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Rochas Ígneas APRESENTAÇÃO As rochas fundem-se nas partes profundas da crosta e do manto, ascendendo até a superfície. Al guns desses magmas solidificam antes de alcançar a superfície, enquanto outros atravessam cam adas chegando a superfície para então solidificarem. Ambos os processos formam as rochas ígne as. Nesta Unidade de Aprendizagem estudaremos a ampla variedade existente de rochas ígneas, be m como os processos que as formam. Além disso, conheceremos as forças que causam a fusão n as rochas e formam os magmas até a sua solidificação. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar as principais características das rochas ígneas.• Explicar a relação entre as rochas ígneas e a tectônica de placas.• Reconhecer as formas das intrusões magmáticas.• INFOGRÁFICO Veja agora o processo de formação das principais rochas ígneas que veremos a seguir: CONTEÚDO DO LIVRO As rochas ígneas são formadas em centros de expansão, com o afastamento simultâneo das placas, em limites convergentes em que uma placa mergulha sobre a outra, e em "hot spot s" em que o magma ascende até crosta. Vamos acompanhar um trecho do livro Para Entender a Terra de John Grotzinger e Ton Jordan, que explica sobre a textura, a composição química e as principais características que definem u ma rocha ígnea . Inicie a leitura a partir do título Em que uma rocha ígnea difere de outras? CYAN VS Gráfica VS Gráfica MAG VS Gráfica YEL VS Gráfica BLACK GEOCIÊNCIAS www.grupoa.com.br JOHN GROTZINGER TOM JORDAN TERRA P A R A E N T E N D E R A SEXTA EDIÇÃO GROTZINGER & JORDAN SEXTA EDIÇÃO PA RA EN TEN D ER A TERRA Desde que Frank Press e Raymond Siever lançaram a primeira edição de Para Entender a Terra (1965), este manual vem sendo paulatinamente atualizado e hoje se tornou um dos mais importantes livros-texto de universidades de vários países. Sucessores dos grandes mestres que iniciaram esta obra, Tom Jordan e John Grotzinger, dois cientistas de gran- de envergadura na atualidade, terminam, nesta sexta edição, o ciclo de uma grande reestruturação em relação à primeira edição. A introdução de desenhos e esquemas inovadores, a mo- derna concepção sobre tectônica de placas, a concepção da Terra como um sistema interativo e a análise de como a di- nâmica planetária tem infl uenciado a evolução da vida evi- denciam a profunda modernização deste livro-texto. O leitor é estimulado a fazer e pensar como os geólogos, enten- dendo como eles adquiriram o conhecimento que possuem, como esse conhecimento impacta a vida dos cidadãos e o que se pode fazer para melhorar o ambiente da Terra. Leitura indicada para os cursos de bacharelado e licen- ciatura em Geologia, Geografi a, Ciências da Terra, Cli- matologia, Meteorologia, Ciências do Solo, Agronomia, Engenharias, Biologia, Ecologia, Ciências Ambientais e afi ns. A obra destina-se também a técnicos e profi ssionais que necessitem complementar e atualizar seus conhecimen- tos gerais fora da área de especialização e ao público em geral que se interessa pelos fenômenos da Terra e da natureza. TERRA P A R A E N T E N D E R A SEXTA EDIÇÃO G ROTZ I NG E R & JOR DAN 42685 Para Entender a Terra.indd 142685 Para Entender a Terra.indd 1 31/01/2013 10:05:0731/01/2013 10:05:07 Catalogação na publicação: Natascha Helena Franz Hoppen CRB10/2150 G881e Grotzinger, John. Para entender a terra [recurso eletrônico] / John Grotzinger, Tom Jordan ; tradução: Iuri Duquia Abreu ; revisão técnica: Rualdo Menegat. – 6. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Bookman, 2013. Editado também como livro impresso em 2013. Tradução da 4. ed. de Rualdo Menegat, Paulo César Dávila Fernandes, Luís Aberto Dávila Fernandes, Carla Cristine Porcher. ISBN 978-85-65837-82-8 1. Geociências. 2. Geologia. I. Jordan, Tom. II. Título. CDU 55 Tradutores da 4ª edição Rualdo Menegat Professor do Instituto de Geociências/UFRGS Paulo César Dávila Fernandes Professor da Universidade do Estado da Bahia Luís Aberto Dávila Fernandes Professor do Instituto de Geociências/UFRGS Carla Cristine Porcher Professora do Instituto de Geociências/UFRGS 94 PA R A E N T E N D E R A T E R R A Em que uma rocha ígnea difere de outras? Atualmente, as rochas ígneas são classificadas do mesmo modo que alguns geólogos do século XIX faziam: pela textura e pela composição mineralógica e química. Textura Há 200 anos, a primeira divisão das rochas ígneas foi feita com base na textura, um aspecto que reflete, em grande medida, as