Petro_5_Eng_Minas_metamorfismo

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Metamorfismo e rochas 
metamórficas 
Disciplina: Petrografia 
Curso: Engenharia de Minas 
Prof. Msc. Lauro Cézar Montefalco de 
Lira Santos - UAMG 
Profa. Valderez P. Ferreira, NEG-LABISE, 
DEGEO, UFPE 
Metamorfismo 
• É O CONJUNTO DE PROCESSOS PELOS QUAIS 
UMA DETERMINADA ROCHA SOFRE ATRAVÉS 
DE REAÇÕES QUE OCORREM NO ESTADO 
SÓLIDO. A “NOVA” ROCHA APRESENTA 
CARACTERÍSITCAS DISTINTAS DAQUELAS QUE 
APRESENTAVA ANTES DO PROCESSO DE 
METAMORFISMO 
 
Rochas metamórficas 
• São rochas sedimentares e ígneas 
tectonicamente soterradas  entram num 
ambiente com condições de P e T diferentes 
daquelas em que se formaram. 
 
• meta=mudança e morfos=forma 
 
• Correspondem a ~ 15% do volume da crosta 
 
O que são rochas metamórficas? 
 Rocha ígnea ou sedimentar que sofreu mudanças texturais, 
estruturais e/ou mineralógicas, devido a uma mudança de P, T, 
stress ou ambiente químico, ou qualquer combinação desses 
fatores. 
 Mudanças metamórficas sempre levam a uma direção que 
tende a restaurar o equilíbrio. 
 Como as rochas metamorfisam? 
  a partir da recristalização parcial ou completa de minerais 
nas rochas longos períodos de tempo 
  as rochas permanecem essencialmente sólidas durante o 
metamorfismo 
 
Efeitos 
• 1. recombinação química e crescimento de 
novos minerais, com ou sem a adição de 
novos elementos a partir de fluidos e gases 
em circulação 
• 2. deformação e rotação dos grãos minerais 
constituintes 
• 3. recristalização de minerais em grãos 
maiores 
 
 
Metamorphism 
Metamorphism is like baking cookies 
Rochas metamórficas comuns 
Rocha metamórfica final depende de: 
1. Protólito 
2. Temperatura e pressão 
Limites do metamorfismo 
• Por conveniência, no limite inferior: têm sido 
excluídos intemperismo e diagênese como 
reações metamórficas. 
•  processos como o desenvolvimento autigênico 
de feldspatos, turmalina e, mesmo a 
recristalização de argilas para ilita, micas brancas 
e cloritas, têm contrapartida nos graus mais 
baixos de metamorfismo. 
•  Possivelmente completa recristalização de 
minerais de argila (em sedimentos) é o limite 
inferior mais lógico para processos metamórficos. 
 
 
Limites do metamorfismo 
• Limite superior (extremo de condições de P e 
T) 
– gradam para rochas ígneas. 
– gnaisses de alto grau e migmatitos lembram 
rochas ígneas em textura e mineralogia, e parece 
provável que sob tais condições líquidos silicáticos 
similares a magmas são gerados, e têm um papel 
importante na formação de rochas metamórficas. 
 
 
Aspectos importantes 
• As rochas que originam as rochas 
metamórficas são denominadas protólitos 
• Fatores que influenciam fortemente o 
metamorfismo 
– Temperatura 
– Pressão 
– Presença de fluídos 
– Tempo de duração do evento 
Temperatura 
• Principal fonte de calor na Terra vem de seu 
interior – manto e núcleo 
• Desintegração de material radioativo no interior 
do planeta 
• Reações metamórficas começam quando a rocha 
é exposta a T > 200°C 
• Em temperaturas muito elevadas o evento 
metamórfico ocorre no campo de geração de 
rochas ígneas, fundindo parcialmente o material 
e originando os MIGMATITOS 
 
Migmatito: 
apresenta porções 
metamórficas, 
recristalizadas em estado 
sólido, e porções que 
chegaram a ser 
parcialmente fundidas 
Gradiente geotérmico 
• Temperatura aumenta com a profundidade 
gerando uma função de variação: GRADIENTE 
GEOTÉRMICO 
 
• Em geral: 15 E 30°C/km. Em situações 
extremas: ~5 E 60°C/km 
 
Exemplo em zona de subducção 
 
Pressão 
• P maior tende a diminuir o espaço disponível 
para o crescimento do mineral, assim os 
minerais metamórficos gerados em altas P 
tendem a ser mais densos. O aumento de P 
pode originar de algum esforço dirigido. 
 
