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ROCHAS METAMÓRFICAS Em Geologia define o conjunto de processos pelos quais uma determinada rocha é transformada, através de reações que se processam no estado sólido, ou em outra rocha , com características distintas daquelas que ela apresentava antes desta atuação. Estas modificações implicam mudanças na textura, composição mineralógica ou mesmo composição química da rocha. METAMORFISMOMETAMORFISMO transformação, mudança de forma sem que se perca a essência da matéria em transformação. O campo dos processos metamórficos é delimitado pelos processos diagenéticos, de baixa temperatura de aproximadamente 250°C e por outro, pelo início da f usão de rochas a altas temperaturas. As rochas, a partir das quais se originam as rochas metamórficas são chamadas de protolitos, e sua identificação tem grande importância em estudos geológicos. As rochas metamórficas podem preservar algumas das características originais dos protolitos, como composição química, estruturas primárias ou núcleo remanescente de minerais envoltos por auréolos de minerais neoformados Fatores Condicionantes do Metamorfismo 1) Temperatura: As principais fontes de calor na Terra são: � O calor residual do manto e do núcleo, � O calor gerado por desintegração radioativa O mecanismo mais importante de transferência de calor do interior p/ a superfície é promovido pelo sistema motor da tectônica global, através do qual grande volume de material mantélico de alta temperatura é trazido à superfície junto as cadeias meso-oceânicas. Na crosta continental, o calor é transportado por meio de intrusões ígneas, eventos tectônicos, como zonas de cisalhamento e grandes fraturas e, de forma menos efetiva, por 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. As reações metamórficas: � Iniciam-se a temperaturas superiores a 200°C. � Em temperaturas muito elevadas o metamorfismo se desenvolve nos limites da transição para o campo de geração de rochas ígneas (Rochas mistas - magmatitos). � As oscilações térmicas existentes na crosta da Terra (Fluxo de Calor da Terra) � Gradientes Geotérmicos (15 e 30°C/km). Essas variações dependem das fontes de calor e seus mecanismos de transferência para a superfície. Em regiões Profundas (35- 40 km) da crosta, Pl= 10.000 a 12.000 atm, e mesmo posteriormente expostas à superfície pela erosão, preservarão as assembléias geológicas geradas sob aquelas condições. A (Pl) não causa deformação mecânica acentuada durante o metamorfismo. Litostática ~ Hidrostática 2) Pressão: Um corpo mergulhado em água recebe o mesmo módulo de pressão em todas as direções, variando de intensidade com a profundidade. A intensidade da pressão litostática é função da coluna de rochas sobrejacentes e da densidade destas rochas Presença de fase fluida intersticial(alívio de pressão litostática, desenvolvimento de fraturas) 3) Fluidos As transformações mineralógicas que ocorrem durante o metamorfismo se desenvolvem no estado sólido, porém sistemas metamórficos contêm uma fase fluida, constituída sobretudo por H2O e ou CO2,, cuja existência pode ser constatada pela presença de minerais hidratados (micas, anfibólitos, cloritas) Pressão de Fluidos (Pfl)- É a pressão exercida pelos fluidos intersticiais aos minerais.