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Universidade de Pernambuco – UPE Fundamentos de Geologia Profª Stela Fucale ROCHAS METAMÓRFICAS (PARTE 3) METAMORFISMO • “Conjunto de processos pelos quais uma determinada rocha é transformada, através de reações que se processam no estado sólido, em outra rocha, com características distintas daquelas que ela apresentava antes da atuação do metamorfismo”. • Que tipo de modificações? à Mudanças na estrutura, textura, composição mineralógica ou mesmo composição química da rocha. CAMPO DE ATUAÇÃO DO METAMORFISMO v As rochas, a partir das quais se originam as rochas metamórficas, são chamadas de protolitos. OCORRÊNCIA DOS PROCESSOS METAMÓRFICOS v Nas margens continentais convergentes, onde se desenvolvem as grandes cadeias de montanhas (Ex: Andes, Himalaias, Arquipélago do Japão, etc); v Ao redor de corpos ígneos intrusivos; v Ao longo de grandes zonas de falhas; v Em crateras de impacto de meteoritos. ROCHAS METAMÓRFICAS • São rochas derivadas de outras rochas preexistentes que, no decorrer dos processos geológicos, sofreram mudanças mineralógicas, químicas e estruturais no estado sólido. Caracteriza-se por recristalização (formação de minerais no estado sólido). • CAUSAS (AGENTES) DO METAMORFISMO: - Temperatura (Calor); - Pressão; - Fluidos quimicamente ativos (soluções aquosas ou gasosas). Obs: variações na temperatura e pressão alteram o meio físico da rocha; a atividade química dos fluidos altera o meio químico da rocha. 1 Temperatura • As principais fontes de calor na Terra são o calor residual do manto e do núcleo. • A transferência de calor do interior da Terra para a sua superfície ocorre pelo sistema motor da tectônica global. • Na crosta continental, o calor é transportado por meio de: • intrusões ígneas; • eventos tectônicos como zonas de cisalhamento e grandes fraturas; • condução térmica através das rochas. • A mudança de temperatura em um ambiente geológico provoca reações químicas entre os minerais presentes na rocha, reequilibrando-os sob as novas condições. 1 Temperatura • Em temperaturas muito elevadas o metamorfismo se desenvolve nos limites da transição para o campo de geração de rochas ígneas, quando então ocorrem processos de fusão parcial, que originam rochas mistas denominadas migmatitos. • Estas rochas apresentam porções metamórficas, recristalizadas em estado sólido, e porções ígneas, cristalizadas a partir do material fundido.1 Pressão • Há 02 (dois) tipos: litostática (ou confinante) e dirigida • Pressão litostática – Possui intensidade uniforme em todas as direções à não causa deformação mecânica acentuada durante o metamorfismo. • Pressão dirigida – Produzida pela movimentação das placas litosféricas e atua de forma vetorial, produzindo tensões e deformações. – A deformação mecânica das rochas exerce grande influência na geração de texturas e estruturas orientadas (e na migração de fluidos. 1 Pressão 1 Fluidos • Sistemas metamórficos contêm uma fase fluida, constituída sobretudo por: – H2O e/ou CO2 • A existência desta fase fluida pode ser constatada pela presença de minerais hidratados (micas, cloritas) e/ou de carbonatos na maioria das rochas metamórficas. • A pressão de fluidos pode superar a resistência mecânica da rocha, e neste caso, ocorrerá fraturamento e perda dos fluidos através das fraturas. • A presença do fluido acelera as reações metamórficas, facilitando a migração dos elementos. • A composição do fluido muda constantemente durante o processo metamórfico, com trocas de elementos entre o fluido e os minerais recém- formados. 1 CAUSAS (AGENTES) DO METAMORFISMO - Temperatura (Calor): pela aproximação e contato com uma massa de magma (metamorfismo termal ou de contato). - Pressão: seguidos de deslocamentos. As rochas são fragmentadas resultando em formações de zonas, onde os minerais são divididos e cimentados. O metamorfismo é cataclástico. - Temperatura e Pressão: em regiões extensíssimas, onde ocorrem dobramentos da crosta, com formação de montanhas. 