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Rochas Metamórficas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO – UNIVASFCAMPUS SERRA DA CAPIVARA

COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCINAT

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 6 – Para Entender a TerraCapítulo 18 – Decifrando 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 agrandes temperaturas e pressões capazes deprovocarem transformações nestas;

• Essas transformações podem ocorrer emprofundidades variadas na crosta terrestre;

• Vale ressaltar que este processo necessita de umtempo mínimo para que as mudanças ocorramna rocha e suas condições se equilibrem comàquelas do ambiente que a transformou;

GranitoGnaisse

• Em geologia, o tempo mínimo (curto) seriaem torno de pouco mais de um milhão deanos;

(Meta = mudança e Morfo = forma)

• Metamorfismo é o conjunto de processos, queocorrem no estado sólido, pelos quais umadeterminada rocha é submetida e que ao finalapresenta características distintas daquelas antesdo processo de metamorfismo;

• As rochas originais anterior ao metamorfismo sãochamadas de protólitos. Estas podem ser tantoígneas quanto sedimentares e até mesmometamórficas;

• As mudanças ocorridas no protólito dão origem a uma rocha metamórficaque pode ser definida como:

Rochas que se originam de outras preexistentes, como resposta asmudanças nas condições de temperatura e pressão no interior da crostaterrestre.

As mudanças ocorridas no calcário daimagem ao lado, sofreu recristalização(transformação dos cristais de calcita)alterando a textura inicial da rocha;

Neste caso, o mármore possui as mesmascomposições químicas e mineralógicas doprotólito (calcário).

• Outro exemplo pode ser dado de um arenito submetido a temperatura epressão de grau intermediário (T entre 400°C e 600°C e P 4 e 6 kbar);

XistoArenito

Fatores que controlam o metamorfismo

• Natureza do protólito (tipo de rocha anterior – sedimentar, ígnea oumetamórfica);

• 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 processosdiagenéticos, 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 deformação de rochas metamórficas;

A região amarela refere-se àscondições para a diagênese(condições para a formação de rochassedimentares);

A região alaranjada para as condições,a partir de experimentos, para aformação de rochas metamórficas;

A zona avermelhada indica o limite defusão da rocha quando estas passama ser magma.

Grau Metamórfico da Rocha

• Indica as condições de pressão etemperatura que a rocha foisubmetida durante ometamorfismo;

• Conforme a figura, quantomaior o grau metamórficomaior a profundidade e ascondições extremas;

• À medida em que o grau muda,a textura e a composiçãomineralógica 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 sãoproduzidas essas características;

Ocorrem principalmente nas margenscontinentais convergentes e nos arcos deilhas, formados pelo efeito da colisão deplacas tectônicas;

Nas faixas centrais dessas grandesestruturas da crosta ocorrem zonas deformação de rochas metamórficas(cinturões metamórficos);

Metamorfismo Regional (ou Dinamotermal)

• Ocorre em regiões de tectonismo intenso, compressões e dobramentoscom vigência de pressões orientadas (cisalhamento) e altas temperaturas;

• Regiões de convergência entre placas (na formação de cadeiasmontanhosas), produz grandes quantidades de rochas metamorfizadas;

Metamorfismo de Contato (ou Termal)

• Ocorre ao redor de corpos ígneos intrusivos (batólitos) onde parte do calor étransferido às rochas adjacentes em forma de auréola;

• As rochas são livres de deformação;

Intrusão

Mármore

Calcário

MármoreCalcário

http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol100/lectures/16.html

Metamorfismo de contato – observar auréolas formadas pela alteração das rochas vizinhas pelo calor

Metamorfismo Cataclástico (ou Dinâmico)

• Ocorre em faixas longas e estreitas em adjacências de falhas ou zonas decisalhamento;

• As pressões dirigidas causam movimentação e ruptura (a energia mecânicaproduz 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/oucristalização, 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 dacrosta ocorre a deformação dúctil dos mineraisprodutos: 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 atextura 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 intergranularesdas rochas;

• Ocorre troca iônica entre a água quente circulante e as paredes das fraturas;

• Minerais desestabilizam-se e recristalizam em novas associações mineralógicas (entre 100a 370 °C);

• Ocorre também em áreas de vulcanismo submarino (cadeias meso-oceânicas) e emcampos geotérmicos, constituindo um importante processo formador de depósitosminerais;

Campo geotérmico – Exemplo com Geisers

Greenstone – rochahidrotermalisada que apresentaminerais de cor esverdeada(clorita, epidoto ou actinolita)

• 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 ouprecipitando 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 rochasformando a cratera de impacto, e de calor (pode alcançar até 5000 °C), que vaporiza meteoritos e funderochas;

Cratera do Arizona (EUA) – Diâmetro de 1,2 km e profundidadede 200 m

• Ondas de choque são transmitidas pelas rochas (frações de segundo) produzindopressões elevadas (até 1000 kbar*);

• Ondas reequilibram os minerais quase instantaneamente. Ex:

• Quartzo transforma-se em seus polimorfos de alta pressão – Stishovita e Coesita;

*Bar unidade de medida de pressão. 1bar = 1,02 kg/cm²; 1kbar = 1,02 x 10³ kg/cm²

http://rst.gsfc.nasa.gov/Sect18/Sect18_3.html

Mineral de coesita (em C) em grãos de quarzo. http://vsites.unb.br/ig/glossario/fig/Coesita.htm

Stishovita sintetizada em laboratoriohttp://www.hppi.troitsk.ru/products/stishovite1.htm