(Pfl = Plit ou Ptot ). A pressão de fluidos interfere nos processos termodinâmicos do sistema, como temperatura de equilíbrio das reações entre os minerais, bem como no estado de valência de elementos químicos (reações de oxi- redução). Produzida pela movimentação das placas litosféricas e atua de forma vetorial, produzindo tensões e deformação mecânica das rochas exerce grande influência na geração de texturas e estruturas orientadas e na migração de fluidos. Em consequência da deformação, os minerais com estruturas em folha (micas e cloritas), se desenvolvem orientados segundo direção perpendicular à de máxima pressão, originando rochas tipicamente foliadas (micaxistos). Quando a pressão dirigida prevalece, os processos de deformação se tornam mais intensos, dando origem às rochas miloníticas e catclásticas das zonas de cisalhamento. Pressão Dirigida A presença de fluidos acelera as reações metamórficas, facilitando a migração dos elementos. Se (Pfl<<Ptot) as reações metamórficas são lentas. Migração dos elementos se faz por difusão iônica em meio sólido, dificultando o processo de transporte de componentes químicos. 4) Tempo O tempo é um fator importante no metamorfismo mas de difícil aferição na prática. Em muitos casos reações metamórficas se processam de maneira relativamente lenta em resposta às mudanças das condições físicas, formando- se associações minerais e textura “mistas”, que registram toda a série de mudanças que a rocha sofreu adaptando- se continuamente às novas condições. Processos FísicosProcessos Físicos--químicos do Metamorfismoquímicos do Metamorfismo As Reações Metamórficas A transformação de um protolito no seu equivalente metamórfico acontece através de reações metamórficas, que ocorrem para reduzir a energia livre do sistema (da rocha em transformação) frente as condições físico químicas modificadas. Vários tipos de reações são possíveis: a) Envolvendo apenas fases sólidas, sem geração ou consumo de fase fluida; b) Entre minerais e uma fase fluida, produzindo assembléias hidratadas e / ou carbonatada; c) Assembléias previamente hidratadas gerando assembléias anidras e uma fase fluida rica em H2O. As reações se processam de maneira mais eficientes em rochas porosas, de granulação fina, constituída de materiais hidratados, submetidas a temperaturas elevadas e que sofreram deformação na presença de uma fase fluida abundante. Por outro lado, rochas de constituição originalmente anidra, maciças, de granulação grossa e não deformadas são impermeáveis à circulação de fluidos e podem permanecer praticamente imutáveis por longo período de tempo mesmo em condições de temperaturas relativamente elevadas. Tipos de MetamorfismoTipos de Metamorfismo O metamorfismo desenvolve-se me diversos ambientes na crosta, com extensões variáveis: desde restrito a pequenas áreas, de dimensões da ordem de poucos centímetros, até abrangendo grandes faixas, com centenas a milhares de quilômetros de extensão. Esta grande diversidade pode, porém, ser sistematizada em alguns poucos cenários, estabelecidos com base nos seguintes fatores essenciais: a) Os principais fatores físicos envolvidos; b) O mecanismo responsável pela conjunção desses parâmetros ; c) A localização e extensão na crosta terrestre; d) Os tipos de rochas metamórficas que se formam. Com base nesses fatores, três cenários ou tipos de metamorfismo são identificados: Regional, Contato e Dinâmico. Foram reconhecidos, porém outros tipos de metamorfismo, que podem em parte confundir-se com os três já mencionados. 1) Metamorfismo Regional ou dinamotermal1) Metamorfismo Regional ou dinamotermal Desenvolve-se em extensas regiões e alcanças níveis profundos da crosta, relacionado geralmente a cinturões orogênicos nos limites de placas convergentes. As transformações metamórficas se processam pela ação combinada da temperatura, pressão litostática e pressão dirigida. O fluxo de calor pode ser muito intenso, com gradientes geotérmicos elevados, de até 60°C/km Os protolitos são fortemente deformados (dobrados e falhados), ao mesmo tempo que sofrem recristalização, formando novas texturas e assembléias minerais estáveis nas novas condições. As rochas metamórficas resultantes (ardósia, filitos, xistos, gnaisses, anfibólitos) apresentam geralmente estrutura foliada. O metamorfismo regional é responsável pela formação da grande maioria das rochas metamórficas na