• 2 tipos na crosta: 
– Pressão Litostática 
– Pressão Dirigida 
Pressão Litostática 
• Também chamada de 
pressão confinante 
• O esforço é igual em 
todas as direções 
• Em regiões 
profundas (30 a 45 
km) as pressões 
podem atingir até 12 
kbars, e até 30 kbars 
em casos extremos 
– 1 atm = 1 bar 
Pressão dirigida 
• Ocorre de forma vetorial, 
devido a movimentação 
de blocos (Placas 
tectônicas) 
• A deformação mecânica, 
produzida pela pressão 
dirigida, provoca a 
geração de texturas e 
estruturas orientadas 
• Em consequência da 
deformação, os minerais 
placosos se orientam de 
forma perpendicular ao 
sentido da máxima 
pressão exercida 
 
Prsença de fluidos 
• Mais importantes: H2O E/OU CO2 
• Funcionam como catalisadores metamórficos: 
Facilitam a migração dos elementos, além de 
mudar constantemente a composição do fluido 
alterando a composição da rocha final. 
• A pressão dos fluídos dentro dos poros da rocha 
pode ser em alguns casos superior a pressão 
confinante. Se isto ocorrer haverá u evento de 
fraturamento espontâneo, com escape de fluídos 
-> Brecha hidráulica 
• Importissimo para o acumulo de Minérios!! 
Tempo – Diagramas P-T-t 
 
Conceitos fundamentais para o estudo do 
metamorfismo 
• Progressivo: Aumento do grau metamórfico com o tempo a 
medida que a rocha é submetida a condições mais severas 
• Retrogressivo/Retrogrado: Diminuição do grau 
metamórfico por resfriamento ou envolvimento de eventos 
magmáticos 
 
Os dois processos promovem reações metamórficas distintas 
além de mudanças mineralógicas e texturais (Óbvio) 
Tipos de metamorfismo 
• Abordagens diferentes! 
• 1) Baseado nos processos/agentes: 
• a) Metamorfismo dinâmico 
• b) Metamorfismo térmico/termal 
• c) Metamorfismo dinamotermal 
 
• 2) Baseado no ambiente de metamorfismo 
• a) Metamorfismo de contato 
• b) Metamorfismo regional – Orogênico, soterramento 
e de fundo oceânico 
• c) Metamorfismo hidrotermal 
• d) Metamorfismo associado a zonas de falha 
• e) Metamorfismo de impacto 
• f) Metamorfismo de raios 
 
www.msnucleus.org 
Metamorfismo de contato 
• Fácilmente reconhecido por atividade plutônica intrusiva em 
rochas crustais estáticas (Efeitos também envolvendo fluidos 
metassomáticos) 
 
• Produto: Hornfelses (granofels) que podem/devem exibir 
texturas e estruturas reliquiares 
 
• Exibem típicamente aureolas termais 
 
• Polimetamorfismo é comum e apresenta-se do tipo 
progressivo 
 
• Pirometamorfismo é um tempo comum, quando o 
metamorfismo se da a baixas pressões por intrusções 
vulcânicas ou subvulcânicas, típicamente exibindo bordas de 
reação em xenólitos 
 
 
Metamorfismo progressivo 
 
Metamorfismo regional 
• Metamorfismo orogênico (“Mais bem conhecido”) – É o 
tipo de metamorfismo associado a limites de placas 
destrutivos 
• Se fala em Dinamotermal, quando um ou mais episódios 
orogênicos são combinados com gradientes geotérmicos 
elevados associado ao stress cisalhante 
• As rochas que são produtos deste tipo de metamorfismo 
são chamaodos tectonitos 
• Comum polimetamorfismo e progressão diferente em 
zonas de subducção típicas e regiões de colisão 
continental 
• Produção de batólitos sempre associados a 
metamorfismo de contato 
Metamorfismo regional 
 
ardósia 
filito 
xisto 
gnaisse 
Metamorfismo hidrotermal 
• Percolação de fluidos quentes provenientes das 
rochas ígneas ou das rochas encaixantes 
• A água transporta elementos que podem mudar 
a composição da rocha original e nas condições 
ideiais cristalizando novas fases minerais. 
 
