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{ Centro de Estudos Geológic~s - Cegeo GEOLOGIA - · RIO CLARO PETROCiÊNESE · DAS ROCHAS MACiMÁTICAS . ' Prot. Dr. EBERHAD WERNICK Direitos Autorais reservados. Proibida reprodl!ção, total ou - _parcial, sem expressa aótorização. ... ' . ·- r -- l • 1..\. 1.2. l-.·2.1. 1-.~.'2 1..2. .. :5 l.oZo4 l. 2 .. 5 1.2.6 ·1.2.7 lo?o'7.1 1 .. 2.7.2 11>2.7.3 1.3 lo4 l.~ .l 1.4oZ L4t.3 1 .. 4.4 1..-4 .5 t ..... 6 1&4.6 .. L 1 .. 4.6.2. 1 o4 • 6o3 l.o4o6o4 1..4.6.5 lo4o6o6 l,. .. 4.6o7 l,4o6.S l.o4o6o! 1..4.6,10 z .. 2. .1 2.2 %.3 2.4 2.~4 ,l· 2.4 .. 2 2,5 2.ê ~.6.l 2.7.1. 2. .. ?.2 2.-"J.-3 2.. 8 I O Meg~a oooooo••••~•oooo•~•••••••:eoo•••••&~••••o~oo A Nat~reza do Magma o•••eoo•o••••••••ooooo•o••oo•••• Viscosidade do Magma ooo••••o••••! ~ •o~••o•••••o•••o~ Influência da Temp~ratura ••o•ooo•o•••••oo•••••o•••• Influência da Composição ooooooo;oooooooo.oooo••••o<o Influência da Pressão ••••o••o••••••ooo ••••o•••••o• • Influência do Tipo de LiOac;ão Si-O . ~.o o~ o o·~· o ••• o ••• A Influência dos Voli~eie ••••••••o••~••••: ........... . Quadro Comparativo •••o••••a•••••••••• •••••••••••••• As Conae·quêncies da Viscoeidade · ..................... . Modo de Ocorrência ............ o•••••••••ooo•••••••••• G~au de Cristalização o•••••·••~•••••••••••••••••••• Segregação Magmática •••••••••••••••o•••••••••••••·• Temperatura do Magma ••••••••••••••••••••••••••••••o A fase Gasosa · do Mag_me • ••• : ••• : ••• .,.o •••••• ,_, ..... .. .. Generalidades ...................... , ••••••••••••••••• frequência e Ocorrê·ncie da fase "Gasosa o •••••••••• o. A Composiçio da fase Gasosa ••••··~··••••••••••••••• A Solubilidade da Água do Magma ••••••••••••oo•••••• A Origem da Fase Gasisa ............................ . . feições GeolÓgicas Ligadas a Fase ~•sosa ........... . fracionamento Magmático •••••••o••••••ooooo•••••••"" Abaixamento da Temperatura de · Crletalizaç~o ooo•o••• Mudanças na Marcha· da Crista-lizaÇão ......... o •• • •••• Explosões Vulcân1cas ••• , ............... ~·· •o•• •••• o•• Assimilações Magmáticad ••••••••••••••~ .... : ........ ,. Jazidas Pneumatolftlcas ..................... , •••••• • •• v Tamanho dos Cristais ••••• • ••••••••••••••••••••••••• PegmatitOS o ooo••Q••uooooooe•ooQooooooooo• ooo ~ooo•oo Soluções Hidrotermais ·~·····~•••••••• •·~··· ••••"••• . . Asce'Tlção do Magma •o•••••· ····••••••• .. ••••••.,•••••••• Sistemas Binários ~ General idades ~ool.ooo~•uoo•oooGeoooood oooooooooeo~o Regras da s Fases ; .......... ~~••••••••••••• ••• .. •••o•• Sistema com Ponto Eut~tico Simples ••••••••••••••••• 8ariação do Ponto EutÂt~co com a Pressão .......... . A Influência da P ~essão de Vapor d'Água ·~··•••••••4 ~ Inf~uência da Pressão seca o•••••••••••••••••••••• Sistemas Ainários corn Eutético Duplo ••••••c.••• ••••• Sistemas Binários com Ponto de Fusao Incongruente •• Conceito de Ponto de Fusão Composto d~ Congruente e I n c o n g rue n ·te o ~.~ • "" c ~ y C) • • o o o , • • " • • • • • , " • o • • • • • o • • .. • • • • O Sistema For~~erita- SÍlica •••••••o••••••••••c••< nifarenciaçio do Sistema forsterita- SÍlica ••••••• SiRtemaR B1~~rioa com Componentes' ·conatituindo Solu- ção S.Ó.l ida o •• .o c o ., ...... o ~ o • o o ••••••• o •••• o o o • o o • ~ o ., O SistAma 1\ll:.tlta- Annrtita ••••••••••••••"•·••••••• Fracionamento no Sistema Albita - Anortita ••• • ••.••• Plagioclási os Zonados ••••• ., ••••• ~ ................... . Cbnclus5es finai s acerca dos Diagramas Binários .... . Oiag~amaa Te r nários' Página t 1. 2 5 4 4 -4 6 5 6 6 6 7 8 9 -.·9 lO l.l Ll 12 14 i4 14 15" 15 15 16 16 16 i7 20 37 37 39 39 40 c e ne r a 1 i d 8 de s ••• o • • o c • o o o " o ~ o o o e ii d ••• : • o .... o • Co " (. .; c o ~ Sistema s Te r :- ários Comp ostos p"Or Si'stemas Binários do , i' • . T~po CutRticl.T Sítnples ... ........ \.•o•••••••o•••••• • • 4!5 4•2c4 4.2.5 4.2.5 4.2..7 4 .. 3 5.2..1. 5.2..1.~ 6 .. 2 ... 1. 3 5.2.1.4 5~2.1.5 6.2..2 5.,2.2.1 5.'2. 2. 2. 5.2..2 .. ~ s.z.z.4 1.3 5.3.1 6.3.2 6 .. .5 .. 3 5.-4 5.4.1 5 • .4.2 S.-1,3 s.s '· 6.t. ,,l.l ~.1 .. 2 6.2. 6 .. 3 II Sistemas Ternários Contendo um Sistema Binár~o com dois Eut~ticos •••••••••••·••••••••••••••··~····· ·· •< 45 Sistemas Ternários Contendo um Sistema Binário com Composto Intermediário do Ponto de fusio Incongruante ~6 Sistemas Ternários com dois Componentes Constitu1ndo Solução SÓlida •••• • •••••••••••••••o•o••••••~•••o•••• 4& Diagramas Ternários Contendo Composto Intermediário com Ponto de fusão Incongruente e Solução SÓlida •o•• 4g As séries de nea9eo e Sues Ca~e~tar!stlcas ····o••••• 51 Generalidades ••••••e••••••••••••••••••••oo•o4oooooft• 5l As Principais Caractar!sticae das S'ries de ~eaç~o o ~ SZ Ralação entre Teor de 'S!lic:a doe Esqueletos de Silica . - tos e sua Valencia •••·~••••••••••••••••••••··~··••o• 52 VariaÇão na Estrutura ·····~····~···••••••••••••••••• ~5 A Variação da Relação Si r O nos (squelet.os dos S!.li- catos ·············································o• 53 Minerais Hidratados ••••••••••••••••••••••···~••••••• 54 Oe Minerais de Potássio ••~••••••••••••~••••••voo•••• 54 A Relação Si Al nos esqueletos dos Silicatos uOO<UO 54 A Relação (K- Na) : Al ••••••••••••••••••••• •" •••••• S. , . , - Car.acterl.st~cas de Ca·da Membro da Seria de Reaçao 03~ contínua ••o•••••························~···~•oooo~~ 55 As séries. de fteação e a Classiricação das Rochas • o. o 55 A Afinidade entre a SÍlica a os Elementos Qu!micos Maio.ritá·rioe do r:tagma durante a Cl''istalização .. o.... 56 A Diversidade das Rochas Magmáticas ••• .•••••••• o •••• " Generalidades •••••••••••••o••~••••o•a•••~··••••· • •• • fracionamento Magmático e suas Causaa •••••c • ••• ~ • ' • • Separação ou Concentra~ão das f'r.açõea ·cristalinas Im. cialments for'atadas •••••••oo••••••••••••"••o•••"•c••• Separação por.- Graui.dacte ·'·· • .: .. ........ ~ ••••• o o •• o •• ., o •• , . Correntes de Convexão , ................ ~ • • .,, .......... . A~ão de dolhas •••••••••••••••••ooo•ooo•~•oo~•~oor•~ ~ Movimentação do Magma •••••••••••••••o<>••••••v••••••• Filtragem e Compress~a ·••••••••••••••••••••••••• • ··· - , Separaçao de fases flu1.das do Magma ••••o••••••••••u • Desenvolvimento da Fase Gasosa ••••••••o••••••••• • u• • Oesr:Jnvolvi nento da Fase Hidroterr1a 1 •., •. o • •• " • • o •••• , lmisci bilidade Ma~~~tlca ·····•••••••••••••••••~····· Enriquecimento EH.ferencial ••••••••••••• · •••••••• • • " , • • Mudanças na Marcha , de tri.stalização ~ •••••• · •••• • •••• ,. Impedimentp. de lieaçãO' ........................... P •••• ,. A Influ5ncia da Piessio ••••••••••••••• · ••••••• • ••••• • Variação na Tensão d~ Ox.igênio ••••••••••••• , •· " ••••• , Outras C:1usas · que LaVP.G e l)ivftrsidade d<1s HC'Ch<-~3 ,· a _;·· má ti c as· .............. .. ....... o •••••••••• • • o • , • ~ o • c • • IW\iscit.'i lidada f'a~~.~ática .......................... , ••••.. Assimilação ••••••••••••••••••o•••··~···•••••••• o •••• ~etassomatose •••••••••4• • ••••••••••••••••••·••"·' • •. • fusão 1eletiva •••o•••••••••••••o••o••oo••o• • • u ~•••• " 58 66 60 ~rov!nc.i.as r•etrográficas •••••••••••• ;, . . .... ..... " . ..... 67 Generalidades ••••••• " •••••.•••• • •••••••• o ...... ~.. ••••• v.., 08 n Classificaçio de Paacok ·•o•~•·••••••••••••· • ·· · · ·· i9 :1 Clétssificução de lliCJcjl i - Ritr.á n , •• : •.•••••• . . .• . , 70 :~epresent.:ç~o d&..S l'rovfnc.i.as íietq:. qréficna •••• ,, , • •• . , 7o As Causas das Difere nças entr~ ~rovfncias Orogin5c~r e nio-Oroginicae •••••••••••••••••·••••·••·········• • 11 6 : .4 , .... 1 6. 4.1.1 6. 4.1.2 6.4.l.:S 6.4."1.3.1 6.-4.1.5.2 6.4.1.3.3 6.4.1.4 6.4.1.4.1 6.4 .. l..4.2 6.4.2 6.4.2.1 6 • .4.2.1. 6.4.2.~.1.1 6.4.2.. l.l.Z 6.4 • .2.1-.2. 6.4,2 . J .2.1 6.4.2.2, 6.-1.2.2 • .1. &,4.2..2.1.1 6.4.2.2.2. 6.4.2.2.2..1 6.5 6,5.1_ 6.5.t,J.6.5,.1.2. 6.5.2 6,5,2,1.. 6.5 . 2,2. 6. S' . 3 Ú cÇ,4 .,, '7.1 7.2. 7,:5 '1o4 7.S 8' "' B. 1.. 8,Z a.J 8.4 e .4 .t 8.4.2 B.4. 3 8.4 .... .8.~.6' EL4.6 III As Principais Prcv!ncias P~trográficas •••••••••••••• 72 Prov!ncias Vulcânicas ••••••••••••••••••••••••••••••• 72 ProvÍncias Oceânicas ••••••·••••••••••••••••••••••••• 72 Províncias de fransiçiQ •••••••••••••••••••••• • •••••• 73 Prov!neias Continentais Não Orogênicas •••••••••••••• 73 A Associação Olivina Bas~lto Traquito- Fonolito~ •• 73 A Associa-;ã(l !..eucita 13asaltc - Traq~ibalalto - Traqu,! tO ••IJ•••••·•••o•••••••••••c•••••••••••••••••o••••o•• 74 Basaltos Tole!ticos ••••••••••••••••••••••••••••••••• 74 Províncias Vulc~nicas ~e .~reas Orogênicas ••••••••••• 75 A Associaçio Epilito- nuerét6firo •••••••••••••••••• 76 A Associaçio Basalto- Andesino- Riolito ••••••••••• 76 Províncias PlutS~icee ••••••••••••••••••••••••••••••• 77 Prov!nc:as Plut5nicas de ~rEas Nio Oro ginicas ••••••• 77 Províncias Rieicss •••••••• • ••••••••••••••••••••••••• 77 A Associação Peridotito- Gabro ••••••••••••••••••••• 77 n Associação Norito- Anortesito •••••••••••••••••••• 77 Prov!ncies ~cidas ••••••••••••••••••··~····~••••••••• 78 A Associação Gnaissa- Granodiorito- Granito ••••••• 78 Prov{ncias Plutônicas de ~reas .Orogêriicas • • • • • • • • • • • 78 Prov!nciaa Básicas •••~•••••••••••••••••••••••o••••o~ 78 A Associaçio Per1dotito- Serpentinito •••••••••••••• 78 Província s Acides •••••••••••••••••<••••••••••••••••• 78 A Associação Gnaisse - Migmatito - Grenodiorito - Gr~ nito ·······••o••••••••••.o , ·•······~c••c••••••••••ooe 79 Classific~ção G•n~tiea das Rochas ••••••••••••••••••• 79 ~achas 9erivadas de Mag mas Prim~rios •••••••••••••••• 79 f•:agi'Pias Prim~rios Simples •••••••••••••••••••• , ........ v 79 r·1agmas P rim~rios Comrostos • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 80 Rochas Oe~ivadas de Magmas : o~postoe •••••••••••••••• 80 fraci o namen~o dos Componentes La~es •••~••••••••••••• 80 fracionem8nto dos Componentes Pesados go••••••••••• •• 80 Rochas Derivadas de Magmas Sint~ticos •••••••••••••• • 80 Rocb.as Derivadas de 1"1a gmas GErados por Atividades TElE_ t Ônicas •••••o• o •o•••• .. ••••• ••o••t••••••4•ooowooo qoo 80 Mag~as Res~ltantes da Tect8nics de Placa •••••••••••• 80 Magmas r.esL ~tantes da Fusão $eletivn devido a Ativid!; de Tectôn i ca o••••,••o•••••••••l)•••·•••••••'••o••• • ••• 00 .Rochas Ignea~ Alectonas ••••• •• •••• ••• •••••••••••• 80 O Magma e sua Cristalizaçio ••• · •••·•••••••••••••••• • 81 O Car~t 8 r Primário do Magma Bas~!tico • •• •••••••••••• ·81 O Cont~ole da F~sio Seletiva do Mantc ••••••••••••••• 81 A Distr .; ·Jui.ção dos 9asa ltoe nas Prov.~·;cias Oceânicas 02 A Dife=~~ciaçio Bas6~tica •••••••••• • •••••••••••••••• 82 A Cri sts lizaç~o na~~ltica ••••••••••••••••••••••••••• 83 O Magma Cran{~i ~o e sua rristalização •••••••••Q••••• 8 6 Generalidades ~ ·••••c••••••.,••t•c•• • ••o••••••••••"••• ~ 6 Crigem ;.Jor Dir:::.renciaçãc f'lag m~_tica ••• • ••• ,,., ••• •... r;? r: r i g 8 m por l"le l. asso ma ·i: o-e '3 • •• ~ •••••• o • • • • • • • • • • • • • • • • • 8 7 Origsm oor Ft1são Sa:.a C.v .:~ de f1oc has Cru~d;a is •••• • , • • • 88 Composiç i o das ~oc~as ~ ~3nfticas e s~asConsequinoins 88 O Sieterna 1\b - "~r - J - Or - H2D ••••••• ~ ............ 80 fatores q ue Inf! ue f'"l na F11são de ';r:: c.has , • • • • • • • • • • • • • 89 Fusão Seletiva em ,'< ree r: !l :~ogêr.ic~R • • . • • • • • . • • • • • • • • • 90 ~Ori gem dos Migmatitn~ •· • · ······••••••••••••••••••• 90 Ós Eet~ u ins da Cri s tel i~Aç5o Cranfti ca •• ••••••·• ~· · · 91 9~ 9 , 1 9 ~ 2 9 , 3 9 , 4 9oS 9 e 6 9. 7 IV Pâ cn na - .-..-.: ·---· ConsideraçÕes sobre a Origem de ,; llJumas :1ochas mino r i tá r ias • -o • o o •• o •••• o • o • • •• o •••• " ••••• , o • " •• Q ••• o " " • ~ Generalidades Esp{lítos 92 9~. 92 93 93 9 /~ 9 6 9 7 , . l) O 0 0 o,) 6.) 0 G 0 • 0 t ~ 0 0 Q 0 0 0 0 0 0 0 D O 0 0 c;. 0 Cl 0 O 0 0 0 0 0 O 0 ;) Rochas Ultrabásicas OOOOOOOOODQOOOOOOOOOOQOOOOOOGOOOOQOCtOOt o(,fJ Sienitos Carbonatitos Lampr-Ófitos Pegma ti tos " o • o· o c- o o o o o o o o o o .;) o o o o' o o o o o o o o fJ o io o ô " o " "" .... .. , I) . " l. O MAGMA J,l A Natureza do Magma · O ~agma é, em síntese, o material que por consolidação dá origem às rochas m8gmáticas~ A existê~cia deste material r.ão pode ser contestada,já cue a s ua a~cençao i superfÍcie da te~re ~ atestada pelas corridas de la- vas que saem dos vulcÕes, dando orige~ às r~chas extrusivaso Basicamente O magma pode ser caracterizado por várias feiçÕes QUe estão incluÍdas na sua definição, ou seja, que o magma é uma massa essencialmente fluida-ps~ tosa, de alta ~mperat,ra, de natureza quase sempre eillc~tlca~ m6vel devi do ao seu conte~do em voláteis . {princip~lmente 'gua) & que se Origina no interior da terra onde ocorre co~stituindo unidades d9fini~is~ denominada de câmaras magmát~as. Durante a su~ cri~talização o magma perde ·pert~ de seus gases, a se- melhança do ar dissolvido na ~~ua durante o · seu congelamento. Lovandc -se em considera~ão este feto é algo imp~acieo referir-se ao magma simplesme~ ts em termos de rochas em asta~o de F~s;o, j~ que pela fusão de uma rocha nunca se ~btém um material com ag características idênticas aquele por cristalização, àeu ··origem à rocha que I" o i fundida o QUB p Como a entropia de ~ião dos silicatds nio é alta, o que equivale di- zar que a mesma substância tem estruturas semelhantes na fase lÍquida ' e na ·rase cristalina, . é de st.~por-•e que o magma não corresponde a uma solu- ção simples co1111o a que se ot6tám pela fusio de um sa .!. do tipo cloi"eto de sÓ di o_. O magma, ~sto sim, e uma massa composta por associaç5es de silÍcio e o xig8nio formando estruturas uni-bi e tridimensionais que sao semelhan- tes aos esqueletos dos silicatos cristalinos, dos quais se distinguem ep~ nas por serem mai~ f~ouxos e irregulares (figura l)o Entre estes esquel~ + + ++ -- •+, t.os o ccrre .., r.:<-<tions e anions tais como K , Na , Ca . , Mg , Fe .,so 4 -- r etc . qus, :lo;oi'·(!.Qntrário dos silicatos cristalizados onde os !ons tem posi- ção fixa ne B$tr~t~rJ silicática, são caracterizados pOr uma ampla mobili dada. A Natureza das ~strutura; · silÍcio-oxig~nio presentes num magma depen de de vários fatore~~ ent~e os quais se destacam o teor de sÍlica do mag- ma, e o tipo .de !ons P'~~.entas. Assim, nos magmas básicos (pobres em sÍli ca) a estrutura eilicic~oxig~nio' predominenteme~te tio tipo ( SiDd) . Com o aumente do teor em a!lica no 111•gma 9 aume:1ta. a polimerização das unida - des estruturais ,Si0'4, resultê!ndo na for-mação de . estruturas cAda vez complex2 Q. Esta :grau de polimerizaç~o das estDut uras silÍcio-oxigirio mai s , . e tamb6m f ortemente afetado pela nat~reza dos c~t~o ~~ presentes no ma umb,a~ ~entendo com o incremento d~ teor de c~tions segundo a escala ~e ~ Mg - 2 C<'~ - Sr - Li - \\la - K. f)uanto "l&ior for a concentração no magma, de ca- tinns s ituados no inicio o u no fim desta s.equência, tanto menor ou maior , !:13ra a compl ex idade das ~s t ruturas Si - o. As DrimAáras caracterf9ticas do magma, cita ~os durantea ~ue definiç~ podem ser, fac ilmcn te, o~ se rva das durante erupçóes vulcânicas. Assim dete.E_ mina-se a sue natureza quen~e (medindo-se a temperatura da lava por m~to do especial), a st.~a natureza silicática (analisando-se e composição qulml cn das rochas que resultam de consolidação de lava); a presença de volá- t eis (emanações ga s osas ligadas à erupção), o seu estado liquido pastoso ( lagos de lavas; rios e corridas de lavas); al~m de aua origem tnd6gena, já que os vulcÕes são aparelhos que 0one.ctam a svper.fÍcie à. sub- superf!cie ua crosta terrestreo Nota-se que todas estes observações ref"erem-se ~e·nas à la11es, ~ato á, magmas que atingPm a superfÍcie da crosta terrestre.Por muito tempo - discutiu-se a orige~ das rocha s plutônices, colocando-se em dÚvida a sua gênese magmática (controvéràia Vulcanistos x Neptuniatas). As principais- provas de que tamb~m as trocha-s plutônicas pl'ov~m da cristalização de um -magma sao: 1 - A natureza dos cantatas entre a• roc~as plutónicas e suae rochas encaixante s . Estes cantatas mostra~ ' geralmente que a rocha envolvida de n&tureza muito diferente das rochas envolventes o , e 2 - nu r~ol as de metamorfismo de cantata., frequentemente observadas - nas rocha s encaixantes envolvendo rochas plutónicas . Estas auréola s de con t a t.o indic<=tm 011e as rochas plutôni.cas se formaram· a partir de um material · que nte. 3 - Presença de minerais hidrat~6os (biotipa hornblenda) além da o- corrência de mi nerais contendo inclusÕes lÍquidas e gasosas nas rochaspl~ tÔnicas indicando a sua fqrmação a partir de um material contendo valá - tais, 4 - n forma de certos co~pos plutônicos que só pode ser expl i cado se • , p os mesmos se for~aram a partir de uma mataria bastante mova!. 5 - Metamorfismo pAeumatol!tico, em torno de corpos plutônicoe, indi cando também aqui a presença de voláteis. 6 - A existência de uma correspondência mine~alÓgica entre certas ro- chas plutônica s e certas roc.has efusivas. indicando uma gênese a partir de um mesmo mat erial. 7 - J unto aos o. eus c anta tas a s rocha~ plutônicas exibem fra~uenteme~ tA textura s e es t r ut ura s idinticas ~s das rochas efu sivas . 8 - Em derrame s ~uito e s pessos da rachas efusivas, a parte ce ntra: 2 :d!JP. feiçÕe s r.:ui to semelhante s às rochas plutônicas. 7 (") ., (i)' ,...... o [ 2 -· ,...... (/) o d ,-..., ~ q (i) ' c - ~ Q.. ........... ct> ::J o < -· ..-a.. -, o a.. (\) U> ~ (). o ,-..., -..õ' c a: o ............ < ~ .- () o 3 ""O o I o <> Ol o a.. o 0.. ~· o U> ~· Ot o a. o U> ...... <D r->--, o (D a. -, o (/) a. <D (/) -· p ::J o ., cõ' · 'i Q - .. lt ~ ... ,.,_._.,. _ .... . _ ... ...._.._ Os carrlpos de estabitidCJde do::; modificações de Si02 . Tez.jp~roturo ·O~ 1. I \ I . :;: , _J. _ I 11 I' I · .. 10 -· 1:) ~ -o 20 10 ., I ct 30 40 Quartzo baixo (c{, ) Coes i to Quartzo otto ( 6) 60~------------------------------------~ "l ,., o/"'~ Q 9 A presença de xenÓlitos de rochas encaixantes no interior de ro- chas plutônicas, indicando que estas se fcrmaram pela consolidaÇão de um material m6vel que ao se mov~mentar arrancou blocos das tochas enca!xan ~ tes. 10 - A associação entre rochas plutónicas e hipo-abissais e associa- çao entre rochas hipo-abissais e efusivas, o que permite uma correlação 8~ tre rochas plutónicas e efusivas. Poder-se-ia aumentar em ·Muito os ~rgumentoa supra citados, principal mente se adentrarmos na ár~e da pet~ologia experimental. Os dados não de! xam pois dÚvidas que ae rocha.& p!wtôn!.ess se. r.ormam a pártir de urn mate- rial, o magma~ com carect'erftft4cas se~nelbar.t~e ~-s lavBs . expelidas pelvs vulcÕe:s. 1.2 - Viscosidade do Magma A viscosidade do magma dep~nde v~rio~ fatores d8s~acando-se entre os mesmos a temperatura, a .compoaiç.âo~ a pre::;são, p' ti.P.o ~8 .estrutl .. ra Si - O e a presença de vol~teis. A tabela abaix~ cont~m, comparetivamentR 9 a vis cosidade de algumas substâ~cias~ Substâncias .Temeeratura ÇocJ ~iscosidade absoluta ~gua 2J 1 )( 10- 2 Piro xê nio 1450 5 X 10°. Glicerina 70. ' ... ~ 10 1 Basalto 1400 l X 10 2 Albita l.LO 4 X :o4 Albita llf.Q 10 8 . (; Si02 (vidro) 1440 1 )( 1o -'· Si02 _(vidro) !.300 ~ X 1012 Obsidiana ao o 1 :.< 1012 1.2.1 -A Influência . da Temeara~ O aumento da temperatu ra implica uma dimi~ui;ão de viscosidade , de a cardo com a tabela abaixo, referente a viscosidade de um magma (si rtéti- co) de andesino basalto~ TemeeratJra~°C) Viscosidade absoluta 1400 138 1350 i82 1300 35~ 1250 541 1200 ~1168 Estes dadoe e•perimentais estão de acordo com as observaçÕes de campo dR · ~uo maumas mais ~uent~a (magmas ~~sicos) aio ~ais fluidos que magmas fri~s (~agmaa ~cidos) . ~~sim a viscosidade das 1avas dos vulcÕes do Ha- wai, ~: e na tu reza hás ice, e exibindo te!!!peraturas entre 1000 e ll00°C, é fr~:J .:;t : >.