crosta da Terra e freqüentemente está associado a expressivos volumesde rochas graníticas. No decorrer deste tipo de metamorfismo desenvolvem-se seqüências de zonas de minerais e texturas que são estabilizadas em condições físicas de pressão e temperatura crescente com a profundidade, definido o que se chama de metamorfismo regional progressivo 2) Metamorfismo de Contato ou Termal Desenvolve-se nas rochas encaixantes ao redor de intrusões magmáticas, formando as auréolas de metamorfismo de contato. As principais transformações metamórficas geradas nessas auréolas devem-se ao calor emanado do magma durante o seu resfriamento. O metamorfismo transcorre sem deformação acentuada. A rocha resultante, denominada genericamente de bornfels (ou cornubianito), apresenta uma textura granular fina, isótropa e estrutura maciça. A extensão da auréola de metamorfismo depende do volume e da natureza do magma invasor, gradiente térmico em torno da intrusão e natureza da rocha encaixante. Os maiores gradientes térmicos ocorrem ao redor de corpos intrusivos nos níveis intermediários e mais superficiais da crosta, onde o contraste de temperatura entre a rocha encaixante e o corpo magamático é mais acentuado. Nas proximidades do corpo intrusivo formam-se assembléias minerais de temperaturas mais elevadas, constituídas preferencialmente por minerais anidros (granada, piroxênio), enquanto nas regiões mais distantes as assembléias são constituídas por minerais geralmente hidratados (micas, principalmente), estáveis a temperaturas mais baixas. 3) Metamorfismo Cataclástico ou Dinâmico Desenvolve-se em faixas longas e estreitas nas adjacências de falhas ou zonas de cisalhamento, onde pressões dirigidas de grande intensidade causam movimentação e rupturas na crosta. A energia mecânica envolvida produz intensa cominuição dos minerais na zona de maior movimentação, reduzindo a granulação das rochas em escalas diversas e deformando-as com intensidade variável. O metamorfismo dinâmico provoca transformações texturais e estruturais, como microbandeamento ou laminações. Nos níveis mais superficiais das zonas de cisalhamento, as deformações são do tipo mais rúptil e os minerais são fragmentados ou mesmo pulverizados. Em zonas de cisalhamento mais profundas, devido às condições de pressão litostática e temperatura elevadas, os minerais passam a comportar-se de forma dúctil, sofrendo forte deformação plástica e estiramento. 4) Metamorfismo de Soterramento Ocorre em bacias sedimentares em subsidência. Resulta do soterramento de espessas seqüências de rochas sedimentares e vulcânicas a profundidades onde a temperatura pode chegar a 300°C ou mais. Prevalece a pressão litostática, enquanto a pressão dirigida é ausente ou insuficiente para causar deformações significativas. Uma sutil foliação horizontal, paralelas aos planos de estratificação, pode se formar pela cristalização incipientes de micas, orientadas devido ao peso das camadas sobrejacentes. As transformações metamórficas desenvolvem-se com a cristalização de novos minerais sob influência de fluidos intergranulares dos sedimentos, preservando do contudo a textura e a estrutura das rochas originais. 5) Metamorfismo Hidrotermal Resulta da percolação de águas quentes ao longo das fraturas e espaços intergranulares das rochas. O metamorfismo hidrotermal ocorre freqüentemente nas bordas de intrusões graníticas, em áreas de vulcanismo basáltico submarino e em campos geotermais. 