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CAPÍTULO 2-1 Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas Fotografia de um afloramento de gar- benschiefer (um termo alemão para designar um xisto com uma textura semelhante a um tufo) consistindo em agregados fibrorradiados de hornblenda de cor verde-escura em uma matriz de granulometria fina, composta de moscovita e plagioclá- sio. A moeda com aproximadamente 75 mm de diâmetro serve de escala. Proveniente do Vale Stillup, Áustria. (Fotografia cortesia de Jane Selvers- tone, Universidade do Novo México, Albuquerque.) Na maioria dos cursos de minera- logia {ciência dos minerais), as es- pécies minerais selecionadas para estudo são predominantemente monominerálicas {o que significa consistirem em um único mineral). Tais espécies são mais adequadas para a avaliação e o estudo das suas propriedades físicas. Todos os espécimes minerais isolados foram especificamente selecionados a partir de tipos de rochas que geralmente contêm vários minerais. Na realidade, a maioria das rochas é composta não por um único mineral, mas por vários. Esses conjuntos de minerais são também chamados de assembleia mineral. As assembleias minerais refletem o ambiente de formação e geralmente são utilizadas como um parâmetro (ferramenta) diagnóstico. Pode-se dizer que assembleias minerais específicas são diagnósticas de tipos de rochas específicos. Mi- nerais que ocorrem no mesmo ambiente são relacionados - este é um dos critérios para a classificação dos minerais no esquema usual. As rochas podem ser divididas em três grupos primários: ígneas, sedimentares e metamórficas. As rochas ígneas cristalizam a partir de um magma; as sedimentares formam-se pela consolidação de sedimentos químicos ou mecâni- cos em temperaturas e pressões relativamente baixas; rochas metamórficas formam-se por recristalização no estado sólido de rochas pré-existentes sempre em temperaturas e pressões de uma faixa intermediária entre as de rochas íg- neas e sedimentares. Uma breve revisão dos tipos mais comuns de rochas, bem como uma rápida dicussão da origem das várias rochas, fornece ao mineralogista uma introdução ao campo intimamente relacionado da petrologia {o estudo das rochas). t i I I I : l I t ' i' Capítulo 21 Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas 605 A petrologia requer a identificação dos minerais individuais de uma rocha, suas texturas, composições, abundância e os ta- manhos dos grãos. Estas informações são fundamentais para o entendimento da origem da rocha, sua classificação, modifica- ções posteriores e a sua associação com o ambiente tectônico na qual ela foi formada. Um petrólogo deve ter um sólido co- nhecimento de mineralogia e identificação de minerais.Além disso, deve ter familiaridade com os processos associados com a origem das rochas e com estudos experimentais que eluci- dam seu intervalo de estabilidade quanto à temperatura. I Rochas ígneas Rochas ígneas correspondem a aproximadamente 95% dos 16 km mais superiores da crosta terrestre. Contudo, sua gran- de abundância na superfície da Terra é encoberta por uma camada relativamente fina, ainda que amplamente espalha- da, de rochas sedimentares e metamórficas. As rochas ígneas cristalizam-se a partir de uma fusão silicatada denominada magma. As temperaturas (aproximadamente 600 a 1400°C) necessárias para a geração de magmas, obtidas a partir de ex- perimentos laboratoriais e de vulcões ativos, sugerem que as fontes estão dentro da Terra. Um magma é composto predo- minantemente de O, Si, AI, Fe, Ca, Mg, Na e K, mas também contém consideráveis quantidades de H 20, C02 bem como compostos gasosos em menor quantidade: H 2S, HCl, CH4 e CO. Em função desta composição global, há uma ordem definida de cristalização dos vários minerais constituintes, observada con1 o resfriamento do magn1a. Num magn1a con- sistindo predominantemente em O, Si, Mg e Fe, por exem- plo, o mineral com o ponto de fusão ·mais elevado cristaliza primeiro. Assim, a olivina magnesiana (Mg2Si0 4) cristaliza inicialmente sendo seguida pela cristalização de uma olivi- na mais rica em Fe (Fe2Si04) (ver Figuras, 11.6a e 19.2)e cuja composição aproxima-se da faialita. Num magma que tem uma composição apropriada para a cristalização dos pi- roxênios, os orto e clinopiroxênios ricos em Mg (Fig. 18.15), como a enstatita e a augita díopsídica, irão cristalizar antes da hedenbergita e dos ortopiroxênios ricos em Fe cujos pon- tos de fusão são relativamente mais baixos. Naqueles mag- mas ricos no componente plagioclásio (Figs.) l.-.6b, 18.54 e 18.56), o plagioclásio rico em An irá dos membros ricos em Ab. Todas as sequências de cristalizaçio previamente mencionadas são o resultado de reações contí- nuas que ocorrem sob condições de equilíbrio entre a fusão e os cristais precipitados como uma função do decréscimo de Se o equilíbrio químico não for mantido entre a fusão e os cristais durante o resfriamento, os cristais resul- tantes podem apresentar um zoneamento composicional. Isto é especialmente <'!omum nos feldspatos do tipo plagioclásio e em membros da série dos piroxênios. Rochas ígneas também representam reações de descontinuidade que ocorrem ... ., ....... - -- .. ----- ---.-. . - .. -.-.-------- em temperaturas razoavelmente definidas, contrastando com aquelas que ocorrem sob uma variação de temperaturas tais como as reações continuas. Nas.ro.