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É um processo que pode demorar 10 milhões de anos... Metamorfismo Considerações • Gradiente geotérmico na crosta >>> Aumento aproximado de 20°C a 30°C por km • Aumento de pressões >>> Aumento aproximado de 1 kbar para cada 3 km Rochas Metamórficas META = MUDANÇA MORPHO = FORMA As rochas metamórficas são formadas a partir da transformação de rochas preexistentes, que podem ser ígneas, sedimentares ou, até mesmo, metamórficas, em condições geológicas diferentes daquelas nas quais se formaram previamente. Essas novas condições podem determinar a instabilidade de minerais preexistentes, que eram estáveis nas antigas condições em que foram formados. Essas transformações ocorrem sob novas condições geológicas de pressão (P), de temperatura (T), sob ação de fluidos e/ou de fortes atritos, adaptando-se, assim, a essas novas condições. Está adaptação é que dá origem à formação das diferentes rochas, denominadas de rochas metamórficas. A formação das rochas metamórficas ocorre em profundidades de 10 a 30 km. Agentes do metamorfismo A) Temperatura: ao aprofundarem-se progressivamente sob um crescente número de camadas de sedimentos as rochas vão sofrendo temperaturas cada vez mais elevadas (acima de 200°C). B) Pressão: a simples elevação de temperatura não é um fator determinante do metamorfismo, mas é a pressão em combinação com a temperatura que mais contribui para as profundas modificações das rochas. C) Fluidos: os fluidos (tais como água, gás carbono, oxigênio, flúor, etc.) desempenham a função de facilitar as reações e transformações mineralógicas e a atividade química. Deve-se atentar para o fato de existir um Limite de Temperatura na qual o metamorfismo ocorre, que é a temperatura de fusão da rocha, quando estaríamos novamente no magmatismo. Dependendo do caso, poderá ou não mudar a composição mineralógica, mas a textura (tamanho, forma e arranjo dos constituintes minerais) muda obrigatoriamente. Podem ocorrer tanto as recristalizações dos minerais preexistentes, como também a formação de novos minerais, graças à mudança da estrutura cristalina sob as novas condições de pressão, temperatura ou ainda graças à combinação química entre dois ou mais minerais formando um novo mineral, agora compatível e estável sob as novas condições reinantes. Pressão e Temperatura baixas (até 200°C) – Diagênese Pressão e Temperatura altas (de 200 a 700°C) – Metamorfismo Pressão e Temperatura muito altas (de 700 a 800°C) – Ultrametamorfismo Temperatura > 1.000°C – Magmatismo Temperatura de fusão da hematita: aproximadamente 1.565°C. Temperatura de fusão do basalto: aproximadamente 1.450°C. Temperatura de fusão do aço com baixo teor de carbono: aproximadamente 1.410°C. Considerações Tipos de Metamorfismo Metamorfismo regional ou dinamotermal – ocorre em grande extensões bem como em grandes profundidades na crosta. Suas transformações estão relacionadas à ação combinada da temperatura, pressão litosférica e pressão dirigida sendo aplicadas durante milhões de anos. As rochas são fortemente dobradas e falhadas, sofrem recristalização, apresentando estrutura foliada. São exemplos: ardósias, xistos, gnaisses e anfibolitos. Filito Anfibolito Metamorfismo de contato ou termal – resultado apenas da ação da temperatura, através do calor cedido por intrusão magmática que corta uma sequência de rochas sedimentares encaixantes, metamórficas ou magmáticas. Através destes cortes e do constante contato entre as superfícies teremos como resultado o fenômeno metamórfico. Nessa zona, o aumento de temperatura provoca uma recristalização dos minerais da rocha encaixante. Algo semelhante ao que acontece com a consolidação das rochas magmáticas, mas como a temperatura não é tão elevada, os cristais aumentam de tamanho mas a rocha nunca chega a fundir completamente. Sillimanita Cordierita Apresentam o aspecto de chifre (horn), sem orientação preferencial, textura