6) 6) Metamorfismo de Fundo OceânicoMetamorfismo de Fundo Oceânico Ocorre nas vizinhanças dos rifts das cadeias meso-oceânicas, onde a crosta recém formada e quente interage com a água fria do mar através de processos metassomáticos e metamórficos termais. A água aquecida carregando íons dissolvidos percola as rochas básicas e ultrabásicas da litosfera oceânica segundo um movimento convectivo, removendo ou preciptando elementos e provocando sensíveis mudanças químicas. A energia do impacto é dissipada na forma de ondas de choque, que fraturam e deslocam as rochas formando a cratera de impacto, e de calor (>5000°C) que vaporiza o meteor ito e funde as rochas. As ondas de choque são transmitidas através das rochas em frações de segundo, produzindo pressões elevadas (até 1000 kbar). 7) Metamorfismo de Impacto7) Metamorfismo de Impacto De extensão reduzida na crosta terrestre, desenvolve- se em locais submetidos ao impactos de grandes meteoritos. Tipos principais de Rochas Metamórficas: � Parametamórfica: Originada de Rochas Sedimentares; � Ortometamórficas: Originada de Rochas Ígneas. Exemplos Típicos: Folhelhos / Argilitos = ardósia<filito<xisto<gnaisse arenitos ................quartzitos calcário.................mármore granitos................gnaisses basaltos................anfibólitos Baixo – ardósias; filádios, xistos cloríticos; Médio – micaxistos; anfibolitos, gnaisses (parte); Alto – gnaisses (parte); leptinitos; granitos. Sistemática do Estudo Geológico de Terrenos Metamórficos referida tradicionalmente como grau metamórfico. Grau Grau MetamórficoMetamórfico Intensidade do metamorfismo Baixo – ardósias; filitos, xistos cloríticos; Médio – micaxistos; anfibolitos, gnaisses (parte); Alto – gnaisses (parte); leptinitos;.migmatitos Fáceis MetamórficasFáceis Metamórficas Rochas de mesma composição química, mas de terrenos distintos, apresentarão paragêneses similares quando submetidas a metamorfismo sob condições idênticas. Rochas com paragêneses desenvolvidas sob mesma condições são referidas como pertencentes a uma mesma fáceis metamórfica. Algumas das características mais importantes de cada fáceis são descritas sucintamente a seguir: a) Fáceis de Grau Incipiente, ou Sub-Xisto Verde São representadas pelas primeiras assembléias desenvolvidas no metamorfismo de soterramento de rochas vulcânicas e sedimentares (basaltos, vidros vulcânicos, grauvacas) . b) Fáceis Xisto Verde É uma fáceis de baixo grau de metamorfismo que se desenvolve em cadeias de montanha fanerozóicas, áreas de escudos pré-cambrianos e no assoalho oceânico (albita, epídoto, clorita, fengita e actinolita (anfibólito)) c) Fáceis Anfibólito É caraterizada por paragêneses cristalizadas em gradientes geotérmico moderado, sob condições de grau metamórfico intermediário a alto. d) Fáceis Granulito Ocorre principalmente em áreas de escudo pré-cambianos e representa as condições mais altas de pressão e temperatura normalmente encontradas em metamorfismo progressivo de pressão intermediária. e) Fáceis Hornblenda Hornfels Desenvolve-se em condições de pressão baixa, principalmente em auréolas de metamorfismo de contato ao redor de corpos intrusivos como gabros e granitos. f) Fáceis Piroxênio Hornfels Ocorre nas zonas internas, de temperatura mais elevadas, de auréolas de contato. g) Fáceis Xisto Azul É marcada por assembléias contendo minerais de alta densidade (lawsonita e aragonita) e de baixa temperatura (clorita), indicando ambientes de pressão elevada e temperatura baixa. h) Fáceis Eclogito É caracterizado por assembléias minerais desenvolvidas sob condições de pressões muito elevadas (>12 kbar) e altas temperaturas, possivelmente em placas oceânicas transportada para o manto em zonas de subducção. Estrutura e Textura de Rochas Metamórficas Os processos metamórficos podem desenvolver diversas estruturas, como: Foliações: Estruturas planares resultante do achatamento dos constituintes minerais. É um termo relacionado com estruturas planares não só para rochas metamórficas como também para as rochas magmáticas, devido ao arranjo paralelo dos minerais. Sob este aspecto, xistosidade e gnaissificação são foliações típicas. Alguns autores utilizam o termo como sinônimo de