diferenças de tamanho dos cristais. Os geólo- gos classificavam as rochas como cristalina grossa ou fina (ver Capítulo 3). O tamanho dos cristais é uma caracterís- tica simples, que o geólogo pode facilmente distinguir no campo. Uma rocha de granulação grossa, como o granito, tem cristais individuais que são facilmente visualizados a olho nu. Em contraposição, os cristais de rochas de granu- lação fina, como o basalto, são pequenos demais para se- rem vistos a olho nu ou mesmo com a ajuda de uma lente de aumento. A Figura 4.1 apresenta amostras de granito e de basalto acompanhadas de lâminas delgadas e transpa- rentes de cada uma dessas rochas. As fotomicrografias, isto é, fotografias tiradas com o uso de um microscópio, forne- cem uma imagem ampliada dos minerais e de suas textu- ras. As diferenças texturais eram óbvias para os geólogos do passado, mas foram necessárias muitas investigações adicionais para que se conseguisse entender o significado dessas diferenças. A PRIMEIRA PISTA: AS ROCHAS VULCÂNICAS Os primeiros geólogos observaram as rochas vulcânicas que se forma- vam a partir da lava, durante as erupções vulcânicas (lava é o termo que aplicamos ao magma que flui na super- fície). Os geólogos notaram que, quando a lava resfriava rapidamente, formava ou uma rocha cristalina fina, ou uma rocha vítrea na qual nenhum cristal podia ser re- conhecido. Mas, nos locais onde a lava resfriava-se mais lentamente, como no meio de um espesso derrame com muitos metros de espessura, estavam presentes cristais um pouco maiores. A SEGUNDA PISTA: ESTUDOS DE CRISTALIZAÇÃO EM LABO- RATÓRIO Há pouco mais de 100 anos, os cientistas expe- rimentais começaram a entender a natureza da cristaliza- ção. Qualquer pessoa que já tenha congelado água para obter cubos de gelo sabe que ela se solidifica em poucas horas, à medida que sua temperatura cai abaixo do ponto FIGURA 4.1 � As rochas íg- neas foram inicialmente clas- sificadas a partir de sua tex- tura. Os primeiros geólogos avaliavam a textura com uma pequena lente de aumento. Os geólogos modernos têm acesso a potentes microscó- pios de luz polarizada, que produzem fotomicrografias de lâminas delgadas e trans- parentes de rochas, como as que estão mostradas ao lado. [Fotos de John Grotzinger/Ramón Rivera-Moret/Harvard Mineralogi- cal Museum; fotomicrografias de Steven Chemtob] Neste capítulo, estudaremos a ampla variedade existente de rochas ígneas intrusivas e extrusivas, bem como os processos que as formam. Vamos explorar as forças que causam fusão nas rochas e formam magmas e o modo pelo qual esses magmas atingem locais na superfície terrestre e abaixo dela, onde se solidificam. A seguir, analisaremos em maior detalhe os processos ígneos associados a con- textos específicos da tectônica de placas. 1cm 1mm Granito Basalto Visto em uma lente de aumento Visto em um microscópio de luz polarizada Grotzinger_04.indd 94Grotzinger_04.indd 94 05/12/12 08:5305/12/12 08:53 C A P Í T U LO 4 � R O C H A S Í G N E A S: S Ó L I D O S Q U E S E F O R MA R A M D E L Í Q U I D O S 95 de congelamento. Se você alguma vez tentou retirar os cubos antes de a água solidificar-se completamente, com certeza deve ter visto finos cristais de gelo formados na superfície da mesma e junto às paredes da forma de con- gelamento. Durante a cristalização, as moléculas de água adquiremposições fixas na estrutura cristalina que está se formando e não podem mais mover-se livremente, como faziam na água líquida. Todos os outros líquidos, inclusive os magmas, cristalizam-se dessa forma. Os primeiros cristais minúsculos formam um padrão. Outros átomos ou íons no líquido cristalizante aderem uns aos outros de forma que os cristais pequenos ficam maio- res. Passado algum tempo, os átomos ou íons “encontram” seus locais corretos em um cristal em crescimento, o que significa que os cristais aumentam de tamanho apenas se tiverem tempo para crescer lentamente. Se um líquido solidificar-se muito rapidamente, assim como ocorre com um magma quando extravasa na superfície fria da Terra, os cristais não têm tempo para crescer. Ao contrário, uma grande quantidade de cristais minúsculos forma-se simul- taneamente à medida que o líquido resfria e se solidifica. A TERCEIRA PISTA: O GRANITO COMO EVIDÊNCIA DE RES- FRIAMENTO LENTO O estudo dos vulcões permitiu que os geólogos fizessem a ligação entre as texturas cristali- nas finas e o rápido resfriamento na superfície terrestre. Além disso, possibilitou que pudessem entender as rochas ígneas cristalinas