Metamorfismo Hidrotermal em cadeias 
oceânicas 
 
Sistemas hidrotermais do tipo M.O.R.: 
Interação da água do mar com basaltos 
produzem paragêneses do tipo LP/HT• Maior sistema metamórfico ativo no mundo, 
representa o “metassomatismo” regional 
 
• Interação direta com ofiolitos 
 
• Máfcas/ultramáficas -> Spililitos, xistos verdes e 
raros anfibolitos 
 
• Troca dos constintuintes químicos em sistemas 
hidrotermais justificam bem a designação 
hidrotermal. A águado mar é altamente oxigenada 
e contem concentrações consideraveis de Cl-, Br-, 
CO3
2- e SO4
2- 
 
• Reações comuns 
 
Metamorfismo de Impacto 
• Ocorre em locais submetidos a 
impactos de asteróides contra a 
crosta 
• Também chamado de 
metamorfismo explosivo 
• A energia do impacto é 
dissipada na forma de ondas de 
energia e calor que 
fragmentam, pulverizam e 
fundem as rochas alvo 
• Podem ser geradas pressões da 
ordem de 1.000kbar 
• Zonas subsidentes com acúmulo de sedimentos 
 Decorrente da subsidência prolongada do terreno 
Pressão exercida pelos sedimentos 
• As rochas são expostas a temperaturas superiores a 300°c 
• Pode ocorrer a foliação de micas e a formação de minerais 
Metamorfismo de soterramento 
Grau metamórfico 
 
Grau de metamorfismo 
• A intensidade do metamorfismo é referida como grau metamórfico 
• Grau metamórfico corresponde aproximadamente às facies 
metamórficas (Winkler, 197). São eles: 
a) Grau incipiente; 
b) Grau fraco; 
 c) Grau médio; 
d) Grau forte. 
• Barrow descobriu que determinados tipos de minerais se 
desenvolvem de forma sequencial em rochas pelíticas submetidas a 
metamorfismo progressivamente mais intenso 
• Com este conhecimento, criou-se o termo minerais-índice, através 
dos quais se pode estimar o grau de metamorfismo sofrido por 
algumas rochas 
• Exemplos: Clorita  biotita  granada  estaurolita  cianita  
silimanita 
Exemplo do sistema zonal barroviano 
• Minerais índices: Clorita, biotita, granada, 
estaurolita, cianita sillimanita 
 
• A definição de zonas de aparecimento é dada 
por isógradas, que separam zonas 
metamórficas 
 
Sistema zonal barroviano (Fazer exercício) 
Fácies metamórficas (Eskola, 1915) 
• Regiões onde a assembléia mineral atingiu o 
equilibrio de acordo com as condições P-T 
 
a) Facies zeolito – T de início de metamorfismo 
entre 200 - 400°C; 
b) Facies xisto verde – T baixas < 500° C; 
c) Facies anfibolito – T média 500 até 700° C; 
d) Facies xisto azul - P elevada e T baixa ; P > 6 
kb/ T < 400° C; 
e) Facies granulito – P e T elevadas ; T 700 a 
900° C. 
 
 
Alguns minerais índices 
 • Xisto Verde – Actinolita, 
albita, clorita, epídoto 
• Anfibolito – Hornblenda e 
plagioclásio 
• Eclogito – Onfacita, 
granada e quartzo 
• Xisto azul – Lawsonita e 
glaucofana 
• Granulito – Ortopiroxênio 
e clinopiroxênio 
Fácies xisto azul 
• Glaucofana - Na2 
(Mg,Fe)3 Al2 Si8O22(OH)2 
(anfibólio monoclínico) 
• Lawsonita - 
CaAl2Si2O7(OH)2(H2O) 
 
Fácies xisto azul 
Fácies xisto verde 
• Clorita 
• Clinocloro: (Mg5Al)(AlSi3)O10(OH)8 
• Chamosita: (Fe5Al)(AlSi3)O10(OH)8 
• Nimita: (Ni5Al)(AlSi3)O10(OH)8 
• Pennantita: 
(Mn,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8 
• - Na2 (Mg,Fe)3 Al2 Si8O22(OH)2 
• Epídoto - Ca2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH) 
 
Fácies anfibolito 
• Hornblenda -
CaNa(Mg,Fe)4(Al,Fe,Ti)3S
i6O22(OH,F)2 
• Plagioclásio -> 
NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8 
Fácies anfibolito 
Fácies eclogito 
• Jadeíta/Onfacita 
(Piroxênio monoclínico) 
- NaAlSi2O6 
• Granada, pode ser: 
• i) Piropo 
• Ii) Grossulária 
• iii) Almandina 
Fácies eclogito 
Condições extremas de fusão: 
Migmatitos 
 
 
 
Estruturas de rochas metamórficas 
• Foliação: é uma 
estrutura planar em 
rochas metamórficas, 
observada como arranjo 
paralelo na distribuição 
de minerais. Inclui 
bandamento, como em 
gnaisses, e xistosidade, 
como em xistos. 
 