bandamento composicional dos gnaisses (alternância de bandas claras e escuras). Outros utilizam o termo superfícies - S designando qualquer estrutura plana, independente de qual seja sua origem. Incluem-se juntos nessaclassificação xistosidade, clivagem ardosiana e acamamento, por exemplo. A figura ao lado mostra a foliação gnáissica em gnaisse facoidal. Clivagem Ardosiana: Estrutura típica das ardósias e filitos caracterizados predominantemente pela iso-orientação de filossilicatos microcristalinos. Macroscópicamente é caracterizada pela quebra das rochas em planos paralelos e regulares. A figura ao lado mostra uma ardósia, na qual a quebra é plano paralela devido à clivagem. Clivagem de Crenalução: É uma segunda foliação gerada sobre rocha metamórfica, normalmente rica em filossilicatos (micas), em decorrência de dobramento com pequeno comprimento de onda e amplitude (microdobras). Fonte: www.rc.unesp.br/ �� LineaçõesLineações: : Englobam qualquer estrutura linear na rocha, com minerais alongados segundo as direções de cisalhamento e outros. Essa estrutura é reconhecida quando há uma direção preferencial dentro do plano de xistosidade. Pode ser tanto microscópica como macroscópica, a fotografia ao lado (Seer, 1999) mostra lineação de estiramento em quartzito micáceo. �� XistosidadeXistosidade Essa estrutura é representada pelo desenvolvimento de minerais placóides e/ou tabulares/prismáticos. A figura ao lado mostra uma estrutura xistosa em xisto. �� GnaissificaçãoGnaissificação: : É a estrutura típica dos gnaisses, rochas em que os feldspatos perfazem mais de 20% do volume. Essa estrutura normalmente é caracterizada por bandamento composicional. Bandas claras, mais ricas em quartzo e feldspato alternadas com bandas mais escuras, por conter maior teor de minerais máficos. A figura ao lado mostra uma estrutura gnáissica com bandas claras (leucossoma) e escuras (melanossoma), em migmatito. �� MaciçaMaciça:: Rocha com aspecto compacto, homogêneo e com ausência de minerais com orientação planar ou dispostos em leitos; Exemplos típicos são mármores, quartzitos e hornfels. A foto ao lado mostra uma estrutura maciça em mármore dolomítico, Nas rochas metamórficas as texturas desenvolvem-se em função do crescimento dos minerais (blastese) e da deformação que, normalmente leva a cominuição dos cristais e orientação. As principais texturas de rochas metamórficas são: Granoblástica: Encontradas em rochas não- foliadas, maciças, nas quais os minerais cristalizados são equidimensionais, sem orientação e com bordas bem suturadas. Ex: Quartzitos e Mármores. Lepidoblástica: Devido à isorientação de minerais micáceos, foliáceos isorientados paralela ou subparalelamente. Ex: Xistos, Filitos, etc.; � Nematoblástica: Rocha com predominância de minerais prismáticos (piroxênios ou anfibólitos) isorientados. Ex: Anfibólitos; � Granolepido / Nematoblástica: Rocha que apresenta porções com textura granoblásticas intercaladas com outras de textura lepidoblástica ou nematoblástica. Ex: Gnaisses; � Porfiroblásticas: Contém cristais maiores (porfiroblastos) dispostos em matriz granoblástica, lepidoblástica, etc., de granulação mais fina. Ex: hornfels, xistos; � Cataclástica: Quando os minerais se encontram deformados, cominuídos ou quebrados por deformação mecânica. Ex: Brechas tectônicas, milonitos. Nomenclatura A nomenclatura da maioria das rochas metamórficas, ou sua classificação petrográfica, compreende o nome do grupo metamórfico, precedido pelo nome dos minerais constituintes, em ordem de grandeza de abundância. Ex: Grafita-filito, Granada-cordierita xisto, Tremolita-cálcita mármore, etc. Quando os aspectos texturais da rocha original ainda são preservados, é adicionado o prefixo meta. Ex: Metacalcários, metabasaltos, metarcóseo. Rochas Geradas por Metamorfismo Regional com Protolitos de