UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO UNIVASF CAMPUS SERRA DA CAPIVARA COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA CCINAT Rochas Metamórficas
Sumário Metamorfismo; Tipos de metamorfismo; Minerais índices e zonas de metamorfismo; Grau de metamorfismo; Rocha metamórfica; Classificação das rochas metamórficas; Textura, Estrutura e Nomenclatura;
Leitura indicada Capítulo 18 Decifrando a Terra Capítulo 6 Para Entender a Terra
O que é metamorfismo? O que são rochas metamórficas? Qual a importância no estudo deste tipo de rochas?
Metamorfismo As rochas, após formadas, estão sujeitas a grandes temperaturas e pressões capazes de provocarem transformações nestas; Granito Gnaisse Essas transformações podem ocorrer em profundidades variadas na crosta terrestre; Vale ressaltar que este processo necessita de um tempo mínimo para que as mudanças ocorram na rocha e suas condições se equilibrem com àquelas do ambiente que a transformou;
Em geologia, o tempo mínimo (curto) seria em torno de pouco mais de um milhão de anos; (Meta = mudança e Morfo = forma) Metamorfismo é o conjunto de processos, que ocorrem no estado sólido, pelos quais uma determinada rocha é submetida e que ao final apresenta características distintas daquelas antes do processo de metamorfismo; As rochas originais anterior ao metamorfismo são chamadas de protólitos. Estas podem ser tanto ígneas quanto sedimentares e até mesmo metamórficas;
As mudanças ocorridas no protólito dão origem a uma rocha metamórfica que pode ser definida como: Rochas que se originam de outras preexistentes, como resposta as mudanças nas condições de temperatura e pressão no interior da crosta terrestre. As mudanças ocorridas no calcário da imagem ao lado, sofreu recristalização (transformação dos cristais de calcita) alterando a textura inicial da rocha; Neste caso, o mármore possui as mesmas composições químicas e mineralógicas do protólito (calcário).
Outro exemplo pode ser dado de um arenito submetido a temperatura e pressão de grau intermediário (T entre 400 C e 600 C e P 4 e 6 kbar); Arenito Xisto
Fatores que controlam o metamorfismo Natureza do protólito (tipo de rocha anterior sedimentar, ígnea ou metamórfica); Temperatura ( C); Pressão (medida em bar = 1 bar ~ 1kg/cm²); Presença de fluidos (H2O e CO2); Tempo de exposição ao processo; OBS: Os processos metamórficos limitam-se por um lado pelos processos diagenéticos, que ocorrem a baixas temperaturas, até ~250 C, e por outro lado, pelo início de fusão das rochas, que ocorre a altas temperaturas (~1.200 C);
Limites do Campo Metamórfico Refere-se aos limites das condições de formação de rochas metamórficas; A região amarela refere-se às condições para a diagênese (condições para a formação de rochas sedimentares); A região alaranjada para as condições, a partir de experimentos, para a formação de rochas metamórficas; A zona avermelhada indica o limite de fusão da rocha quando estas passam a ser magma.
