Aula 06 - Rochas Metamórficas

Portas de Moura, Évora. Pt
Millook Haven - Cornwell - UK
Rochas Metamórficas
Prof: Marcel Sena Campos
CICLO LITOLÓGICO
ROCHAS
ROCHAS
SEDIMENTARES
MAGMÁTICAS
(formadas por diagénese de
sedimentos em baixas
condições P e T)
(arrefecimento e
consolidação de magma em
elevadas condições P e T)
Como reagem as rochas quando submetidas a condições P e T diferentes das que
presidiram à sua formação???
DEFORMAÇÃO
METAMORFISMO
(Falhas e dobras)
Rochas Metamórficas
As rochas
metamórficas formamse no interior da crusta
terrestre a partir de
outras pré-existentes.
O metamorfismo consiste na transformação
de uma rocha pré-existente. Ocorre com a
variação de pressão e temperatura, e ação
de fluídos sobre a rocha pré-existente.
Rochas metamórficas: Qualquer rocha que
no estado sólido sofreu mudanças na
temperatura, composição mineralógica e/ou
química no tempo geológico.
Quando uma rocha é sujeita
a condições de pressão e
temperatura diferentes das
que presidiram à sua
formação, sofre um
conjunto de adaptações
mineralógicas e texturais
que ocorrem, geralmente,
no estado sólido, isto é, sem
que ocorra fusão total da
rocha que lhe deu origem.
FACTORES DE METAMORFISMO
Vários factores provocam a instabilidade das rochas pré-existentes levando à
alteração da composição mineralógica e/ou textura

TEMPERATURA
 TENSÃO
 FLUIDOS
 TEMPO
TEMPERATURA
 Aumenta
com a profundidade (excepto no caso de
intrusões magmáticas a baixas profundidades).
 Por acção do calor (sem fundir), certos minerais
podem tornar-se instáveis nas novas condições: ocorre
quebra de ligações químicas na estrutura cristalina e
formação de novas ligações originando estruturas
cristalinas diferentes e, consequentemente, novos
minerais.
 Surgem assim novas combinações de minerais mais
estáveis que formam rochas metamórficas.
TENSÃO
No interior da Terra a pressão que se faz sentir provoca
TENSÃO sobre as massas rochosas.
TENSÃO LITOSTÁTICA
 Resulta
do peso das camadas suprajacentes e a força
(intensidade) aplicada é igual em todas as direcções
Diminui o volume e aumenta a
densidade da rocha
(os minerais tendem a
ocupar menos espaço
tornando-se mais densos
TENSÃO NÃO LITOSTÁTICA (ou DIRIGIDA)
 A intensidade das forças aplicadas não é igual em todas as direcções (tensões
compressivas, distensivas e cisalhantes).
A rocha sofre deformação (dobra ou falha) e estas tensões produzem uma
orientação preferencial de certos minerais, ou seja, modifica o arranjo dos
minerais.
FLUIDOS
 Fluidos que circulam nos poros das rochas (ex. água quente com
substâncias dissolvidas) podem reagir com os minerais da rocha
levando à alteração da sua estrutura cristalina ou mesmo
transportá-los para outros locais onde podem reagir com minerais
diferentes
 Fluidos podem ter origem na desidratação de certas rochas
durante o metamorfismo ou ser libertados por magmas próximos
TEMPO
 O metamorfismo é um processo extremamente lento
sendo por isso de considerar o tempo como factor
determinante para a formação de uma rocha
metamórfica
A nova rocha, rocha
metamórfica, adquire
uma nova textura e,
por vezes, uma
composição
mineralógica diferente
MINERALOGIA DO METAMORFISMO
MINERALOGIA DO METAMORFISMO
Factores de metamorfismo influenciam
RECRISTALIZAÇÃO dos minerais:
reorganização dos elementos de um mineral original numa
combinação mais estável, nas novas condições P e T
- alteração da composição química dos minerais originais
formando-se novos minerais… ou…
- … alteração da estrutura cristalina de um mineral sem
variação da composição química (polimorfismo).
 alguns minerais são estáveis numa gama ampla de condições P
e T, pelo que permanecem ou reaparecem durante o processo de
metamorfismo e são comuns a rochas metamórficas, magmáticas
e sedimentares
Quartzo
e calcite
Feldspatos
(minerais de argila, comuns nas rochas
sedimentares, formam-se por
transformação dos feldspatos que são
pouco estáveis à superfície. No entanto,
quando os minerais de argila são levados
para grandes profundidades, a elevadas P
e T, transformam-se de novo em
feldspatos, mais estáveis nas novas
condições).
 outros minerais formam-se num intervalo
muito restrito de P e T e são exclusivos de
rochas metamórficas
MINERAIS-ÍNDICE
Esta mineralogia típica permite:
- distinguir rochas metamórficas de outro tipo de rochas;
- caracterizar as condições de P e T presentes quando a rocha se
formou (paleobarómetros e paleotermómetros);
- identificar diferentes graus de metamorfismo.
