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Geologia Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Ms. Carlos Eduardo Martins Revisão Textual: Prof. Esp. Tiago Araújo Vieira Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas 5 · Introdução · O Papel da Temperatura e da Pressão no Metamosfismo · Protólitos · Grau de metamorfismo · Deformações estruturais · Estruturas metamórficas · Esta unidade tem por objetivo analisar o metamorfismo, isto é, os processos que levam à formação das rochas metamórficas, bem como as deformações ocasionadas pelas dobras e as falhas produzidas no relevo, em variadas escalas. Nesta unidade, assim como nas anteriores, você terá acesso a diversos recursos que o (a) auxiliarão a entender melhor os nossos temas: as deformações tectônicas e as rochas metamórficas. Veja o mapa mental, que sintetiza a estrutura do assunto tratado neste módulo. Fique atento aos prazos das atividades que serão colocadas no ar. Recorra sempre que possível às videoaulas e ao PowerPoint narrado para tirar eventuais dúvidas sobre o conteúdo teórico. Participe do fórum de discussão proposto para o tema. No seu tempo livre, procure pesquisar as fontes do material complementar. Além disto, procure pesquisar o máximo que puder sobre o tema: Deformações tectônicas e as rochas metamórficas. Há inúmeros conteúdos na internet que são bastante úteis para o seu estudo e para a sua formação profissional. Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas 6 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Contextualização A mochila do geólogo é feita de materiais desconhecidos que aliviam o peso das amostras que são um segredo para a ciência moderna. O chapéu é essencial, alguns preferem bonés, outros usam aqueles estilo boiadeiro, tem até quem vá a campo de sombrero. Porém, o mais tradicional é o estilo legionário. Os óculos escuros variam. Grandes ou pequenos todos sabemos que a sua real função é proteger os olhos na hora de usar o martelo. Sempre anda com uma amostra na mão, na mochila ou até no bolso. Caso contrário a sua necessidade de testar a dureza das coisas não será saciada. Então caso veja alguém passando um canivete em paredes e calçadas, não estranhe: certamente é um geólogo. A bússola do geólogo carrega segredos milenares de como ser manuseada. Enquanto os demais as usam só para tentar se orientar, nós as utilizamos para de�nir como as rochas se comportam. O martelo está para o geólogo, como o bisturi está para o cirurgião. Só depois de alguns anos de experiência é que se consegue dominar todas as técnicas de como utilizar esse aparato. As botas são sagradas para o geólogo. Elas nos trilham pelos caminhos secretos até os depósitos minerais que só nós sabemos encontrar. O geólogo que não se importa com a sua bota, sempre anda com um rolo de silver tape na mochila. 7 Introdução A gênese e a diversidade de rochas metamórficas têm a ver com a mobilidade da crosta terrestre, à qual denominamos, atualmente, de Tectônica Global ou de Placas, atual e antiga. Essa mobilidade da crosta é responsável por gerar pressão e altas temperaturas, resultando em deformações nas rochas ígneas ou sedimentares pré-existentes, e na transformação destas em rochas metamórficas. O Papel da Temperatura e da Pressão no Metamosfismo Por metamorfismo entende-se a mudança por que passa uma rocha, (ígnea ou sedimentar) exposta a condições severas de temperatura e pressão estabelecidas bem depois da sua cristalização, isto é, na sua fase sólida, tornando-a diferente da sua condição anterior. O metamorfismo pode ter início a partir de temperaturas mínimas, ao redor de 200°C, e ocorrer ainda a níveis próximos à temperatura de fusão quando, em tese, a rocha se transforma em magma, ultrapassando o estágio de metamorfização. Durante o processo de metamorfismo podem ocorrer pressões de dois tipos (TEIXEIRA et al, 2009): A Pressão Litostática ou Confinante: é semelhante à pressão hidrostática na qual um corpo mergulhado em água recebe a mesma taxa de pressão vinda de todas as direções, sem causar deformações mecânicas (Figura 1). Figura 1. Pressão do tipo Litostática ou Confinante. Fonte: bc.outcrop.org 8 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas A Pressão Dirigida: decorre da movimentação das placas e tem um comportamento, como o próprio nome sugere, direcionado a