Aula 2

Prof. Massimo Matteini

Instituto de GeociênciasInstituto de GeociênciasUniversidade de BrasíliaUniversidade de Brasília

Aula 2:

O magma

Petrologia Ígnea

•Definição de magma

•Parâmetros físicos e químicos que caracterizam o comportamento do magma: densidade, viscosidade, temperatura, pressão, conteúdos em voláteis e composição.

•Mecanismo de ascensão dos magmas no manto e na crosta. Emplazamento dos corpos magmáticos e o “problema do espaço”.

•Principais tipos de corpos intrusivos, sub-intrusivos e vulcânicos

•Mudanças composicionais no magma

•Evolução magmática

Magma: material natural de alta temperatura caracterizado por elevada mobilidade e que constitui um sistema químico-físico complexo formado por uma fase líquida de composição silicática, fases sólidas (minerais essencialmente silicáticos) e fases gasosas.

Um líquido silicático pode ser representado como uma rede tridimensional de cadeias, o polimeros, de tetraedro Si-O

-Densidade

-Viscosidade

-Conteúdo em voláteis

-Pressão

-Temperatura

-Composição

DensidadeÈ um parametro físico muito importante pela petrogenesis dos magmas.

O contraste de densidade entre o magma e o ambiente solido a seu alrededor, permite o ascenso do mesmo magma para a superficie o os víveis mais superficias da crosta

O contraste de densidade controla também os processos de diffreneciação, como a cristalização fraccionada

A densidade de um magma è função da sua composição química, temperatura e pressão

Viscosidade: a medida da resistência interna de uma substância ao fluxo quando es submetida a uma tensão.

Essa propriedade é medida por um coeficiente que depende do atrito interno em função da coesão das partículas de seus componentes. Quanto mais viscosa uma fusão, mais difícil de fluir e maior o seu coeficiente de viscosidade.

A viscosidade depende de:

- Composição dum magma (conteúdo em Si e Al, responsáveis da construção das cadeias silicáticas

- Conteúdo dos voláteis (H2O) dissolvidos num magma (responsáveis de interromper cadeias silicaticas

- Cristalinidade (proporção de cristais num magma)

Os magmas ácidos são mais viscosos e fluem com mais dificuldade do que os magmas básicos que tem um menor coeficiente de viscosidade.

Viscosidade

Viscosidade

A unidade de medida è o

Poise (Pascal x seg)

Exemplos:

Ar: 10 -5

Água: 10 -3

Mel:10 1

Asfalto frio:10 8

Vidro: >10 12

Viscosidade: a medida da resistência interna de uma substância ao fluxo quando es submetida a uma tensão.

A viscosidade diminui com o aumento do conteúdo em voláteis. Essa diminuição es mais importante em magmas ácidos.

Conteúdo (em %) de água no magma riolítico

Voláteis no magma

O conteúdo em voláteis dum magma es a quantidade de gases dissolvidas num fundido silicático

A solubilidade (conteúdo) de H2O num magma depende principalmente de:

- Pressão a que um magma encontre-se no interior da crosta terrestre .

Conteúdo em voláteis

Maior a pressão, maior es a solubilidade de H2O e a quantidade que pode ficar no magma.

5

8

A diminuição da pressão durante o ascenso do magma causa a diminuição da solubilidade dos voláteis.

Processo de vesiculação

O magma pode passar da posição A a posição C por enriquecimento em voláteis conseqüentemente ao processo de cristalização em câmara magmática

O magma durante seu ascenso na crosta passa da posição A a posição B. Em A o magma es sobsaturo em gases y todos os voláteis som dissolvido na fusão. Em B o magma es supersaturo em gases e começa o processo de vesiculação com a nucleação de bolhas.

Temperatura

As temperaturas dos magmas perto da superficie terrestre variam entre 700º C (para os magmas ácidos, mais ricos em SiO2) e 1200º C (para os magmas básicos, mais pobres em SiO2).

