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T
odos estamos familiarizados com as formas pelas
quais o calor e a pressão podem transformar os ma-
teriais. Se fritarmos a carne crua moída, ela transfor-
ma-se em hambúrguer, que é constituído de componentes
químicos muito diferentes daqueles do produto cru. Quando
cozinhamos uma massa de waffle' em uma forma de ferro,
não apenas aquecemos a massa, mas também aplicamos
pressão sobre ela, transformando-a em um sólido rígido. De
modo similar, as rochas modificam-se quando submetidas a
altas temperaturas e pressões. Na crosta profunda da Terra,
a dezenas de quilômetros abaixo da superfície, as tempera-
turas e as pressões são altas o suficiente para metamorfosear
uma rocha, mas não o bastante para derretê-Ias. Aumentos
de calor e pressão e mudanças no ambiente químico podem alterar a composição mineral
e as texturas cristalinas das rochas sedimentares e ígneas, embora elas permaneçam sóli-
das o tempo todo. O resultado é a terceira maior classe de rochas: as rochas metamórfi-
cas, ou rochas de "forma modificada", as quais sofreram mudanças na mineralogia, na
textura, na composição química ou em todos esses três parâmetros.
As mudanças metamórficas colocam uma rocha preexistente em equilíbrio com os
seus novos ambientes. Se transcorrer tempo suficiente, geralmente, de 1 milhão de
anos ou mais (um tempo curto para os padrões geológicos), a rocha modifica-se mine-
ralógica e texturalmente até ficar em equilíbrio com as novas temperaturas e pressões.
Um caJcário fossilífero, por exemplo, pode ser transformado em um mármore branco
no qual não permanecem resquícios de fósseis. A composição química e mineralógica
da rocha pode permanecer inalterada, porém, sua textura pode ter mudanças drásticas,
de cristais de caJcita pequenos a cristais grandes intercrescidos. O folhelho, que é uma
rocha com boa estratificação e de grãos tão finos que os minerais individuais não po-
dem ser reconhecidos a olho nu, pode se tomar um xisto, no qual o acamamento origi-
nal é obscurecido e a textura é dominada por grandes cristais de mica. Nessas transfor-
mações metamórficas, tanto a composição mineralógica quanto a textura mudam, po-
rém a composição química geral permanece a mesma.
Os argilominerais são silicatos, porém diferem das micas pelo fato de conterem
muitas moléculas de água aprisionadas entre as camadas de silicatos na estrutura do
cristal. Durante o metamorfismo, a maior parte dessa água é perdida à medida que os
argilominerais são transformados em micas. Outras rochas, como aquelas que foram
alteradas por calor ou por fluidos derivados de atividade ígnea, têm sua mineralogia,
Metamorfismo e sistema Terra 228
Causas do metamorfismo 229
Tipos de metamorfismo 230
Texturas metamórficas 233
Metamorfismo regional e grau
metamórfico 237
Tedônica de placas e o
metamorfismo 239
2281 Para Entender a Terra
textura e composição química modificadas. Alguns minerais si-
licáticos são tão diagnósticos de metamorfismo que a mera pre-
sença deles indica que a rocha é metamórfica. Entre esses mi-
nerais estão a cianita, a andaluzita e a sillimanita; a estaurolita;
a granada; e o epídoto. Outros minerais são comuns em rochas
metamórficas, mas também são encontrados em rochas ígneas,
como é o caso da granada, do quartzo, da muscovita, do anfibó-
lio e do feldspato.
Há muitas razões para os geólogos estudarem as rochas me-
tamórficas, porém todas relacionadas a um objetivo comum:
entender como a crosta da Terra evoluiu ao longo da história
geológica.
Crosta oceânica-
A pressâo aumenta com a profun-
didade numa taxa, aproximadamente,
semelhante em todos os lugares, ...
Pressâo
(kilobars)
O
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Arco vulcânico
(zona de subducçâo)
Zona de extensâo de placas continentais
e formaçâo de cinturões de montanhas
Litosfera continental
estável e antiga
Este capítulo examinará as causas do metamorfismo,OI
tipos de metamorfismo que ocorrem sob certos conjuntesé
condições e as origens das várias texturas que caracterizam
uma rocha metamórfica.
~amorfismo e sistema Terra
O metamorfismo, como todos os outros processos geológicos,
é parte do sistema Terra. O principal ingrediente para gerar01
processos metamórficos é o calor interno da Terra, que conno
Astenosfera
o km
o 0l~~
65
30 30 30
50
... mas a temperatura au-
menta com taxas diferentes
em regiões diferentes.