çb_,;ls ígneas de composição total apropriada, é comum encorii:iiii"P.istais precoces de oli- vina com borda ortopiroxênios tardios·. Cristais precocemente formados produzidos numa fusão em processo de resfriamento podem separar-se do líquido por deposição gravitacional ou podem ser removidos da fusão por deformação tectônica. Contudo, estes cristais podem não per- manecer em equilíbrio com a fusão a partir da qual cristaliza- ram e então trocas sistemáticas irão acontecer na composição total do líquido magmático residual. As reações continuas e descontínuas, bem como a sepa- ração do magma e dos cristais, originam o processo conhe- cido como diferenciação magmática. Este conceito foi inicialmente desenvolvido por N. L. Bowen com base rios seus estudos de texturas e de constituintes mineralógicos de muitos tipos de rochas ígneas e seus estudos experimentais correlacionados. Os silicatos das rochas ígneas ricos em Mg e Fe constituem uma série de grupos minerais que estão relacionados entre si por reações descontínuas. Por exem- plo, olivina precocemente formada pode ser circundada por piroxênio; anfibólíos originam-se à custa de faixas de pi- roxênio; e biotita pode ser formada como um produto de reação dos anfibólios precocemente cristalizados. Por ou- tro lado, membros das séries dos plagioclásios representam uma série de reação contínua na qual o plagioclásio rico em An (anortita) cristaliza precocemente a partir de urna fusão, enriquecendo assim o líquido residual em alcalinos (Na e K). Isto leva a uma diferenciação química da fusão e a produção de mais feldspatos ricos em Na. A Fig. 21.1 ilustra esquematicamente o que é conhecido como a série de reação de Bowen. O magma de composição basáltica resfria e inicialmente cristalizam a olivina e o plagioclásio rico em An. Se estes minerais permanecem em conta to com o magma, eles tendem a formar piroxênio e mais plagioclá- sio enriquecido em Ab (albita) e a rocha resultante será um gabro ou um basalto. Se, contudo, todos os cristais de olivina precoce e de plagiodásio rico em An forem removidos por precipitação, a composição final da fusão residual tenderá a tornar-se enriquecida em Si, AI, Fe +2, álcalis e H 20 e C02 • Esta fusão irá produzir uma assembleia mineral consistindo predominantemente em anfibólios, alguma mica, feldspato ·alcalino e Si02.lsto pode ser observado na Fig. 21.1, onde anfibólios, micas, feldspatos alcalinos equartzo são os pro- dutos do estágio final de cristalização de baixa temperatura. Estes inúmeros processos que causam a diferenciação mag- mática a partir de um magma inicial (parental) originam uma grande variedade de rochas ígneas. Estas rochas tam- bém exibem uma grande variedade de texturas.A textura de uma rocha está relacionada ao seu grau de cristalização, seu tamanho de grão e às relações espaciais e geométricas entre os seus vários constituintes . 606 Manual de Ciência dos Minerais Séries de reações descontínuas Séries de reações contínuas Alta temperatura precoce Minerais Tipo_ de estrutura Olivina Grupos ! isolados Si04 Piroxênio Cadeias ! simples Anfibólio Cadeias ! duplas Tipo de estrutura Arcabouço Minerais Anortila t Bytownita t Labradorita t Andesina f Oligoclásio t Albita Série dos plagioclásios C.K-feld•pot Quartzo} ! Arcabouço FIGURA 21.1 Série de reação de Bo-wen, mostrando mudanças tanto nos grupos minerais (em reações descon- tínuas) como na composição mineral (em reações contínuas) em função do decréscimo geral na temperatura durante a cristalização de um magma em processo de resfriamento. Baixa temperatura tardia Ocorrência geral e textura Zeólitas t Minerais hidrotermais As rochas extrusivas e as intrusivas são os dois grandes gru- pos de rochas ígneas. O primeiro grupo inclui aquelas rochas que atingiram a superfície da Terra em um estado fundido ou parcialmente fundido. Como os vulcões modernos pro- duzem fluxos de lava que se esparramam na crosta da Ter- ra a partir de um cone ou fratura, tais rochas extrusivas ou vulcânicas tendem a resfriar e a cristalizar rapidamente e o resultado final é um tamanho de grão geralmente pequeno. Se o resfriamento foi tão rápido a ponto de não permitir a formação nem mesmo de pequenos cristais, a rocha resultante será um vidro (um vidro não apresenta arranjo cristalino em larga escala). Geralmente, somente a análise microscópica de estampas petrográficas permite identificar os constituintes mi- nerais finamente cristalizados das rochas extrusivas (veja Ca- pítulo 13). Rochas intrusivas ou plutônicas são o resultado da cristalização de um magma que não conseguiu atingir a superfície da Terra. Intrusões magmáticas que se apresentam de forma discordante com as encaixantes são denominadas de batólitos (grandes) ou plútons, dependendo das suas dimen- sões e formato; quando a intrusiva é tabular e concordante é denominada de soleira (ou sill). Um magma situado a grande profundidade na crosta terrestre normalmente resfria lenta- mente e o tempo é suficiente para que os minerais cristalizem atingindo um tamanho considerável (mm-cm) originando a textura com granulometria variando de média a grossa. Os grãos minerais destas rochas podem então ser identificados a olho nu. Quando um magma se introduz sob a forma de diques (corpos tabulares discordantes), as texturas são geral- mente mais finas do que aquelas das rochas plutônicas, porém mais grossas em relação as rochas vulcânicas; estas rochas de textura intermediária são denominadas de hipoabissais. Algumas rochas ígneas apresentam uma distribuição bi- modal para o tamanho de grão, pois minerais em cristais de grandes dimensões podem estar mergulhados numa porção de granulometria mais fina. Estes cristais maiores são de- nominados de fenocristais e a parte mais :fina de matriz (veja Fig. 19.80) Estas rochas