Aumento das condições de P e T relaciona-se com o grau de
metamorfismo
Aumento da intensidade do metamorfismo é acompanhado por
maior granularidade da rocha (intensa recristalização) e pelo
aparecimento de determinados tipos de minerais-índice.
Pela textura e composição mineralógica sabe-se o grau de
metamorfismo.
Caracteristicas do Metamorfismo
 Quanto maior o grau metamórfico, maior é
a transformação; menos se preserva da rocha
original. Há um aumento na densidade da
rocha. Estruturas anteriores e fósseis serão
destruídos com o aumento de P e T .
TIPOS DE
METAMORFISMO
 METAMORFISMO REGIONAL E
DINÂMICO
 METAMORFISMO LOCAL OU DE
CONTACTO
METAMORFISMO REGIONAL
• afecta extensas áreas
• ocorre em profundidade
• associado a fenómenos tectónicos
(colisão de placas)
• elevadas temperaturas e tensões são
factores dominantes
• as rochas formadas apresentam
foliação como resultado da actuação
de tensões dirigidas durante a
recristalização
METAMORFISMO REGIONAL – rochas típicas
METAMORFISMO LOCAL OU DE CONTACTO
• tem carácter localizado
• ocorre a baixas pressões numa zona de contacto com intrusão
magmática, que aquece e liberta fluidos para as rochas
adjacentes (alterando a sua composição mineralógica)
• a região de rochas alteradas junto à intrusão magmática –
AURÉOLA DE METAMORFISMO
• o grau de metamorfismo diminui com a distância à intrusão
• temperatura elevada e fluidos são factores dominantes não
tendo a tensão um papel significativo
• rochas não apresentam foliação
METAMORFISMO DE CONTACTO – rochas típicas
Hornfels
Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico
Cataclasito
Ultrametamorfismo – fronteira metamorfismo / magmatismo
Anatexia – rochas metamorficas iniciam processo de fusão
parcial quando ultrapassados certos limites de P e T
Metamorfismo de impacto
impactito
Metamorfismo Isoquímico x Metassomatismo
No metamorfismo ocorrem duas situações extremas em termos de
processos:
1) Metamorfismo Isoquímico: as rochas se comportam como um
sistema fechado, sem ganhos/perdas de constituintes químicos;
2) Metassomatismo: as rochas são submetidas à variações
composicionais.
Caso geral: os processos metamórficos ocorrem em sistema
parcialmente aberto com trocas livres fluido-rocha, porém com
variações químicas desprezíveis.
Processo importante: reação química
Paragêneses Minerais x Fácies Metamórficas
Uma assembléia mineral em equilíbrio de uma rocha é denominada
Paragênese Mineral. Para uma assembléia mineral em equilíbrio em
uma rocha metamórfica diz-se que esta pertence a uma Fácies
Metamórfica. Para cada fácies é assumida uma determinada condição
de P e T de formação.
O conhecimento da mineralogia de uma rocha metamórfica permite
a interpretação das condições fisico-químicas de formação da rocha
bem como o seu protólito.
Uma vez que o metamorfismo está em andamento, novas assembléias
minerais (paragêneses minerais) vão se formando a partir das
anteriores e de reações fluido-rocha.
Fácies Metamórficas
Assembléias minerais características que definem as variações
do grau metamórfico, essencialmente em função de P e T.
1) Fácies Sub-Xisto Verde (Zeolita e Prehnita-Pumpellyta)
2) Fácies Xisto Verde = Baixo grau metamórfico
3) Fácies Anfibolito = Grau médio
4) Fácies Granulito = Alto grau metamórfico
5) Fácies Xisto Azul = Alta pressão e baixa temperatura
6) Fácies Eclogito = Elevadissimas pressões e temperaturas
7) Fácies Hornfels = Alta temperatura e baixa pressão
Estruturas
Estrutura maciça: ocorre quando o metamorfismo ocorre sem
atuação de pressão dirigida.
