Elementos: Alberto Manaca Maonguere; Dias Serafim Pandze; Ernesto Domingos Victorino; Guacha Armando Paulo; João Augusto Chocuda; Pedro Luis Januario

IV Grupo- Petr.Ignea e Metamorfica

As mudanças de pressão e temperatura causam reacções químicas entre os minerais enquanto a deformação é essencialmente mecânica causando distorção nas estruturas pré-existentes nas rochas ou, junto com as reacções químicas, formando novas estruturas características de metamorfismo.

Mudanças estruturais devido a deformação podem ser de grande escala (macroscópico, em escala de afloramento, ou das cadeias de montanhas), ou em escala bem menor (microscópica), refletindo frequentemente estruturas maiores do afloramento. Esses aspectos são tratados, em geral, na disciplina Geologia Estrutural. Na Petrologia metamórfica, trata-se das estruturas das rochas metamórficas em relação às reacções químicas e às transformações minerais.

Introdução

Metamorfismo; é o ajustamento mineralógico e estrutural das rochas sólidas às condições físicas e químicas que surgem em profundidade, abaixo da zona de metamorfismo e cimentação, e que diferem das condições em que as rochas se originaram. (F.J. Turner & J. Verhoogen, 1960, Igneous and Metamorphic Petrology, McGraw-Hill).

Os processos metamórficos ocorrem no âmago da crusta e, a sua actuação é inacessível a observação directa. As mudanças estruturais devido a deformação podem ser de grandes escalas ou em escalas menores, reflectindo frequentemente estruturas maiores do afloramento. Os fluidos (na sua maioria os aquosos) desempenham um papel preponderante nos processos de mudanças visto que, eles são um constituinte frequente de muitas rochas submetidas a transformação metamórfica.

1. Metamorfismo- conceito e processos metamorficos

Os principais factores do metamorfismo são as mudanças na temperatura, pressão e composição dos fluidos ou forte deformação.

2. Factores de metamorfismo

Temperatura

Pressão

Fluidos

Estas mudanças causam a recristalização no estado sólido como a rocha muda para o equilíbrio com novo ambiente.

O metamorfismo provoca uma série de mudanças na textura e composição de uma rocha.

As mudanças ocorrem para restauração de equilíbrio de rochas sujeitas a um ambiente diferente daquele em que se formou inicialmente.

Vários agentes de mudanças agem em combinação e criam ambientes metamórficos característicos dependendo de quais factores são mais importantes.

2.1.Factores de metamorfismo

Temperatura O calor é um dos factores mais

importantes no metamorfismo.

Com o aumento da temperatura de uma rocha, os seus minerais podem se tornar instáveis e reagir com outros minerais para formar novas associações minerais que sejam estáveis sob as novas condições.

Abaixo de 200 ° C, as velocidades das reacções são baixas, e a maioria dos minerais permanecerá inalterada por milhões de anos.

2.1.Factores de metamorfismo

À medida que a temperatura sobe, as reações químicas tornam-se mais vigorosas.

As estruturas cristalinas são quebradas e recriadas usando combinações diferentes de iões e estruturas atômicas diferentes.

Como resultado, novos minerais aparecem.

Temperatura

2.1.Factores de metamorfismo

Por ex. se a pressão é mantida constante a 2kb e aumentar a temperatura, o mineral andalusite recristaliza para silimanite a cerca de 600 ° C.

Se a T continuar a aumentar, a rocha fica parcialmente fundida a 700 ° C, e pode se formar mistura entre camadas de material sólido e camadas de magma.

Temperatura

2.1.Factores de metamorfismo

Quando a silimanite cristaliza, a ligação entre os átomos é rearranjada resultando em novas formas cristalinas.

A ideia fundamental aqui é que diferentes minerais estão em equilíbrio em diferentes temperaturas.

Os minerais numa rocha são indicadores de temperaturas em que a rocha foi metamorfisada.