são denominadas de pórfiros. Os fenocristais podem apresentar dimensões variáveis desde um ou mais centímetros até poucos milimetros. A matriz pode ser composta de material de granulometria levemente mais grossa ou de grãos microscópicos. A diferença de tamanho entre os fenocristais e as partículas da matriz é a feição mais marcante de um pór:firo. O processo de desenvolvimento da textura porfírítica ocorre em dois estágios.Alguns dos cristais desenvolvem-se e atingem uma dimensão considerável sendo então incorporados à massa principal do magma previamente ao seu emplacement ou erupção. Qualquer um dos tipos de rochas ígneas descritas pode ter uma variedade porfirítica tal como um granito, diorito ou riolito póifzro.Variedades porfiríti- cas são muito comuns em rochas vulcânicas, especialmente naqueles tipos mais ricos em Si. Composição química A composição química total de uma rocha ígnea exibe uma variação limitada. Os tipos comuns de rochas ígneas apre- sentam variações de 40 até 75% em peso do óxido mais comum Si02 (veja Tabela 21.1 e Fig. 21.2). A120 3 varia I r r i i I Capítulo 21 Assembleias Minerais: Introdução aos lipos de Rochas 607 TABELA 21.1 Composição química média de algumas rochas ígneas* Si02 54,83 59.41 72,08 66,15 51,86 48,36 43,54 40;re- T!Oz 0,39 0,83 0,37 0,62 1,50 1,32 0,81 -õ:zo· Al203 22,63 17,12 13,86 15,56 16.40 16,84 3,99 0,84 Fe20 3 1,56 2,19 0,86 1,36 2,73 2,55 2,51 1,88 FeO 3.45 2,83 1,67 3.42 6,97 7,92 9,84 11,87 MnO Traço 0,08 0,06 0,08 0,18 0.18 0,21 0,21 MgO Traço 2,02 0,52 1,94 6,12 8,06 34,02 43,16 C aO 1,94 4,06 1,33 4,65 8.40 11,07 3.46 0,75 Nap 10,63 3,92 3,08 3,90 3,36 2,26 0,56 0,31 K20 4,16 6,53 5,46 1.42 1,33 0,56 0,25 0,14 H20 0,18 0,63 0,53 _Q,69 0,80 0,64 0.76 0,44 PzÜs ____Qd8 _QJ8 ______lW_ _____Qd§_ 0,24 _Q.94 Total 99,77 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 *Todas as análises exceto do nefelinas-sienito são de Nockolds, S. R. 1954. Geologicaf Society of American Bulfetin, v. 65, 1007- 1032. entre 10 e 20% (exceto peridotito e dunito,Tabela 21.1) e cada um dos outros componentes geralmente não excede 10% em peso (exceto MgO em peridotito e dunito; ver Tabela 21.1). Quando o magma tem baixo valor de Si02, as rochas resultantes irão conter minerais pobres em silica, tais como u, III :§.S Gl'-... 1:: Gl Gl z ·;;; 70 60 o 50 11) Gl c. 40 Gl '"C "#. 30 2.0 10 o 100 80 Gl E :I 60 õ > Gl '"C o 40 20 o o .. ·c Gl iii o iij 1:: o 1- 6 N O t: III'-:I o Oi3 o -..Q ca (!) o õ :2 -CD 4. a olivina, piroxênio, hornblenda, biotita e pouca ou nenhu- ma Si02 livre (isto é, quartzo, cristobalita ou tridimita; Figs 21.2 e 21.3). Estas rochas tendem a apresentar uma cor mais escura devido à sua alta porcentagem de minerais ferromag- nesianos e são conhecidas como rochas máficas. Quando a fusão é pobre em Si02 (subsilicosa ou subsaturada em sílica) e o .. ·c :I o FIGURA 21.2 Relação entre as variações na composição quí- mica e mineral das rochas ígneas. 608 Manual de Ciência dos Minerais Denominação aproximada para os tipos de rochas ígneas (assumindo coexistência de feldspato, se necessário) o/o molecular Tipo granodiorito / CaMgSi20 6 "Ca7Si80 23"* Hornblendagabro, hornblendito / /-- ---- CaSi03 J FeO *Neste sistema anidro, anfibólios são representados por fórmulas anidras, em que 2(0H) são substitufdas por um oxigênio {por exemplo, Mg7Si80 22{0H)2 torna-se Mg7Si80 23). elevados valores para os álcalis e Al20 3 (como na composição de um nefelinassienito, Tabela 21.1), os produtos de cristali- zação resultantes irão conter minerais pobres em Si02, tais como feldspatoides, e irão ser deficientes em Si02 livre, como o quartzo (Figs. 21.2 e 21.4). A cristalização de uma fusão rica em Si02 (supersaturada em sílica) resulta em rochas com quartzo abundante e feldspa- to alcalino, acompanhados ou não pela moscovita e somente teores mínimos de minerais ferromagnesianos. Estas rochas são referidas como félsicas (ricas em feldspato alcalino) ou silicosas e apresentam uma coloração mais clara em relação às rochas máficas. De uma forma geral, quanto mais escura for a cor da rocha maior será a abundância dos minerais ferro- magnesianos e quanto mais clara maior seráa abundância do quartzo, ou feldspatos ou feldspatoídes. Classificação As diferentes rochas ígneas mostram uma grande variação na mineralogia e na textura devido a uma considerável variação na química e nas condições de cristalização pelos magmas. Há uma completa gradação de uma rocha para outra e por isto as denominações das rochas ígneas e os limites entre os diferentes tipos são bastante arbitrários. C aO Gabro, piroxenito Olivinagabro Dunito e peridotito FIGURA 21.3 Composições dos membros finais e extensão aproxi- mada da solução sólida nos maio- res grupos minerais máficos, em termos de porcentagens molecu- lares de Si02, MgO, FeO e CaO. Os diagramas triangulares para oli- vinas, piroxênios e anfibólios são equivalentes àqueles dados nas Figs. 19.2, 18.15 e 18.21. respecti- vamente. Nesta representação, to- das composições são dadas como anidras: nos anfibólio 2(0Hr' são substituídas por um oxigênio, o-2• por razões de balanço de carga. A grande seta dentro do tetraedro mostra a progressão descontínua geral nos grupos silicatados máfi- cos dos subsilicosos aos mais ricos em Si02 {compare com a Fig. 21.1 ). Alguns tipos de rochas ígneas. no lado direito do tetraedro são correla- cionados com composições globais aproximadas em várias alturas aci- ma da base do tetraedro. Si02 o/o molecular NaAISi30 8 Aibita "" ;! KAISi30 8 K-feldspato .