>r,temente a de um '.Óleo viscoso. Em função desta baixa viscosidade as l<Jvas b~sir.ae pode~ d~slocar-se por grandes distâncias com relativa rapi- dez. As sim foram Mst~rminadas velocid~das de ati 400 m/h em corridas de lavar s~bre superf!cioa com apenas 2° de inclinaçi9. Na famo~a ~orrida de lava . , .. Aliko, dÓ Mauna Loa, forant determinadas velocidades de até 16km/h. a, em locais ma.t.s inclinados, foram .,constaterd'Oa velarás da até 60 km/h. C.2, mo contoaquência da uma ·•.,bai)(• viscosidade a e levas básál ticas podem cone- tituií eorpos extensos, relativamente delgado&. No eul do Brasil aio co- nheci dos derramas in<fividuais de basal toe recobrlndo &xtansae á:reea. I- .Qualmente famosa é ume corrida de lava do Crand Canyon, E*U.A., que se es tenda por dezenae de quilometres ~obf& uma superfÍcie com um gradia~tie de apenas 1 m/km. 1,2.2 - A InPlüância da Composição J~ ficou consta~ado (item 1.2.1.) que os magmas ácidos são mais "frios ~ue os hásicos, da tal modo Que estaa eão manos viscosos que aqueles, O principal fator que determina este comportamento é o teor de sÍlica e o tipo de . r.átione presentes. Quando menos sÍlica e mais !ons de fe, Mg e Ca ,,rasantes nu~ megma (maome b*slco) tinto ~enoe viecoao será o mesmo em r~ lação a uin magma rico em sÍlica a cátioms de Al, Na e K {magma ácido}. 1.?.3- A Influ~ncia ~a Pressio Ae contr.ério da temperatura, um incremento da pre s são imP.lica num a~ r,1unto d~1 viscosidnde. ~= e a nre~são 1-1 a telflperatura fore;n elevadas sirr.ulta neamante, de tal fl'OC ü ·ue o vol ·.1m8 do fi'StJn:s r:er .... ansça con3b1nte, a nu;.'! viscoRidads dlminu~. o ~ue evide ncia a ~aior im~ortincia da temperatura em ralõção à pressão no ou& tanga a ~iecosidada d~ ~agmas. 1 . 'l. 4 - Influência d.o Tipo de Ligação Si ·,;.. O A viscosidade de um magma aumenta com a complexidade das estruturas silicáticas nela conti~á3. ~omo ee pode veTificer pala tabela que se se- gue~ Ccmposiçãct 5102 (esqueleto de ~a2 Sio5 {esqueleto ~82 Si03 (esqueleto ~~a-4 ~ i04 {~squtJlato t&ctasilicat o) de f>Uoss ilêcata) da inossilicato) de na s solicat.c) Viscosidade (eoisa), 1010 28 1,5 0,2 Este é uma d~s explicações porquil os onagmas ácidos ss:, mais vi s cosos que os b~sicos ( item 1.2.4L) , já que com o aumento de teor e m s Íli ca no mag~a a umenta tembém a polimt-n i. za ção das u ~1 idades Si0 4 (i'c. em L l) e canse quentemAnte a sua viscosidadeo 1~2.5 - A Influência ~os Volátels Um aume~to do teor em voláteis diaao:~idos no magma resulta ra d i mi- nwição da viscosidade do mesmo. Por outro lado e xiste uma conexão en~re o t i po de meóma e o eeu teor em vcl ~te is . As~im os magmas ácidos sic mais rico~ em vciláteis que os bi- sicos. Consequentementi·e os mag!'l~S ~cid-o& f:lx!o~·m · cer ·~a rl\u i dez em profundJ:. dedes . A açio ~s voléteis 9 principa l ~e~ta a água, consiste e m r ompe r par- te da s ligaç ões que unem os grupos s:;. o~ nas es_t. r :!.,.t uras mais complexas tre '!. formando-os em esqueletos mais simp:ea e que ,implica numa diminuição da visco•ad.dade (it~ 1.244. ). ' Quando porém ú magma ácido atinge a superfÍ- cie de crosta terrestre os gases esca~am rapidaménte ~ tornando a lava mu1 to viscosa. s6 em casos excepcionaiE , ~os quais uma ma i ~~ f!~ idez por ma- ior lapso de tempo, é que as la .. as écioas são .capazes de ·constituir derr~ ~nas, como no caso dos ~iolitg.-s de r.ast.r· o ~. Esta ao do Par~ná . Já no caso· de lavas b~sicas, a ~ua vi~cosidade não ~ afetad~ pelo escape do seu conte~-. . ,. .. do em v ol ~teis, visto ser o mesmo reduzido~ Desta ma neira n8o ocorre ne s - tetipo de lavas uma diminuição re~eo1'ti ~ a na s ua f ~ u idez 9 co mo r.o cas o de lav8s ~cidas, aQ sez atingida a a~perf{c i e da Terra. 1.2.6 - guadro Comparativo A se gui r , constam , comparativamente v os fatore ~ que de t er~inam a vis cosidade do magma, específ'icados par a composiçÕes ácida s bá s ica~ . O f 2tor que implica numa menor fluidez acha- ee. b'...: t'lscrito. Teor em SÍlica Teor em Fe 9 Mg, Ca Teor em A1 9 Na,K Es c, ueletos de Si-O Temperatura (laves) Teor em voláteis Pressão (s6 em -~a !ama ácido elevado baixo . ele vado ,comelexos o .• BOC-900_ C elevado st.bs.Jperf!cie) và.dável ~1a !Jma básicu baixo elevado baixo simples . :6.ooo-uon°c guae.e a u~e r·t e variáv t:. l Medidas diretas da viscosidade e xecutadas em l ava bás icas r~cente s , com temperaturas ell'ltre 100'0 e ll00°C , revelaram as seguintes vi sco s idt, rlr:· ~,. ó Islândia 10 6 a 10 7 Potee Hawai 4,5 )( 10 4 poise Oo - Si ma (Japão) 2 )( 10 4 poise A profund'.idade de fiO kiR (aproximedement'S 1200°C e lTOO béries de pre~ são) a viscosidade do magma é estimada em torno de 1013 poise. 1.2o7 ~ As consequências de Viscosidade As diferentes viscosidades exibidas pelos meomea écidoe e básicos i~ plicam num comportamento diversificado das correspondentes levea que po- dem ser assim resumida•s A - Modo de Ocorrência Enquanto as lavas básisae, devido a sua . elevada flluidez (baixa visco eidade) dia origem a um vulcanismo afuaivo, gera~mante tranquilo e const! tuem derrames que se estendem por longas dietâncias, as lavas ácidas dão origem a um vulcanismo explosivo, çomo no caso do ·Monte Pelée (América Ce.!! trel) a do Sakurashime (Japão). Dedo e sua vlevade viscosidade, o magma~ cido cgnsegue fluir quando atinge a euperrlcie de crosta terrestreo Canse quentemente as lavas entopem o conduto do vulcão, com e. formação de gran- des monolitos • . Obstruindo o conduto, os gases da câmara magmática não co~ seguem mais escapar e acumulam-se por debaixo do monolito. Se a pressão doo gases for superior à .resistência do edifÍcio vulcs:ânico ocorrem violentes explos5es o ~ lava ~ pulverizada, dando origem à nuvens ardentes e cinzas vulcânicas e o e6!ffcie vulcân~o fragmentado constitueM ae rochas piro- elástica~. Como já ficou exposto no item lo2.S., sÓ raramente as lavas á- cidas sio capazes de gerar derrames. 8 - Grau de C rist~lização A cristalizaçdo de uma lava depende fonde~entalmente de dois fatores ou seja, d~ velocidade de cresfimento dos cristais e da difusão iÔnica do magma, j~ que para que thaja o crescimento dos cristais é necess~rio que os !ons móveis do magma sejam difundidos pare os nÚcleos de cri.!talização. Ambos os fatore s mencionados aio profundamente afetados pela viscosidade no sentido de diMinuírem em amplitude com o aumen~o da viscosidade. Por esse motivo o grau de cr·istal.inidade (fração d.a tocha cristalizada) das rE_ chas ~cidas efusioe~ ' geralmente menor que na~ rochas b~Sicas j~ que es- tas Últimas provém ·de um n~Sgma maia rluido. Aesifll a grande maioria das o.!:_ sedianas e pitchstones {vi:?ros vulcânicos holo e hipov!treos) são de com- posição ácida. 1 C - Segregação Magmátiaa Os minerais que se formam, por cristalização, • partir de um m_a;:ll'õ tem geralmente, uma co~poaição diferente da composição global do magma qu8 os originou . Este mesma cona1d•raçao vale também em relação ao peso especifl co dos minerais assim formados. Ora, de ~cardo c~m a crietalizaçio de mi- nerais mais densos ou mais leves que o magma, os mes111oe podem acumular - <; e reepecti vamente, no fundo ou nas partes superiores da cê ma r·a ma~má tice "E~ te fenômeno da se~eração doa diversos tipos de minerai• do magma a partir do qual se originara•, recebe o nome de eegreQeção ma9mática e constitui importante proceaeo de diferenciação ~agmética que é o fenômeno de forma- ção de vários tipoa litolÓgicoe a partir de um •Ó magMao A velocidade de queda ou aecenção de um mineral dentro de câmara ma~ mátice, por ostentar respectivamente peso especÍfico .alar ou Menor qua o do magma, é e•presaa pe~a lei da Stokes v = 2 g r 2 (d- d'} 9 n onde V ~ Velocidade de a•cen;io ou queda do mineral r = Raio do mineral g = Constante gravitacional d ~ Densidade do mineral d'= Densidade do magma n = Viscos~dade do magma De fÓr111ula acima deprende-se, de imediato, que -quarito menor f'or a vis coeldade de u~ Magma, mais efetivo aerá o proceeeo de segregação o ~ por ,_ ~ ~ti· este motivo que a diferenciaçao ~~~egmatica é ·muito meia frequente em ·r-o .. chas básicas QO que em rochas ic~das, ~ais viscosas. Ase~m os grandes cor pos básicos f'Tequentemente e)(ibem .• su~ porção baaal enriquecida no de ·1so - ' .. mltberài J. olivino, u111 doe principais mineràis a qristalizar durante a conso lidação de magmas basálticos, enquanto que aa partes superiores do corpo ·~ttem-se rela tivamerte empobrecida e ~e ate mine;a'i . Por ~utro ledo, segun- do alguns autores, oe enot'toeitos, rochas· constituíttee quase eó de plagi_9_ clásios, se for••• pele s~greoaç;o deste mineral durante a cristalizaçio magmática que, por aeu pequeno ,pe.eo eapecÍfico,· ·i r á sobrenadar o magma~ - mais denso, a partir do. qual ee formou. A segregação magmática podé ser de ac~ntuada importância ,aconÔmic.:a • . ~ssim no caso do comple>eo de Bushve·ld., Africa, constituÍdo pt-incipalmec:to por rochas b~sicas e ~ltrabáeicas, um dos primeiros minereis cristalitado6 foi a eremita, de elavado peso e'spec! f' ico . Este ft.inet·al por segregação - e magm~tic~ foi acumul~do naB partes inferiores da cimara ~ag~~tica, origi- nado valiosas j;~ zid<l:>. ~ possfvel que, se a viscosidade dos mar:J I,;:JS que originaram a cromit~ fosse ~ais acentuada, a cromita nao teria conseguido migrar para as ~ ;artes inferiores do corpo magmático, permanecendo canse - quentemente di8persa 9 epÓs a cristalização total do magma por todas as ro chas, o oue tornaria a sua mineração antieconômica. 