BRILHA J.B.R., SEQUEIRA BRAGA M.A., PROUST D., DUDOIGNON P. (1998) - "Adisjuno colunar na chamin vulcnica de Penedo de Lexim (Complexo Vulcnico deLisboa) Morfologia e Gnese". Comunicaes do Instituto Geolgico e Mineiro, tomo84, fasc. 1, B164-B167.

A disjuno colunar na chamin vulcnica de Penedo de Lexim(Complexo Vulcnico de Lisboa) Morfologia e Gnese

JOS B.R. BRILHA*, M.A. SEQUEIRA BRAGA*, D. PROUST**, P. DUDOIGNON**

Palavras-Chave: Disjuno colunar; chamin vulcnica; tefrito; fracturao.

Resumo: A disjuno colunar na chamin vulcnica do Penedo de Lexim caracterizada por apresentar um Indice de Hexagonalidade de1.03 o que lhe confere um padro de fracturao prximo do maturo. O facto do processo de arrefecimento ter ocorrido a 2000 m deprofundidade induziu alguns factores que condicionaram decisivamente a gnese da disjuno colunar, pelo que as colunas do Penedo deLexim apresentam caractersticas que se distinguem dos prismas que ocorrem em escoadas sub-areas.

Key-words: Columnar jointing; volcanic neck; tephrite; fracturation.

Abstract: The columnar jointing in the Penedo de Lexim volcanic neck is characterized by a Hexagonality Index of 1.03, indicating themature nature of the fracturation pattern. The evolution of the cooling process in depth (2000 m) is responsible for the development ofcolumns with some different aspects in relation to prisms of sub-aerial lava flows.

INTRODUO

A ocorrncia de disjuno colunar como estrutura natural tem suscitado a curiosidade dos investigadoresdesde finais do sculo passado. Alguns exemplos tornaram-se mesmo importantes plos de atraco tursticacomo o caso da "Calada dos Gigantes" na Irlanda do Norte e da "Torre do Diabo" na Califrnia.

A formao de disjuno colunar em rochas vulcnicas um assunto que suscita alguma controvrsia, emespecial no que diz respeito sua gnese e desenvolvimento da morfologia (por exemplo, AYDIN & DeGRAFF,1988; BUDKEWITSCH & ROBIN, 1994; LONG & WOOD, 1986). Porm, parece ser consensual que a causa dadisjuno colunar se relaciona com a contraco trmica da lava provocada pelo seu arrefecimento. Embora estaestrutura possa ocorrer em vrios tipos de rochas (files e diques de rochas intrusivas, chamins vulcnicas,depsitos piroclsticos consolidados ou no, etc.) a quase totalidade dos trabalhos publicados limita-se aoestudo destas estruturas em escoadas lvicas sub-areas. A Calada de Gigantes constitui um dos casos maisconhecidos em que a geometria das seces transversais prismticas bastante regular, com uma grandepercentagem de hexgonos. Na verdade, se bem que se atribua esta forma disjuno colunar, a maior parte dosafloramentos apresenta um predomnio de formas pentagonais (BUDKEWITSCH & ROBIN, 1994). Muitos autoresjustificam a ocorrncia de prismas de seces hexagonais com base na teoria de que o hexgono a formageomtrica mais estvel em condies de ruptura de uma dada superfcie. Trabalhos recentes no estudo daevoluo do padro das estruturas colunares defendem que as formas hexagonais ocorrem aps uma evoluoprolongada no processo de construo da disjuno prismtica.

Ao longo deste trabalho ir ser apresentado parte de um estudo efectuado no Penedo de Lexim (BRILHA,1997) sendo apenas discutida a disjuno colunar observvel no referido afloramento morfologia dos prismas esua relao com as condies fsicas prevalecentes durante a gnese da fracturao.

ENQUADRAMENTO GEOLGICO

O Penedo de Lexim, localizado a cerca de 30 km a Norte de Lisboa, pertence ao Complexo Vulcnico deLisboa. Este Complexo representa um conjunto magmtico do Cretcico Superior que compreende basaltosalcalinos juntamente com traquibasaltos, traquitos e riolitos (PALACIOS et al., 1988). O afloramento (com 5518Ma, de acordo com MATOS ALVES et al., 1980) uma chamin vulcnica constituda por um tefrito macioapresentando disjuno colunar regular. A rocha possui uma textura porfirtica com fenocristais de olivina,piroxena e ulvospinela. A matriz constituda por microcristais de olivina, piroxena, ulvospinela e plagioclase.A mesostase definida pela associao de calcite, apatite, feldspato alcalino, plagioclase, analcite, natrolite einterestratificados clorite/esmectite. Estes minerais hidratados (zelitos e minerais de argila) no so formados

* Departamento de Cincias da Terra, Universidade do Minho, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga Codex, Portugal(jbrilha@dct.uminho.pt)** U.R.A. 721 Argiles, Sols et Altrations, Universit de Poitiers, 86022 Poitiers Cedex, France

por uma alterao hidrotermal nem pela meteorizao, resultando das fases finais do processo de cristalizaofraccionada (BRILHA, 1997).