de textura fina como evidências de anti- ga atividade vulcânica. Mas, na ausência de observações diretas, como poderiam os geólogos deduzir que as rochas de granulação grossa formam-se por meio de resfriamento lento em profundidade? O granito – uma das rochas mais comuns dos continentes – acabou sendo a pista crucial (Fi- gura 4.2). James Hutton, um dos fundadores da Geologia, viu granitos que cortavam e rompiam as camadas de ro- chas sedimentares, quando fazia trabalhos de campo na Escócia. Ele notou que o granito havia de alguma forma fraturado e invadido as rochas sedimentares, embora te- nha entrado à força nas fraturas, como um líquido. À medida que Hutton examinava mais e mais gra- nitos, começou a prestar atenção nas rochas sedimenta- res situadas nos bordos deles. Observou, então, que os minerais dessas rochas sedimentares em contato com o granito eram diferentes daqueles que se encontravam nas mesmas rochas a certa distância da intrusão. Chegou à conclusão de que as mudanças nas rochas sedimentares teriam de ser resultantes de forte aquecimento e que o calor teria de ser proveniente do granito. Hutton também notou que o granito era composto de cristais encaixados entre si (ver Figura 4.1). Nessa época, os químicos já ti- nham estabelecido que um processo lento de cristalização produziria esse tipo de padrão. Hutton avaliou essas três linhas de evidência e propôs que o granito deveria ter sido formado a partir de um ma- terial fundido quente, que se solidificava nas profundezas da Terra. As evidências eram conclusivas, pois nenhuma outra explicação poderia acomodar tão bem todos os fa- tos. Outros geólogos, ao verem as mesmas características dos granitos em locais de várias partes do mundo muito distantes entre si, vieram a reconhecer que o granito e ou- FIGURA 4.2 � Intrusão granítica (rocha de cor mais clara) cortando uma rocha sedimentar me- tamorfizada sugeriu a geólogos que a rocha intrusiva fora forçada nas fraturas como um líquido. [Tom Bean/DRK PHOTO] Intrusão granítica Rocha sedimentar metamorfizada Grotzinger_04.indd 95Grotzinger_04.indd 95 05/12/12 08:5305/12/12 08:53 96 PA R A E N T E N D E R A T E R R A tras rochas cristalinas grossas eram os produtos de mag- mas que se cristalizaram lentamente no interior da Terra. TEXTURAS INTRUSIVAS E EXTRUSIVAS O significado com- pleto das distintas texturas das rochas ígneas está claro agora. Como vimos, a textura está ligada ao tempo de res- friamento e, portanto, também ao local onde ele aconte- ce. Uma rocha ígnea intrusiva é aquela que forçou seu caminho nas rochas vizinhas, as quais são denominadas de rochas encaixantes, 2 e solidificou-se sem atingir a superfície terrestre. O resfriamento lento dos magmas no interior da Terra proporciona o tempo adequado para o crescimento dos grandes cristais encaixados entre si que caracterizam as rochas ígneas intrusivas (Figura 4.3). O resfriamento rápido na superfície terrestre produz as rochas ígneas extrusivas (ver Figura 4.3), que mos- tram texturas de granulação fina ou têm aparência vítrea. Essas rochas, que contêm proporções variáveis de vidro vulcânico, formam-se quando a lava ou outro material vulcânico é ejetado dos vulcões. Por essa razão, são tam- bém conhecidas como rochas vulcânicas. Elas podem per- tencer a duas categorias principais, dependendo do tipo de material extravasado que as formam: � Lavas: A aparência das rochas vulcânicas formadas a partir de lavas é variada. Pode-se encontrar desde lavas com superfície lisa ou cordada até lavas com arestas afiladas, como também pontiagudas ou com bordas irregulares, dependendo das condições em que se formaram. � Rochas piroclásticas: Em erupções mais violentas, formam-se piroclastos quando fragmentos de lava são lançados ao ar. Os piroclastos mais finos são a cinza vulcânica, fragmentos diminutos, geralmen- te de vidro, que se formam quando os gases que escapam de um vulcão forçam a irrupção de um borrifo de magma. Bombas são partículas maiores arremessadas do vulcão e transportadas pelo ar à medida que se movem violenta e rapidamente atra- vés dele. Conforme caem ao solo e resfriam, esses fragmentos de detritos vulcânicos podem se aderir para formar rochas. Um tipo de rocha piroclástica é a pedra-pomes, 3 que consiste em uma massa porosa de vidro vulcânico com um grande número de vesículas. Estas são buracos vazios que se formam depois que os gases aprisionados esca- pam do magma em processo de solidificação. Outra rocha vulcânica completamente vítrea é a