1.3 - A Temperatura do Magma Medidas diretas em lavas do Hewai (lago de Levas Halemaumau, na cra- tera do Y-ilauea) revelara~ temperaturas entra 1000 e ll00°C, valores idên ticos aos obtidos para lavas do VesÚvio e do Oo-Shima, todas de natureza . básica. Jé as lavas do Satorim (Itália), com 65% de 5102 (lavas ácides)r~ o velAram temperaturas entre 800 e 900 C. A perda de calor de u~a lava poda ser muito lenta, principalmente e- pÓs a cristAlização das partes externas do derrame, já que as rocha~ são muito mês condutoras de calor. Assim se considerarmos a condutibilidade térmica da prata como !Bndo 1, a _do basalto é da ordem de 0.004. ~entendo-se o calor na parte interna de lava, fida tamb'm assegurada à mesma a sua mobilidade . Assim são conhecidos casos de derrames espessos que 10 ~nos apÓs a sua erupção, ainda exibiram sinais de movimentação. O~ tra conse~u~ncia de retenção do calor nas partes centrais de espessos de~ ramas re s ide na cristalização muito lenta desta fraçi~ originando rochas com feiç~es plutSnicas, holocristalinas, que contrastam com o~r~ter hol~ - a hipovitreo das rochas nas partes mais exte-rnas do derrame, de crista -- lização rápida. A tempsr0 tura de uma lava é algo superior à de um magma, tendo em vista principalmente: 1 - O ~trito sotrido pelo magma durante a sua ascenção rumo a supeL fÍcie terrestre. { Óbvio que por este atrito o magma sofre um aquecimento. 2 - O aumento da temperatura sofrida pelo magma ao tornar-se uma la- va, devido a· oxidação de parte de seus · componentes quando em cantata com o ar, assim como pela queima dos gases liberados durante a erupçãoc 3 - O escape adiabático dos ga ses do magMa por ocasião de sua expul- sÃo, ao atingir a superfÍCie terrestreo 4 - Um calor de cristal i zaç~o mais acentuada nae lavas , p~lo maior numero de minerais que se forr:am por unidade de tempo, quando comparadascom magmas proPundos. Levando-se em considera ção estes dedos, estima-se e tempera t ura de naomas básicos profundos em torno de Q00°C e a dos magma s ácidos ao redor g de 650 a 700°C. Estas teMperaturas foram obtieai taMbé• pele análise de ro - chas plutônicaa, -•travá& de aplidação da técnica CU, tsrmÔ!fletro geolÓgico , cujos pontos de r~ferância representam FenômeAos que ocorr~m a t~mpera t~ raa fixas,:.-datal'minadas· em laboratÓrió. " Entra aatee pontos de referência destacam~àaf 1 Ponto da fueio de mineraie. 2 Pontos de inversão de minerais. 3 Variações na composição de sÓlidas. 4 Reações de metemo$fiemo de contato. 5 Variações nas características cristalogr~ficas de soluçõae sÓlidas. 6 Temperat uras àe fusão de sistemas silic~ticas complexas. ~ maneira do ter~Ômetro geolÓgico existe também o ba~Ômetro Q&OlÓgi- co, cons tituÍdo por ume eérie de reações, inversões, transformações, etc. -particularmente dependentes ,da prese~ ... O Magma profundp, segundo a maioria dos autores, mos tra-se superaque- cido em relação as suas rochas .. encai~ant. es, n~o. seiJdO porém . bem conhecido e ext~nsio deste fenSmeno~ De um mo~o . ge~al , nãg . ~ admitido que este eupe-. .· .. . ' ' ~aquecimento não supere. &ITI m~is, . de 1DD0 r.: a temp~x:.atura das rochas encaixa.!! tes, Pato importante para o process~ da assimilaei~ du~ante o qual blocos da ro~ha · encaixantes são englobados pelo magm' e "dirig,dos" pelo mesmoo lo4 - A fase Gasosa do Magma lo 4 .1 - Generalidades J' f{cou exposto qu~ o m~gma ~ um mat e rial fluido-pastoso constituÍdo por uma mistura complexa de e~9lJeletos. frouxos de sil!cia e oxigénio e CO..!:!_ t~ndo elementos voláteis dissolvidos bem como !ons exibindo grande mobili- dade (!tem lQl.)Q P~r tradição entretanto a cÔ mpo~ição de um magma é repr~ sentada de uma maneira maia simplificada quer sob·a forma de Óxidos (Sio2 , Al 2o3 P feO, co2 , etc.) "quer sob a ~orma de lamentos (5 9 F, Cl, etc.). · En- ' . ' tre estes componentes existem alguns que exibem ponto de fusão muito baixo tais como o H20P c.o2 , Cl, etc. que são denominados de elementos voláteisam _relação aoe compostos de elevado ponto de fusão, caso do Al 2o3 , CaO, FeO , atcQ Esta subdivisão é porém ~uito rela~iva, j: que em muitos casos os el~ . _;, . . . mantos voláteie ' exibem comportamento analogo ao~ compostos de alto ponto . . de fusão, tomando parte na cristalização de minerais a elevadas temperatu- raso Assim se um magma cont~m pequenas ~uantidade~ de Fa, H2n~ respectiva- mente gasoso e l!quido a temperatura norm~l, duran te ~ crist~lizaçio a ele vedas temperaturas, estas compon~ntes sã~ inseridos noa minerais que vao tendo cristalizados nestas temperaturas, como por exemplo, nas micas e nos . . enfib6lios. Desta maMelra apesar da presença de compo nentes de baixo ponto lO de fusão o magma podes>é so·fre~ _cristalização ;total e elevadas temperaturas. Se porem a quantidade d·e águe contida no magrAs for elevada, durante a crie tal~zação nem todo H 2 0 poderá ser incorporado aos Mlnerais. Resulta .disto, que o excesso de ~g~a ir~, conjuntamente com o~ outros elementos vol~te~e, formar uma nova fase independente, ou seja, a fasa gasosa, e, a temperatu- ras mais baixas, a fa.sé .phidrotermal. 1.4o2 - Frequência e Ocorrência de Fase Gasosa A existência de gases no magma pdda ser constatada em corrida de la- vas, onde os mesmos escapam sob a forma de bÔlhas da massa incandescente,~ riginando nas rochás efusivas estrutureis celulares, eacoriáceas ou vesic~ ' • . lares. Também a ocorrência de fumarolas em regiÕes vulcânicas são teetemu~ ' nhas de sua presença. Recorda-se o caso do lago de lave .Halemaumsu, cober-.. to parcialmente por chamas devido a qultima dos gases' que escapatn de lava. Outra prove da sua existência r.eeide na presença ··d• inclusõee l!quidae ., e gasosas nos minerais tanto da rochas extrusiv~~ ~uanto plutônices. As quantidades de gases liberados por certas áreas vulcânicas são im- pressionantes. Assim durante a erupção do VesÚvio em 1906, foi lançada pe~ la cratera du~antc:; 2fl horas, uma ~aluna de gases com altu'r~· · de 13.000 me- tros. Na regiio ·das 10.000 fumerolas, Alasca, ligada a ativijade do Katmai num ano (1919) e numa área' de apenas · 77 km 2 foram e"'anados os s::Jguintes vo láJleis: 480 X 10 5 ttmeladas de H2~ 1,25 X 10 6 toneladas de HCl -' 10 6 0,2 X toneladas de H r 093 )( lo 6· tonelada e de H S 2 ~Ja . - de Lardarello, Toscana, ~ de cerca de 200 km 2 100 reg~ ao numa a=rea , sol fatoras emanam anualmente 26 X 106 toneladas da vapor com uma tempera tu r a de 250°C e sob pressão de 25 ·kg/m 2, liberando um$ e::ergia de 2 X 109KW~ Neste local o vapor é constituÍdo essencialme~te por H2o (95,5.%) e co 2 ( 4, 2%) o Este mesma ~egião r-epresentou por ' iongo t!ilmpo grande importância ·l2!. vido a seus depÓsitde de bo~.o, ligados também ·as solfatarae. O exame sistemático das atividades vulcânicas e as ~anifestações pÓs- -vulcânicas, revelaram ~ua existe uma sequê~cia definida em função da qu_! da da temperatura nos tipos de emanações oasoaae a hidrotermais apÓs o tér- min• da erupção: Piais quente _, , rumarelas com H2o, HC1 9 SD2 , H2 , N2 Solafatoras de H2s- fontes de vapor d ' água PIIPfetas cont vapor d 1 ~gua e ~02 11 11ais frio # Geyeers com vapor e a~ua 8ontea hidrotermaia 1.4.3 - A Composição dà fase Gasosa Medida~ da composiçio da fase gasosa são muito difÍceis de serem exe- cutadas durante a erupçao vulcinica, de tal modo que o m~ior n~mero de de- terminaç5es se ref9rem is fases post-vulc,nlc~s. Mee•o assim os dadds obt! dos estão sujeitos e reparos, tendo em viste que: l - Durante a col•ta dos dados é muito dif!cil evitar-se a contamina~ ~ çao dà amostra pelo ar ci~unvi~inho, o que falsifica os reaultadba, sabem que estas erros possam ser corrigidos. 2- A proporção doa diversos gases numa mesM• mistura gasosa variacom e temperatura . 3 - A proporção dos diversos Qaaea numa meaMa mistura gaaoea varia com o seu grau de oxidação. 4 A compoição da fase gasosa varia c~m o tempo <••r item 1.4.2.) 5 - A composição da fase gasosa varia com a di·atância em relação ao co nduto ·principal, . isto é, condutos s.ecundários podem enra na r ' gases di fe- re ntes do conduto principal. Apesar de todas estas limitações, medidas real i zadas no VesÚvio, na To scana , no Kileue2!, no Ka tMei, Koncha tka, Paracut i n, Showa-Hinzon, etc., mos t raram surpree.ndente concprdância nos resultados , levando a conclusão de que e compoeiçio . da . f~ae g~soee dos magmas ~ bastante homog~nea. O com~ . . pone nte - ~aís impo~'tante é o vapor d•água seguidos pelos outros gases em ordem de dacres~nte ebundênciei 1 Vapo• d'~gua (mais de 90%) 2 Ga s e s de c~rb0no ( co 2 , CO , CDS, CH 4 }, dos quais o C02 é o mais fre quente. 3 - Gases de enxofre (so 2 , H2S; s2 , so3 ), com o so2 e o H2S predomina~ do, respectiva~entat e elevadas a baixas temperaturas. 4 - Halogenetos. · E:n'tre estes predomina o HCl enquanto o HF' raro e mais raros ainda os ·hologenetos de metais pesados. S - Gases de nitrogênio (NH3 , NH4 , N2 ) predominando amplamente o N2 • 6 Gás de hidro9ênio (H2). ~ pouco frequente e de ocortência errática . 7 Compostos metálicos. são mu i to raros, podendo porém constituir lo .... calmante depÓsitos de importância econômica, ligados ~ fumarolas . 1.4.4 . - A Solubilidade da ~gua no r agma Co~o ficou exposto no item anteri nr (1.4.~) e fase gasosa ~ consti tu ~ da es !!enci·almente por água . Po r e e te motivo .o · estudo do desenvolvimento dH• 12 fase gasosa podará ser feita pele análise do comportamento da água do mag~ m •. Para isto foram executados trabalhos experimen~aia viaando a determin~ çao da solubilidade da água e fundidos silicáticos de composiçÕes granfti- ces (ácida) a basáltica (básica), estando os resultados representados na ~igura 2, referentea um mag•a granÍtico. O exame desta figura revela: 1 - A solubilidade da água em magmas graníticas é relativamente limi- tada, chegando a apenas alguns percentos em peso. 2 A solubilidade da água no tnag·ma depende da temperatura. A pressão constante (linha A-A' e A-A''], quanto mais quente o magma, tan- to menor ~ a quantidade de água nele dissolvido. 