Rochas Metamórficas

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;
• Essas transformações podem ocorrer
profundidades variadas na crosta terrestre;
em
• 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;
Granito
Gnaisse
• 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
Clorita
Estaurolita
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
FÁCIES
ZONA
METAMÓRFICA
CLORITA
BAIXO
XISTO VERDE
BIOTITA
GRANADA
ESTAUROLITA
MÉDIO
ANFIBOLITO
CIANITA
SILLIMANITA
ALTO
GRANULITO
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
pl.com/Productsservices/ShrimpII/shrimpapplications.aspx
http://www.asi-
Classificação das Rochas Metamórficas
• Gênese:
Rochas
Paraderivadas
e
Ortoderivadas:
1)
Rochas Ortoderivadas: quando as rochas ígneas são
protólitos;
2)
Rochas
Paraderivadas:
quando
sedimentares são protólitos;
as
rochas
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
Ardósia
Clivagem ardosiana
Grau Intermediário
Filito
Xisto (Minerais micáceos
abundantes)
Clivagem ardosiana
Xistosidade
Alto Grau
Gnaisse (poucos minerais
micáceos)
Bandado
Migmatito
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 (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?