2 Rochas Metamórficas • Metamorfismo – proveniente de outra rocha, que através de temperatura e pressão, modifica a rocha na rearrumação dos elementos. Ocorre uma recristalização, sem que haja o acréscimo de nenhuma outra substância. • Metassomáticas – Vai haver uma modificação (substituição ou soma) nas características iniciais da rocha, ou seja, além da substância de origem, contém a presença de outros minerais. Ex.: arenito à quartizito granito à gnaisse folhelhoà ardósia calcário à mármore 3 Elementos que caracterizam e identificam uma rocha metamórfica: • Minerais orientados em linhas e normalmente alongados • Dobras e fraturas • Dureza média a elevada ÍGNEAS à Metamorfismo à METAMÓRFICAS Metamorfismo SEDIMENTARES Rochas Ortometamórficas Rochas Parametamórficas 4 TIPOS DE METAMORFISMO • CONTATO (TERMAL): calor liberado pelo resfriamento do magma é transmitido às rochas vizinhas. • BURIAL / SOTERRAMENTO (DEPOSIÇÃO): produzido quase inteiramente por pressão pelo depósito de camadas posteriores. • DINÂMICO (CATACLÁSTICO): as pressões orientadas atuantes ao longo de falhas, provocam movimento relativo de blocos de rocha. • METASSOMATISMO: quando fluidos quimicamente ativos alteram a composição da rocha. • REGIONAL (DINAMOTERMAL): a combinação dos três agentes atuando em uma grande área. • IMPACTO: bastante raro, ocorre quando um meteorito colide com a terra, formando a cratera de impacto. 5 TIPOS DE METAMORFISMO 5 TIPOS DE METAMORFISMO • CONTATO (TERMAL): - Provoca mudanças em uma rocha pelo contato imediato de um magma. Desenvolve-se ao redor de corpos ígneos intrusivos que cedem parte de sua energia às rochas vizinhas envolvendo o corpo ígneo. O fator dominante é a temperatura e as soluções gasosas, enquanto a pressão tem um papel secundário. - As rochas resultantes do metamorfismo de contato são denominadas de hornfels. à É o que ocorre quando uma lava derramada pelas vizinhanças do vulcão modifica a natureza física e química da superfície das rochas por onde passa. Ex: derrame de basalto sobre o arenito Botucatu, em SP. 6 CONTATO (TERMAL) 7 • DINÂMICO: - Este tipo é causado por movimentos. Algumas fricções da terra auxiliam no metamorfismo, mas muitas variações são controladas pela forte direção de pressão. - Resulta do atrito gerado pelo deslocamento nas zonas de falhas. Pode fragmentar finamente o material (cataclase). - Rochas que sofrem esforços dirigidos, tornam-se fraturadas adquirindo estruturas e texturas próprias. - As novas rochas formadas chamam-se cataclásticas e exibem comumente estruturas paralelas. - Ex: Serra das Russas (PE) à MINOLITO TIPOS DE METAMORFISMO 8 DINÂMICO (CATACLÁSTICO) 9 • REGIONAL (DINAMOTERMAL): - É o tipo mais importante em função da área ocupada (desenvolve-se em grandes extensões e profundidades na crosta, 5 a 40 km ). - Resulta do aumento de temperatura e pressão (litostática e dirigida), principalmente por soterramento, nas regiões orogenéticas (segmentos da crosta terrestre representados pelas cadeias de montanhas dobradas). - É possível encontrar áreas de metamorfismo de contato e cataclástico. - É responsável pelo aparecimento de rochas muito comuns, como por exemplo xistos e gnaisses. - É responsável pela formação da grande maioria das rochas metamórficas na crosta terrestre e está associada a expressivos volumes de rochas graníticas. TIPOS DE METAMORFISMO 10 REGIONAL (DINAMOTERMAL) • As rochas são fortemente dobradas e falhadas, e sofrem recristalização, formando novas texturas e associações mineraisestáveis nas novas condições, geralmente apresentam estrutura foliada, tendo como exemplos: ardósias, filitos, xistos, gnaisses, anfibólitos, granulitos, e migmatitos. 11 GRAUS DE METAMORFISMO A quantidade de alteração que ocorre durante um metamorfismo depende de: § A intensidade dos agentes de metamorfismo (temperatura e pressão); § A duração do metamorfismo; § O tipo de rocha envolvida. 12 GRAUS DE METAMORFISMO TIPOS DE GRAUS DO METAMORFISMO § BAIXO (epimetamórfico): a rocha pode reter muitas de suas feições originais; possui granulação muito fina, quase imperceptíveis. § INTERMEDIÁRIO (mesometamorfismo): os cristais já são bem visíveis § ALTO (catametamorfismo): a rocha perde a maioria de suas feições originais. § EXTREMO (ultrametamorfismo): fusão parcial da rocha (migmatitos). 