partir dos pontos de contato das margens confrontantes. O que acaba gerando deformações nas rochas afetadas, tendo como consequência a formação de estruturas e texturas orientadas, ou, foliadas e migração de partículas fluidas, através das fraturas surgidas em decorrência da pressão (Figura 2). Figura 2. Pressão do tipo Dirigida. Fonte: bc.outcrop.org Protólitos Denominam-se protólitos as rochas que são as matrizes originais das rochas metamórficas. Elas são convertidas, por meio de forças endógenas, nas suas correspondentes metamórficas, por meio de duas condições que se estabelecem: a temperatura e a pressão, surgidas durante a instalação de um processo tectônico, que pode variar da escala micro às macroformas continentais. Os processos associados ao metamorfismo ocorrem de forma predominante nos limites convergentes, divergentes e transformantes das placas tectônicas. Assim, tanto a subducção, que gera vulcanismo, quanto a obducção ou os dobramentos, são responsáveis pela formação das cadeias montanhosas atuais como: Alpes, Andes, Montanhas Rochosas e Himalaia e os arcos de ilha, como o arquipélago do Japão, bem como as zonas de cisalhamento, que são desencadeadoras de modificações nos protólitos e na formação de rochas metamórficas. 9 O grau de metamorfismo das rochas está diretamente ligado à intensidade e magnitude dos movimentos tectônicos, isto é, pela quantidade de pressão liberada e temperatura atingida pelo movimento. Em rochas com baixo grau de metamorfismo, traços da sua originalidade são preservados. Se estivermos tratando de uma metamórfica de protólito sedimentar, provavelmente, os limites entre os estratos, as marcas das mudanças na orientação, mineralogia da granulação e, até a ocorrência de fósseis estará preservada. Já no caso das ígneas, mantém-se a cristalinidade nos caso das intrusivas, por exemplo. Rochas metamórficas As rochas metamórficas estão mais presentes em nossas vidas do que imaginamos. Suas finalidades econômicas são múltiplas e bastante confiáveis, uma vez que passaram por duplo processo de cristalização, isto é, são rochas recristalizadas. São rochas metamórficas: anfibolito; ardósia; cataclasito; eclogito; escarnito; filito; gnaisse; gondito; granulito; hornfels; itabirito; mármore; meta-conglomerado; migmatito; milonito; quartzito; serpentinito e xisto. O Quadro 1 apresenta os principais tipos de rochas metamórficas, bem como algumas de suas propriedades. Quadro 1. Rochas metamórficas e algumas propriedades. Rocha Metámorfica Textura Ambiente Metamórfico Protólito Ardósia Foliada Grau Baixo Folhelho (Argilas) Filito Foliada Grau Baixo a Intermediário Folhelho Micaxisto Foliada Grau Intermediário a Alto Folhelho Gnaisse Foliada Grau Alto Granito, Folhelho, Andesito Mármore Não- Foliada Grau Baixo a Alto Calcário, Dolomita Metaconglomerado Não- Foliada Grau Intermediário Conglomerado rico em Quartzo. Anfibolito Foliada Grau Médio a Alto Basalto, Gabro Cloritaxisto Foliada Grau Baixo Basalto Grau de metamorfismo 10 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Talcoxisto Foliada Grau Baixo Peridotito, Basalto rico em Olivina Brecha de Falha (Milonito) Não- Foliada Metamorfismo Dinâmico ao longo de Zona de Falha Qualquer Material Cornubianito (Hornfels) Não- Foliada Metamorfismo de Contato Qualquer Material Fonte: Produzido pelo conteúdista Texturas das rochas metamórficas Foliação: Denomina-se foliação as estruturas planares ou o paralelismo apresentado pelo arranjo dos minerais. A Figura 3 apresenta um caso de foliação por metamorfismo. Figura 3. Foliação metamórfica. Fonte:Wikimedia Commons Xistosidade:: trata-se do comportamento tabular dos minerais achatados pela pressão (Figura 4). Figura 4. A xistosidade característica das rochas metamórficas. Fonte: itc.gsw.edu 11 Lineação: ocorrência de uma direção predominante na xistosidade, a ser medida com uso de bússola. Bandamento: alternância entre minerais de coloração clara e escura. A Figura 5 mostra um exemplo típico de bandamento por metamorfismo. Figura 5. Hornfels bandado. Fonte: Wikimedia Commons Cataclase: aspecto rotacional, curvado, quebradiço ou fissural dos cristais devido aos esforços tectônicos. A Figura 6 representa um dos tipos de catáclase possíveis de serem observados em rochas metamórficas. Figura 6. Gnaisse cataclístico. Fonte: Wikimedia Commons 12 