obsidiana, que, dife- rentemente da pedra-pomes, contém apenas minúsculas vesículas e é, portanto, sólida e densa. A obsidiana lascada e fragmentada produz bordas muito afiladas, tendo sido utilizada pelos índios norte-americanos e muitos outros grupos de caçadores para fazer pontas de flecha e diver- sos instrumentos cortantes. Um pórfiro 4 é uma rocha ígnea com uma textura mista, na qual grandes cristais “flutuam” em uma matriz de textura predominantemente fina (ver Figura 4.3). Os grandes cristais, chamados de fenocristais, formaram-se Cinza vulcânica Pedra-pomesBombas As rochas ígneas intrusivas resfriam-se lentamente no interior da Terra, permitindo a formação de cristais grossos. Os cristais porfiríticos começam a crescer, abaixo da superfície terrestre, como nas rochas intrusivas. Alguns cristais crescem até um tamanho grande, mas o líquido remanescente esfria-se mais rápido, formando cristais menores, seja porque ele extravasa na superfície, seja porque é intrudido próximo à superfície da Terra. As rochas ígneas extrusivas resfriam-se rapidamente na superfície terrestre e têm granulação fina. Os piroclastos extrusivos formam-se em erupções violentas, a partir da lava lançada no ar. Piroclastos GranitoGabro RiólitoBasalto Máfica Félsica Pórfiro Pórfiro Fenocristais Rochas extrusivas Rochas intrusivas FIGURA 4.3 � Os tipos de rochas ígneas podem ser identificados pela textura. [John Grotzinger/Ramón Rivera-Moret/ Harvard Mineralogical Museum] Grotzinger_04.indd 96Grotzinger_04.indd 96 05/12/12 08:5305/12/12 08:53 C A P Í T U LO 4 � R O C H A S Í G N E A S: S Ó L I D O S Q U E S E F O R MA R A M D E L Í Q U I D O S 97 quando o magma ainda estava sob a superfície terrestre. Então, antes que outros cristais pudessem crescer, uma erupção vulcânica levou o magma para a superfície, onde ele rapidamente se resfriou como uma massa cristalina fina. Em alguns casos, os pórfiros desenvolvem-se como rochas ígneas intrusivas, por exemplo, em locais pouco profundos da crosta, onde os magmas são colocados e resfriados rapidamente. As texturas porfiríticas são mui- to importantes para os geólogos, pois indicam que dife- rentes minerais cresceram em diferentes velocidades, umtema que será discutido posteriormente, neste capítulo, com mais detalhe. No Capítulo 12, examinaremos mais minuciosamente como os processos vulcânicos formam rochas ígneas ex- trusivas. Por enquanto, vamos direcionar nossa atenção à segunda maneira de classificar as rochas ígneas. Composição química e mineralógica Vimos anteriormente que as rochas ígneas podem ser subdivididas de acordo com sua textura. Contudo, elas também podem ser subdivididas com base na sua com- posição química e mineralógica. O vidro vulcânico, que não tem forma mesmo quando observado ao micros- cópio, é frequentemente classificado de acordo com as análises químicas. Uma das mais antigas classificações de rochas ígneas baseia-se em uma simples análise quí- mica do seu teor de sílica. A sílica (SiO2) é abundante na maioria das rochas ígneas e representa 40 a 70% do seu peso total. As classificações modernas agrupam as rochas ígneas de acordo com suas proporções relativas de minerais sili- cosos (Quadro 4.1; ver também Apêndice 4). Esses minerais – quartzo, feldspatos, micas dos tipos muscovita 5 e biotita, os grupos dos anfibólios e dos piroxê- nios e a olivina – formam uma série sistemática. Enquanto os minerais félsicos são ricos em sílica, os máficos são pobres. Os adjetivos félsico (a partir de feldspato e sílica) e máfico (a partir de magnésio e férrico, do latim ferrum) são aplicados para minerais e para as rochas que têm alto teor desses mi- nerais. Os minerais máficos cristalizam-se em temperatu- ras mais altas – isto é, logo nos primeiros estágios de res- friamento de um magma – que os minerais félsicos. Quando o conhecimento da composição mineralógica e química das rochas ígneas foi ampliado, tornou-se claro, para os geólogos, que algumas rochas intrusivas e extrusi- vas tinham composição idêntica, diferindo apenas no as- pecto textural. O basalto, por exemplo, é uma rocha extru- siva formada a partir de lava. O gabro tem exatamente a mesma composição mineral do basalto, porém se forma nas grandes profundidades da crosta (ver Figura 4.3). Da mes- ma forma, o riólito e o granito são idênticos em composição, diferindo apenas na textura. Assim, as rochas extrusivas e intrusivas formam dois conjuntos paralelos, no que diz res- peito à composição química e mineralógica. Inversamente, grande