Rochas Metamórficas
UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO – UNIVASFCAMPUS SERRA DA CAPIVARA
COLEGIADO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA – CCINAT
Sumário
• Metamorfismo;
– Tipos de metamorfismo;
• Minerais índices e zonas de metamorfismo;
– Grau de metamorfismo;
• Rocha metamórfica;
• Classificação das rochas metamórficas;
– Textura, Estrutura e Nomenclatura;
• 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 agrandes temperaturas e pressões capazes deprovocarem transformações nestas;
• Essas transformações podem ocorrer emprofundidades variadas na crosta terrestre;
• Vale ressaltar que este processo necessita de umtempo mínimo para que as mudanças ocorramna rocha e suas condições se equilibrem comàquelas do ambiente que a transformou;
GranitoGnaisse
• Em geologia, o tempo mínimo (curto) seriaem torno de pouco mais de um milhão deanos;
(Meta = mudança e Morfo = forma)
• Metamorfismo é o conjunto de processos, queocorrem no estado sólido, pelos quais umadeterminada rocha é submetida e que ao finalapresenta características distintas daquelas antesdo processo de metamorfismo;
• As rochas originais anterior ao metamorfismo sãochamadas de protólitos. Estas podem ser tantoígneas quanto sedimentares e até mesmometamórficas;
• As mudanças ocorridas no protólito dão origem a uma rocha metamórficaque pode ser definida como:
Rochas que se originam de outras preexistentes, como resposta asmudanças nas condições de temperatura e pressão no interior da crostaterrestre.
As mudanças ocorridas no calcário daimagem ao lado, sofreu recristalização(transformação dos cristais de calcita)alterando a textura inicial da rocha;
Neste caso, o mármore possui as mesmascomposições químicas e mineralógicas doprotólito (calcário).
• Outro exemplo pode ser dado de um arenito submetido a temperatura epressão de grau intermediário (T entre 400°C e 600°C e P 4 e 6 kbar);
XistoArenito
Fatores que controlam o metamorfismo
• Natureza do protólito (tipo de rocha anterior – sedimentar, ígnea oumetamórfica);
• 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 processosdiagenéticos, 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 deformação de rochas metamórficas;
A região amarela refere-se àscondições para a diagênese(condições para a formação de rochassedimentares);
A região alaranjada para as condições,a partir de experimentos, para aformação de rochas metamórficas;
A zona avermelhada indica o limite defusão da rocha quando estas passama ser magma.
Grau Metamórfico da Rocha
• Indica as condições de pressão etemperatura que a rocha foisubmetida durante ometamorfismo;
• Conforme a figura, quantomaior o grau metamórficomaior a profundidade e ascondições extremas;
• À medida em que o grau muda,a textura e a composiçãomineralógica 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 sãoproduzidas essas características;
Ocorrem principalmente nas margenscontinentais convergentes e nos arcos deilhas, formados pelo efeito da colisão deplacas tectônicas;
Nas faixas centrais dessas grandesestruturas da crosta ocorrem zonas deformação de rochas metamórficas(cinturões metamórficos);
Metamorfismo Regional (ou Dinamotermal)
• Ocorre em regiões de tectonismo intenso, compressões e dobramentoscom vigência de pressões orientadas (cisalhamento) e altas temperaturas;
• Regiões de convergência entre placas (na formação de cadeiasmontanhosas), produz grandes quantidades de rochas metamorfizadas;
Metamorfismo de Contato (ou Termal)
• Ocorre ao redor de corpos ígneos intrusivos (batólitos) onde parte do calor étransferido às rochas adjacentes em forma de auréola;
• As rochas são livres de deformação;
http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol100/lectures/16.html