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Escalas do metamorfismo O metamorfismo desenvolve-se em diversos ambientes na crosta, com extensões variáveis: desde restrito a pequenas áreas, de dimensões da ordem de poucos centímetros, até abrangendo grandes faixas, com centenas a milhares de quilômetros de extensão, em profundidades que vão de níveis crustais mais rasos até os mais profundos”. (TEIXEIRA, 2009, p. 409) Metamorfismo regional ou dinamotermal Compreende ocorrências em grandes escalas geográficas alcançando grandes profundidades da crosta terrestre, pois está relacionado ao movimento dos limites convergentes das placas tectônicas (Figura 7). Figura 7. Movimento convergente de placas tectônica com metamorfismo regional. Fonte: Wikimedia Commons Metamorfismo de contato ou termal É aquele que ocorre nas rochas encaixantes das intrusões vulcânicas incandescentes, e que sofrem as transformações resultantes deste contato (Figura 8). 13 Figura 8. Vulcanismo e magmatismo, em geral, com consequente metamorfismo das rochas encaixantes. Fonte: harrimanrocks.rutgers.edu Metamorfismo cataclístico ou dinâmico O metamorfismo cataclístico ou dinâmico ocorre associado ao derrame fissural nas rochas encaixantes, isto é, em faixas longas e estreitas correspondentes às falhas por onde ocorre a fuga do magma incandescente (Figura 9). Figura 9. Derrames fissurais com consequente metamorfismo cataclístico. Fonte: Ab’Saber, 1954. 14 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Metamorfismo de soterramento Este tipo ocorre nos casos em que as rochas sedimentares ou ígneas são soterradas a grandes profundidades, onde as temperaturas e a pressão coincidem com aquelas ideais ao metamorfismo e insuficientes para ocorrer a fusão (Figura 1). Metamorfismo hidrotermal Neste caso, o metamorfismo decorre da percolação de águas aquecidas pelo calor geotermal, pela porosidade pré-existente ou devido aos movimentos tectônicos associados. Metamorfismo de fundo oceânico Este tipo de metamorfismo está relacionado com o contato entre o magma expelido por derrames fissurais subaquáticos e a água fria do mar, em zonas de rifteamento ou nas cordilheiras meso-oceânicas (Figura 10). Figura 10. Metamorfismo de fundo oceânico. Fonte: teachers.sduhsd.net 15 Metamorfismo de impacto O metamorfismo de impacto está associado às transformações ocorridas nas rochas que sofreram o impacto da queda de meteoros (Figura 11). Figura 11. Cratera de meteoro com consequente metamorfismo de contato, próximo a Kansas City, EUA. Fonte:Wikimedia Commons Deformações estruturais As deformações causadas por metamorfismo são de quatro tipos (TEIXEIRA, 2009, p. 424): Dilatação: quando o volume da rocha aumenta ou diminui; Translação: quando a rocha muda de posição; Rotação: quando ocorre mudança na orientação da rocha; e, Distorção: quando ocorre a mudança de forma da rocha. As formas mais comuns de deformações nas rochas são as dobras e falhas (PRESS et al, 2006). Assim como os aspectos tratados anteriormente, as dobras e falhas também são devidas aos movimentos das placas e podem ocorrer em escalas tão diversas quanto. 16 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Forças ou tensões metamórficas A tectônica de placas deforma as rochas devido a três tipos de pressão, força ou tensão (PRESS et al, 2006): As forças ou tensões compressivas: que comprimem e encurtam as massas rochosas; As forças ou tensões extensionais: que esticam e podem separar as massas rochosas; e, As forças ou tensões de cisalhamento: que direcionam as porções das massas rochosas em direções opostas. A Figura 12 mostra os três casos e suas propriedades de forma ilustrativa. Figura 12. Forças ou tensões tectônicas. As forças ou tensões compressivas são responsáveis pelos dobramentos ou dobras nas rochas, podendo com a intensificação do movimento gerar falhas inversas ou de cavalgamento. As forças ou tensões extensionais são responsáveis pelo alargamento e afinamento da crosta podendo gerar falhas normais. As forças ou tensões de cisalhamento produzem deformações horizontais e podem levar à formação de falhas de transformação ou transcorrentes. 