Grau Metamórfico da Rocha Indica as condições de pressão e temperatura que a rocha foi submetida durante o metamorfismo; Conforme a figura, quanto maior o grau metamórfico maior a profundidade e as condições extremas; À medida em que o grau muda, a textura e a composição mineralógica também mudam;
Tipos de Metamorfismo Para entender as condições metamórficas (pressão, temperatura, profundidade, composição do protólito) é importante conhecer as regiões da crosta terrestre onde são produzidas essas características;
Ocorrem principalmente nas margens continentais convergentes e nos arcos de ilhas, formados pelo efeito da colisão de placas tectônicas; Nas faixas centrais dessas grandes estruturas da crosta ocorrem zonas de formação de rochas metamórficas (cinturões metamórficos);
Metamorfismo Regional (ou Dinamotermal) Ocorre em regiões de tectonismo intenso, compressões e dobramentos com vigência de pressões orientadas (cisalhamento) e altas temperaturas; Regiões de convergência entre placas (na formação de cadeias montanhosas), produz grandes quantidades de rochas metamorfizadas;
Metamorfismo de Contato (ou Termal) Ocorre ao redor de corpos ígneos intrusivos (batólitos) onde parte do calor é transferido às rochas adjacentes em forma de auréola; As rochas são livres de deformação;
Intrusão Mármore Calcário Calcário Mármore
Metamorfismo de contato observar auréolas formadas pela alteração das rochas vizinhas pelo calor http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol100/lectures/16.html
Metamorfismo Cataclástico (ou Dinâmico) Ocorre em faixas longas e estreitas em adjacências de falhas ou zonas de cisalhamento; As pressões dirigidas causam movimentação e ruptura (a energia mecânica produz cominuição* dos minerais na zona de maior deformação); Modifica textura e estrutura das rochas (microbandamento e laminações), provoca cominuição mecânica de grãos com recristalização e/ou cristalização, encurvamento e quebras; * Moagem dos grãos
http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol100/lectures/16.html
Milonitos Em regiões superficiais ocorre deformação rúptil, em regiões profundas da crosta ocorre a deformação dúctil dos minerais produtos: milonitos, cataclasito
Metamorfismo de Soterramento Ocorre durante a subsidência de bacias sedimentares, em regiões onde a crosta terrestre se adelgaça ( afinamento ), originando gradientes geotérmicos; Resulta do empilhamento das rochas sedimentares e vulcânicas onde a T pode chegar a 300 C ou mais, devido ao fluxo do calor interno da Terra; Ocorre recristalização de minerais sob influência de fluidos intergranulares dos sedimentos preservando a textura e estrutura das rochas originais; Minerais típicos desse tipo de metamorfismo são as Zeólitas, Prehnita e Pumpellyita;
Metamorfismo Hidrotermal Resulta da percolação de águas quentes ao longo de fraturas e espaços intergranulares das rochas; Ocorre troca iônica entre a água quente circulante e as paredes das fraturas; Minerais desestabilizam-se e recristalizam em novas associações mineralógicas (entre 100 a 370 C);
Ocorre também em áreas de vulcanismo submarino (cadeias meso-oceânicas) e em campos geotérmicos, constituindo um importante processo formador de depósitos minerais; Greenstone rocha hidrotermalisada que apresenta minerais de cor esverdeada (clorita, epidoto ou actinolita) Campo geotérmico Exemplo com Geisers
Metamorfismo de fundo oceânico, caso particular de metamorfismo hidrotermal; Crosta recém-formada e quente interage com a água fria do mar ; Água aquecida carregada com íons percola as fendas e fraturas (riftes) removendo ou precipitando elementos provocando mudanças químicas;
Metamorfismo de Impacto Desenvolve-se em locais submetidos ao impacto de grandes meteoritos; A energia do impacto é dissipada em forma de ondas de choque, que fraturam e deslocam as rochas formando a cratera de impacto, e de calor (pode alcançar até 5000 C), que vaporiza meteoritos e funde rochas; Cratera do Arizona (EUA) Diâmetro de 1,2 km e profundidade de 200 m
Ondas de choque são transmitidas pelas rochas (frações de segundo) produzindo pressões elevadas (até 1000 kbar*); Ondas reequilibram os minerais quase instantaneamente. Ex: Quartzo transforma-se em seus polimorfos de alta pressão Stishovita e Coesita; http://rst.gsfc.nasa.gov/sect18/sect18_3.html *Bar unidade de medida de pressão. 1bar = 1,02 kg/cm²; 1kbar = 1,02 x 10³ kg/cm²
Stishovita sintetizada em laboratorio http://www.hppi.troitsk.ru/products/stishovite1.htm Mineral de coesita (em C) em grãos de quarzo. http://vsites.unb.br/ig/glossario/fig/coesita.htm