13 CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS METAMÓRFICAS Os tipos de rochas metamórficas são em função da textura, estrutura e mineralogia. TEXTURA § É função da textura da rocha original, intensidade e tipo de metamorfismo. § Quando a intensidade do metamorfismo aumenta, alterações no tamanho, forma e orientação dos grãos ocorrem através dos processos de recristalização e reorientação. 14 Texturas em rochas metamórficas •Granoblásticas •Lepidoblásticas •Nematoblásticas •Porfiroblásticas Granoblásticas: Dimensão dos minerais (isotrópas) Lepidoblásticas Predominância de minerais micáceos orientados Nematoblásticas Orientação de minerais prismáticos Porfiroblásticas Minerais que se destacam no tamanho; pelo menos uma ordem de grandeza ESTRUTURAS METAMÓRFICAS § ALEATÓRIA (estrutura não orientada; maciça): textura tipo granular (“granoblastic texture”). Ex. “granofels” e “hornfels”. § ESTRUTURA XISTOSA (Xistosidade): Foliação: alinhamento paralelo de minerais (placóides), tais como a mica, clorita, talco, ou prismático, tais como anfibólios. § FOLIADA C/ CAMADAS (Estrutura Gnáissica): camadas alternadas de textura foliação/xistosidade e textura granulares. Ex.: gnaisse. 19 MINERALOGIA (minerais metamórficos) Em geral a maioria dos metamorfismos envolve a formação de novos minerais, sendo em geral mais densos. A MINERALOGIA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS DEPENDE: § Da rocha mãe; § Tipo e intensidade do(s) agentes (s) de metamorfismo. 24 CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS METAMÓRFICAS COM BASE NA MINERALOGIA ROCHAS PELÍTICAS: originalmente apresentam predominância de argilo minerais – (argilito ou arenitos com matriz de argila) ROCHAS CARBONÁTICAS: predominância de cálcio (calcários e dolomitos). ROCHAS BÁSICAS: predominância em minerais ferromagnesianos e feldspatos cálcio-plagioclásio (basalto e gabro). ROCHAS QUARTZO-FELDSPÁTICAS: rochas que contém grande quantidade de quartzo e feldspatos (rochas ígneas ácidas e algumas rochas sedimentares). 25 Tipo de Rochas Metamórficas a) Hornfels (cornubianito): rocha de textura granular fina, dura e escura, com minerais arranjados ao acaso (isótropa). b) Ardósia: rocha de textura fina, foliada, muitas vezes cinza, apresentando clivagem e planos em mica alinhados por pressão. c) Mármore: rocha granulada (estrutura maciça a foliada), formada por calcário. d) Filito: rocha sedosa, foliada, de granulação mais grossa do que a ardósia. Rocha intermediária entre a ardósia e o xisto. 26 Hornfel - Metamorfismo de contato - Metamorfismo regional ou de carga Ardósia - Principais rochas pré-existentes - Folhelhos, argilitos, margas - Tem ampla utilização comercial como piso, na indústria ornamental. - Principais rochas pré- metamórficas: Variadas 27 - Tipos de metamorfismo - metamorfismo regional e de contato - Principais rochas - Calcários e dolomitos. - Possuem uma variedade de cores e texturas, estruturas que as tornam bastante rentáveis na industria de rochas ornamentais. Mármore rosado fino(dolomita) Mármore vermelho (coralito) Mármore 28 Tipo de Rochas Metamórficas e) Xisto: é caracterizado pela xistosidade; rocha foliada, de textura mais grossa e de grau de metamorfismo mais elevado que o filito. Observa-se intercalação fina de minerais planares (como a mica) e minerais granulares (como quartzo e feldspato) f) Gnaisse: rocha foliada, com bandas do mais alto grau de metamorfismo. Alternância de leitos de minerais granulares com minerais planares, mais espessos que nos xistos. g) Quartzito: rocha muita dura, de quartzo granular, formada por arenitos. 