aulas 9 Metamorfismo de rochas ultramáficas e carbonáticas

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Metamorfismo de rochas ultramáficas
Mineralogia:
olivina + piroxênio (opx, cpx) + acessórios
Rochas anidras ou com pouquíssima água;
Como nas rochas máficas, o metamorfismo é condicionado à presença de fluido (H2O ± CO2);
O mais importante é a distinção entre protólitos máficos e ultramáficos; 
Associados a tipos de metamorfismo semelhantes aos de rochas máficas: fundo oceânico, regional e de contato;
Rochas ultramáficas
É comum a troca de elementos químicos em um sistema metamórfico aberto (principalmente por migração de fluidos), comumente gerando processos metassomáticos;
Componentes: 
MgO, FeO, SiO2, CaO - sendo MgO o principal
Olivina: (Mg,Fe)2SiO4 – manto 73% forsterita
Rochas ultramáficas
Classificação de rochas ultramáficas
Grande parte das rochas ultramáficas encontradas na crosta são resultados de dois processos principais:
1) Tectonicamente colocadas durante orogêneses; rochas mantélicas (ex. peridotitos tipo Alpino);
2) Resultado de cristalização fracionada (cumulatos) de magmas máficos;
Rochas ultramáficas
Os fragmentos mantélicos na crosta podem ser de dois tipos
A) associados a suítes ofiolíticas obductadas em orógenos (tipo Alpes);
B) Fragmentos de manto sub-continental exumado durante processos orogenéticos;
Rochas ultramáficas
Rochas ultramáficas ocorrem na base da crosta oceânica em cumulatos diferenciados ou no manto litosférico subjacente;
Ocorrem tipicamente em sucessões ofiolíticas em orógenos tipo Alpino, com exumação de ofiolitos próximos a cunha acrescionária em zonas de subducção;
Associação com rochas de fácies xisto azul e eclogito, corroboram zona de subducção.
Podem indicar a zona de sutura entre as duas placas envolvidas;
Suítes ofiolíticas
rochas 
ultramáficas
rochas 
máficas
rochas sedimentares
químicas e clásticas
Exemplos:
Intrusões acamadadas: São ricas em cumulatos diferenciados por cristalização fracionada;
Dunitos na base
Peridotitos intermediários (wherlitos e harzburgitos)
Piroxenitos superiores
Essas intrusões podem ter gabros-noritos e até anortositos de cúpula;
Tipos de protólitos
Exemplos:
Complexos intrusivos ou manto exumado:
Normalmente são peridotitos com misturas de restitos refratários e fusões parciais;
lherzolitos e websteritos seriam os peridotitos iniciais, contendo Dunitos harzburgitos (restitos) e wehrlitos ou até gabros como fusões parciais;
Podem ocorrer na base da crosta oceânica; 
Tipos de protólitos
Difícil distinguir claramente o tipo de protólito entre as rochas ultramáficas;
Deve-se considerar, principalmente, a abundância de cada mineral metamórfico;
Tipos de protólitos
Portanto, o metamorfismo será mais evidente em baixo grau (xisto verde);
A mineralogia metamórfica será reflexo direto da composição do protólito;
olivinas talco e serpentinas (grupo) 
piroxênios cloritas, biotita, anfibólios 
Rochas ultramáficas
Crisotila e Lizardita são serpentinas de baixa T (até xisto verde baixo);
Antigorita é serpentina de mais altas T, podendo ocorrer até fácies anfibolito baixo;
Carbonatos como calcita, dolomita e magnesita são comuns em baixo grau;
Metamorfismo progressivo:
Como em rochas máficas, o metamorfismo em rochas ultramáficas inicia-se com processos de hidratação que vão sendo revertidos (desidratação) durante o metamorfismo progressivo;
Metamorfismo progressivo:
Crisolita + talco antigorita (+ talco/brucita)
Transformação entre diferentes tipos de serpentinitos (250 – 300 °C) – toda cristolita é transformada em antigorita;
Brucita + antigorita forsterita + antigorita
Marca o limite inferior para a ocorrência de Fo a 400 °C (fácies anfibolito), ou seja, o limite inferirior da estabilidade de peridotitos;