Minerais-índice e zonas metamórficas Paragênese processo no qual um determinado conjunto de minerais (rocha ígnea ou metamórfica) desenvolvem-se associados em condições de equilíbrio geoquímico e termodinâmico; As rochas metamórficas são produzidas por uma combinação de fatores geológicos; Alguns tipos de rochas são mais frequentes na crosta e o metamorfismo se desenvolve repetitivo, desse modo é possível comparar rochas de composição similar de terrenos distintos;
George Barrow definiu os mineraisíndices na ordem de aparecimento definida pela linha (isógrada) do primeiro aparecimento; As linhas definem as zonas metamórficas que recebem o nome da isógrada; A sequência de minerais, a partir da zona de cisalhamento, é: clorita biotita granada estaurolita cianita sillimanita;
Granada Estaurolita Clorita Sillimanita Cianita
Grau Metamórfico É a intensidade do metamorfismo no qual a rocha ficou exposta; Alto grau altas temperaturas; Médio grau temperaturas intermediárias; Baixo grau condições brandas, de temperaturas baixas;
Fácies Metamórficas Uma mesma rocha apresenta associações minerais distintas quando submetidas a diferentes condições de T e P; Rochas com paragênese desenvolvida sob mesmas condições pertencem a uma mesma fácies metamórficas;
GRAU DE METAMORFISMO BAIXO MÉDIO ALTO FÁCIES XISTO VERDE ANFIBOLITO GRANULITO ZONA METAMÓRFICA CLORITA BIOTITA GRANADA ESTAUROLITA CIANITA SILLIMANITA K-FELDSPATO+ SILLIMANITA ORTOPIROXÊNIO
Rocha Metamórfica Conceito - São rochas que se originam de outras rochas preexistentes, como resposta a mudanças nas condições de temperatura e pressão no interior da crosta terrestre; Ao contrário das rochas ígneas e sedimentares, as rochas metamórficas desenvolvem-se em ambientes inacessíveis à observação direta;
O conhecimento sobre este tipo de rocha se deve pela observação das feições daquelas expostas à superfície terrestre e aos estudos em laboratório que reproduzem as condições do interior da crosta; Distribuem-se principalmente em regiões montanhosas;
A rocha metamórfica mais antiga é o Gnaisse Acasta, encontrada no Canadá, tem idade de 3,96 Ga; Zircão do Gnaisse Acasta - http://www.asipl.com/productsservices/shrimpii/shrimpapplications.aspx
Classificação das Rochas Metamórficas Gênese: Rochas Paraderivadas e Ortoderivadas: 1) Rochas Ortoderivadas: quando as rochas ígneas são protólitos; 2) Rochas Paraderivadas: quando as rochas sedimentares são protólitos;
Exemplos de rochas ortoderivadas e paraderivadas (Ígnea) (Sedimentar)
Textura A textura em rochas metamórficas se desenvolve por blastese, que implica na nucleação mais o crescimento mineral em estado sólido; Tipos de textura: 1. Granoblástica: sem predomínio de uma ou outra dimensão nos minerais e orientação (grãos com mesma dimensão); Interfaces retas poligonizadas com junções tríplices de 120
2. Lepidoblástica: predomínio de minerais micáceos orientados (muscovita, biotita e clorita); 3. Nematoblástica: minerais orientados prismáticos (anfibólios e piroxênios);
4. Porfiroblástica: algumas espécies minerais podem se destacar no tamanho por uma ordem de grandeza envolvidos numa matriz; Matriz: conjunto de granulação fina que cerca os porfiroblastos;
Granada xisto Granada Xisto - Rocha metamórfica com textura porfiroblástica (cristais de granadas) em matriz xistosa (muscovita)
Estrutura A estrutura dá informações sobre o processo metamórfico; Tipos: 1. Maciça: Sem atuação de pressão dirigida ou preservação da estrutura do protólito; Com pressão dirigida: 1. Xistosa (foliação): Orientação de minerais placosos e prismáticos por descontinuidades planares. Típico de rochas que sofrem pressão orientada; 2. Gnáissica: Orientação de feldspatos e quartzo. Típico de granitos; 3. Migmatítico: Estruturas gnáissicas e bandadas com aspecto caótico, em escala variada com material granítico em veios ou bolsões;
4. Clivagem Ardosiana: orientação incipiente formada pela orientação de minerais micáceos finos e que apresentam certa fissilidade (desplacamento); 5. Bandamento: presença de faixas de coloração alternada (clara mais escura); Bandamento em Gnaisse
À esquerda, amostra de rocha ígnea (granito) e, à direita, granito sob metamorfismo (rocha metamórfica). Veja que há uma estrutura foliada nos minerais constituintes da rocha metamórfica. Isto se dá pela presença de minerais placosos (biotita, muscovita) que sofreram pressão e se reorientam;
Nomenclatura de Rochas Metamórficas Prefixos - Orto, Meta e Para; Orto: Identificação genética da rocha. Ex: Orto-anfibolito; Para: Identificação genética da rocha. Ex: Para-gnaisse; Meta: Quando se tem certeza da origem do protólito. Ex: Metabasalto; metagranito; metassiltito, etc..