-=--- KA1Si20s leu cita "7 CaAI2Si20 8 -::>" anortita -::>" -------==-KAISi04 ' Kalsilita \ I I I \ FIGURA 21.4 Sistema Si02 (quartzo)- NaAISi04 {nefelina)- Ka1Si04 (kalsilita) - CaAI20 4 mostrando as composições de feldspatos e de feldspatoides. Barras e campos indicam a extensão média da solu- ção sólida. Uma fusão com composição X, (supersaturada em sílica) deverá produzir. uma assembleia quartzo-feldspática; uma fusão de ·composição (saturada em sílica) e que recai no plano do feldspato deve produzir somente feldspatos e uma composição {subsatura- da em sílica) resultaria em assembleias feldspato-feldspatoide. r Feldspato Sienito a feldspato alcalino . 10 Feldspato alcahno (ortoclásio, microclínio, pertita, anortoclásio, Ab100-Ab95) Capítulo 21 Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas 609 Quartzo Granito ide rico em quartzo Granito Ouartzo- monzonito Monzonito 35 65 (a) Rochas plutônicas Quartzo (tridimita e cristobalita) I I I I ' I I I ' I Rochas vulcânicas Riólito Dacito I \ I \ I \ I \ -- Diorito, gabro, anortosito 90 Plagioclásio Traquito a quartzo e feldspat alcalino Traquito a quartzo e feldspato alcalino 5 I \ Feldspato alcalino 35 Ouartzo- latito Latito (b) 65 Basalto andesito 5 90 Plagioclásio FIGURA 21.5 Classificação geral e nomenclatura de alguns tipos comuns de rochas plutônicas (a) e de rochas vulcânicas (b). Esta classificação é baseada nas porcentagens relativas de quartzo, feldspato alcalino e plagioclásio medidas em de volume. (Adaptado de Subcommission on the Systematics of lgneous Rocks. 2002, and Hyndman, D. W. 1972. Petrology of igneous and metamorphic rocks. McGraw-Hill Book Co., New York, 35.) 610 Manual de Ciência dos Minerais TABELA 21.2 Classificação simplificada das rochas ígneas __ -- · .:: ·: ·:.- -·-- __ ;_·:: .. ·: . .. · · ··-·- .. - ---. -• .. _ _. _ K-feldspato* > Granito Riólito plagioclásio Plagioclásio > Granodiorito Da cito K-feldspato Sienito Traquito Monzonito Latito Sienito** Monzossienito * * Monzodiorito * * Fonolito Plagioclásio Tonalito Da cito Monzodiorito Andesito Monzogabro Fonolito tefritico Basanito fonolítico (olivina > 10%) Tefrito fonolítico (olivina < 10%} (oligoclásio ou andesina) Plagioclásio Ouartzodiorito Andesito (labradorita até anortita) basalto Gabro Basalto Diorito"* Gabro"* Basanito (olivina > 10%} Tefrito Sem feldsapto Peridotito (olivina dominante) Piroxenito (piroxênio dominante) Hornblendito ljolito (olivina < 10%) Nefelinito (-olivina) Nefelina basalto (+olivina} (hornblenda dominante) * K-feldspato inclui ortoclásio, microclínio e micropertita; em rochas vulcânicas com alta T. pode ser sanidina ou anortoclásio • • Com feldspatoide. Diversos esquemas foram propostos para a classificação das rochas ígneas, mas a mais prática tem por base critérios mine- ralógicos e texturais. Em geral, quatro critérios devem ser con- siderados para a classificação das rochas ígneas: 1) Quantidade relativa de sílica; quartzo (ou tridimita ou cristobalita) indicam um excesso, enquanto feldspatoides indicam uma deficiência em sílica. 2) As variedades e as quantidades relativas de cada tipo de feldspato (feldspato alcalino versus plagioclásio). 3) A quantidade relativa e o tipo de mineral escuro (ferromagnesia- no) 4) A textura e a granulometria.A granulometria da rocha é grossa ou fina, isto é, é uma rocha plutónica ou vulcânica? A determinação exata do tipo de feldspato ou a estima- tiva correta da quantidade de cada um é impossível de ser obtida no campo ou em uma amostra de mão. Também não é possível reconhecer minerais individuais em rochas de gra- nulometria fina. Este trabalho minucioso deve ser deixado para o laboratório e conduzido pela análise microscópica de estampas petrográficas (ver Capítulo 13). Contudo, é impor- tante que as bases de classificação geral sejam entendidas para que a classificação simplificada de campo tenha algum sentido. Três grandes divisões podem ser obtidas com base no conteúdo de sílica (Fig. 21.4): 1) quartzo presente em teo- res superiores a 5% (supersaturação em sílica); 2) ausência de quartzo e de feldspatoides (saturado em Si); 3) feldspatoides em teores superiores a 5% (subsaturada em sílica). Além das divisões acima obtidas em relação ao conteúdo em sílica, po- de-se subdividir as rochas de acordo com o tipo e a presença (ou ausência) do feldspato. A maioria das rochas assim classi- ficadas tem variedades tanto de granulometria grossa como de granulometria fina que recebem diferentes denominações. A Fig. 21.5 ilustra a classificação das principais rochas vul- cânicas e plutónicas que são exemplificadas na Tabela 21.2. Considera-se que estas denominações para as rochas são as mais importantes, embora mais de 600 tenham sido propostas para indicar tipos específicos de rochas ígneas. Composição mineralógica Muitos minerais são encontrados nas rochas ígneas, mas aque- les considerados formadores de rocha são relativamente pou- cos. Na Tabela 21.3 são listados os principais minerais que constituem as rochas ígneas e podem ser divididos em 2 gru- pos: 1) minerais comuns; 2) minerais acessórios. Observa-se na Tabela 21.4 a relação das assembleias e na Tabela 21.5 a porcentagem em volume dos minerais consti- tuintes dos tipos de rochas mais comuns. Rochas plutônicas Granito-granodiorito. O granito é uma rocha de cor cla- ra e textura consistindo principalmente em feldspato e quart- zo (veja também Quadro19.1). Geralmente, tanto o feldspato TABELA 21.3 Mineralogia das rochas ígneas Quartzo, tridimita, cristobalita Feldspatos Ortoclásio Microclínio Sanidina Plagioclásio Nefelina Sodalita Leucita Mie as Moscovita Biotita Flogopita Piroxênios Augita