantes são afiados e angulares. Desta forma, a maioria dos grãos começa sua história com um formato angular. Com o passar do tempo estes são desgastados pelo vento, água e outras rochas. Os cantos dos grãos são lascados devido ao constante atrito dos grãos carregados pelas ondas próximo a costa. Grãos de areia também são classificados de acordo com seu “Arredondamento”. Grãos arredondados têm poucos cantos e pontas afiadas. O oposto de arredondado é anguloso. O processo de quebrar as rochas e arredondá-las é chamado de intemperismo mecânico e geralmente acontece quando as rochas são movidas (transportadas) por forças como o vento, água, geleiras ou em desabamentos. Grãos de areia arredondados foram expostos a mais intemperismo mecânico; eles viajaram mais longe, existem a mais tempo, ou estão presentes em áreas com mais atrito e abrasão.

The shape of the grain of sand can tell its story. When rocks are initially broken, the resulting pieces are sharp and angular. So, most of the grains begin their life with an angular shape. Over time these are eroded by wind, water and other rocks. The corners of the grains are chipped off due to the constant friction in the waves near the coast. Grains of sand are also classified according to their "Roundness". Rounded grains have few corners and sharp edges. The opposite of round is angular. The process of breaking rocks and round them is called mechanical weathering and usually happens when rocks are moved (transported) by forces such as wind, water, glaciers or landslides. Rounded grains of sand were exposed to more mechanical weathering, they have traveled further, they have been around longer, or are present in areas with more friction and abrasion.

Dois fatores determinam a variação do tamanho dos grãos de areia em praias (classificação): a energia (altura) das ondas, e o tamanho do material que é fornecido à praia. Outros fatores sendo iguais, quanto mais alta a média das ondas em uma praia, mais granular é a areia. Isto é devido a ondas altas tenderem a mover os grãos menores para águas mais tranquilas fora da praia. A turbulência gerada pela quebra de cada onda na praia suspende a areia na água e carrega as partículas para pontos distantes ao longo da praia. Correntes marinhas podem carregar areia por quilômetros ao longo da praia e re-depositá-la. Durante os meses relativamente calmos do verão, a ação suave das ondas deposita mais areia na praia, a qual é então removida por tempestades no inverno. Se diversos tamanhos de grão estão presentes então os componentes da areia tem origens diversas e muito provavelmente foram depositados rapidamente, não permitindo muito tempo para as ondas separar a areia.

A diferença entre os grãos de areia pode ser classificadas em: Muito bem misturada (Very well sorted), Bem misturada (Well sorted), Moderadamente misturada (Moderately sorted), Pobremente misturada (Poorly sorted), Muito pobremente misturada (Very poorly sorted).

Two factors determine the difference in the size of sand grains on beaches (sorting), the energy (height) of the waves, and the size of the material is supplied to the beach. Other factors being equal, the higher the average waves on a beach, the coarser the sand. This is because higher waves tend to move the smaller grains offshore to quieter waters. The turbulence generated by the waves striking the beachlifts the sand in suspension in the water carries the particles to distant points along the beach. Ocean currents can carry sand for miles along the beach and redeposit it. During the relatively calm summer months, the gentle action of the waves deposit more sand on the beach, which is then removed by winter storms. If many different grain sizes are present then the components of the sand have various origins and probably were deposited quickly, not leaving enough time for the waves to sort the sand.

The difference between the grains sizes can be classified as: Very well sorted, Well sorted, Moderately sorted, Poorly sorted, Very poorly sorted.

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