Pressão

Os magmas podem se achar em condições de pressão muito diferentes, desde <30 Kb no manto até praticaménte a pressáo atmosférica no caso das erupções vulcânicas

• SiO2 35-78 %

• TiO2 0,01-3 %

• Al2O3 8-20 %

• FeOtot 0,1-15 %

• MnO 0,01-0,5 %

• MgO 0,01-20%

• CaO 0,01-15 %

• Na2O 0,01-10 %

• K2O 0,01- 10 %

• P2O5 0,01-1,5 %

conteúdo de SiO2 em peso %

Ultrabásica< 45

Básica45 - 52

Intermediária52 - 63

Ácida>63

Sílice (SiO2) é o principal óxido entre os constituintes das rochas magmáticas. Por isso representa o parâmetro mas comumente usado para a classificação das rochas magmáticas

Em geral as rochas ultrabásicas correspondem ás ultramáficas, as básicas ás máficas, as intermediaria e ácida ás félsicas

Exemplos de composição de diferentes rochas magmáticas

Os magmas geram-se nas regiões fontes (manto o crosta) e ascendem por contraste de densidade. Quando encontram uma zona da crosta com a mesma densidade, os magmas estacionam e esfriam em reservatórios, chamados câmaras magmáticas.

Ascenso dos magmas

A mobilidade de um magma na crosta é controlada principalmente por:

-Gravidade: contraste de densidade entre líquido (magma) e sólido (rochas do manto e da crosta)

-Pressões diferenciais: que podem facilitar a ascensão do magma

Os magmas (basalticos) que se geram no manto superior têm uma densidade menor da peridotita que constitui o manto mesmo. Por isso podem ascender até o limite com a crosta (Moho)

Sobrepressão do magma

Os magmas ascendem a traves de dois mecanismos:

Diapiros: corpos de magmas flotantes que ascendem empurrando as rochas dúteis e altamente viscosas da crosta inferior o do manto (evidencias de campo, estudos experimentais)

Diques: fraturas sub-verticais em rochas comportamento frágil da crosta superior

Diapiros

Diques

Emprazamento dos magmas na crosta

Mecanismos de emprazamento:

•Stoping

•Ring-fracture stoping

•Ballooning

•Doming

• ........

Importancia do control tectónicos

Stoping

Ring-fracture stoping

Ballooning

Formação dos laccolitos (Doming)

Control tectónico no emprazamento dos magmas na crosta

Condições para que um magma chegue a superfície

1) Existência de uma fratura que conecte diretamente a fonte, o reservatório, do magma com a superfície

2) Capacidade do magma de mover-se a traves desta fratura

As rochas intrusivas podem formar distintos tipos de corpos:

Corpos intrusivos rasos

Pescoços vulcânicos: São condutos vulcânicos circulares o eliptcos preenchidos de lava que geralmente apresentam-se expostos após da erosão diferencial do edifico vulcânico circundante

Soleiras (sills): corpos rasos, intrusivos, tabulares concordantes com disposição horizontal no momento do emprazamento.

Diques: corpos rasos, intrusivos, tabulares discordantes com disposição subvertical a vertical no momento do emprazamento.

Lopólitos: corpos intrusivos rasos, concordante subtabulares com forma de taça e que podem atingir até dezenas de quilômetros de diâmetros.

Lacólitos: corpos intrusivos rasos, concordante subtabulares com forma de quarda-chuva e dimensões menoresque as dos lopólitos

Corpos intrusivos de media a grandes profundidade

Stocks, plugs, plutons e intrusões circulares: são corpos intrusivos geralmente com área inferior a 100 km2. Genericamente são denominados plútons o maciços. São corpos discordantes que em planta apresentam formas arredondadas, elipticas, irregulares ou poligonais (contatos por falhas)

Batólitos: são gigantescas massas rochosas magmáticas formadas por coalescência de numerosas intrusões, que podem atingir centenas de quilômetros de comprimentos e dezenas de largo

Diferenciação magmática

A composição dos magmas primários è modificada a causa dos processos de diferenciação.