Ortopiroxênio Egirina Anfibólios Hornblenda Arfvedsonita Riebeckita Olivina Zircão litanita Magnetita llmenita Hematita Apatita Pi ri ta Rutilo Turmalina Monazita Granada Capítulo 21 Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas 611 potássico como o oligoclásio (ou albita) estão presentes. O feldspato potássico pode ser cor de carne ou vermelho,en- quanto o oligoclásio (ou albita) é geralmente branco, sendo reconhecido pelas estriações características da macla albita. O quartzo é reconhecido pelo brilho vítreo e ausência de clivagem. Os granitos comumente apresentam uma peque- na quantidade (aproximadamente 8%) de mica ou de horn- blenda. A mica é a biotita,.emhma moscovita também possa estar presente. Os minerais ace.SSÔri.os. são o zircão, titanita, apatita, magnetita, ilmenita e/ou turmalina. A Figura 21.6 ilustra o diagrama liquidus (NaAISi30 8-KA1Si30 8-Si02-H20 para o sistema aquoso do granito, com uma temperatura mí- nima aproximada de 770°C na porção central de uma calha entre os campos liquidus da solução sólida de feldspato K-Na e quartzo de alta temperatura. A Figura 21.6 permite que as composições minerais de centenas de granitos expressas em termos de porcentagens de albita, K-feldspato e quartzo sejam plotadas. A distribuição dos pontos resultantes desta plotagem representa a composição da fusão residual a partir da qual os granitos se formaram durante sua história de cristalização. As composições das fusões coincidem amplamente com as re- giões experimentalmente determinadas de temperaturas mí- nimas entre 860 e 770°C. Conclui-se que muitos granitos resultam da cristalização de fusões a estas temperaturas. Há uma série completa gradando do granito onde o feldspato é inteiramente de variedades potássicas até o granodiorito com predomínio do plagioclásio e somente teores levemente su- periores a 10% de K-feldspato. O limite ente os dois tipos é arbitrário. Assim pode-se dizer que granitos são aquelas rochas em que o K-feldspato geralmente excede o plagioclásio, en- quanto nos granodioritos, o plagioclásio excede o K-feldspa- to. Na maioria das situações, enquanto o teor de plagioclásio aumenta, a porcentagem de minerais escuros também aumen- ta. Com isto, granodioritos têm cores mais escuras em relação aos granitos. Contudo, no can1po ou em amostras de mão é geralmente difícil distinguir com certeza entre os dois tipos TABELA 21.4 Assembleias minerais típicas de algumas rochas plutônicas (ver também a Tabela 21.5) Granito Granodiorito Sienito Nefelinassienito Monzonito Diorito Gabro Norito Anortosito Peridotito Dunito me (quase sempre pertítico) + Ab bt, ms, hbl, mt, zrc, ap, ttn, tur (ou olg) + qtz ads + kfs + qtz + hbl me + Ab (ou olig) or + ne pi+ or + aug olg (ou ads) + hbl pi (An50-An90) + aug + opx + ol lab (ou byt) + opx + algum ol lab (- 90%) ol (Fo) + opx ol (Fo)- 90% bt, ttn, ap, mt qtz, bt, hbl, ttn,ap, zrc ab, eg, arf, sod, ap, zrc, ttn hbl, qtz, bt, mt, ap, ttn bt, or, qtz, hbl, pyx, ap, zrc, mt bt, mt, sp, ilm, hbl aug, hbl, bt, ap, mt aug, hbl, bt hbl, chr, pi chr,mt, ilm, po Abreviaturas: Ab = albita, eg = egirina, ads = andesina, ap = apatita, arf = arfvedsonita. aug = augita, bt = biotita. byt = chr = cromita. hbl = hornblenda. ilm = ilmenita, Kfs = K-feldspato, Jab = labradoríta, mt = magnetita, me = mícroclfnío. ms = moscovita, ne = nefelina, olg = oligoclásio, ol = olivina. opx = ortopiroxênio, or = ortoclásio, pi = p!agíoclásío. po = pírrotíta, pyx = piroxênio, qtz = quartzo, sp = espinélio, sod = sodalita, ttn = titanita, tur =turmalina, zrc =zircão, (abreviaturas conforme Kretz, 1983, Symbols for rock forming mine· rals, American Mineralogist, 68. 277-279) 612 Manual de Ciência dos Minerais Quartzo 25 21 20 2 Ortoclásio e 40 72 15 6 3 micropertita Oligoclásio 26 12 Andesina 46 56 64 Labradorita 65 63 62 Biotita 5 2 3 4 5 1 Anfibólio 7 13 8 12 3 Ortopiroxênio 1 3 6 2 Clinopiroxênio 4 3 8 14 21 29 Olivina 7 12 3 95 Magnetita 2 2 2 2 2 2 2 3 llmenita 1 2 2 2 Apatita Traço Traço Traço Traço Traço Tltanita Traço Traço 1 Traço Traço Índice de cor t 9 16 18 18 30 35 37 38 98-100 • De larsen, E.S. 1942. Handbook of physica/s constants. Birch, F.. Schairer. Y.F., e Spicer. H.C. (eds.). Geological Society of America. Special Paper36. tabelas 1.2. 3. Os valores de po.rcentagem estão baseados na contagem de grãos de minerais em estampa delgada utilizando o microscópio polarizador. Este processo é conhecido como analise modal. t fndice de cor- é um número que representa a porcentagem. em volume, dos minerais escuros (i.e. máficos) de uma rocha. NaAISi30 8 Albita Tridimita %em peso Leucita 10 KA1Si30 8 K-feldspato FIGURA 21.6 Diagrama de equilíbrio isobárico para o sistema NaAISi30 8-K2AISi30 8-Si02-H20 projetado em um tetraedro (NaAISi30 8-K2AISi30 8-Si02-H,Ol de base anidra. Linhas de contorno indicam tempe- raturas de fusão. Campos de estabilidade estão aproximadamente identificados. A área sobreada no centro representa as porcentagens de quartzo. albita e K-feldspato, com base em centenas de análises químicas de granitos. (De Tuttle, O. F. and Bowen, N.L. 1958. Origin of granite in the light of experimen- tal studies in the system NaAISi,08-K2AISi,08-Si02-H20. Geological Society of America Memoir, 74.) ., Capítulo 21 Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas 613 de rocha. Como consequência, o termo granitoide tem sido utilizado nas descrições de campo. Sienito-monzonito O sienito é uma rocha granular de coloração clara e textura uniforme composta esséncial- mente de K-feldspato e plagioclásio e quantidades menores de hornblenda, biotita e