3 - A solubilidade ~e água no megma depende da pressão. A temperatura constante (B-B' e B-6") a quantidade de água dissolvida no magma ·aumenta com o aumento de pressão; Acrescenta-se que a quantidade ~e á~ue ~issolvida no magma depende do tipo de magma e do tipo ~e pressão que age sobre o mesmo~ Os resultados ex perimentais revelara• que magmas granÍticas conseguem dissolver alguns peL centos de águe, enquanto que m~gma basálticos aÓ conseguem dissolver fra- ções de água. Ae consequências de tal co~orta•anto fora~ discutidas no i- tem 1.2 . 5 c O diagrama da · figure 2 refere-se a condições nas quais e prassao que está agindo sobre o magma é a ~&me agindo sobre a água nele dissolvida.(~ te caso porém nem sempre ee realiza na natureza, onde podem ocorrer câmara magmáticas en.;olvidas por rocha• encaixantes que aio permeáveis à agua rna·s não ao l ·Íquido silicático. Desta maneira e pH-eeão q~ age sobra a câmara magmática força a passaQem de certa quantidade de água di•solvida no mag ma a través das rochas encaixentcus, permeáv·eis a e• te componente . Resulta po i s que a pressao que age sobrê e fração sil!o&t1ce do meo~a, que nêo conseg ue atravessar as rochas encaixantes, é mai~ que· e que age aobra e água nele dissolvida 9 capaz de uma migração • A e·ste fG'nÔIII'&AO denomina.:.se de pressã:> diferencial e seu mecanismo pode ser compara,do com o desenvolvimento de uma presaao esmÓtica 9 em sistemas contendo eili~atoe fundidos e águe, · am- bos sepa r ados por uma membrana semi-permiável. A s~lubilidade da água no magma sob pressão difer e ncial e ~>tá rei'Jresentada na figura 3. Observando-se esta figura nota-se que.a quantidade de água dissolvida no magma (0',0 11 )d.!, minui com o aumento da pressão diferencial (A'-A e A"-A), o que contrasta com e mlubilidade da água no magma quõndo sobre ambas as faaesp a silicáti ca e a ac,uosa, agir a mesma pressão. 1,4.5 - A Origem da f~se Gasosa Analisada e· solubilidade ~a águe no magma é possível entender-se a o 13 rigem da fase gasosa. Co~o ficou expÔéto no !tem anterior (1.4.4.) a solu- bilidade da água _ aurnenta com o incremento da pressão à temperatura cone- tente. Este r.onstatação resulte no coriolário de que para manter-se deter- - ~inada quantidade água dissolvid~ no magma é necessário uma certa pressão já que, como pode verificar pela figurd 2, i pressão normal a quantidade - norrnal a -quantidade de égua dissolvida no magma é praticamente nula ( ver tamb~m o item 1.2.5.,. Consideremos agora e tristelizaçio de um magma gre- n!tico9 representado pela figura 4, que mostra e tempe~ature de cristalize ' ção em função de q-uantidade de águe dissolv--ida no magma. A curvll indic~ cl.!,_ remente que com o aumento da quentid.ede d-e á~u1 ·dlal!lolvida · no magma, dimi- nui a temperatura de crist~lização do mesmo. · Al~~! do mais, o .gráfico forne . ' ce informações sobre a pressão necessária pet'e manter as -diversas quantid_! das de áoua dissolvida no magma. , , . Consideramos agO~a um magm~ gran!ticb ' eítuado a 4 km de profundidade (-1000 atmosfera} e contendo 3% de ~gua dissolvida. Nestas condiçSea o ma~ ma iniciará e sua cristalização ' a aproximadamente 800°C (Ponto A). Com e qL•eda de temperatura a· ctistalizeçSo segk.lirá. normalmente até que seja e- ti tingida, por ~xemplo, a temperatura de 700 C. -Neste altura, aproKimadamen- te já e metade do magma estará cristalizada e e fração ainda lÍquida co~ terá 6% dé água dissolvida (Po.nto ·8) ~ Para manter esta água dissi)!vide S,! rá necessária cerca de 900 atmosferas (Ponto 8'), um valor portanto infe- rior à pressão que está , ~(agindo sobre o magma 1:1-ue, corrio já vimos, é da cer6a de 1000 atmosferas. Continuando a cristalização, ao eer atingida e ,. temperatura de 680° C (Ponto C) e fração ainda lÍquida dél magma inicial te- rá teoric~mente 7% de água dissolvida. Para manter esta égua dissolvida no magma serão necessárias cerca de 1100 atmosferas (Pgnto C') pressão maior que aquela que está a·gindo sobra o magma. Portanto a pre·ssão não consegue manter os 7~ de água dissolvida no magma e sim somente 6,5% já que a pras~ são que age sobre o magma é de lOQO atmosferas (PoMto O). O outro 0,5% es- capará do magma, por vaporização, e ~ire contituir a fase gaaoee, aumenta~ do proporcionalmente com futuras queda9 de temperatura du•ante a cristal!- zaçao. Resulta pois do aci~a exposto que a fase gasasa nao se forma por aqu~ cimento como se poderia imagi(uir ·rntuitivar.,ente baseado no exemplo de cha- leira que aquecida faz a ·água ferver com a liberação de bolhas de er, a fa se gasosa, e sim pelo resfriamento do magma. Um melhor exemplo, comparati- vo, seria o congelamento da água durante o qual gtende parte da ar disso!- , , vide na agua, e espremido para fora durante o prbce~so d-e sua cristalize- ção. F::ntandido o processo da formação da fase gasosa pelo resfriament0 dCI meqma por ocasiio de su~ cri~~aiiza~=o: o exeme ~da figura 4 permite rle jm• 14 dieta, vislumbrar um outro processo para a formação da fase. Consideremos um magma a 7"50°C e sub~n&tido a 900 atmosferas de pressão (Ponto E). Nes·· tas condiç5es o ~agma conter' 4% de 'gua dissolvida qua ~erio mantidas ~e~ ta situaçio j~ . qua a pressão que age sobre o magma ' maior que a pressio n~ cess~ria para manter os 4% de ~gu~~ dissolvidos no magma {Ponto E'). Se tC'Is condiçÕes • câmara for ;alvo d9 falhamentos que provoquem um alÍvio nes de pressao de água para, por exemplo, po.uco mais de 100 atmosferas (Ponto E"), os n~O maiS p&rmanecerãQ df980lVid09 D : já que nas novaS COndiçÕes \ 4 of ,., a -pressa o só consegue manter 1% - ~e água no magma. Os outros 3% sofrerão vap~ riza ção e irão cpnstituir a . fase gaeosa. 1.4 . 6 - feiçÕes GeolÓgicas ligadas à Fase Gasosa 1.4.6.1 - fracionamento Magmático ·como ficou exposto no !tem lo2~7 o rracionamento significa e divisão de um magma original homogêneo em várias fraç5es de composiçÕes distintas entre si. No caso do desenvolvimento de rase gasosa a fracionamanto ocorre bas.i.camente, segundo dois proc;;essosl 1 - · ~elo prÓprio desenvolvimento da fa~e g6soaa que, obviamente tem composição diversa da fase cristali~ a da fase ainda l!quida do magma com as q ua i P. • A ' , coex~ste na camara magmatica. '· 2 - O desenvolvimento da fase gasosa 1"1cia-se com e formação de num~ rosas e pequenas bolhas que se formam em todo o magma. Estas bolhas parce- lam o magma, rumo ao teta da câmara onde irão aglutinar-se para const i t uir a fase ~asosa. Durante a sua parcelação pelo ~agme alguns minerais j~ cri~ talizados podem aderir às bolhas~ sendo arrastadas pelas mesmas até as pa~ tes superiores da câmara magmáticao Se houver Ulft8 aderência preferencial. · · por parte de algun.s tipos de minerais, a pérte supe•ior do magma ficará en riquecida nestes minereis do magme de tal modo que, após e consolidaçio to tal do :r.agm9, ocorrerão nos nÍveis superior de corpo rochoso resultante, t.!_ • J pos litolÓgicos enriquecidos em certos mina~a~s especÍficos, e portanto de comr·osiçio distinta das outra!;! rochas ·do m~atito. . ... 1 . 4. G.2 - Abaixamento da Temperatura da Cristaliz~çao L gráfico da figure 2 (item 1.4.5) já reve!ou q~e a preeença de água dissolvida no magma d•prime a aua temperatura de ~iatalização. Como outro exemplo poda ser citado o sistema binário DiopsÍd~o - Anortita·, que contém um ponto Antético. A temperatura de cristalização do diopeÍdio, da anorti- ta e de ~ , ü: tura eutética é, em condições secas, respeC?tivamente o de l3 GOc9 o o , 1550 C e 1270 C. Guando eeté mesmo sistema e aubmet~do a uma fase ga so s a , - I 2 . de vapor d'agua sob prassaa de 5000 kQ cm , as temperaturae supra ~encionr I:T ~ ..., .. Solubilidade da água em Magrnas Graníticos 10 - 9 o f) CQ) Q. 8 E • ·7 ~ .:, 6 1 I ,. - 5~--- ~ -r-r-.r-,;(" I o 4 I '"O >· õ 3 I ., L ., =ij 2 I .J 1-v' I I 18 , I . I IA o 5 _.,- t I I I I . I . I I I tB - 10 Figuro 2 goooc 1000° c 1100° c 1200°C 15km I o 1 2 3 4 kb , .yt '"' , 15 das diminuem respectivamente para 1300aC, 1240°C e ll00°C. Estes dados n~ méricos mostram nitid8ménte e gren.de importância de rase gaso s a na depres- são da temperatura de cristaliliaçio ôe um magma, o que indica em amplas c.o.!! sequências petrogenétlcaa. (figura 9) 1.4.6.3 - Mudanças na Crietalizaçi2 .. As mudanças na marcha de crietaliz~~io pela ação da rase gasosa podem ser de várias origens, destacando-H porém três casos -fundamentais: 1 - formação de minerais novos. NB !tem 1.4.6o2o foi visto que e fase gasosa deprime o ponto de criat4liteQão de um magm~. Por &ate 9rocesso ~ é . pois possível e cristalizaçi'o oe rnineraie de baixa temperatura que, na a~ 'sência da . fase gasosa não teri_a-m sido cristalizados, já que a consolida - ção do r:; agma teria ocorrido a temper4tur·as mais elevadas. Outro processo de fo rmação 8 e novos minerais reside no autometemorfismp. Neste caso a fase g~ sosa-:hidr o terrnal surgido no fim da cristalizaçã-o r~aga eom a fração ·· Já cristalizada originando novos minerais. ?. - Mudança na proporção dos ~inerais cristalizados. Reportamo-nos n~ vamente ac ·s isterna diopsÍdio- anortita, mencionado no item 1.4.6.2. Emco~ diçõe·s secas cristaliza no ponto eut.ético uma mistura de diopÍdio e ano!.. tl~ a na proporção de 58:42 , a 1270°C, este ~esmo sistema sub~etido 8 - - - / 2 - , . , • 5000 kç cm de prsseao de vapor d'agua cr1stalizara no ponto eutetico, õ9~ ra a ll00°C ~ uma m~stura de diopsÍdio e anortita na prQporção de 27:73.