 
Estruturas de rochas metamórficas 
• Lineação: alinhamento paralelo de elementos 
lineares de uma rocha. Inclui, por exemplo, 
grãos prismáticos alinhados, agregados de 
grãos, eixos de microdobras e linhas de 
interseção de duas ou mais xistosidades. 
 
Texturas de rochas metamórficas 
• Utiliza-se aspectos comuns de acordo com o 
arranjo dos minerais para descrição: 
• Granonlástica: Minerais equidimensinais que se agregram uns 
aos outros sem conferir a rocha uma orientação preferencial 
• Lepidoblástica: Presença de minerais placóides arranjados 
paralelamente ou subparalelamente. Comum em xistos. 
• Nematoblástica: Orientação de minerais prismáticos, fibrosos ou 
colunares 
• Porfiroblástica: Presença de grandes cristais em meio a uma 
matriz mais fina 
• Poiquiloblástica: Inúmeras inclusões de outros minerais no 
interior do porfiroblasto 
 
Texturas especificas 
• Augen: grandes “olhos” (porfiroclastos) de 
feldspatos numa matriz gnáissica mais fina 
Texturas especificas 
• Gnáissica: Alternância de bandas máficas com 
bandas félsicas. 
Texturas especificas 
• Xistosidade: arranjo subparalelo de micas e outros minerais 
tabulares, dando fissilidade mais ou menos planar (como 
em xistos e filitos). Com a diminuição do tamanho dos 
grãos: Clivagem ardosiana. 
Caso específico: Rochas de falha 
• Milonito: rocha coesa, 
formada por deformação 
dúctil com foliação e lineação 
muito bem desenvolvita por 
stress direcional. 
• Catclasito: Rocha coesa 
formada por deformação 
rúptil, exibe variação de 
tamanho dos grãos, textura 
“quebradiça”. 
 
 
Classificação de rochas metamórficas 
• Meta -> Meta-arenito, metagranito, metadiorito... 
• São classificadas com base na textura e composição 
(tanto mineralógica quanto química) 
• Nomes de rochas metamórficas são mais simples e 
flexíveis do que as rochas ígneas (escassez de nomes 
locais) 
• Em geral trazem características típicas e diagnósticas 
do tipo de rocha 
• Para: Para uma rocha com Protólito sedimentar 
• Orto: Para uma rocha com protólito ígneo. 
 Ex: Ortognaisse, Paragnaisse, Ortogranulito... 
 
Critérios 
• Classificação baseada em vários aspectos 
• Do ponto de vista prático deve se evitar 
conotações genéticas e sim enfatizar algum 
aspecto descritivo da rocha 
• Sempre que possível fazer referência ao 
protólito 
• Enfatizar se possível a presença de algum 
mineral índice 
Classificação baseada em estruturas 
• Rochas foliadas x Rochas não foliadas 
(Observar se alguma textura é evidente) 
Rochas foliadas 
• Textura gnáissica – Gnaisse 
• Xistosidade – Xisto 
• Clivagem ardosiana – Ardósia 
• Foliação fina com crescimento de minerais 
brilhosos: Filito 
• Recristalização completa com formação de 
minerais de alto grau: Granulito 
• Foliação milonítica: Milonito 
• Textura cataclástica: Cataclasito 
Rochas não foliadas (atentar para 
mineralogia ou outra feição evidente) 
• >> Quartzo - Quartizito 
• >> Calcita - Mármore 
• Anfibólio e plagioclásio – Anfibolito 
• Serpentina e talco – Serpentinito 
 
• È possivel combinar as informações mineralógicas com 
as texturas: 
• Ex: Mica-xisto, biotita-xisto, granada-muscovita-
gnaisse. 
• Neste caso, o mineral mais abundante é o mais 
próximo do nome 
Protólitos – O que esperar? 
1. Ultramáfica – Alto Mg, Fe, Ni, Cr 
2. Máfica – Alto Fe, Mg, Ca 
3. Pelitos - Alto Al, K, Si 
4. Carbonatos – Alto Ca, Mg, CO2 
5. Qtz - Praticamente SiO2. 
6. Qtz-Felds – Alto Si, Na, K, Al 
 
Protólitos – O que esperar? 
1. Arenito – Quartizito 
2. Argilito – Filito ou ardósia 
3. Calcário - Mármore 
4. Granito – Gnaisse 
5. Rochas máficas – Rochas metamáficas, 
granulitos ou anfibolitos