piroxênio.Apesar de lembrar um granito, difere deste pois contêm menos de 5% de quartzo. Minerais acessórios são apatita, titanita, zircão e magnetita. Na Figura 21.5 observa-se que existe uma série entre o sienito e o monzonito com o aumento do conteúdo do pla- gioclásio em direção ao campo do monzonito. Monzonitos são geralmente mais escuros do que os sienitos, pois o au- mento do plagioclásio é acompanhado pelo incremento dos minerais escuros. No entanto, sem o auxílio do microscópio é quase impossível de identificar os dois tipos. Nefelina está presente em alguns sienitos e se a quantida- _0de excede 5%, denomina-se de nefelinassienito.A nefelina tem um brilho graxa e pode ser confundida com quartzo, mas distingue-se deste pela dureza (5Y2-6) e por não ser transpa- rente.Alguns nefelina-sienitos podem conter sodalita e outros tem coríndon. Leucitas-sienitos são rochas extremante raras em que a leu- cita está presente em quantidades ·superiores a 5%. A leu ci- ta pode ser reconhecida pela forma trapezoédrica (ver Fig. 19.85). Tonalito-quartzodiorito Um tonalito é essencial- mente composto por plagiodásio (oligodásio ou andesina) e quartzo, apresentando somente pequenas quantidades de K-feldspato (inferior a 5%). Minerais escuros, especialmen- te biotita e hornblenda, são abundantes e o piroxênio está presente mais raramente. Apatita, magnetita e titanita são os minerais acessórios comuns. Embora não sejam essenciais para a classificação, minerais escuros são gerallll<;nte abundar e então, em geral, os tonalitos são mais escuros em relação aos granitos; ver o índice de cor na base da Tabela 21.5. O tonalito grada para o quartzodiorito e depois para o dia- rito com o aumento do teor de Na no plagioclásio e com a redução do teor de quartzo. Diorito-gabro O diorito é uma rocha granular carac- terizada pelo plagioclásio (oligoclásio ou andesina) e ausên- cia de teores consideráveis de quartzo e K-feldspato. Embora a biotita esteja presente, a hornblenda é o principal mineral escuro. Piroxênios são componentes menores. Minerais aces- sórios são a magnetita, ilmenita, apatita e, menos frequente- mente, titanita e zircão. Geralmente, minerais escuros estão presentes em quantidades suficientes para conferir uma cor escura para a rocha (Tabela 21.5). Gabro é a rocha em que o .plagioclásio tem uma com- posição mais cálcica do que andesina (labradorita ou anorti- ta). Embora a identificação seja feita com base somenteneste critério, rochas'lcom labradorita ou plagioclásio mais cálcico geralmente têm piroxênio como o principal mineral máfico. Já os dioritos com plagioclásio mais sódico geralmente têm os anfibólios como os minerais máficos. Olivina e ortopiroxênio também estão presentes gabros. A associação do piroxênio-olivina-plagioclásio- -r-ico- em An é diagnóstica para temperaturas de cristalização relativamente elevadas dos diferentes tipos de rochas máficas. Na Fig. 11.9, forsterita e protoenstatita são apresentadas cristalizando conjuntamente de 1.55rC até aproximadamente 1.300°C (ao longo do ca- minho de cristalização entre os dois campos). Estas tempera- turas são muito mais elevadas do que aquelas determinadas para os granitos, por exemplo, na Fig. 21.5 Observar também a Fig. 21.1, que expressa qualitativamente estas diferenças re- lativas de temperatura. O nome norito é dado para um gabro no qual o piroxê- nio é essencialmente ortopiroxênio; é geralmente impossível ser feita uma distinção sem o auxílio do microscópio. Uma rocha ígnea denominada anortosito é composta de mais de 90% de feldspato do tipo plagioclásio e pode, então, ser de cor clara. Se a de nefelina nos dioritos e nos gabros ex- ceder 5%, as rochas são denominadas respectivamente de ne- felinadiorito e de nefelinagabro. Estas rochas são raras. O termo diabásio é algumas vezes utilizado para indicar um gabro de granulometria muito fina. A textura "diabásica" apresenta ao microscópio os interstícios entre os grãos de pla- gioclásio tabulares preenchidos por augita. Peridotito Um peridotito é uma rocha granular com- posta de mais de 40% de olivina e com feldspato inferior a 5% (insignificante). Os minerais são predominantemente pi- roxênio e olivina em proporções variáveis, l!;las a hornblenda também está presente. Se a rocha apresenta qúantidades su- periores a 60% de plagioclásio é denominado piroxenito e se tem mais de 90% de olivina é chamada de dunito. O nome hornblendito é dado a um raro tipo de rocha composto quase que inteiramente de hornblenda. Magnetita, cromita, ilme- nita e granada são frequentemente associadas com peridoti- tos. Platina é associada com a cromita em alguns peridotitos, geralmente, dunitos, enquanto diamante é encontrado numa variedade de peridotito alterado conhecido como kimberlito. A olivina nos peridotitos pode estar alterada para serpen- tina. No entanto, se toda a rocha está alterada, ela recebe o nome de serpentinito (ver também página 632). Rochas vulcânicas Devido a sua textura finamente granulada, é mais difícil se- parar os diferentes tipos de rochas vulcânicas do que os seus equivalentes plutônicos quando em amostras de mão. No campo, somente uma classificação primária aproximada com base na cor clara ou escura pode ser feita. O termo felsito é utilizado para incluir as rochas densas, finamente granuladas de todas as cores excetuando o cinza-escuro, o verde-escuro 614 Manual de Ciência dos Minerais e o preto. O felsito engloba os tipos que serão descritos a seguir: riólito, traquito, quartzo latito, latito, dacito e andesito. Petrólogbs experientes podem;· com o auxílio- de uma lupa de mão, identificar