parte das composições químicas e mineralógicas na série félsica-máfica descrita anteriormente pode aparecer tanto em rochas extrusivas quanto intrusivas. As únicas ex- ceções são as rochas com alto teor de minerais máficos, que somente ocorreram como rochas ígneas extrusivas. QUADRO 4.1 Os minerais mais comuns das rochas ígneas Grupo composicional Mineral Composição química Estrutura do silicato FÉLSICO Quartzo SiO2 Cadeias tridimensionais 6 Feldspato potássico KAlSi3O8 Plagioclásio7 NaAlSi3O8; CaAl2Si2O8 Muscovita (mica) KAl3Si3O10(OH)2 Folhas 8 MÁFICO Biotita (mica) K Mg Fe Al Si3O10(OH)2 Grupo dos anfibólios Mg Fe Ca Na Si8O22(OH)2 Cadeias duplas 9 Grupo dos piroxênios Mg Fe Ca Al SiO3 Cadeias simples 10 Olivina (Mg,Fe)2SiO4 Tetraedros isolados 11 Grotzinger_04.indd 97Grotzinger_04.indd 97 05/12/12 08:5305/12/12 08:53 98 PA R A E N T E N D E R A T E R R A A Figura 4.4 é um modelo que retrata essas relações. Note que, no eixo horizontal, os teores de sílica são plo- tados como percentagem de uma determinada massa de rocha. As percentagens representadas variam de 70% (correspondendo a um alto teor de sílica) a 40% (corres- pondendo a um baixo teor de sílica) e cobrem toda a va- riedade composicional das rochas ígneas. O eixo vertical mostra uma escala que mede a quantidade de um mineral de uma determinada rocha, sob forma de percentagem do volume. Esse modelo pode ser usado para classificar uma amostra de rocha desconhecida com um teor conhecido de sílica: procurando o teor de sílica no eixo horizontal, pode-se determinar sua composição mineralógica e, a partir disso, o tipo de rocha. Podemos utilizar a Figura 4.4 como auxílio à análise de rochas ígneas intrusivas e extrusivas. Começaremos pelas rochas félsicas, situadas na extremidade esquerda do modelo. ROCHAS FÉLSICAS As rochas félsicas são pobres em ferro e magnésio e ricas em minerais que têm altos teores de sílica. Tais minerais incluem o quartzo e os feldspatos or- toclásio e plagioclásio. Os ortoclásios, que contêm potás- sio, são mais abundantes do que os plagioclásios, os quais contêm quantidades variadas de cálcio e sódio; como in- dica a Figura 4.4, eles são mais ricos em sódio próximo à extremidade félsica e mais ricos em cálcio próximo ao extremo máfico do diagrama. Assim, da mesma forma que os minerais máficos cristalizam-se em temperaturas mais altas que a dos félsicos, os plagioclásios ricos em cálcio cristalizam-se em temperaturas mais altas que a dos pla- gioclásios mais sódicos. Os minerais e as rochas félsicas tendem a ser de cor mais clara. O granito, uma das rochas ígneas intrusivas mais abundantes, contém cerca de 70% de sílica. Sua composição inclui quartzo e ortoclásio em abundância e quantidades mais baixas de plagioclásio (ver parte es- querda da Figura 4.4). Esses minerais félsicos de colora- ção clara conferem ao granito uma cor rosada ou cinza. O granito também contém pequenas quantidades de micas (biotita e muscovita) e de anfibólio. O riólito é o equivalente extrusivo do granito. Essa rocha, de cor castanha-clara a cinza, tem a mesma com- posição félsica e a coloração clara do granito, porém sua granulação é muito mais fina. Muitos riólitos são compos- tos inteiramente, ou em grande parte, de vidro vulcânico. ROCHAS ÍGNEAS INTERMEDIÁRIAS A meio caminho en- tre os extremos félsico e máfico da série estão as rochas ígneas intermediárias. Como seu nome indica, essas rochas não são nem tão ricas em sílica quanto as rochas félsicas nem tão pobres deste elemento quanto as rochas 100 80 60 40 20 0 Pe rc en ta ge m d o m in er al (p or v ol um e de ro ch a) Félsica = Feldspato-Sílica Máfica = Magnésio-Férrica Plagioclásio feldspato ULTRAMÁFICAFÉLSICAComposição Tipos de rocha Intrusivas Extrusivas INTERMEDIÁRIA MÁFICA PeridotitoGranito Granodiorito Diorito Gabro Ortoclásio feldspato Quartzo Piroxênio Olivina AmphiboleAmphiboleAnfibólio Teor de sílica Outras tendências 70% 700°C 1.200°C 40% Teor de sódio e de potássio Viscosidade Densidade Temperatura em que inicia a fusão Teor de ferro, de magnésio e de cálcio Mica b iotitaMusc ovita (R ico em só dio ) (R ico e m cá lci o) Riólito Dacito Andesito Basalto FIGURA 4.4 � A classificação modal das rochas ígneas.12 O eixo vertical expressa a composição mineralógica de uma determi- nada rocha sob forma de per- centagem de seu volume. O eixo horizontal é uma escala de teor de sílica por peso de rocha. As- sim, se você soubesse, por meio de uma análise química, que uma amostra de rocha de granulação grossa