(Fl gura 9). 3 - Muda nças no tipo de rocha cristalizada. Consideremos um ~e gm3 bá- sico que em condiçÕes secas dará origem a um gabro, .constituido ess~ncial mente por piroxenio e plagioelásio. (ate mesmo magma, se cristalizar sob ~ levadas pre Gs5es de vapor d 1 ~gua, iri originar um ~~fib6lito, aonstitu!do basicamente por anfibÓlio e plegioclásio. :.4.6.4 - Explosões Vulcâncias No item 1.4.5 foi demonstrado qua a fase gasosa tem a sua origem lig~ de a uma conjugação de fatores representados pela temperatura do magma,Reu teor em água, a pressão necessária para manter esta água dissolvida no ma~ ma e a pressão total agindo sobre a câmara magmática. Se o desenvolvimento .. da ,-fase gasosa for muito rápida, de · tal modo que e sua pressão supera a r_! eietêncie das rochas encaixantes. Resultar~ .uma explosão vulcânica (item 1.2.7). 1.4.6.5 - Assimilação r.ag~ática C: s dois processos b~sicoe da assimilaç6o , isto é, da "tli .:,;;,;:,::.i:: o" ri·;, rr; 16 c has encaixantes pelo magma, são a dissoluçio a a corrosão. Um aumento do teor de co2 no magm~ acarreta um maior poder de solubilidade de cao, ou se ja, , de rochas encaixantes calcárias. Por outro lado faee• Qaaoaaa enrique- cidas em Hr tem um al t·o poder de corrosão, ~ .qwt .l.al·1ca ,_,.. •io~ taxa da rochas encaixantes assimiladas. 1.4.6.6 - Jazidas Pne~matolÍticas ~ fase gasosa, altamente reativa, e rrequentemente contendo compostos metálicos, ao atravessar as rochas encaixantes durante o seu ~scap~ de câ- mara 111egmática·, orig~na as jazidas pneumatolÍticas, quer pele reaoçao entre a fase gasosa e as rochas envolventes, qu8r pala depoàiÇão de partes dos componentes contidos na fase gasosa por mudança das condiçÕas de ·pressão , temperatura e ambiente quÍmioo. 1.4,6.7 - Tamanho dos Cristais A . fr~ç~o magmática final, enriquecida em água (figura2) e coexisti~do com a faew gasosa, parmite o desenvolwimento de grandes cristais. Entre as principeie causas qus explicam éste ranômeno de~tacam-se: l - O mag•a residual dado o s~ conteÚdo em água e gas~s exihe bai~ visCosidade o que permite unta maior di fusão iÔnica no ;r:ag rna, u rn ctos fatores que controla· o desenvalv imento dos mineré'li s ( 1. 2. 7.). Desta maneira fica garantida um suprimento contínuo, no l a ca! da cristalização, dos elementos necessários para o des9nvolvime~to de 9randes crista is. 2 - A riqueza em água e gases depri me m o ponta de cristalização de ma.9. ma (1',4.6.2.), pe rmitindo assim que a ma9ma permaneça lÍquido por meiorea tempos o que possi~Llita ~ desenvolvimento de cristais mai ·3- Um magma crista l i z acl~ a baixas tem~eraturas contém menos energi?. de um que . cristaliza a altas temperaturas. Tal fato ~er ~ ite o rla- eenvolvimentC!I de maiores cristais já que os grandes cristais ex·i- bem ~enor &nargie de superfÍcie do que cristais pequenos, ·estando port&nto mais adaptados ao ambienta do baixa energia representado pelo magma ~esidual. As axplenaçÕ13s ant.er·ior-as permitem d@!f screver B- magma residual como s r.: n do a Últilfta trac;ão magmática a cristaliza~:, earacterizadQ por seu alto con .. teÚdo em voláteis, c~nstituindc a fesa gasosa ~ a rase hidrotermal. Por ou . tro ledo ricou exposto no item ' t:4..6.l. que a ... f'ase gasosa desenvolve-se P!, ~ 3000 2500 o ::;, ~2000 o (b ii 1500 <O f) o 'O c ·cn 1 ooo o o lO U} Cll ~ bOO o. Solubilidade da água em Magmas Graníticos em condições de ·pressão diferencial b 1000° c o 1 -- - - r----- 1 . s 4 3 . . 2 . 1 I • 0 500 1008 1500 2000 r- 2500 308J b Pressão agindo sôbre o r-1agma L-. ·· -- ·----~- ,"J li\~ Figuro 3 •t. (em pêso) ·de água dissolvida 1/. - ----- ----·· ·--- ··------·-- - -- - ---------------~- ------- Variação do ponto de cristalização de um Magma Granítico em função do ssu conteúdo de água dissolvida • c 1000 figura /~ 900 LIQUIDUS 800 1oo . =~.JL.. c - - -------------~ -- - - -----~------------- - ~-rF~~-----. . .· . I : .. I . SÓUDUS ,' : I : r I I o r J I I I : I ••----~----~~----~. 'o 500 I ] I I I I . . I I 1 2 3 4 - 5 6 I 7 8 r:-1~ I I I I I I I : H2 O dissolvido no Nagma I I ' ' o I ' r ~---...----------.-----l, .. t 1 .. E 500 E B 1000 C 600 o I o atra. . Pro;;".êio oescessária paro manter . o água dissolvido no Magma ,.,. Q ,,~ tf,~' .'I. l> "· I ~ I 17 l a formação de numerosas e pequenas bolhas ganogas que p~rcolam o magma •- té reunirel'l-se nA rarto sufled.ar da camara magmática. s\ s bol!->;-.s de ga ~ es m..!. g ~R m d Pntro do mag~a controlado pelo grodiente de presa~o o ten peratura,i~ to é, dirigem-se aoé locais de mF.!nor >: resseo e temperatura da câmara. Uur~ te a sua migração ee bolhes podem arrastar consigo certos r.•ineràis especí- ficos (item 1.4.6.1.), inclusive silicatos de metais a1ca1inns. Isto faz com r ue o ~"•agl'1-a residual fi q ue enriauecido em Si0 2 , 1< 2 0 e ll.l,n 3 • F.studos no s i · tema 5i0 2 - ~1 2 0 3 - K2 0 sob pressão de vapor d',gua rAvnlaram que qua n t o mai o r for a concentração de K 2 0 neste . sisteme tento mennr ser' a sua te mperatura de crist1-1lizaçio, podendo ser deprimido ate:í c1 1JIJ°C. Esta n a.!J. ma lt'esidual, a() cristalizar.,, ··· ir' originar os pegmet~tos, r~orpns rochoso!l constituÍdos essencialmente por Feldspato potássico, q uartzo o r:"lica -(ri qu~ za em K2o, Al 2o3 , Si02 ), de i;)ranuleção Qrosseira ( itern 1. 4. ~~ . 7.), ~ Hu,• j os ge~ ~ lmente, juntG aos contat~s da antiga cimara magrn,tica (seus loci i s • · a ~s frios), e ocupan-d.Q E)-uase sempre fraturas ou outros . planos rle r. ,_, ~ , tura ( ·1·ag- me residual, bastante fluido, ~ injetado ao longo deste 3 planos ~ e r uptu ra pela pressão >.dos elementos voláteis). Como se nota, há urno '; xcelente c o n:::or d~~cia entre as previs5es te6rico - experimenteise as con~tataç5es da ge~ logie de campo. 1 . 4.6 . 9 - Soluç3es Hidrotsrmais No presente !terr. sor6 exa minado rapidamente o rneca n iw~o Ô<' f n:: :! ·· .:n das sol uçÕes hieroterrraü, . J~ f icou estabelecido que na f~ -:;.., f'i nr.l rl2• :- .- i s talizc ç .. ~,-J magmática, coP. xis h !m na dimara magmática a~ segui n tes fase ·. : 1 - Uma fase 86lida, representada pelos minerais J' crist~ lizadc s. 2- Uma fraçi~ ~$qmát i c~ lÍquida, saturada em água. 3 Uma fase gasosa q ü e lj pelo abaixamento da temperntt!ra, pa~sa grad.!:!_ almente ~ fase hidrotermal. {. Óbvio que a f'$~a- tüdroterme .l está ligada eo ponto cdt .i.co da ·á r~tJ ã, ou seja, a tem poraturé nci 1·1a da a.ua l não é mais poss{veJ. corw<-3rter-se ova por d ' água em _ág1,.1a .oeio i n c;.·rúc:cnt o da pressão. · A far.8 ' ::i.dr!"'L:rmal sê po de pois ocorrer ae a cimara mA g~~tica exibir tc ~per~ turas infer~~res ~ te ~re r·atu :ca cr{tica da água. Por ~u ~ ro lado o va p o ~ d'<:Ígun ~. · fr~Ge ~ja ..,o s n t (;! 'i- bém é um gás rarefB.J.to, ; idêntico aquâle que é visto 3 ::' :: r d i'! U "Z~ c :1lr: i r<: - por ocasião da ebultção da . águA. 1\ o co.n t rário, o vapor r:! 'água n ci. n ~t t ~ <.~ •r':n peratura cr!.tica, e Sllbmetido a elevad:Js p reesne s, com~ titu i um r,; á r: r11 . ito de r.so de alto poder· de r.f i üsoÍução. 1\s ~: im a t:OQ°C e 10! ' .. ' :; t •- : c- ::'' ~=::c-:: ele ; •r•.::s . são, a densidade do "vapor - ~',; q uii é de t' ,71 não muito dif<! rent'1, poif: , da á gua sob condições norm~ ls . Tal fato faz com qtte o r:!~$~1 nvnlvincnto da f :: s13 hidrotermal p0'S98 ser eAtualadO partindo-se do dese nvolvi: r3ntl1 d .! f a ~: ! rp so 1) 8 • 18 Em outro tÓpico {item 1.4o3.) ficou esclarecido que a composição da fase gasosa, e portento também da fase hidrotermal va;-ia cóm e temperatu·· ra e o estado de oxidaÇ-ão. Para estudar-se a variação da compaição da f~ se gasosa devemos considerar as seguintes relações que envolvem as duas fa ses magmáticas mais sucept!veis a mudanças durante o abaixamento da tempe- ratur~, ou séjap a fase magmática lÍquida e e fase gasosa: l ~ O coeficiente de distribuição {K) expresso pela reJa;ão de solubi..- lidade de um composto vol~til no·magma e na fase ·gasosa. K = Solubilidade do composto V no magma Solubilidade do composto V na feae gasosa 2 - A relaçio (X) entre e fraçio do magma transformado em cristais • e fração- transformada e111 fase gaeoea durante a cristali~ação. 3 - O teor de águá (T) diaaDlvido no magma~ Consideremos um magma contendo l% da água dissolvidos (T = 1/100) e contendo voláteis dissolvidos na concentração de 0 , 001% no instante do inÍcio da formação da fase gasosa. Conside- remos ainda tr~s componentes voláteis com K de 1/50~ 1/100 e 1~00 isto é, compostos com solubilidade, respectivamente, sn, 100 e 500 vezes .maior na fase gasosa do que na fração lÍquida do magma. Nestas condiçÕes a variação da composição da fase gasosa se fará de acordo com as curvas da fwgura 5. Do exame desta figura resulta a constatação de q~e: l - Compostos voláteis com K T aio enriquecidos progressivamente na fase gasosa com o andamento da er1etalização. 2 - Compostos vol~t~is com K = T teria a sua concentração mantida con~ tanta na fase gasosa, com o anaamento da cristalização. J- eompostos voláteis com K T eetã~anriqu~cidos na fase gasosa in1 cial formada durante a cristalização,. Este processo mostra bem que durante a cristalização a fase gasosa m~ da constantemente de ~omposição o que, sscapand~ da c~mara megm~tica, pelo abaixamento ·. da temperatura irá .originar soluçÕes de composição também vat:i áveis. Em !tem anterior (I . 