Temperatura

2.1.Factores de metamorfismo

Por ex. Com uma diminuição de T, a silimanite torna-se instável; mas porque as velocidades de reação são inferior a T mais baixas, a silimanite pode percistirpor um longo tempo sem se converter de volta para andalusite . Em tais casos o mineral diz-se ser metastável.

Intrusão de magma quente. As T de magma variam entre cerca de 700-1200 ° C, dependendo de suas composições.

Zonas de diferentes associações minerais em rochas metamórficas, mostram que alguma vez existiram fortes gradientes térmicos em torno de intrusões ígneas.

Temperatura

2.1.Factores de metamorfismo

A T de rochas encaixantes em torno de uma intrusão aumenta à medida que o calor difunde-se da intrusão.

Este tipo de metamorfismo designa-se metamorfismo de contacto.

As duas formas mais importantes de adição de calor:

A P aumenta quando as rochas estão enterradas em altas profundidades da superfície da Terra.

Pressão

2.1.Factores de metamorfismo

Em zonas de subduções, onde a crosta oceânica é empurrada profundamente para o manto, também resulta em aumento de P.

O aumento de P também pode resultar de empilhamento de camadas de cavalgamento em limites de placas convergentes.

O enterro pode ser causado pela sedimentação prlongada numa bacia.

Durante uma elevação, as rochas experimentam uma diminuição progressiva de pressão.

Um exemplo extremo é o diamante, o qual é estável a pressões superiores a 30 Kb, alcançada em profundidades de mais de 100 km.

Pressão

2.1.Factores de metamorfismo

Essas alterações podem ser tão lentas que os minerais de altas pressões permanecem metaestáveis na nova pressão mais baixa.

Teorcamente, sofrem alterações metamórficas para trazer o equilibrio a pressões baixas.

Se a rocha continuar a seguir este caminho de P e T, pode ocorrer fusão parcial para formar pequenos corpos de magma.

Pressão

2.1.Factores de metamorfismo

O de altas T e P produz metamorfismo de alto grau.

O metamorfismo que ocorre em baixas T e P é chamado metamorfismo de baixo grau.

Obviamente, o metamorfismo ocorre sob diversas condições.

A Circulação de água quente do mar através da crosta oceânica fria produz mais rochas metassómáticas que todos outros processos combinados.

Movimento dos fluidos

2.1.Factores de metamorfismo

É o tipo mais característico do metamorfismo na crosta oceânica.

Este é chamado metamorfismo de cordilheiras oceânicas, no qual, olivina e piroxênio convertem-se em silicatos hidratados, incluindo serpentina, clorite e talco.

O sinal mais evidente de pressão dirigida é a orientação característica dos grãos de minerais lamelares tais como micas e clorite.

Deformação

2.1.Factores de metamorfismo

No granito, os minerais cristalizaram-se a partir de uma fusão na ausência de pressão dirigida. Cresceram livremente em todas direcções.

Um resultado importante da deformação metamórfica é o alinhamento de minerais no sentido da menor tensão.

Muitas rochas metamórficas formam-se onde as pressões não são orientadas de maneira uniforme, portanto, desenvolvem texturas em que os grãos de minerais tem orientações fortemente preferenciais.

Deformação

2.1.Factores de metamorfismo

Os tamanhos dos grãos em rochas foliadas aumentam com a intensidade do metamorfismo, ou seja, eles dependem da T e P litostática. Variam de microscópicos a muito grossos.

Deformação: pressão dirigida

2.1.Factores de metamorfismo

A foliação é um bom registo de deformação de rochas. Geralmente forma-se durante a recristalização associada à compressão horizontal regional.

9.1. Factores do metamorfismoDeformação: tensão dirigida

Em rochas metamórficas mais foliadas, o alinhamento mineral é praticamente perpendicular à direcção de orientação de pressão.

A orientação da folheação, portanto, está intimamente relacionada com as grandes dobras e padrões estruturais das rochas.