tem 70% de sílica, poderia determinar que sua composição teria cerca de 6% de anfibólio, 3% de biotita, 5% de muscovita, 14% de plagioclásio, 22% de quartzo e 50% de ortoclásio, e a rocha se- ria classificada como um granito. Embora o riólito tenha a mesma composição mineralógica, seria excluído devido a sua textura fina. Grotzinger_04.indd 98Grotzinger_04.indd 98 05/12/12 08:5305/12/12 08:53 C A P Í T U LO 4 � R O C H A S Í G N E A S: S Ó L I D O S Q U E S E F O R MA R A M D E L Í Q U I D O S 99 máficas. As rochas intermediárias encontram-se à direita do granito na Figura 4.4. A primeira é o granodiorito 13 , uma rocha félsica de cor clara que tem uma aparência algo semelhante ao granito. Ele é também similar ao granito por ter quartzo abundante, mas nele o feldspato predo- minante é o plagioclásio, e não o ortoclásio. À direita do granodiorito está o diorito, que contém ainda menos síli- ca e é dominado por plagioclásio, com pouco ou nenhum quartzo. Osdioritos contêm uma quantidade moderada dos minerais máficos biotita, anfibólio e piroxênio e ten- dem a ser mais escuros que os granitos e granodioritos. O equivalente extrusivo do granodiorito é o dacito. À sua direita, na série das rochas extrusivas, está o andesi- to, que é o equivalente vulcânico do diorito. O nome do andesito é derivado de Andes, a cordilheira de montanhas vulcânicas da América do Sul. ROCHAS MÁFICAS As rochas máficas são ricas em piroxê- nios e olivinas. Esses minerais são relativamente pobres em sílica, mas ricos em magnésio e ferro, elementos que lhes conferem suas cores escuras características. O gabro, que tem muito menos sílica que as rochas intermediárias, é uma rocha ígnea de cor cinza-escura com granulação grossa e tem minerais máficos, especialmente piroxênio, em abun- dância. Essa rocha não contém quartzo e apresenta quanti- dade apenas moderada de plagioclásio rico em cálcio. O basalto é a rocha ígnea mais abundante da crosta e está virtualmente presente sob todo o fundo marinho. Essa rocha tem cor cinza-escura a preta, sendo o equivalente extrusivo do gabro, mas com granulação fina. Em alguns locais, extensos e espessos derrames de basalto constituem grandes planaltos. O Planalto Colúmbia, no Estado de Wa- shington (EUA), e a notável formação conhecida como o Elevado do Gigante (Giant’s Causeway), no norte da Irlan- da, são exemplos. Os basaltos do Deccan, na Índia, e os da Sibéria, no norte da Rússia, representam enormes der- rames que parecem coincidir perfeitamente com dois dos maiores períodos de extinção em massa do registro fóssil. ROCHAS ULTRAMÁFICAS As rochas ultramáficas consis- tem fundamentalmente em minerais máficos e contêm menos de 10% de feldspato. Na extremidade direita da Figura 4.4 está o peridotito, que tem um teor de sílica de apenas cerca de 45%, granulação grossa e cor cinza- -esverdeada escura. Essa rocha é composta principalmen- te de olivina com pequenas quantidades de piroxênio. Os peridotitos são a rocha dominante do manto da Terra e constituem a fonte das rochas basálticas que se formam nas dorsais mesoceânicas. As rochas ultramáficas rara- mente são extrusivas. Como se formam em altas tempe- raturas, raramente constituem líquidos e, portanto, não formam lavas típicas. TENDÊNCIAS NA SÉRIE FÉLSICA-MÁFICA Os nomes e as composições exatas das várias rochas da série félsica-má- fica são menos importantes que as mudanças sistemáticas mostradas na Figura 4.4. Há uma forte correlação entre a mineralogia e as temperaturas de cristalização ou de fu- são. Como indicado no Quadro 4.2, os minerais máficos fundem-se em temperaturas mais altas que os félsicos. Com temperaturas abaixo do ponto de fusão, os mine- rais cristalizam-se; portanto, os minerais máficos também cristalizam-se em temperaturas mais altas que os félsicos. Podemos ver no quadro que o conteúdo de sílica também aumenta à medida que nos deslocamos do grupo máfico para o félsico. O aumento do teor de sílica resulta na for- mação de estruturas de silicatos cada vez mais complexas (ver Quadro 4.1), o que interfere na capacidade que uma rocha fundida tem de fluir. Assim, a viscosidade, que é a medida da resistência que um líquido tem de fluir, au- menta à medida que o teor de sílica torna-se mais alto. A viscosidade é um fator importante no comportamento de lavas, conforme veremos no Capítulo 12. O aumento do teor de sílica também resulta em diminuição da densida- de, como vimos no Capítulo 1. Está claro que o conhecimento dos minerais de uma rocha pode fornecer