Estrutura orientada: ocorre com a atuação de pressão
dirigida. Tipos:
a) Foliação: estrutura planar formada em função das tensões e
constituída por minerais planares (sheet) tipo muscovita, clorita…
b) Clivagem ardosiana: estrutura planar fina característica de
metapelitos de baixo grau metamórfico;
c) Xistosidade: Foliação grosseira característica de baixo a médio grau
metamórfico.
d) Estrutura Gnáissica: Estrutura bandada composta por faixas claras
e escuras alternadas e característica de grau metamórfico alto.
Nuno Correia 08-09
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Nuno Correia 08-09
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Textura
As texturas das rochas metamórficas desenvolvem-se por blastese que
é o processo de nucleação e crescimento mineral no estado sólido.
A geração de minerais metamórficos pode se dar por:
a) Recristalização
Calcário = Mármore
Arenito = Quartzito
Argilas = Mica-xisto ou Clorita-xisto
b) Neomineralização
Folhelho = Hornfels
Basalto = Granulito
Texturas
Textura Granoblástica: textura isótropa, sem dimensão orientada
preferencial dos grãos, pode desenvolver-se na forma de mosaicos,
onde os grãos adquirem dimensões similares com interfaces retas e
junções tríplices (granoblástica poligonizada). Ocorre c/qzo, kf.
Textura Lepidoblástica: quando ocorrem minerais micáceos
orientados (muscovita, clorita…).
Textura Nematoblástica: quando os minerais orientados são
prismáticos(anfibólios, piroxênios).
Textura Porfiroblástica: quando ocorrem minerais grosseiros em
matriz fina.
Textura Milonítica: minerais orientados em rocha gerada por
processos tectônicos.
Textura nematoblástica
Textura lepidoblástica
Textura granoblástica
Textura porfiroblástica
Textura porfiroclástica
Exemplos de rochas
metamórficas
Por vezes, durante o metamorfismo, as rochas podem
ser impregnadas por fluidos, originando-se,
frequentemente cristais que, lapidados, constituem as
pedras preciosas.
O maior rubi descoberto no hemisfério norte
até agora foi lapidado em diversas peças, afirma
a empresa responsável pela descoberta, a True
North Gems. A companhia canadense descobriu
o ruby de 440 quilates em 2005 na Groenlândia.
A gema foi então reduzida para uma peça de 302
quilates pelo joalheiro Thomas McPhee, que
levou 10 meses para completar o trabalho. Pode
chegar a 500 mil dólares quando for a leilão.
IMPORTÂNCIA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS PARA A
ENGENHARIA CIVIL
No que diz respeito à mineralogia das rochas metamórficas
verifica-se que parte dos minerais que participam de sua
composição (típicos do metamorfismo) é estável apenas nas suas
condições de formação e quando submetidos a novas condições
físico-químicas se alteram facilmente.
Dois enfoques distintos:
(1) mineralogia das rochas – que quando alteradas podem dar
origem a produtos altamente plásticos e de baixa resistência, muitas
vezes orientados, o que torna o problema maior ainda;
(2) mineralogia dos Produtos Residuais – como os
mineraispresentes nas rochas metamórficas são, na maioria das
vezes,silicatos de Al, Ca, Na e Mg, sua alteração pode
proporcionar a presença no solo de argilominerais expansíveis.
IMPORTÂNCIA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS PARA A
ENGENHARIA CIVIL
Com relação às estruturas, as rochas metamórficas
podem apresentar dois tipos básicos de problemas, como
decorrência do fato de exibirem uma orientação dos
minerais em superfície:
(1) estes planos são planos potenciais de instabilidade mesmo
quando a rocha não está alternada;
(2) estas superfícies podem se tornar caminhos preferências de
percolação da água podendo gerar grande perda de resistência
Rochas Metamórficas e a
Construção Civil
Mármores: fabricação de clínquer e cal
Mármores, quartzitos orientados (pedra
mineira), ardósias, gnaisses: lajes, revestimento
– a estrutura orientada facilita a exploração
Fragmentos de brita devem ser,
preferencialmente, equidimensionais, tornando
a maioria das rochas metamórficas inadequadas
para este fim
Rochas Metamórficas e Riscos
Ambientais
Xistosidade e foliação de muitas rochas metamórficas é
plano de debilidade: riscos de deslizamento em
construções (pequeno e grande porte) em encostas; pode
facilitar o escape de água
Presença de rocha moída (zonas de falhas: cataclasito e
milonito): zonas de debilidade, infiltração de água (grandes
obras, barragens, túneis)
Pedra Mineira:
Muscovita Quartzito