Os grãos típicos são poligonais, reflectindo o crescimento mútuo e competição por espaço.

O crescimento de quartzo durante o metamorfismo de arenito mostra este tipo de textura.

Deformação: pressão uniforme

2.1.Factores de metamorfismo

Os limites dos grãos são relativamente rectos e junções triplas são comuns.

A transformação de um protólito no seu equivalente metamórfico acontece devido as Reacções metamórficas que ocorrem para reduzir a energia livre do sistema diante às condições físicas e químicos.

A reacção de formação de wollastonita a partir de quartzo e calcita é um exemplo da reacção com devolatização, no caso de carbonatação. Um exemplo da reacção metamórfica com a desidratação, é a reacção do argilomineral caolinita com o quartzo para formar mica branca denominada pirofilita (ver figura A) que acontece logo no princípio de metamorfismo da rocha pelítica.

Reacções metamórficas

Al2Si2O5(OH)4 + 2SiO Al2Si4O10(OH)2 + H2O

Caolinita Quartzo pirofilita (fase fluida)

Com o aumento do grau do metamorfismo, a pirofilita (Al2Si4O10(OH)2) atinge o seu limite máximo de estabilidade, ocorrendo deste modo em ruptura, como mostra a equação asseguir:Al2Si4O10(OH)2 Al2SiO5 + SiO2 + H2O

Pirofilita Andalusite ou ciania Quartzo (fase fluida)

Reacções metamórficas

Reacções metamórficas

De acordo com essa figura A, observa- se que as curvas de equilíbrios encontram se no espaço pressão X temperatura, assim, temos:

(1)Al2Si2O5(OH)4 + SiO2 Al2Si4O10(OH)2+H2O

Caolinita Quartzo pirofilita (fase fluida)

(2)Al2Si4O10(OH)2 Al2SiO5 + SiO2 + H2O

Pirofilita Andalusite ou cianita água(fase fluida) (3) KAl3Si3O10 + SiO2 KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O

Moscovite K- Feld Cianita ou Silimanita

Reacções metamórficas

A cinética das Reacções metamórficas depende de (a): Natureza da assembleia mineral original e da sua

textura; A presença de uma fase fluida e da sua composição; Pressão e temperatura; e A deformação que a rocha sofre; Durante o processo de metamorfismo.

É definido como qualquer metamorfismo que ocorra numa grande região sendo, por definição, o mais importante em termos de extensão em área .

2. Tipos de metamorfismo

2.2.1. Metamorfismo regional:

Há três tipos de metamorfismo regional: Metamorfismo de carga ou soterramento Metamorfismo dínamo-termal ou orogênicoMetamorfismo de fundo oceânico

Resultado da compactação devido a carga de sedimentos em bacias sedimentares (soterramento de espessas camadas sedimentares e vulcânicas);

2. tipos de metamorfismo 2.2.1.Metamorfismo Regional:2.2.1.1.Metamorfismo de carga ou soterramento

Cristalização de novos minerais sob influência de fluídos intergranulares dos sedimentos;

Foliação horizontal sutil // a estratificação;

Deformação insignificante – prevalece – PL;

Em cinturões orogênicos nas margens de placas convergentes;

2. tipos de metamorfismo 2.2.1.Metamorfismo Regional:2.2.1.2.Metamorfismo dínamo-termal ou orogênico

Responsável pela formação de grande maioria das rochas da crosta

Rochas, em geral, estrutura foliada

Protólitos fortemente deformados (dobrados e cisalhado/falhados);

Transformações metamórficas ⇒ sob efeito de T, P litostática, P dirigida e tempo (milhões de anos);

Aitinge extensas regiões e alcança níveis profundos da crosta;

Foliação penetrativa definida pela orientação de minerais placóides ou prismáticos.

2.tipos de metamorfismo 2.2.1.Metamorfismo Regional:

2.2.1.2.Metamorfismo dínamo-termal ou orogênico

Xistosidade

O termo foi definido por Miyashiro et al (1971) para descrever o tipo de metamorfismo que ocorre nas cadeias meso-oceânicas, em resposta ao crescimento do fundo oceânico.