4.j) foi veriricadQ que, apesar dos mu1tiplos fa- tores que influem na composição da fase gasosa, medidas realizadas no mundo inteiro revelaram uma surpreendénte homogene i dade na composição da fase · gasosa magmática. Em função da tal rato foi calculada uma composiç8o iJa dtão denominada uma composição de "fase gasosa stendart". f·Jesta f a se r. t ;:;r i a rt foj. calculada a pressão de vapor dos seus metais constituintes bem co no a tesrectiva fase s6lida er t~vAl a 600°C.: 19 Pressão de vaeor Metal (Atmosferas) Hg alto Sb 0,7 As 0,1 Bi 10-2,2 Pb 10-2,3 Sn 10-2,9 Mn 10-3,4 r e 10-3,9 C1 10-4,6 Zn 10- 4,7 C o 10-5 , 0 !·lo 10-5,1 Cu 10-5,7 1\Íi 10-6,2 Ag 10-7,3 Au 10-16 rase sÓlida e!'ltável a 600°C sulfato sulfato sulfato sul feto sulfato Óxido silicato ttulfeto sul feto eul t'eto sul feto Óxido sul feto sul feto sulfato metal nativo Quanto maior a praaaio de vapor da um alament~, tanto maior o eaa ca• ráter vol~til, isto ~. e sua capacidade da ~~g~açi~. t por este motivo que combinando os fatores "mudanças na compoeiçio ~~ fase ~es~ee no decorrer da cristalização" a "poder de migração ve ri;.Ível, r.itt a·c ordo . .U:-ID-I'D .a tensão de va por" que oa U.pÓsitoa tiidrotermeis (forn•a ·ia <'< ~lQ .abaixarr.ento dl:l tempr;ra ;:.~~ ra da fase gasosa) ocorrem uma sequência rH..:f i nÍQC\ a pé:lrtir •1o cc nt.ro !IA " - tivi8ade magmática, num fenômeno danominedo da "talescoping '', : ;s I:Jct - ;i. ~ r:o mo Pb, Zn, As e Hg por sue alta voletilidnde ood&rtft fli~E"ar até reg i.Õns :.:.is afastadas, ma is frias, con!!d:tuindo e s Ja7. idas ep!·Utr-mar!ts, lt!lngE da r.:3 r"a r a magm~tica. J~ o Zn e o Cu, com menor vol~tilidade, teM m~nor c R· · acid~ de do migraçio, constituindo jazidas mesotermais. fe~ Zn • Cd, com volatilida rle lftU~to semelhantes, são encontrados frequentemente assQciad'os num mes mo de- ~Ósito. Co a Ni, por seu baix~ poder da migração coostltuem quase sempre , j~zides hipotermais. Infelizmente , porem nem todas as jazidaa hidrotarmaie p&dem ser expl! c~dos só em função da volatilidade dos elementos ~nvolvidos. t o caso . da frequente associação entre Cu, Au e AQ com tensões de vapor bem distintos, bem com~ o caso do Sn que cons~itui preferencialmente jazidas hipotermais apes&t' di sua volatilidade sor similar n do zn e f"a. Também o Mn constitui uma e~~essio, originando. n8 ~aior ia das vezes jazidas mais afastHd~ ~ ~o fo co magmático do ' que as de Pb, apesar de exibir menor tensão de vai)o r •Jo <:ue este metal. (stas d i s ~ repânci a s entretanto podem ser explicadas por ou 2.0 troa fatores, tais como fracionamento sofrido pelos gases e soluções hidr~ termais ao atravessarem as rochas encaixantes. Este fracionamento ocorre, por precipitaçÕe·s e reaçãaa preferenciais entre as fases fluidas e as :ro-.. chas encaixantes. Tal fato explica as râpidas variações na composição das emanações em áreas contÍnuas da regiÕes vulcânicas (item 1.4.3.) . O fracionamento da fase gasosa e hidrotermal leva à formação da um pr~ duto final fortemente ácido, . enriquecido em HCl, HF, H2Sp 5020 etc. ~:tas fases fluidas residuais frequentemente atacam a8 roc~as encaixantes órigi- nando jazidas pneumatol!ticas {item lo4.6.6o) constituindo na maioria das vezes por cristais de grandes dimensões (item 1.4.6.7.). l.4 . 6 ol0 - Ascenção do Magma Uma das constatações geol6gicas mais bem fundamentadas ~ a do compor- tamento diferencial entre magmas granÍticos e basálticos. Assim cerca de - 95% de todas as rochas intrusivas são de composi~ão granit6ide enquanto - 98% de todas as rocha5 extrusivas tem composição variante entre nndes!tica e basálticao Este constatação indica que os magmas granÍticos quase nunca e os magm3s basálticos quase sempre, atingem a super f Ície ·da Terra dur6 ~ te as atividades magmáticaso As causas deste co~portamanto difereneial estão, em ~arte 9 ligados à fase gasosa. As observações do campo mostram que existe 9 via de regra 9 . uma Íntima associação entre granitos e magmatitos o que levou ao deeenv~lvirnento da hip Ótese de que o magma granÍtico se f_orma pela fusão seletiva de rochas pré-existentes dura~te ~ orog~nese, já que 08 grandes corposgran!t1c o s o c 0pam, preferencialmente 9 os n~cleos das ~cadeias montanhosas. Trabalhos ex perimentais reveraram 9 que. na presença de água e sob pressões 2 - 4 ~b (= 5 a 10 km de profundidaoe 9 principal zona de ocorrincia dos granitos ) ,p~ de ser obtido um magma granÍtico, pela fusão de gnaisses a ?ao! 50°C (tem - pe r atura frequentemente atingida durante o metamorf i smo regiona l mais en~r gico)" Outro fato que precisa ser levado em consideraçio ~a natureza dacri~ talização magmática. A consolidação do magma gtan!tico ocorre num in terv~ lo de temperatura muito reduzido de tal modo que a cristalização pode ser considerada 9 de uma maneira simpli~icada, como sendo eutética . Posto isto, passemo~ para e figura 6 que, na sua parte inferior forna ce a curva da cristalização de um magma granítico saturado em água 9 em fu~ ção da pressão ~ Nota-se que com o incremento desta aumenta o teor em água dissolvido no magma (1.4o4 o) e em consequ~ncia, abaixa a ~ua temperatura- de cristalização (1.4 . 5o) . Imrortante pata o ~ecanismo da ascenção do magma é o fato, corsolério do acima exposto, de que quando um magma granítico sobe atravÁs da crosta , .... 21 isto~. que ndo diminui & preseio , aumenta a sua temperatura de crist8lizH- ção (figura 6), Já que a . menor pressão tem-se uma menor taxo de. água dissJl vida no magma . Considere~os agora um magma qualquer situado no ponto ~' e sujeito · e um mecanismo geol6gico que permita ~ sua ascsnção atrav6e da croata te~re~ ~ f tra. A subida do magm~ (el!vio de pr~ssão) far-se-á atá e pr ofundidade A' pois neste loca-l o magma ir;é cristelizar-ea e port$nto néo rftais poderá mo- vimenta r-se • . O mesmo vale pera ·um magma si tua do fto ponto f! qllo irá subir a té a profundidade ~· Nota-se de imediat'o· QUA quanto maior a temperatura i nieial do magma, mai-s ptllrto da euper'flcie o !!'lesmo pGtlerá ci-Jagar. 1\ c onr.l u- ' são que se chega á que somente magma com tamp'lilra t ure inicial dEJ 960°C ou . . ' mais (Ponto f), poderio atingir a superfÍcie de Terro , constituindo lavas riolÍticas ou dac!ti~s. Estas temperaturás são entretanto muito dificAis de serem atingidas durenta a orogenia , rnGtivo pelo qual as rochas ácidas ~ fusivas são bastente raras. Passamos agora êb magma basáltico 9 cuja curva de cr is talizàção está r~ ~resentade na perta superior da figura 6. Como o magma ba sáltico só contém traços de água di ssolvida (item 1.4.4.) e s•u.f.i tempe ratura de c r ista li za çio aumenta com o aumento da fJréssão, ao contrátio do rnagma gran!tieo 9 fraque!!. tement e saturado em água. Alé.m disso a cristalização do ma gma basé l tico que se origina nas camada s inferio~es ~a crosts tut~~stro (Simo ) ou nas partes suoeriores do Manto, ae fez nurn Omplo ~ntervalO de tGmoe~atura ( cerca de 150°C, figura 6), ao contrário do rt@grna graniHco, de cri. s taliz~ção prati- ca mente eutética . Estas diferenças de term i nem o fato do magma g ~an ít ico quase nunca, e o magma basáltico quase sempre , atingir .a supe1.· ff ~: 1 e d<! c :-osta t er r estre . Enquanto para magmas ácidos à temperatura da crist a liz-e ç5o~ devido a p re - eança da água, aumenta com o al!vi9 da pressão , pa r a ma grnes bá sico s osta - tempex-atura diminui com o ·abaixamento da ~ressão , como n.o c a so r e presenta- do pele Ponto .Qo Para entender- se melhor o mecanismo da a sCQnç~o do mog ma basáltico co~ sideramos os escudos continentais, "ü-ina das ~giões ~éferidas pela ocorrS_u c!a da derrames e int rus~as basálticas (~~~ia do Paren~; Sistéme Ka rzoo, j frica; Decan, India). Os escudoil ~o quàl tabuleiros rÍgid:Q s aob t enar:tendo· o '\I Sime o Por sua rigidez ee escudos· não são dobráveis quando sobre os mesmos a ," ..... gem esforços formados no i~terior da Terrao Não podendo ass i milar os esfo~ ços por dobrame nto, oa escudos rompem-se, sendo reta lha dos por p r ofundas e extensas f ratu r He, denominadas de geocla·ses . Esta e fra t ur.as, a tré,vessa ndo todo o escu do, vão atingir o Sima a mesmo o Manto 0 leva ndo a e~tes locais um tremendo alfvio de· pressão. Em c9nsequência as rocha s do l oca l a tingido mantida s e~ eat e d o s Ólido devido a~ ~rende s pr e s s ões sobre alas atua mt li- ?2 quefazem-sQ sob o arei to do el!vio. de preaeãa {Ponto· f}. por meio de umt:: fusao seletiva. O magma resul tanta, ·mais leve que o ll'a terial c r i:-t.>-~ l.i.r1o ,!_" leva_-se ao longo das geoclasea eté.,.ating~r e supaE'f"!ei_e da crosta terref.l- ·tra. • As principa·is· direrençae entra "'agmas bl'lsÁltlco~; o gran{ti'C:os, estão· assinaladas no quadro da p~gina sag~inte: · X 11 -., o <> 01 o 3 o (.0 3 C>~ -õ' o o .., (.'?' i t:i' o o. Q o ~ .' p CJ) o ê:D o " 11 ...... ' (J1 o Concentração do composto no fase gasosa p . P !==> p ,.., ;--· ..... N c..> - ~ <Jl 9 0') ~ • Ã 11 " 11 ..... ' ..J> ..... ....... o 8 ,o .~ tt ~ ....... ~ § e;~-------....~------------------------------------------------~-----=== ,.. <0·. c ., o (J1 \ ' I O ~ OQ 35, .. ~ o o 9 :1 o a (i o ao. , g a..,~ o '-· o ~~ (i;' O, so ~a No o . <> ! Ol- .o . ~· <O; ' (O o (/) ~I o ---------------------------------~'"-~ 23 r----- -~- . - Caractedsticas M. basáltico M. _g_ren! tico 50-100 km de pro fundida- de base da crosta, pa,rte 20 km, nc interior Grigem superior tlo manto. da crosta. Fusão por alÍvio de Fusão por aumento r:roc esso .. p~asio {geoclasee) de tempe ratu ra por . ~ ocasJ.ao de oro9·enia Alguns porce nto s, Ág ua c.i.ssnlvida Tr~ço.s fr~quantem~nté · s~ ·' turado . 650 - Bt'l0°t , rara- T em ~ o:atura 1200 ... 1500°C IT'ente superio~: ' - 6 eoo0 c. Compo r ~ -""€:- L o ' , c a.r 8 c ti:! r J :.; - ti c o da t ~ mperatu.rà sol i- ,\-t:~aixe l\U!'Ien t a dus corn o abaixamento da pressao. Ocorrência principal f. scudos etr>távt"ais NÚcle o s de oa ci !il ias de mont.