Meta Harzburgitos (alto Mg):
Antigorita serpentinitos/xistos são característicos do fácies anfibolito, porém ocorrem em fácies xisto azul e eclogito de baixa T (~600°C) como nos Alpes;
A associação antigorita + forsterita é estável entre 570-620 °C, 
Assim, a quebra da antigorita marca o final do campo de estabilidade dos serpentinitos;
Metamorfismo progressivo
Tal temperatura vai variar com a P, portanto, com o tipo e ambiente metamórfico:
620°C para serpentinitos em zona de subducção;
570° pra metamorfismo barroviano;
550°C para metamorfismo regional de alta T e baixa P;
550°C par auréolas de contato;
Metamorfismo progressivo
Dependendo da P (fácies anfibolito):
Altas P: 
Antigorita + forsterita enstatita + forsterita
Baixas P: 
Antigorita + forsterita talco + forsterita
Metamorfismo progressivo
Com o avanço do metamorfismo para fácies anfibolito alto:
P moderadas:
Antigorita + talco enstatita + forsterita
Baixas P: 
Antigorita + talco antofilita + forsterita
No fácies granulito forsterita e enstatita são estáveis em todos os intervalos de P-T;
Metamorfismo progressivo
São sistemas quimicamente mais complexos com a participação de clinopiroxênio;
Componentes adicionais: CaO e Al2O3;
Cálcio:
Estará presente no diopsídio ou tremolita;
Alumínio:
Estará presente na Mg-clorita, espinélio e granada;
Meta lherzolitos:
granada
espinélio
Os limites de estabilidade da antigorita, forsterita e enstatita são semelhantes aos dos metaharzburgitos;
A Mg-clorita é estável em um amplo intervalo de P-T, ocorrendo desde fácies xisto verde até transição para fácies granulito, onde se transforma em espinélio (hercinita ou magnetita);
Metamorfismo progressivo
Assim, durante o metamorfismo, essas rochas geram complexos metamórficos com litologias variadas e de difícil distinção;
Como o metamorfismo é condicionado à presença de água, é comum que este não seja igualmente distribuído em grandes corpos rochosos;
Serpentinitos e talco-xistos tendem a ser derivados de rochas magnesianas (dunitos ou peridotitos ricos em olivina, lherzolitos); 
Metamorfismo de rochas ultramáficas
Clorititos, clorita-xistos, tremolititos, tremolita-xistos tendem a ser derivados de rochas essencialmente compostas por piroxênio e/ou anfibólios ígneos (piroxenitos, anfibolititos, peridotitos ricos em piroxênio);
O aparecimento de tremolita é dependente do XMg da rocha;
A clorita poderá refletir o conteúdo de Fe e Mg;
Metamorfismo de rochas ultramáficas
Metamorfismo de rochas carbonáticas
Rochas “puras”:
calcários (calcita) e dolomitos (dolomita) ± SiO2;
Rochas impuras:
Margas (sedimentos silicosos + carbonáticos);
Rochas carbonáticas
A diferença seria na proporção de carbonatos e silicatos
calcários/dolomitos
(carbonáticas)
margas
pelitos (siliciclásticos)
CaO, MgO, 
CO2
FeO, Al2O3,
 K2O, SiO2
Campo 1 = mármores e marmores dolomíticos impuros
Campo 2 = rochas calcissilicáticas
Como não há significativa variedade de componentes químicos, haverá principalmente recristalização das mesmas fases minerais;
O aparecimento de minerais metamórficos índices está condicionado à presença de impurezas e a participação dos fluidos;
O CO2 será a fase fluida fundamental;
Segue o mesmo padrão de metamorfismo de rochas máficas – ultramáficas: primeiro hidratação e depois desidratação progressiva;
Rochas puras
Sistema químico simples:
MgO, CaO, CO2 - principais
SiO2, K2O, Al2O3, FeO - muito menores
Atenção: como os teores de FeO são muito baixos, os minerais Fe-Mg ocorrerão mais próximos de seus membros magnesianos (incolores)
Rochas puras - componentes
Nesse caso ocorrem reações através das quais surgem novos minerais.