A diferenciação (o fracionamento) pode ser definida como a formação de uma variedade de substancias a partir de um material inicial único (Cox et al., 1979). Esse termo não implica um mecanismo específico.

Um sistema magmático pode ser:

Fechado: como todos os sistema fechados, o sistema magmático tem só relações de troca de calor com seu meio ambiente

Aberto: o sistema magmático interage com suas rochas encaixantes e/ou com outros magmas

Variaçôes composicionais em sistemas magmáticos fechados

Mecanismos de diferenciação:

•Cristalização fraccionada: separação dos cristais do líquido

•Inmiscibilidade de líquidos: separação de dois líquidos

•Acção pnematolítica: separação de fase gassosa do líquido

CRISTALIZAÇÃO FRACIONADA

Processo de diferenciação magmática decorrente da cristalização progressiva de minerais diversos a partir de um magma parental com o decaimento de temperatura de maneira a cristalizarem antes os minerais de mais alto ponto de fusão (os mais ferro-magnesianos), resultando em cristais e magma residual que têm, separadamente, composição diferente da do magma original e, com o avanço do processo tem-se minerais mais félsicos cristalizando.

Estas fases minerais fracionadas podem se concentrar e formar rochas de diversas composições através de vários processos, como: decantação de cristais mais pesados em camadas no fundo da câmara magmática, flotação de cristais mais leves em camadas mais para o topo, filtragem do magma residual pressionado/bombeado para fora da câmara magmática com concentração de minerais em bandas devido ao fluxo hidráulico do magma com seus cristais em suspensão.. Além da temperatura, variações da pressão e de fases fluidas no magma, entre outros fatores, podem alterar a sequência de cristalização magmática.

Cristalização fraccionada

•Separação gravimétrica

•Filtragem por compressão

•Concentração de cristais por láminas de fluxo

•Concentração de cristais por correntes de convecção

Separação gravimétrica

Lei de Stocks V=2gr2(ds-dl)

9

V = velocidade de queda (cm/seg)

g = aceleração devido à gravidade (980 cm/seg2)

r = raio da partícula esférica (cm)

s = densidade da partícula esférica contínua (g/cm3)

l = densidade do líquido (g/cm3)

= viscosidade do líquido (1 c/cm sec = 1 poise)

FigurasFiguras Drever e Johnston (1958). Royal Soc. Edinburgh Drever e Johnston (1958). Royal Soc. Edinburgh Trans., 63, 459-499.Trans., 63, 459-499.

Concentração de cristais por láminas de fluxo o (segregação por fluxo)

Imiscibilidade de LíquidosImiscibilidade de Líquidos

Figure . Diagrama de fase isobáricade T-x do sistema Fo-SiO2 do sistema em 0,1 MPa. Após Bowen e Anderson (1914) e Grieg (1927). Amer. J. Sci.

Líquido imiscibilidade do sistema Fo-SiO2

- Líquido imiscível tardio, rico em sílica, em basaltos toleíticos ricos em Fe

- líquidos silicáticos e líquidos ricos em sulfetos

- Líquidos silicáticos e carbonáticos (Sistema carbonatito-nefelinito).

Exemplos de imiscibilidade de líquidosExemplos de imiscibilidade de líquidos

Variaçôes composicionais em sistemas magmáticos abertos

Em sistemas magmáticos abertos, o magma interage com as rochas encaixante o com outros magmas.

Os principais processos são:

•Recarregamento de cámaras magmáticas

•Mistura magmatica (mixing)

•Assimilação

Exemplo de mixing

Por via de:

a) fusão do contaminante

b) incorporação mecânica e reação entre sólido e magma envolvente

Assimilação

Exemplo de assimilação

PROCESSOS DE DIFERENCIAÇÃO MAGMÁTICA

Na câmara magmática, a medida que o magma se esfria ocorrem processos de diferenciação que originam os diferentes tipos de rochas.

Aula 2

Documents

Transcript of Aula 2