ünhas . . Cerni nhos pare e ascençao Fre~uer. t6s P o: ~ coe .. Existi'1do c~minhos para ' quando ••• f so 8 ascençso, o FMg.ma so - • • G • • que se semf'Jre suparaq,,ecido be . " ........... . Observação gP.o!Ógica f~l! i to basal to Muito granito p~uco gebro pouco riolito . .., 24 2, Sistema Binário 2 . 1 - Generalidades A cristalização l'!"agm8tica é um processo bastante c:ntplP.xo, va -:-i. n::ic de acordo com a natureza do magma e das condiçÕes ambientais. 9asta rele~ brer aqui, por exemplo, as direrençaa no comportament.o de magmes basél ti- cos e graníticos durante a eua cristalização, já abordada no !tem 1.4.6. 10, e ditada pelos seguintes fato~eet fYlagma ~gua dissolvida Intervalo dA temperatura . entre o in!c io ao fim da crista lização Ba sáltico Traços Amplo Granítico Alguns % Reduzido Percebe-se pois de imediato a importância de entender-se .o processo da cristalização magm~tica já que o fen5meno permite explicar a distribuiçio e as feições geol6gicas que caracterizam a oco~r~ncia dos diversos tiros ~~ tol6gicos. Tamb~m a diferanciaçio magmática~ isto ~. a formação de vários tipos de rocha~ a partir de um sÓ magma, poda ser entendido através do ti~ po da consolidação !gnea, assi m ccmo o desenvolvimento de certas estrutur~ e texturas tÍpicaso A cristalização· magmática ~. co::o indica o prÓprio nome 9 a transforme çã-o do lÍCjuirio magmático em cristais pelo resfria mente da câ,~a r a rnagl"!lá tica isto é, pslo abaixamento da temperatura. Du~anta a cr~stálizaçio fica pois caracterizado um estado de equilÍbrio entre o lÍQuido magmático 9 que ainda o irá cristalizar, e 'Os cristais já formados. E~ outra& palavras~ a cristnli zação magmática pode ser eqtudada por diagra~ea da equilÍbrio que são obt1 dos por via experimental em laboratÓrios, utilizando-se como modelos mistu ras de silicatos representando magmas simplit.icados 2o2 - Regra das fases Para um melhor adendimento dos diagramasde equilÍbrio é neceasát<io ra capitular auóintemente a-regra das fasee axpr~ssa pela relaçio: f = c p + X f = grau rle liberdAde, isto ~. n~meroa dft par~metros de estado que podem ser var~ados arbitrariamente, sem ~udar o estado do sistema. c ~ número de componentes do sistema, correspondentes ao número mÍnimo da 25 substâncias quimicas necessárias para a descrição da composição do si~ tema. p = nÚmero de fases do sistema, isto é, os diversos estados ($Ólido, l{qul do, gasoso), dos constituint8s do siste ma. As fasAs s~o portanto parte hornogêneas do sistema, sem quê haja necessidade de sua continui rla de fÍ · s ica. Assim se tivermos 10 got!culas de Óleo isoladas, emulsadas num copo d'~~ua, teremos duas fases (Óleo lÍquido e H 2 o l!quidG) e nio 11 (água + 10 gotículas de Óleo). x -· parâr:1etros do estado do sist.éma, isto é, as condições que definem urna determinade associaç~o de fases do siste~a. Pela var1açio dbs par~rne tros do estado é po s sivel fazer surgir novas ra~es pu provocar o desa- ~a recirnento de fases previamente existentes no ~1s\eMa. Consideremos, por exemplo~ .. o sistema H 20 (fiQure 7} o t po:es!ve l o bte.::. se v~rios fases (água, gelo, vapor) n~ate sistema pele variaçia da p r e ssio e d.;, temperatura, .isto é, . doe ·parâmetro !? do estado , neste caso 2 {r: , T) . O número de componentes _é 1 . (H20)_ · já que · todas as fases tem esta composição. N~c é pois necess~rio considerar-se doii . componentes (H 2 e n2 ) como no cu 4 .. ~ , , so do sistema oxigenio - hidrogenio ~ agua. Isto posto, vamos examinar o significado ~o grau de l i berda de (f ). pu seja o n~nero de parimetros q~e podem ~er variadas, dentro de certos l imi- tes, sem alterar o estado do sistema. Para Q sistema H2o temos : c = 1 (H 2 D) p = 3 (gglo, égua, vapor) x = 2 (P, T) • f = C - p • • X = l - 3 + 2 = 0 Isto ü'rdica •1ue não podemos mudat· nenhum parâmetro do estado para man ter inaltfir•do u estado do sistema, caracterizado pelo eq~ilÍbrio ~gua -va por - gelo. Em outras palavras o equilÍbrio ' puntua1, no nosso caso o fe~ moso ponto trÍplice, caracterizado por uma,' e uma eó, associação de ' pressio e tenpRr ~ tura. 5€ considerarmos entretanto um estado do eiateme caracter!-... zado pela coexistência de so1111!1nta duas fases ·(pih exemplo égua a vapt>r) de tal moca que p = 2, ent:~Õ · f = 1, isto é, axist'B um gta·u de liberdade. Es- te caso indica ~ue u~ dos pªrâmetros do estado pode eer var~ado arbit~eria mente j~ que ~ara cada variaçio arbitr~ria de um dos parimetros existe uma variaç2.o ~rigatória do GlJtro rarâmetro para que seja ··msnt.ido o estado do sister :a. fm outras pala vr f. s a ~quilÍbrio· é linear, isto Á·# ex i ste a 0 lon iJ O de uma li nha, rJeno:n i n.'l da n~ste caso de lin!:a de equillbrio vapor-d'~gwâ. ·i-~ s i m na f i 9 u r a 7 e x i s tfl u ''la p o s i ç il o ::; e P- q u i l í •Jr i o e n t r e a á g u a e o v a p o ::- n 1r:n°c e l ··~ tml"lsfera ( Ponto r..). Se a tPmper Atura ro r v nria dc. <. rb '.tréiriarr.en- t e para 200°C (ponto 8), a pressao dav f:' rá variar obri.:Jatoriêu::enta pat'a ~r. atmosfera s para que seja manti~o o e st~do do sistema ca~acterizado pelo e- quilfbrio água-vapor. Entre os pontos A e 8 e~iete um infinito nÚmero de associações de P-T ostentando o mesmo estado de sistema considerado que , no seu total, constituem a correspondente curva de equilÍbrio. A diferença entre o ~istema H2o e os sis~emas silic~ticos, futuramen- te enalisados, consiste em considerar-se apenas um par~metro do estado~ ou seja a temperatura, já qie .a cristalização magmática poda ser considerado» dentro de certas limitações, como sendo um processo isob$rico. Desta manei ra resulta para a regra das fases a expressão& f = c - p + 1 . 2.3- Sistemas Binários com Ponto Eutético . Simples . . E:.ste tipo de diagrama, exemplificado pelo sistema Diops{dio ( Ca r~g Si 2 o6 ) - Anortita (Ca Mg Si 2 O~) reapectivame~te um piroxênio em um feldspato c.álcido, é um dos mais simplli)>, correspondendo a um magma básico ultra-sim plificado. Como entre ambos os compo~entes n~o ocorre reaçao, com a con~e quante formaçio de nov~s fases. o sistema pode ser assim caracterizado: c = 2 (Ca Mg, Si 2 0 6 , Ca Al 2 Si 2 08 ) X = l (T) p = 3 (diopsidio, anortita, · fundido silicático) Para determinar-~e o n~mero máximo de fases que poda ~ · cooxistir neste sistema aplica-se a regra das fases tornando-se f=O, x = 1 e c = 2 o que resulta e p = 3, ou seja, todas as 3 fases do sistema podem coexistir num ponto, neste caso denomina do de eonto eut~tico E (figura 8). O diagrama focalizado pode ser subdividido, no sentido vertical, em 3 regiÕes distintas: 1 - A regiio abaixo da temperatura do eut~tico (1270°C) na qual todo o magma sa acha cristalizado (solidus) 2 - A regiio acima das curvas do inÍcio da cristalização, na qual só ocorra material. fundido (liquidu~) 3 - A regi~o situada entre as curvas do inÍcio da crietalizaçio e o ponto eut~tico. caracterizado pela coexiat&ncia do lÍquido magmá~ tic~ e cristais já formados (solidus- liquidus). Esta reg±io representa pois o inter.valo de tel'l' peraturn durc-ntP o qual se desen volve a cristalização. A região solidus - liqu~dus comporta duas divis~es no 9entido horizon Curvqs de cristalização de Magmas Graníticos e Basalticos Figura 6 1300l~~~MA~G~M~A~~~~~~~~~LI~~U~I~D~US~ , ··.+----------------o 120Jl BASALTICO ,,ooJL, ___ ::.-=-==-=·..=..;:=-=--------:::: SÓLIDUS I ~ i I BASALTO 1000~ 900 800 I. C :-<or-- - .-------- i · Curva de cristalização paro Magmas /saturados em H2 O I I -E ':100 ~ I , I LIQUiDUS -J GRA ITO ! SÓLIDUS 600~1------~1--~,--~-A~~,--~,-.~------~,--------~, 1 1000 2000 3000 4000 atm. Pressão 4 I 8 I 1f km o · Profundidade .; tal: 27 1 - O setor que se e s t en de a compoeição 100% diopsÍ dio - 0~-~ ano r ti t .. , ( limite esquerda rlo diagrama) at~ o eut~tico ( 58% diops!dio - 42% t'inortita ). Nesta área a c ristalização inicia-se com a !'ar ma ção de cr i stai s de diopsÍdi o . 2 - O s 8tor que se estende do eut~tico at~ a composiç i o 100~ a~o r ti ta -O% Dipsidio (limito direi t o do diagrama), caracterizado pe- la crietalizaçio inicial de anortita. ! o qn~nntro do~ dois setores, isto~. no ponto e ut~ tico, ~poi s o bvio que cri st ~ ~ i zem c onjuntamente , cristais de anortita e dipsÍdio . Consideremos agora a cristalização dos 3 fundidos A, 8 e C. 1. - O fundido A, contendo BD% de snortita é 20% de disps!dio, está sit uado - ~ dirAita do ponto eutético. A cristalização inicia-se com o a- baixa nn to dé! t.an:peratura, a 1510°C com a Formação de cristais de anorti- ta. P8 la rPtirada da anortite o fundido sÔbre um enriq ue c ime n t o rela t ivo- em diops{ r! io, isto é, a composição do fundido se desloca pare a esquerda- (flexas) rumo ao ponto ~utético, Com a cont!nua ~ueda da temperatura cada vez rnais anortita irá ori:stalizer a ·p lÍquido r-e,aidual ficará cede vez mais en~iquecido em diopeÍdio ~ A 1270QC o l!qul do ter~ a t ingido a comp~ sição no eutético e nesta instante irão cristalizar, conj unta mente diopsi ~io e ano rt i ta na peoporçao 58:42. Dura nte o intervalo de cristliazação, ent r e 1510 e l2 7Q nC1 e anor ti- ta inicialmente for mada irá desenvolver-se progre ssi vamen te , or i ginando - gran dAs cristais ( item 1.4.6 . 7.) . Já no eut~ tico a c r i s tal iza ção ocorre a uma temperatura fixa e não num intervalo de. t e mpe r a t ura , de t al modo que r P.s ul ta, m~ste pQn,to, a formação de uma mià-tu r-ri de peql.len os cristais de dio psÍdio e anortita, denominada de matrizo Resultà ~ois, ao final da cr ista l i za ~ ão de todo· o magma , uma rocha perfirÍtica , constituída por fenocri s tai ~"' ·e ano!'tita num·a matriz fina de dipsÍdiq e anortita . Todos os fundido s , com composição s i tuada a direi t a do pont o s ut~ti c0
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