2. tipos de metamorfismo 2.2.1.Metamorfismo Regional:

2.2.1.3.Metamorfismo do fundo oceânico

Este tipo de metamorfismo é atribuído ao alto fluxo de calor e a circulação de fluidos que ocorre ao longo das dorsais oceânicas.

2. tipos de metamorfismo 2.2.1.Metamorfismo Regional:

2.2.1.3.Metamorfismo do fundo oceânico

A água é introduzida na rocha resultando numa circulação de fluidos hidrotermais através da crosta oceânica.

Basalto ⇒ xisto verde ⇒ anfibolito.

O mecanismo de criação de crosta e a interação com a água do mar, pode produzir metamorfismo em toda crosta oceânica, em escala regional.

Ocorre nas vizinhanças de uma rocha ígnea intrusiva como resultado de efeitos térmicos, ou metassomáticos, do magma quente.

2. tipos de metamorfismo 2.2.2.Metamorfismo de Contacto:

Restrito as rochas encaixantes ao redor da intrusão.

Metamorfismo de contato sofrido pelo calcário devido ao resfriamento do basalto

Zoneamento mineralógico - associações das fases metamórficas são dispostas concentricamente em volta do corpo intrusivo e a intensidade da recristalização, e graus metamórficos, aumentam em direção à intrusão.

2. tipos de metamorfismo 2.2.2.Metamorfismo de Contacto:

O metamorfismo de contato é um processo dinâmico que pode ocorrer em diversos ambientes tectônicos: orogênicos, anorogênicos, intra-placa ou margens de placas. As melhores auréolas ocorrem em ambientes anorogênicos.

2. tipos de metamorfismo 2.2.2.Metamorfismo de Contacto:

Adjacentes a falhas e zonas de cisalhamento;

2. tipos de metamorfismo 2.2.3.Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico:

ZC superficiais⇒ deformação rúptil, minerais são fragmentados ou mesmo pulverizado

ZC profundas ⇒ minerais com comportamento dúctil ⇒ forte deformação plástica e estiramento.

Reduz a granulação da rocha em escala diversa, deformando em escala variável;

Protomilonito, milonito e ultramilonito

2. tipos de metamorfismo 2.2.3.Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico:

Como este tipo de metamorfismo é produzido ao longo de zonas de falha e zonas de cisalhamento, é normalmente restrito a zonas orogênicas, ocorrendo ao longo de margens de placas.

2. tipos de metamorfismo 2.2.3.Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico:

Impacto de grandes meteroritos;

2. tipos de metamorfismo 2.2.4.Metamorfismo de Impacto:

O metamorfismo de impacto é caracterizado por condições de pressões e temperaturas extremamente altas (dezenas a centenas de kbars) provocadas pelas ondas de impacto.

Energia do impacto é dissipada como ondas de choque ⇒ fratura e desloca a rocha formando a cratera de impacto;

As fácies metamórficas são agrupamentos de rochas de varias composições mineralógicas formados em diferentes graus de metamorfismo e de protolitos diferentes; pois, existem dois pontos essenciais que permitem caracterizar o conceito de fácies metamórficas, nomeadamente:

Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados a partir de protolitos de composições diferentes num mesmo grau de metamorfismo; e

Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados sobre diferentes graus de metamorfismo a partir de protolitos da mesma composição.

Fácies metamórficas

As principais rochas metamórficas são encontradas no campo pressão X temperatura, como mostra a figura B asseguir, assim, temos as seguintes fácies nas metamórficas de acordo com a figura asseguir:

Principais minerais de fácies metamórfica produzidos a parte de rochas parentais de diferentes composições:

Facies metamórficas e seus minerais e paragêneses mineral característicos em rochas metamorfisadas de composição química básica

Obrigado pela vossa atenção!

Fim