informações importantes sobre as condições de formação e cristalização do magma parental que a originou. Entretanto, para interpretar essas infor- mações corretamente, temos de saber mais sobre os pro- cessos ígneos, o que faremos no próximo tópico. Como se formam os magmas? Sabemos, a partir do modo como a Terra transmite as ondas de terremotos, que a maior parte do planeta é sólida por mi- lhares de quilômetros, até o limite núcleo-manto (ver Capí- tulo 1). As evidências fornecidas pelas erupções vulcânicas, entretanto, indicam-nos que deve haver também regiões líquidas, onde se originam os magmas. Como poderemos resolver essa aparente contradição? A resposta está nos pro- cessos que fundem as rochas e criam os magmas. Como as rochas se fundem? Embora ainda não entendamos exatamente os mecanis- mos de fusão e de solidificação, os geólogos têm aprendi- do muito com experimentos de laboratório que utilizam fornalhas de alta temperatura (Figura 4.5). A partir dessas QUADRO 4.2 Fatores que afetam as temperaturas de fusão Temperaturas de fusão mais altas Temperaturas de fusão mais baixas Aumento da pressão Aumento da quantidade de água Composição da rocha Mais máfica Mais félsica Grotzinger_04.indd 99Grotzinger_04.indd 99 05/12/12 08:5305/12/12 08:53 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. DICA DO PROFESSOR O vídeo apresenta os corpos intrusivos e extrusivos, bem como as suas gêneses de formaçã o. Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar. EXERCÍCIOS 1) A textura é o método mais antigo utilizado para classificar as rochas ígneas. Com bas e nas diferenças entre os tamanhos dos cristais, os geólogos classificavam as rochas íg neas como cristalinas grossas e cristalinas finas. Com base nessas informações é corre to afirmar que: A) As rochas ígneas de granulação grossa são pequenas demais para serem vistas a olho nu, se ndo sua visualização possível, apenas com a utilização de um microscópio. B) As rochas de granulação fina podem ser facilmente identificadas a olho nu ou mesmo com o auxílio de uma lente de aumento. C) O resfriamento rápido do magma forma rochas cristalinas de granulação finas ou rochas ví treas, na qual não é possível o reconhecimento dos cristais a olho nu. D) O basalto e o granito são exemplos de rochas ígneas de granulação grossa, sendo seus crist ais facilmente reconhecidos a olho nu. E) A identificação dos cristais das rochas ígneas só é possível com a utilização de potentes mi croscópios de luz polarizadas, que são capazes de produzirem fotomicrografias das rochas. A formação das rochas ígneas através da solidificação do magma costuma ocorrer no 2) https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/2ad967fc4e9b24023a7ae28132f9aefd interior da Terra. Porém, ocasionalmente esta solidificação ocorre na superfície terre stre, a partir da manifestação de erupções vulcânicas, onde o magma é expelido e rapi damente se transforma em rocha. Sobre estas informações, leia as assertivas a seguir: I. As rochas intrusivas são formadas pelo resfriamento lento do magma no interior da Terra, o que proporciona tempo suficiente para o crescimento de grandes cristais encaixados entre si. II. As rochas intrusivas, são também conhecidas como rochas vulcânicas, pois são fo rmadas quando a lava ou outro material vulcânico é ejetado dos vulcões. III. As rochas extrusivas podem ser divididas em duas categorias: rochas piroclástic as e lavas, de acordo com sua formação. Quais estão corretas? A) Apenas I. B) I e II. C) II e III. D) I e III. E) I, II e III. 3) Além da textura, as rochas ígneas podem ser subdivididas com base na sua composiçã o química e mineralógica. As classificações modernas agrupam as rochas ígneas em d ois diferentes grupos composicionais: os minerais félsicos e os máficos. ( ) As rochas félsicas são pobres em ferro e magnésio e ricas em minerais que têm al tos teores de sílica. ( ) O granito é uma das rochas vulcânicas mais abundantes, contendo cerca de 70% de sílica. ( ) As rochas máficas são ricas em piroxênios e olivinas. Estes minerais são pobres e m sílica e ricos em magnésio e ferro. ( ) A temperatura de início da fusão das rochas ultramáficasé aproximadamente 70 0oC, enquanto que, as rochas félsicas iniciam sua fusão com 1.200oC. Marque V para verdadeiro, e F para falso, para os itens: A) V, F, V, F. B) V, V, V, F. C) F, F, V, F. D) V, V, F, V. E) V, V, V, V. 4) As rochas ígneas se originam no interior da crosta Terrestre, onde é muito quente, o que faz com que, inicialmente, elas