diferenças na textura ou na composição mineralógica que lhes permitem classificar estas rochas, mas, para um observador não treinado, elas frequentemente são se- melhantes. Riólito é uma rocha compacta, com granulometria fina, sendo o equivalente vulcânico do granito. É essencialmente composta de feldspato alcalino e quartzo, mas a sílica tam- bém pode estar presente como cristobalita. Fenocristais de quartzo, sanidina e oligoclásio são comuns. Minerais escuros não são abundantes, mas a biotita castanha-escura é muito comum. Augi ta e hornblenda são encontrados em alguns ri- ólitos. Riolitos podem ter um aspecto uniforme ou apresentar uma estrutura de fluxo que dá um aspecto bandado ou es- triado para a rocha. A matriz pode ser total ou parcialmente vítrea. Quando" a rocha é completamente vítrea, compacta e geralmente preta recebe o nome de obsidiana*. Pámice é o vidro riolítico em que a expansão das bolhas gasosas durante o resfriamento do magma forma um material muito vesicular. No pámice, as cavidades são tão numerosas que perfazem boa parte da rocha e dão uma densidade relativa muito baixa. Traquito é o equivalente vulcânico do sienito. Com- põe-se predominantemente de feldspato alcalino com alguns minerais escuros, mas o quartzo está ausente. Nas cavidades vesiculares observam-se pequenas quantidades de tridimi- ta e de cristobalita. Fenocristais de sanidina são frequentes e apresentam a macia de Carlsbad característica; fenocristais de oligoclásio, biotita, hornblenda, piroxênio são pouco comuns. Olivina pode estar presente. Bandeamento ou estrias associadas ao fluxo são comuns nos traquitos. Ao contrário dos riólitos, o vidro é raramente encontrado como matriz e há poucos tipos vítreos ou ve- siculares. Os cristais tabulares de feldspato frequentemente mostram uma orientação subparalela (devido ao fluxo) que é chamada de textura traquítica. Fonólito é o equivalente vulcânico do nefelinassienito sendo mais pobre em sílica do que o traquito. Mineralogica- mente isto é expresso pela presença de feldspatoides. Orto- dásio ou sanidina são os feldspatos comuns e albita raramente está presente. A nefelina ocorre na matriz como microcristais hexagonais e somente são observados com o auxílio do mi- croscópio. Sodalita e outros feldspatoides podem estar presen- tes geralmente já alterados para zeólitas. Leu cita está presente no leudtafon6lito. São cristais bem formados com diâmetro variando de microscópico até um centímetro. Egirina é o mi- neral escuro comum ocorrendo como finos cristais tabulares, mas a biotita pode ser abundante nos tipos ricos em leucita. Os fonólitos são completamente cristalinos não havendo va- riedades vítreas. * N. de R. T.: Usada como gema de baixo valor. Latito e quartzo-latito são os equivalentes vulcânicos do monzonito e do quartzomonzonito, respectivamente. Eles contêm quantidades aproximadamente iguais de plagioclásio e de feldspato alcalino. Os minerais escuros primários são a biotita e a hornblenda. A diferença entre eles tem por base a quantidade de quartzo presente; quartzo-latito contém mais de 5% de quartzo, lati to tem menos de 5% de quartzo. Ambos os tipos são raros. Dacito é o equivalente vulcânico compacto do grano- diorito. Plagioclásio e quartzo quando presentes podem ocor- rer como fenocristais. O mineral escuro geralmente é a horn- blenda, mas a biotita é encontrada em algumas variedades. Vidro pode estar presente na matriz mas equivalentes vítreos dos dacitos são raros. Andesito é o equivalente vulcânico do quartzodiorito e é composto predominantemente de oligoclásio ou andesina. Feldspato potássico e quartzo estão ausentes ou em quanti- dades inferiores a 10%. Hornblenda, biotita, augi ta ou orto- piroxênio podem ocorrer frequentemente como fenocristais. Em alguns casos, fenocristais de olivina podem estar presen- tes. Andesitos são geralmente denominados de acordo com o mineral escuro presente tal como hornblenda-andesito ou olivina-andesito. Em alguns andesitos, a matriz é parcialmente vítrea, porém somente em raros casos é totalmente vitrea. Andesitos são abundantes em certas localidades, especial- mente Cordilheira dos Andes, de onde provém o nome. Basalto é uma rocha de cor escura, finamente granulada sendo o equivalente vulcânico do gabro (ver também Qua- dro 19.1). O feldspato labradorita é o constituinte principal da matriz, enquanto o plagioclásio mais cálcico (bytownita ou anortita) pode estar presente como fenocristais. Augita e olivina geralmente estão presentes; augita é frequentemente encontrada tanto como fenocristais como na matriz, mas oli- vina, como umaregra, somente em fenocristais. Hornblenda e biotita marrom estão presentes em alguns basaltos. A matriz de alguns basaltos contém pequenas quantidades de vidro inters- ticial e em raras ocasiões é inteiramente vítrea. Bolhas gasosas (vesículas) próximo ao topo dos derrames de basalto podem ser suficientemente abundantes para a rocha ter aspecto vesicular. A presença de nefelina ou leucita no basalto dá origem aos raros tipos de rocha chamados tefrito e leucitatifrito. Basaltos são as mais abundantes rochas vulcânicas e for- mam extensos fluxos de lava em muitas regiões, sendo a mais notável os derrames do rio Columbia, na região oeste dos Estados Unidos e os "traps" do Deccan, oeste da Índia**. As bacias oceânicas possuem na base extensos derrames de com- posição basáltica. Muitos dos grandes vulcões, como os que formam as ilhas havaianas, são construídos por material basál- tico. Além de formar massas de rochas extrusivas, o basalto é amplamente encontrado em inúmeros diques