Metamorfismo de contato – observar auréolas formadas pela alteração das rochas vizinhas pelo calor
Metamorfismo Cataclástico (ou Dinâmico)
• Ocorre em faixas longas e estreitas em adjacências de falhas ou zonas decisalhamento;
• As pressões dirigidas causam movimentação e ruptura (a energia mecânicaproduz 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/oucristalização, encurvamento e quebras;
* Moagem dos grãos
Milonitos
Em regiões superficiais ocorre deformação rúptil, em regiões profundas dacrosta ocorre a deformação dúctil dos mineraisprodutos: 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 atextura 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 intergranularesdas rochas;
• Ocorre troca iônica entre a água quente circulante e as paredes das fraturas;
• Minerais desestabilizam-se e recristalizam em novas associações mineralógicas (entre 100a 370 °C);
• Ocorre também em áreas de vulcanismo submarino (cadeias meso-oceânicas) e emcampos geotérmicos, constituindo um importante processo formador de depósitosminerais;
Campo geotérmico – Exemplo com Geisers
Greenstone – rochahidrotermalisada que apresentaminerais de cor esverdeada(clorita, epidoto ou actinolita)
• 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 ouprecipitando 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 rochasformando a cratera de impacto, e de calor (pode alcançar até 5000 °C), que vaporiza meteoritos e funderochas;
Cratera do Arizona (EUA) – Diâmetro de 1,2 km e profundidadede 200 m
• Ondas de choque são transmitidas pelas rochas (frações de segundo) produzindopressões elevadas (até 1000 kbar*);
• Ondas reequilibram os minerais quase instantaneamente. Ex:
• Quartzo transforma-se em seus polimorfos de alta pressão – Stishovita e Coesita;
*Bar unidade de medida de pressão. 1bar = 1,02 kg/cm²; 1kbar = 1,02 x 10³ kg/cm²
http://rst.gsfc.nasa.gov/Sect18/Sect18_3.html
Mineral de coesita (em C) em grãos de quarzo. http://vsites.unb.br/ig/glossario/fig/Coesita.htm
Stishovita sintetizada em laboratoriohttp://www.hppi.troitsk.ru/products/stishovite1.htm
Minerais-índice e zonas metamórficas
• Paragênese – processo no qual um determinado conjunto de minerais(rocha ígnea ou metamórfica) desenvolvem-se associados em condiçõesde equilíbrio geoquímico e termodinâmico;
• As rochas metamórficas são produzidas por uma combinação de fatoresgeológicos;
• Alguns tipos de rochas são mais frequentes na crosta e o metamorfismose desenvolve repetitivo, desse modo é possível comparar rochas decomposição similar de terrenos distintos;
• George Barrow definiu os minerais-índices na ordem de aparecimentodefinida pela linha (isógrada) doprimeiro aparecimento;
• As linhas definem as zonasmetamórficas que recebem o nomeda isógrada;
• A sequência de minerais, a partir dazona de cisalhamento, é: clorita –biotita – granada – estaurolita –cianita – sillimanita;
Grau Metamórfico
• É a intensidade do metamorfismo no qual a rocha ficouexposta;
• Alto grau – altas temperaturas;
• Médio grau – temperaturas intermediárias;
• Baixo grau – condições brandas, de temperaturas baixas;
Fácies Metamórficas
• Uma mesma rocha apresenta associações minerais distintas quandosubmetidas a diferentes condições de T e P;
• Rochas com paragênese desenvolvida sob mesmas condiçõespertencem a uma mesma fácies metamórficas;
GRAU DE METAMORFISMO
FÁCIESZONA METAMÓRFICA
BAIXO XISTO VERDE
CLORITA
BIOTITA
GRANADA
MÉDIO ANFIBOLITO
ESTAUROLITA
CIANITA
SILLIMANITA
ALTO GRANULITO
K-FELDSPATO+ SILLIMANITA
ORTOPIROXÊNIO
Rocha Metamórfica
• Conceito - São rochas que seoriginam de outras rochaspreexistentes, como resposta amudanças nas condições detemperatura e pressão no interior dacrosta terrestre;
• Ao contrário das rochas ígneas esedimentares, as rochasmetamórficas desenvolvem-se emambientes inacessíveis à observaçãodireta;