fina e de grãos engranzados (encaixados), as rochas deste grupo são conhecidas por “hornfels”. São exemplos: andaluzita, cordierita, granada, sillimanita, quartzito, biotita, muscovita, feldspato potássico e plagioclásio. A zona de contato de metamorfismo, também denominada auréola de metamorfismo, é relativamente estreita, geralmente com 1 a 50 metros de largura. Uma intrusão de pequeno volume, como, por exemplo, um dique, pode descorar e endurecer as rochas encaixantes numa zona de alguns centímetros a partir do contato, enquanto uma grande intrusão magmática pode originar uma auréola de grande superfície. Isto acontece devido ao tempo que a massa demora a arrefecer. Uma massa pequena, como um dique arrefece muito mais rapidamente do que uma massa grande como por exemplo, um batólito (rocha ígnea). A natureza litológica das rochas formadas depende da natureza litológica do terreno encaixante. Obs.: Litologia = estudo especializado das rochas e suas camadas. Como no metamorfismo de contato ou termal a pressão é pouco significativa, o fenômeno ocorre sem deformação. O mármore é um bom exemplo de uma rocha formada por este processo. Durante o metamorfismo de contato, as rochas calcárias originam mármores, desde que sujeitas a condições de metamorfismo adequados de forma a recristalizar a calcita em grãos com dimensões aproximadamente iguais. O mármore tem origem no calcário, que foi recristalizado por contato com uma intrusão magmática. O carbonato de cálcio (calcita) recristaliza, originando uma estrutura cristalina e compacta. Os mármores puros são brancos. Quando os mármores apresentam cor significa que existem impurezas. Metamorfismo dinâmico ou cataclástico – neste caso, o fator determinante e exclusivo é o atrito. É desenvolvido através de longas faixas e estreita adjacência de falhas ativas ou de cisalhamento, onde pressões de grande intensidade causam movimentações e rupturas na crosta. Não há formação de novos minerais. Exemplo: Milonito. Principais rochas metamórficas e seus protólitos protólitos: do grego protos=inicial, primeiro e lithos=rocha Estruturas e Texturas de Rochas Metamórficas Maciças: estruturas e texturas sem orientação. Foliadas ou Xistosas: estruturas e texturas orientadas. Gnaissicas: estruturas orientadas, com bandas claras e bandas escuras. Cataclásticas ou Miloníticas: estruturas de moagem (quebra de minerais por pressão dirigida). Pressão Litostática A pressão litostática atua com a mesma intensidade em todas as direções. Para uma determinada profundidade, a pressão litostática é função da espessura e da densidade das rochas superpostas. Pressão Dirigida A pressão Dirigida atua com diferentes intensidades nas suas direções. Um corpo, ao estar sujeito a uma força externa, reage através da manifestação de forças interna, cuja tendência é manter ou restaurar a forma original, diz então que esse corpo se encontra sob um estado de tensão. Tensão esta que é considerada a força exercida por unidade de área. Se a mesma força for aplicada em duas superfícies distintas, cada uma delas com diferentes áreas, a tensão aplicada será maior quando a área considerada for menor (vice-versa). Um estado de tensão pode expressar-se segundo duas componentes, por tensão normal e por tensão cisalhante (tensão de corte). As tensões normais, podem ser: • Compressivas: limites convergentes • Distensivas : limites divergentes Para cada tipo de tensão ocorre um tipo de deformação. Existem então diferentes tipos de estados de tensão: - Estado de tensãocompressivo – origina falhas compressivas ou inversas, e dobras; - Estado de tensão distensivo – origina falhas normais ou extensivas, e estiras; - Estado de tensão cisalhante - origina falhas de cisalhamento. Esse é o gnaisse, uma rocha metamórfica, podemos notar a orientação dos minerais: há bandas, ou "camadas" de minerais escuros (máficos) e minerais claros (félsicos). Exemplos de Minerais Metamórficos