e outras intru- sões de pequeno porte. ** N. de R. T.: Os basaltos da bacia do Paraná, no sul do Brasil, ocupam 1.200.000 Km2, muito mais que os 500.000 Km2 do Deccan. i [ I i t: i t ; Capítulo 21 Assembleias Minerais: Introdução aos Tipos de Rochas 615 Rochas ígneas fragmentadas Durante os períodos de atividade ígnea, vulcões ejetam ma- terial fragmentado, o qual se acumula e forma as rochas {gneas fragmentadas ou rochas piroclásticas. Os materiais ejetados variam grandemente em relação às suas dimensões. Rocha composta de partículas mais finas de cinza vulcânica e de poeira vulcânica é chamada de tujo e pode ser do tipo tufo de queda ou de fluxo. Aquela composta de fragmentos mais grossos como bombas vukânicas e ejetada a partir dos cones vulcânicos é deno- minada de aglomerado ou brecha vulcilnica. Se estas rochas são depositadas em água e estratificadas podem formar uma tran- sição entre as rochas ígneas e sedimentares. Pegmatitos Pegmatitos são rochas ígneas de granulometria extremamente grossa e intimamente relacionadas sob o ponto de vista genético e espacial a grandes massas de rochas plutônicas. São encon- tradas como veios ou diques atravessando rochas ígneas, mas geralmente estendem-se em direção às rochas encaixantes cir- cundantes. Pegmatitos são geoquimicamente complexos. Eles são classificados em parte com base nas suas diferentes assina- turas geoquímicas e expressas nos seus constituintes mineraló- gicos. Outras classificações contam com a sua diferenciação da rocha parental e estão relacionadas ao tipo de granito a partir do qual foram derivados (ver Cerny e Ercit, 2005, para detalhes). Por exemplo, a família dos pegmatitos classificada como NYF caracteriza-se por elevadas concentrações de Nb,Y e F (soman- do-se a Be, REEs, Se, Ti, Zr, Th e U), enquanto os pegmatitos LCT são caracterizados por elevadas concentrações de Li, Cs,Ta (adicionando-se Rb, Be, Sn, B, P e F ). O Quadro 19.5 fornece uma discussão adicional dos pegmatitos e tem uma ilustração mostrando a sua característica granulometria grossa. I Rochas sedimentares As rochas sedimentares ó5biêiií:;q:tl'QXimadamente 80% da su- perfície da Terra, mas a sua confríbuição total para os 16 km mais superiores da crosta é de aproximadamente 5%. Como tal, as sequências sedimentares que observamos representam somente uma camada superficial sobre a crosta, consistindo predominantemente em rochas ígneas e metamórficas. Os componentes da maioria das rochas sedimentares são derivados a partir do intemperismo das massas rochosas pre- viamente existentes. Intemperismo químico decompõe os minerais das rochas e o intemperismo mecânico é respon- sável pela fragmentação fisica da rocha original. Os produtos da decomposição e desintegração são transportados e depo- sitados em áreas de acumulação pela ação da água ou, menos frequentemente, pela ação eólica ou glacial. Tais sedimentos inconsolidados são convertidos em rochas por processos de diagênese e litificação, os quais incluem a compactação e cimen- tação dos minerais desagregados. Os produtos da decomposição química podem ser trans- portados em solução pela água até os lagos e mares, onde as trocas químicas (tais como as decorrentes da evaporação) ou organismos podem causar a precipitação. Por compactação, diagênese e litificação, estes precipitados químicos resultam nas rochas sedimentares químicas (Fig. 21.7). Estes sedimentos quimicamente depositados são representados por carbonatos (tais como o travertino), sequências evaporíticas e formações ferríferas sedimentares finamente bandadas. Estes verdadeiros sedimentos químicos são também denominados de rochas se- dimentares ortoquímicas (da palavra grega que significa correto ou verdadeiro). Se organismos ocasionaram a precipitação dos principais componentes minerais sedimentares, ou se os mi- lntemperismo Transporte Precipitação Diagênese Rochas Solução . . química -..... ,. ·- ... ' ... ... químico e e precipitação litificação Rocha fonte lgnea, Cimentação, metamórfica ou sedimentar fragmentação e transporte (dentro da bacia} lntemperismo Transporte Sedimentos Soterramento Fragmentos químico e mecânico por água, elásticos e litificação gelo ou vento -(rnclusrve crmentaçao Si02 e CaC03) por exemplo FIGURA 21.7 Diagrama esquemático para a sequência rocha fonte intemperismo rocha sedimentar. As se- tas representam processos; as caixas representam os produtos. {Stuttner, L. J. and J. Mayers, 1991. Field study of the petrology of sedimentary rocks. Manual for geologica/ field study of Northern Rocky Mountains. Universi- dade de Indiana, Bloomington, 305-326.1 sedimentares ortoquímicas Rochas sedimentares aloquímicas Rochas sedimentares terrígenas 0001.tif 0002.tif 0003.tif 0004.tif 0005.tif 0006.tif 0007.tif 0008.tif 0009.tif 0010.tif 0011.tif 0012.tif 0013.tif 0014.tif 0015.tif 0016.tif 0017.tif 0018.tif 0019.tif 0020.tif 0021.tif 0022.tif 0023.tif 0024.tif 0025.tif 0026.tif 0027.tif 0028.tif 0029.tif 0030.tif 0031.tif 0032.tif 0033.tif 0034.tif 0035.tif 0036.tif 0037.tif 0038.tif 0039.tif 0040.tif 0041.tif 0042.tif 0043.tif 0044.tif 0045.tif 0046.tif 0047.tif 0048.tif 0049.tif 0050.tif 0051.tif 0052.tif 0053.tif 0054.tif 0055.tif 0056.tif 0057.tif 0058.tif 0059.tif 0060.tif 0061.tif 0062.tif 0063.tif 0064.tif 0065.tif 0066.tif 0067.tif 0068.tif 0069.tif 0070.tif 0071.tif 0072.tif 0073.tif 0074.tif 0075.tif 0076.tif 0077.tif 0078.tif 0079.tif 0080.tif 0081.tif 0082.tif 0083.tif 0084.tif 0085.tif 0086.tif 0087.tif 0088.tif 0089.tif 0090.tif 0091.tif 0092.tif 0093.tif 0094.tif 0095.tif 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