Diferentes associações minerais irão refletir diretamente a Xprotólito > condições T-P;
Rochas impuras
margas
calcissilicáticas
(componentes essenciais de rochas impuras: calcita, dolomita, argilas, quartzo)
calcários/dolomitos 
impuros
mármores impuros (contendo alguns silicatos)
Metamorfismo de rochas impuras nos Alpes Centrais
Zonas metamórficas (minerais índice):
O momento do
aparecimento dos minerais é também influenciado pela composição da fase fluida, a qual é mista em variáveis proporções de H2O e CO2;
Metamorfismo de dolomitos
talco
tremolita
diopsídio ou 
forsterita
diopsídio + forsterita
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Zona do talco:
Apesar de estar presente nos Alpes Centrais, esse mineral nem sempre está presente;
A entrada de H2O promove a descarbonatação;
Associação típica: talco, calcita, dolomita, quartzo;
Metamorfismo progressivo
dolomita + quartzo + H2O
talco + calcita + CO2
Zona da tremolita:
Em rochas com pouco quartzo, este é totalmente consumido, resultando na associação:
 talco + calcita + dolomita + tremolita
Caso a rocha seja mais silicosa, a associação será:
tremolita + calcita + quartzo
Metamorfismo progressivo
talco + calcita + quartzo
tremolita + H2O + CO2
talco + calcita 
tremolita + dolomita + H2O + CO2
Zona do diopsídio/forsterita:
O aparecimento destes minerais é controlado pela composição do protólito;
+ SiO2 – Mg, favorecimento do diopsídio; 
- SiO2 + Mg, favorecimento da forsterita;
 
Metamorfismo progressivo
tremolita + calcita + quartzo
diopsídio + H2O + CO2
tremolita + dolomita 
forsterita + calcita + H2O + CO2
Zona de coexistência diopsídio + forsterita:
Em graus mais elevados, ambos coexistem;
 
Metamorfismo progressivo
tremolita + calcita
diopsídio + forsterita + H2O + CO2
Zona do periclásio (MgO) e brucita [Mg(OH)2]:
Ocorre em metamorfismo de contato em rochas relativamente puras, após a quebra da forsterita;
A presença de SiO2 suprime seu aparecimento;
Caso haja grandes quantidades de SiO2, formará wollastonita (CaSiO3) nessas auréolas de contato;
 
Metamorfismo progressivo
Em calcários/dolomitos, poucas quantidades de Al2O3 podem estar presentes em Mg-clorita ou em espinélio;
A clorita é estável em todas as fácies meta mórficas, exceto f. granulito e em metamorfismo de contato onde espinélio será o principal mineral aluminoso;
Alumínio:
A presença de K em mármores/dolomitos está relacionada a presença de argilominerais ou K-feldspato no protólito;
Durante o metamorfismo progressivo, o K condicionará o aparecimento de flogopita (Mg >> Fe, K);
Potássio:
Margas são casos extremos onde a proporção de silicatos (argila e quartzo) é igual ou supera em muito a de carbonatos;
Portanto, margas são ricas em Ca, Mg, CO2, Si, Al, K e Fe,;
Nessa classificação, o resultado do metamorfismo dessas rochas é bem diferente e mais complexo;
O metamorfismo de margas resulta em rochas calcissilicáticas;
Metamorfismo de margas
Protólito:
Argilominerais: Smectita, kaolinita, illita, clorita;
Quartzo e K-feldspato;
Carbonatos: calcita, dolomita;
Metamorfismo de margas:
Ou seja, uma confusão!!!!
Minerais metamórficos:
A maioria dos minerais metamórficos de rochas pelíticas e carbonáticas;
Além de minerais Ca-silicáticos especiais:
Ca-px (diopsídio), Ca-anfibólios, grupo do epidoto, lawsonita, margarita, escapolita, vesuvianita;
Metamorfismo de margas:
Diopsídio: silicato de Ca e Mg;
Hornblenda/tremolita: silicatos hidratados de Ca, Mg, Fe, Al;
Epidoto – clinozoisita: silicatos hidratados de Al, Ca e Fe;
Escapolita: silicatos de Al, Ca, Na;
Vesuvianita: silicato hidratado de Al, Ca e Mg;
Lawsonita: silicato hidratado de Al e Al;
Metamorfismo de margas:
Granada: grossulária (Ca,Al), andradita (Ca,Fe) e almandina (Fe,Al);
K-feldspato e anortita;
A presença desses minerais está diretamente relacionada à composição do protólito (abundância dos componentes químicos), condições de P-T e composição da fase fluida (H2O – CO2); 
Metamorfismo de margas:
série barroviana
Zona da granada
Zona da estaurolita
 cianita
Zona da sillimanita
Rochas calcissilicáticas na série barroviana
calcissilicáticas
zoisita-calcita-biotita
 zoisita-hornblenda
anortita-hornblenda 
anortita-piroxênio
para-anfibolito
No facies anfibolito, algumas metamargas podem desenvolver assembléia identica a de anfibolitos máficos;
Clo + Czo + Qtz Plg + Hlb + Grn + H2O
Difícil distinção entre orto e para- anfibolitos, caso o carbonato seja totalmente consumido;
Para-anfibolitos
tremolita – anfibolito (para-anfibolito)
Outros minerais comuns:
grossulária, epidoto, zoisita, clinozoisita, escapolitas (Ca-meionita e Na-marialita), margarita, K-feldspato, flogopita e vesuvianita;
Rochas calcissilicáticas
Skarns são rochas de metamorfismo de contato onde há alteração hidrotermal-metassomática pela percolação de fluidos ígneos ricos em sílica;
CUIDADO: A mineralogia pode ser semelhante a de calcissilicáticas, porém sua gênese e contexto petrológico são totalmente diferentes;
São importantes depósitos de Sn, Sb, W, Au, Ag, etc.
Calcissilicáticas vs. skarns
Andradita
Diopsídio
Wollastonita
skarn
Escapolita – tremolita – actinolita - skarn
Grossulária
Calcita
Augita
skarn