Minerais-índice e zonas metamórficas

• Paragênese – processo no qual um determinado conjunto de minerais(rocha ígnea ou metamórfica) desenvolvem-se associados em condiçõesde equilíbrio geoquímico e termodinâmico;

• As rochas metamórficas são produzidas por uma combinação de fatoresgeológicos;

• Alguns tipos de rochas são mais frequentes na crosta e o metamorfismose desenvolve repetitivo, desse modo é possível comparar rochas decomposição similar de terrenos distintos;

• George Barrow definiu os minerais-índices na ordem de aparecimentodefinida pela linha (isógrada) doprimeiro aparecimento;

• As linhas definem as zonasmetamórficas que recebem o nomeda isógrada;

• A sequência de minerais, a partir dazona de cisalhamento, é: clorita –biotita – granada – estaurolita –cianita – sillimanita;

Granada

Clorita

Estaurolita

Sillimanita

Cianita

Grau Metamórfico

• É a intensidade do metamorfismo no qual a rocha ficouexposta;

• Alto grau – altas temperaturas;

• Médio grau – temperaturas intermediárias;

• Baixo grau – condições brandas, de temperaturas baixas;

Fácies Metamórficas

• Uma mesma rocha apresenta associações minerais distintas quandosubmetidas a diferentes condições de T e P;

• Rochas com paragênese desenvolvida sob mesmas condiçõespertencem a uma mesma fácies metamórficas;

GRAU DE METAMORFISMO

FÁCIESZONA METAMÓRFICA

BAIXO XISTO VERDE

CLORITA

BIOTITA

GRANADA

MÉDIO ANFIBOLITO

ESTAUROLITA

CIANITA

SILLIMANITA

ALTO GRANULITO

K-FELDSPATO+ SILLIMANITA

ORTOPIROXÊNIO

Rocha Metamórfica

• Conceito - São rochas que seoriginam de outras rochaspreexistentes, como resposta amudanças nas condições detemperatura e pressão no interior dacrosta terrestre;

• Ao contrário das rochas ígneas esedimentares, as rochasmetamórficas desenvolvem-se emambientes inacessíveis à observaçãodireta;

• O conhecimento sobre este tipo de rocha se deve pela observação dasfeições daquelas expostas à superfície terrestre e aos estudos emlaboratório 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.asi-pl.com/Productsservices/ShrimpII/shrimpapplications.aspx

Classificação das Rochas Metamórficas

• Gênese: Rochas Paraderivadas e

Ortoderivadas:

1) Rochas Ortoderivadas: quando as rochas ígneas sãoprotólitos;

2) Rochas Paraderivadas: quando as rochassedimentares 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 comjunções tríplices de 120°

2. Lepidoblástica: predomínio de mineraismicáceos orientados (muscovita , biotita eclorita);

3. Nematoblástica: minerais orientadosprismáticos (anfibólios e piroxênios);

4. Porfiroblástica: algumas espécies minerais podem se destacar no tamanho poruma 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 pordescontinuidades 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 escalavariada com material granítico em veios ou bolsões;

4. Clivagem Ardosiana: orientação incipiente formada pela orientação de mineraismicáceos 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 presençade 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 graumetamórfico, granulação muitofina e composta por muscovita-clorita-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 granulaçãofina (maior que ardósia), com plano de xistosidade mais definido e com um brilho tambémmaior;

• Composição:

Muscovita-cloria-quartzo;

• Protólito: folhelhos e argilitos;

http://www.gccaz.edu/earthsci/imagearchive/phyllite.htmhttp://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/phylliteL.htm

• Xisto: rocha de grau intermediário metamórfico, possui granulação fina-média, compostade feldspatos (<20%), quartzo, muscovita-clorita e/ou biotita. Estrutura planar e/ou linearboa (xistosidade);

• Rocha brilhosa (micas metamórficas);

http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/schistL.htmhttp://www.gccaz.edu/earthsci/imagearchive/schist.htm

• Gnaisse: rocha metamórfica composta essencialmente por feldspato e quartzo (poucosminerais micáceos) apresentando estrutura de grãos estirados e/ou achatados de formafoliada (bandada) alternada;

• Forma-se em ambiente de alto grau metamórfico sendo seus protólitos tanto rochassedimentares (paraderivados) ou ígneas (ortoderivados);

http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/gneissL.htm

Rochas Monominerálicas

• Mármore: rocha resultante do metamorfismo sobre calcários, apresentam-se emestruturas bandadas ou maciças, essencialmente constituída de carbonatos e algunsminerais 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 (rochasedimentar) 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 egabros), apresentando-se maciças ou foliadas com textura granoblástica agrano-nematoblástica e compõe-se de hornblenda e plagioclásio (grau médioa 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/scg_sgm_sesg.html

Relação entre o grau de metamorfismo e seus produtos

• O metamorfismo imprimenovas texturas nas rochas;

• Em geral, quanto maior o graumetamórfico, maior será otamanho dos cristais;

Grau de Metamorfismo e Textura

BandadoBandadoXistosidadeClivagem ardosiana

Ardósia Filito Xisto (Minerais micáceosabundantes)

Gnaisse (poucos minerais micáceos)

Migmatito

Baixo Grau Grau Intermediário Alto Grau

Clivagem ardosiana

Importância Econômica

• Usadas como rochas ornamentais, usadas para revestimento na construçãocivil:

– Ex: Mármore e Ardósia.

• Recursos minerais – algumas zonas de metamorfismos de contato são ricasem minerais de interesse econômico.

– Ex: Schelita (CaWO4) – 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?