17 Estruturas metamórficas São as morfologias resultantes das deformações produzidas pelo metamorfismo. Dividimos as deformações em dois tipos: Dobras e Falhas. Dobras As dobras, ou dobramentos, são deformações no estado dúctil (dobrável) das rochas, caracterizadas pelo encurvamento dessas sem a ruptura das camadas dobradas. Os dobramentos representam as grandes estruturas orogenéticas formadas na era Cenozoica, há cerca de 60 milhões de anos. Os exemplos mais importantes são: a cadeia do Himalaia (Figura 13), ao sul da Ásia; a cadeia dos Andes (na América do Norte denominam-se Montanhas Rochosas), na porção ocidental ou oeste do continente americano; os Alpes e outros relevos montanhosos, situados na porção centro-sul ou meridional do continente europeu, entre outras. Figura 13. Dobramentos orogenéticos cenozoicos com destaque para o Monte Everest, Cadeia do Himalaia, Nepal. Fontes: fao.org, Wikimedia Commons Conforme o grau de metamorfismo, as dobras podem ser: simétricas, assimétricas, caídas ou recumbentes (Figura 14). 18 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Figura 14. Tipos de dobras. Fonte: tulane.edu As dobras apresentam duas posições opostas entre si: a posição anticlinal e a posição sinclinal (Figura 15). Figura 15. Posições anticlinal e sinclinal, produtos de dobramento. Fonte: Wikimedia Commons. 19 Falhas As falhas, ou falhamentos, são rupturas contundentes que ocorrem no estado rúptil (quebradiço) das rochas atingidas por metamorfismos. A Figura 16 representa a imagem aérea de uma das falhas transcorrentes mais importantes em geologia: a Falha de San Andreas, situada na Califórnia, EUA. Figura 16. Falha de San Andreas, na Califórnia - EUA. Fontes: historicmajortectonicactivityproject.pbworks.com, soest.hawaii.edu Dependendo da direção, intensidade e tipo de tensão, as falhas podem ser: normais, inversas ou de cavalgamento, transcorrentes ou transformantes (Figura 17). Figura 17. Tipos de falhas. Fonte: Wikimedia Commons 20 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Em termos gerais, as deformações produzidas pelo metamorfismo de causas tectônicas encontram-se integrados nas paisagens das diversas regiões do globo, inter-relacionadas às estruturas climatobotânicas e ao próprio ambiente antrópico. Os rios Paraíba do Sul e São Francisco, no Brasil, correm em boa parte dos seus cursos em uma depressão tectônica denominada graben (Figura 18). Figura 18. Hosrt e Graben produtos de falhamento. Fonte: geolog.egu.eu Em muitos casos, sem que se perceba, instalamos as nossas edificações, criamos as nossas condições de subsistência nos lugares que podem estar direta, ou indiretamente, associados a essas estruturas. Não por acaso, recorrentemente, acompanhamos as consequências positivas e negativas da integração das atividades e da vida humana às estruturas geológicas. A imagem da Figura 19 representa a morfologia do terreno da cidade de Poços de Caldas, Minas Gerais, e arredores. Figura19.Caldeira de vulcão extinto de Poços de Caldas, Minas Gerais. Fonte: cprm.gov.br Note que ao centro da imagem pancromática, encontra-se a caldeira vulcânica extinta, quase que, perfeitamente, completa, sobre a qual se instalou a cidade de Poços de Caldas. 21 Material Complementar Sites: Sobre o embasamento cristalino: http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=23 Serviço geológico do Brasil: http://www.cprm.gov.br Glossário de termos geológicos do Serviço Geológico do Paraná: http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/glossario/conteudo.php?conteudo=A Glossário Geológico Ilustrado (SIGEP): http://sigep.cprm.gov.br/glossario/index.html Enciclopédia multimídia de minerais e rochas: http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco Sociedade brasileira de Geologia: http://www.sbgeo.org.br 22 Unidade: Deformações Tectônicas e Rochas Metamórficas Referências LEINZ, V. e AMARAL, S. E. Geologia Geral. 13ª Edição revisada. Ed. Nacional. São Paulo, 1998. POMEROL, C; LAGABRIELLE, Y; RENARD, M; GUILLOT, S. Princípios de Geologia: Técnicas, Modelos e Teorias. 14ª Edição. Bookman. Porto Alegre, 2013. PRESS, F, SIEVER R., GROTZINGER, J. & JORDAN, T. H. Para Entender a Terra. 4ª edição. Editora Bookman. Porto Alegre, 2006. SUGUIO, K. Geologia Sedimentar. Ed. Edgard Blücher. São Paulo, 2003. SUGUIO, K. Rochas Sedimentares. Ed. Universidade de São Paulo. São Paulo. 1980. TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. Companhia Editora Nacional São Paulo, 2009. 23 Anotações
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