29 - Tipos de metamorfismo - metamorfismo regional - Principais rochas pré-metamórficas - Folhelhos, argilitos, lamitos, siltitos. Filito - Tipos de metamorfismo - metamorfismo regional, dinamotermal - Principais rochas pré-metamórficas - Rochas ígneas ou sedimentos argilosos. Xisto 30 - Tipos de metamorfismo - metamorfismo regional de médio a alto grau - Principais rochas pré-metamórficas - Granito, micaxistos Gnaisse - Tipos de metamorfismo - metamorfismo regional e de contato - Principais rochas pré-metamórficas - Arenitos Quartzito - Rocha fonte de materiais para tijolos e refratários de sílica 31 Rochas Metamórficas Características: - Estrutura orientada. Paralelismo dos minerais; - Dureza média a elevada, com exceção das micáceas e carbonatadas; - A cor pode variar, como ocorre com as sedimentares Aplicação das Rochas Metamórficas: - São consideradas em geral, como rochas ornamentais. Exs.: Mármore – menos resistente que o granito porque os minerais que formam estes tem uma dureza maior. Ardósia – usadas em hall social. Obs: As rochas metamórficas têm pouca resistência à abrasão, a elementos químicos e a desgastes em geral. 32 Exemplos de Algumas Rochas no Brasil Ø Granitos e Gnaisses • São rochas em geral duras, mais ou menos impermeáveis quando não foram atingidas pela decomposição. • No Nordeste: os granitos e gnaisses são alterados por decomposição química somente até pequena profundidade devido ao clima árido não favorecer a ação da decomposição. • O intemperismo físico é o predominante, resultante principalmente pela variação de temperatura, que ocasiona a ruptura da rocha. • O manto de decomposição (solo ou regolito) destas rochas: a) uma parte mais superficial, pouco espessa, bastante argilosa e de cores variadas; b) outra parte subjacente à anterior, de constituição siltosa a arenosa, conservando ainda a estrutura e cor da rocha matriz. 33 Exemplos de Algumas Rochas no Brasil Ø Granitos e Gnaisses • Nas áreas de decomposição é comum a ocorrência de matacões. • Em suma, granitos e gnaisses são rochas muito resistentes e impermeáveis na fundação de barragem, porém apresentam zonas de fraturas, falhas e dobras (zonas de enfraquecimento e de percolação d`água). • Locais: Ceará, Bahia, Minas Gerais, São Paulo, Pará, Santa Catarina, Rio Grande do Sul. • Exemplo de Barragens: Barragem Euclides da Cunha, Graminha e Limoeiro (Estado de São Paulo) 34 Exemplos de Algumas Rochas no Brasil Ø Basalto - A rocha aparece repleta de vesículas ou amígdalas de minerais de natureza diversa e geralmente solúveis, pertencentes ao grupo das zeólitas ou da calcita. - São de cores verdes e brancas. - É de maior alteração e menos resistente, e portanto mais perigoso que a maciça • Vesicular 35 Exemplos de Algumas Rochas no Brasil Ø Basalto - Rocha de cor preta e esverdeada, granulação finíssima, dureza eleva e resistência apreciável. - O sistema de fraturas existentes pode ser tratado com injeções de cimento - Problema: rochas fraturadas possibilidade de fuga de água bastante elevada no reservatório • Maciça Locais: Principalmente no Sul do país. Ex: São Paulo,Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Goiás, Mato Grosso e Minas Gerais. Exemplos de Barragens: B. de Barra Bonita (São Paulo), B. Ilha Solteira e Itaipu (Rio Paraná). 36 Exemplos de Algumas Rochas no Brasil Ø Quartzito - Rocha metamórfica muito resistente, dura, mas apresenta-se comumente, muito diaclasada - Freqüência de falhas e zonas de infiltração d`água. - Intercalações de xisto que são facilmente decompostos e de fraca resistência. - Normalmente, as barragens altas serão de gravidade e as baixas serão de terra. - Local: No Nordeste do Brasil, Ceará e Paraíba, Rio Grande do Norte - Exemplos de Barragens: Mãe d’água (rio Aguiar) RN, Jaguará (Rio Grande entre SP e MG). 37 Exemplos de Algumas Rochas no Brasil Ø Xisto - Variedades: muscovita (mais resistente ao intemperismo), filito, biotita- xisto, talco-xisto (facilmente alteráveis). - Formadas de minerais lamelares e fibrosos; muito argilosa e plástica (qualidade: impermeabilidade). -Inconvenientes geológicos na fundação xistosa são: grande profundidade do solo, pouca resistência à compressão e ao cisalhamento, com possibilidade de escorregamento sob o peso da barragem e da represa. - Os mais aconselháveis tipos de barragem em xisto de terra, de concreto vazão e de contra fortes. - Local: Região Serra atlântica Estado do Paraná, São Paulo, Minas Gerais. - Exemplo de Barragens: No Rio Juquiá, a 100km a sul de São Paulo. 38