A solubilidade da gua no magma uma funo da presso, de acordo com a equao P1/2 = 3.124XH2O +0.444 (MACPHERSON, 1984). O teor em gua das amostras estudadas permitiu calcular que a solidificao domagma de Lexim ter ocorrido a uma profundidade de 2000 m (para uma presso de 600 bar e uma densidademdia de 2.9 g/cm3). Este teor de gua das amostras de Lexim est de acordo com a sua composio isotpicaem oxignio, tpica para basaltos alcalinos. O afloramento do Penedo de Lexim representa assim uma poro dopreenchimento da conduta vertical do antigo aparelho vulcnico (com 30 m de dimetro) que ter solidificadoem profundidade (2000 m).

Os processos de cristalizao e de prismao foram condicionados pelo arrefecimento lento e pela elevadapresso litosttica existente a 2000 m de profundidade (BRILHA et al., 1995; BRILHA et al., 1997; BRILHA, 1997).A ocorrncia de fenocristais de olivina, piroxena e ulvospinela revela a existncia de uma cristalizaointratelrica. Por outro lado, a presena de microcristais de olivina com hbitos cristalinos tpicos dearrefecimentos muito rpidos sugere que parte da cristalizao ocorreu durante um curto perodo de tempocontemporneo com a ascenso da lava desde a cmara magmtica at um determinado nvel da conduta vertical,o nvel actual de exposio. Finalmente, a lava completou o seu processo de solidificao a baixas velocidadesde arrefecimento, tendo cristalizado sem formao de vidro vulcnico. O episdio da fracturao trmica dotefrito de Lexim no se resumiu formao das juntas e consequente disjuno colunar. Estudos petrogrficos depormenor permitiram identificar e classificar sete tipos diferentes de fracturas e microfracturas, que sedistinguem principalmente pela sua geometria (BRILHA et al., 1994).

ASPECTOS MORFOLGICOS DOS PRISMAS

A observao mesoscpica do Penedo de Lexim, permite verificar a existncia de zonas com prismao bemregular e de outras zonas praticamente macias. O contacto entre estas duas zonas brusco. Em termos gerais, ascolunas encontram-se inclinadas para Norte com ngulos da ordem de 60-70. Apesar de ocorrerem prismasregulares tanto na base como no topo do afloramento, as colunas no so contnuas. Estas tero, no mximo,comprimentos de cerca de 5m, sendo interrompidas por zonas macias. O dimetro das colunas no varia demodo significativo ao longo do afloramento, possuindo valores da ordem de 40-50 cm.

Quanto s caractersticas das faces laterais das colunas, salienta-se o facto de elas se encontrarem semprerevestidas por um material de cr branca, fundamentalmente constitudo por zelitos. No se observa qualquerestriao ou bandeamento nas faces dos prismas, como usual em prismas de escoadas sub-areas. Registou-seporm que, raramente estas faces laterais so absolutamente planas, apresentando ondulaes.

Sendo a anlise das seces transversais dos prismas importante na definio da geometria das fracturas e doseu avano na frente de arrefecimento para um dado instante (BUDKEWITSCH & ROBIN, 1994), procedeu-se digitalizao de fotografias das seces transversais dos prismas do Penedo de Lexim. Para cada seco foicalculado o quociente (r) entre o eixo maior/eixo menor de uma elipse que melhor se ajusta seco poligonal,quociente este que reflecte a anisometria dos polgonos. Quando r se aproxima de 1, os polgonos denominam-seisomtricos. Para os vinte prismas representados, a mdia aritmtica de r 1.210.14. Para comparao refere-seque a mdia aritmtica de duzentos prismas amostrados na Calada de Gigantes (Irlanda), um dos exemplosonde o nmero de polgonos hexagonais maior, de 1.1870.121 (BUDKEWITSCH & ROBIN, 1994). Destemodo, o padro da prismao deste afloramento considera-se mais isomtrico que o padro dos prismas doPenedo de Lexim.

BUDKEWITSCH & ROBIN (1994) definem o Indice de Hexagonalidade de um padro polgonal pela seguintefrmula:cN = (5+7) + 4(4+8) + 9(3+9) + 1610 + 2511+... m que n a fraco de polgonos de n lados. Estendice indica o desvio do valor ideal (6 lados); quanto maior o valor, menor a correspondncia com padreshexagonais. Para 89 seces polgonais de Lexim, com um valor mdio de 5.52 lados por polgono, cN igual a1.03 . Este ndice calculado para 153 polgonos do afloramento da Calada de Gigantes de 0.78, sendo 5.93 onmero mdio de lados por polgono. Estes autores referem que este valor corresponde ao ndice mais elevadocalculado para padres naturais 'maturos'; inversamente, valores de 1.33 correspondem a padres totalmentealeatrios. Verifica-se assim que, de acordo com o ndice de Hexagonalidade, a prismao do Penedo de Leximaproxima-se de um padro 'maturo' embora esteja ainda longe de um padro tipicamente hexagonal.

EVOLUO DA PRISMAO

Relativamente ao desenvolvimento da fracturao por contraco trmica, necessrio definir a quetemperatura se inicia este processo e como se caracteriza o seu avano medida que a lava na conduta verticalarrefece e solidifica.

Estabelecimento do limite elstico da lava / temperatura de propagao da fracturaNo processo de arrefecimento do corpo gneo, quando atingida uma dada temperatura, a tenso provocada

pela contraco trmica excede a resistncia da rocha traco, originando a fracturao. A definio destatemperatura de fracturao tem sido discutida amplamente na bibliografia, encontrado-se limitad