Rochas Sedimentares Clásticas Este grupo de rochas caracteriza-se pela riqueza em minerais micáceos e pela foliação bem desenvolvida. As principais variedades são a ardósia, os filitos e os xistos. ARDÓSIA é uma rocha de granulação muito fina e homogênea composta por argila ou cinzas vulcânicas que foram metamorfizadas em camadas. Possui orientação planar muito intensa (clivagem ardosiana). Sua principal característica é a fissilidade. A ardósia pode ser transformada em placas, porque tem duas linhas de folhabilidade: clivagem e grão. Isto torna possível que se divida em finas folhas O Estado de Minas Gerais responde por 95% da produção de ardósia do Brasil. O município de Papagaios, sozinho, é responsável por metade da produção nacional de ardósia, e o Brasil, por sua vez, é o segundo maior produtor mundial. FilitoFilito:: é uma rocha muito foliada, caracterizada pela xistosidade finamente espaçada e pela granulação muito fina, embora maiores que a ardósia. Os filossilicatos conferem à rocha um brilho sedoso, característico, nos planos de xistosidade.( sericita e quartzo), grafita, cloritas, feldspatos). Xistos:Xistos: São rochas com excelente arranjo preferencial planar, ou linear, e granulação média a grossa. (muscovitas e ou/ biotita e quartzo). GnaissesGnaisses:: São rochas usualmente quartzo-feldspáticas, de granulação média a grossa e com moderada a forte orientação planar. Podem ser derivados da deformação de rochas graníticas submetidas a um metamorfismo dinâmico, ou da total reorganização mineralógica e textural de rochas sedimentares. MigmatitosMigmatitos:: são rochas de composição e estruturas heterogêneas e de granulação média a grossa, ocorrem em terrenos metamórficos de alto grau.Compreendem intercalações em rochas gnássicas de porções leococrásticas e melanocráticas, em geral foliadas. Os ganisses e migmatitos são rochas resistentes e apropriadas para a maioria dos propósitos de engenharia, desde que não alteradas e não apresentando planos de foliação. Quartzitos:Quartzitos: originados do metamorfismo de arenitos. Têm cor branca, com variações para vermelha. São rochas muito duras, com altas resistências à britagem e ao corte em serras diamantadas. Possui também grande resistência à alteração tanto intempérica como hidrotermal. Mármores:Mármores: originados por mais de 50% de materiais carbonáticos (calcita e ou dolomita) formadas a partir do metamorfismo de rochas sedimentares calcíticas e ou dolomíticas. Apresentam estrutura maciça e granulação variada, sua coloração é clara. Os mármores exibem características semelhantes às dos calcários sedimentares. Anfibolitos:Anfibolitos: São originados do metamorfismo de rochas ígneas básicas, como basaltos e gabros ou, de coloração verde-escura e preta e granulação fina e média.Quando sua estrutura orientadas (xistos verdes) e quando maciças (greenstone). GranulitosGranulitos;; São rochas em que rochas em que via de regra não ocorrem minerais micáceos e minerais hidratados. É conhecido também como leptito, leptinito, gnaisse charnockitico, enderbito. ROCHAS METAMÓRFICAS gnaisse quartzo feldspático com biotita e granada migmatito:mistura de componentes ígneos e metamórficos quartzoquartzo quartzoquartzo feldspatofeldspato anfibólioanfibólio calcita e calcita e dolomitadolomita serpentinaserpentina granadagranada PiroxênioPiroxênio AnfibólioAnfibólio micamica micamica argiloargilo-- mineraisminerais M I N E R A L O G I A M I N E R A L O G I A TEXTURATEXTURA f o l i a d a f o l i a d a Não foliadaNão foliada finafina médiamédia grossagrossa ardósiaardósia filitofilito xistoxisto gnaissegnaisse anfibolitoanfibolito hornfelshornfels quartzitoquartzito mármoremármore serpentiserpenti nitonito TRABALHO DE CAMPO (GNTRABALHO DE CAMPO (GN--304)304) granada granada
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