permaneçam sob a forma de magma. A palavra “í gnea” vem do latim “ignis” e significa “proveniente do fogo”. Estas rochas compõem cerca de 80% das formações rochosas terrestres. Sobre as rochas ígneas é correto afir mar que: A) são provenientes de transformações sofridas por qualquer tipo de rochas preexistentes que foram submetidas a processos termodinâmicos, (efeitos de variação de temperatura e press ão) os quais produziram novas texturas e novos minerais. B) é formada a partir da solidificação do magma, que costuma ocorrer no interior da Terra, m as também pode, ocasionalmente, ocorrer na superfície em função da manifestação de erup ções vulcânicas, em que o magma é expelido e rapidamente se transforma em rocha. C) O granodiorito é uma rocha ígnea ultramáfica com baixo teor de sílica (> 40%). D) Os minerais e as rochas félsicas tendem a ser de cores mais escuras, devido a presença de s ílica, enquanto que, as rochas máficas possuem colocação mais clara, em função da presen ça de ferro e magnésio. E) A viscosidade está diretamente relacionada com a presença de feldspato na rocha, ou seja, o aumento da quantidade de feldspato produz rochas mais viscosas. O magma é um material líquido natural, formador das rochas ígneas. Ele é composto de uma mistura dos elementos mais abundantes na Terra, O e Si, associados a quanti dades menores de Al, Ca, Mg, Fe, Na e K, além de outros elementos químicos. Sobre e ssas informações, leia as assertivas a seguir: 5) I. Quando o magma atinge a superfície da Terra e extravasa, passa a se denominar l ava. II. Normalmente as temperaturas encontradas em magmas variam entre 700 e 1.20 0o C. III. O rápido resfriamento do magma possibilita a formação de rochas de granulaçã o grossa como o granito. IV. Os piroclastos formam-se em erupções violentas, a partir da lava lançada no ar. A) II, III e IV B) I, II, IV. C) I, II, III, IV. D) Apenas I. E) Apenas I e II. NA PRÁTICA Veja como a formação ígnea de certas rochas podem denotar em recursos minerais valiosos. Como os minérios metálicos valiosos se formam? Através da diferenciação magmática por meio de deposição de cristais. Alguns dos depósitos minerais de maior importância econômica do mundo são formados por de posição diferencial de cristais em câmaras magmáticas. Esses depósitos representam antigas câ maras magmáticas em que a cristalização fracionada levou à formação de diferentes minerais ao longo do tempo, que forma depósitos no fundo da câmara magmática em concentrações econom icamente importantes. Um exemplo é a soleira de Palisades. À medida que o magma basáltico resfria, a olivina cristaliz a em primeiro lugar, seguida do piroxênio e do plagioclásio. Depois de cristalizado, cada minera l afunda através do magma líquido restante para depositar-se no fundo da câmara magmática. De ssa forma, a soleira de Palisades tem camadas de olivina na base, e logo acima, piroxênio e plagi oclásio. A taxa com que os cristais depositam-se depende de sua densidade e tamanho, além da viscosida de do magma remanescente. Essa taxa pode ser calculada pela Lei de Stokes: V = gxr2(Dc - Dm) / μ,/ em que V é a velocidade em que os cristais se depositam através do ma gma, g é a aceleração devido à gravidade da Terra (980 cm/s2), r é o raio do cristal, Dc é a densi dade do cristal, Dm é a densidade do magma, e μ é a viscosidade do magma. Se considerarmos a cristalização fracionada na soleira de Palisades, a Lei de Stokes nos ajudará a determinar as taxas reais de deposição para determinados minerais. Considere um cristal de oli vina com raio de 0,1cm e densidade de 3,7 g/cm3. O magma através do qual o cristal deposita-se tem densidade de 2,6 g/cm 3 e viscosidade de 3000 poise (1 poise = g/cm x s). Com que velocidade esse cristal de olivina cai pelo magma? V = (980cm/s2) x (0,1cm)2 x (3,7 - 2,6 g/cm3) / 3000 g/cm x s = 0,0036 cm/s = 12,9 cm/h SAIBA + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professo r: Sistema Terra - Legendado - Rochas Ígneas - parte 1 Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar. Sistema Terra - Legendado - Rochas Ígneas - parte 2 Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar. Sistema Terra - Legendado - Rochas Ígneas - parte 3 Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar. Para Entender a Terra Grotzinger, John; Jordan, Tom Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! https://www.youtube.com/watch?v=hrp3u6KY9IM https://www.youtube.com/watch?v=iVETsTGZ4IY https://www.youtube.com/watch?v=ho6XYH2je3Y