Nomenclatura baseada na composição mineralógica e estrutural: Rochas foliadas Ardósia: rocha de baixo grau metamórfico, granulação muito fina e composta por muscovitaclorita-quartzo; pouco brilho; clivagem ardosiana; Protólito: argilitos e folhelhos;
http://www.altivopedras.com/mineracao.html
Filito: rocha formada em relativo aumento do grau metamórfico apresentando granulação fina (maior que ardósia), com plano de xistosidade mais definido e com um brilho também maior; Composição: Muscovita-cloria-quartzo; Protólito: folhelhos e argilitos; http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/phyllitel.htm http://www.gccaz.edu/earthsci/imagearchive/phyllite.htm
Xisto: rocha de grau intermediário metamórfico, possui granulação fina-média, composta de feldspatos (<20%), quartzo, muscovita-clorita e/ou biotita. Estrutura planar e/ou linear boa (xistosidade); Rocha brilhosa (micas metamórficas); http://www.gccaz.edu/earthsci/imagearchive/schist.htm http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/schistl.htm
Gnaisse: rocha metamórfica composta essencialmente por feldspato e quartzo (poucos minerais micáceos) apresentando estrutura de grãos estirados e/ou achatados de forma foliada (bandada) alternada; Forma-se em ambiente de alto grau metamórfico sendo seus protólitos tanto rochas sedimentares (paraderivados) ou ígneas (ortoderivados); http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/gneissl.htm
Rochas Monominerálicas Mármore: rocha resultante do metamorfismo sobre calcários, apresentam-se em estruturas bandadas ou maciças, essencialmente constituída de carbonatos e alguns minerais acessórios; Apresenta vário tipos estruturais: bandado, foliado, maciço; Mármore dolomítico http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/marblel.htm
Quartzito: rocha resultante do metamorfismo de contato em arenitos (rocha sedimentar) ou riolitos silicosos, sendo composta essencialmente de quartzo; http://csmres.jmu.edu/geollab/fichter/metarx/rocks/quartzite1.html
Anfibolito: resulta do metamorfismo em rochas ígneas básicas (basaltos e gabros), apresentando-se maciças ou foliadas com textura granoblástica a grano-nematoblástica e compõe-se de hornblenda e plagioclásio (grau médio a alto); http://www.nvcc.edu/home/cbentley/gol_135/billy_goat/readings.htm
Milonito: termo textural para rochas de metamorfismo cataclástico, ou seja, são rochas que sofreram fragmentação e recristalização; http://geomaps.wr.usgs.gov/archive/scamp/html/sc g_sgm_sesg.html
Relação entre o grau de metamorfismo e seus produtos O metamorfismo imprime novas texturas nas rochas; Em geral, quanto maior o grau metamórfico, maior será o tamanho dos cristais;
Grau de Metamorfismo e Textura Baixo Grau Grau Intermediário Alto Grau Ardósia Filito Xisto (Minerais micáceos abundantes) Gnaisse (poucos minerais micáceos) Migmatito Clivagem ardosiana Clivagem ardosiana Xistosidade Bandado Bandado
Importância Econômica Usadas como rochas ornamentais, usadas para revestimento na construção civil: Ex: Mármore e Ardósia. Recursos minerais algumas zonas de metamorfismos de contato são ricas em minerais de interesse econômico. Ex: Schelita (CaWO 4 ) Importante fonte de Tungstênio para a indústria;
Recapitulando O que é metamorfismo? O que são rochas metamórficas? Qual a importância no estudo deste tipo de rochas?