• O conhecimento sobre este tipo de rocha se deve pela observação dasfeições daquelas expostas à superfície terrestre e aos estudos emlaboratório 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 - http://www.asi-pl.com/Productsservices/ShrimpII/shrimpapplications.aspx
Classificação das Rochas Metamórficas
• Gênese: Rochas Paraderivadas e
Ortoderivadas:
1) Rochas Ortoderivadas: quando as rochas ígneas sãoprotólitos;
2) Rochas Paraderivadas: quando as rochassedimentares são protólitos;
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 comjunções tríplices de 120°
2. Lepidoblástica: predomínio de mineraismicáceos orientados (muscovita , biotita eclorita);
3. Nematoblástica: minerais orientadosprismáticos (anfibólios e piroxênios);
4. Porfiroblástica: algumas espécies minerais podem se destacar no tamanho poruma 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 pordescontinuidades 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 escalavariada com material granítico em veios ou bolsões;
4. Clivagem Ardosiana: orientação incipiente formada pela orientação de mineraismicáceos 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 presençade 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 graumetamórfico, granulação muitofina e composta por muscovita-clorita-quartzo; pouco brilho;clivagem ardosiana;
• Protólito: argilitos e folhelhos;
• Filito: rocha formada em relativo aumento do grau metamórfico apresentando granulaçãofina (maior que ardósia), com plano de xistosidade mais definido e com um brilho tambémmaior;
• Composição:
Muscovita-cloria-quartzo;
• Protólito: folhelhos e argilitos;
http://www.gccaz.edu/earthsci/imagearchive/phyllite.htmhttp://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/phylliteL.htm
• Xisto: rocha de grau intermediário metamórfico, possui granulação fina-média, compostade feldspatos (<20%), quartzo, muscovita-clorita e/ou biotita. Estrutura planar e/ou linearboa (xistosidade);
• Rocha brilhosa (micas metamórficas);
http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/schistL.htmhttp://www.gccaz.edu/earthsci/imagearchive/schist.htm
• Gnaisse: rocha metamórfica composta essencialmente por feldspato e quartzo (poucosminerais micáceos) apresentando estrutura de grãos estirados e/ou achatados de formafoliada (bandada) alternada;
• Forma-se em ambiente de alto grau metamórfico sendo seus protólitos tanto rochassedimentares (paraderivados) ou ígneas (ortoderivados);
http://skywalker.cochise.edu/wellerr/rocks/mtrx/gneissL.htm
Rochas Monominerálicas
• Mármore: rocha resultante do metamorfismo sobre calcários, apresentam-se emestruturas bandadas ou maciças, essencialmente constituída de carbonatos e algunsminerais 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 (rochasedimentar) 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 egabros), apresentando-se maciças ou foliadas com textura granoblástica agrano-nematoblástica e compõe-se de hornblenda e plagioclásio (grau médioa 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/scg_sgm_sesg.html
Relação entre o grau de metamorfismo e seus produtos
• O metamorfismo imprimenovas texturas nas rochas;
• Em geral, quanto maior o graumetamórfico, maior será otamanho dos cristais;
Grau de Metamorfismo e Textura
BandadoBandadoXistosidadeClivagem ardosiana
Ardósia Filito Xisto (Minerais micáceosabundantes)
Gnaisse (poucos minerais micáceos)
Migmatito
Baixo Grau Grau Intermediário Alto Grau
Clivagem ardosiana
Importância Econômica
• Usadas como rochas ornamentais, usadas para revestimento na construçãocivil:
– Ex: Mármore e Ardósia.
• Recursos minerais – algumas zonas de metamorfismos de contato são ricasem minerais de interesse econômico.
– Ex: Schelita (CaWO4) – Importante fonte de Tungstênio para a indústria;