Em arcos vulcânicos, a isoterma
de 1.300oC está, aproximada-
mente, a 50 km de profundidade ...
Figura 9.1 A pressão e a temperatura aumentam com a
profundidade em todas as regiões, como mostrado nestes blocos-
diagramas que representam, da esquerda para a direita, uma
região vulcânica, uma região continental e uma região de litosfera
continental estável e antiga. A pressão aumenta com a
... e, em crosta estável,
está aproximadamente
a 65 km de profundidade.
... em áreas de extensâo
de placas, a aproximada-
mente 30 km ...
profundidade mais ou menos na mesma taxa em todos os lugares,
mas a temperatura aumenta com taxas diferentes em regiões
diferentes. (A pressão é medida em kilobar; 1 kilobar é
aproximadamente igual a mil vezes a pressão atmosférica da
su perfície terrestre.)
Iaastransformações das rochas que dependem da variação de
temperatura.Assim, o calor interior da Terra fornece energia às
partesdosistema Terra que governam os processos metamórfi-
coseígneos.Como veremos mais adiante neste capítulo, o me-
tamorfismoresulta na liberação de vapor d'água, dióxido de
carbonoe outros gases. Esses gases escapam para a superfície
econtribuempara a atmosfera, afetando assim os processos que
dependemda composição atmosférica, como o intemperismo.
sasdo metamorfismo
Ossedimentose as rochas sedimentares pertencem aos ambien-
tesdasuperfície da Terra, enquanto as rochas ígneas resultam
dasfusõesda crosta inferior e do manto. As rochas metamórfi-
casexpostasna superfície são resultantes, principalmente, de
processosque atuam nas rochas em profundidades variáveis,
desdeacrosta superior até a crosta inferior. A maioria delas for-
mou-seem profundidades entre 10 e 30 km, ou seja, entre as
porçõesmediana e inferior da crosta. Embora o metamorfismo
aconteçaprincipalmente em profundidade, ele pode ocorrer,
também,na superfície terrestre. Podemos ver mudanças meta-
mórficasem superfícies cozidas de solos e sedimentos, situados
10"0 abaixode derrames de lavas vulcânicas.
o O calor e a pressão internos da Terra e a composição dos
fluidossão os três principais fatores que controlam o metamo r-
fismo.A contribuição da pressão é o resultado de forças verti-
cais,exercidas pelo peso das rochas sobrepostas, e de forças
horizontais,desenvolvidas quando as rochas são deformadas.
A temperatura aumenta com a profundidade, em diferentes
taxase em diferentes regiões da Terra, de 20 a 60°C por quilô-
metrode profundidade (Figura 9.1). Na maior parte da crosta
daTerra,as temperaturas aumentam com a profundidade se-
gundoum gradiente de 30°C por quilômetro. Assim, a tempe-
raturaserá de aproximadamente 450°C em uma profundidade
de15krn, sendo muito mais alta que a temperatura média da
superfície,que varia de 10 a 20°C na maioria das regiões. (Con-
firaa discussão de geotermas no Capítulo 2l.) A pressão em
umaprofundidade de 15 km provém do peso de todas as rochas
sobrejacentese o seu valor é de aproximadamente 4 mil vezes
apressãoexistente na superfície.
Emboraessas temperaturas e pressões possam parecer altas,
elascorrespondem apenas ao intervalo intermediário do meta-
morfismo,como mostra a Figura 9.2. Referimo-nos às rochas
metamórficasformadas sob temperaturas e pressões mais bai-
xasde regiões crus tais rasas como rochas de baixo grau e,
àquelasformadas em zonas mais profundas, em,temperaturas e
pressõesmais altas, como rochas de alto grau. A medida que o
lraudo metamorfismo muda, as assembléias minerais das ro-
;hasmetamórficas também mudam, permitindo aos geólogos
lefinirum conjunto de fácies metamórjicas, as quais descreve-
emosmais adiante.
) papel da temperatura
)calor afeta imensamente a mineralogia e a textura das ro-
has.No Capítulo 5, aprendemos sobre a importância da in-
uência do calor na quebra de ligações químicas e na altera-
ão das estruturas dos cristais das rochas ígneas. O calor tem
CAPíTULO9. Rochas Metamórficas 1229
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Temperatura, ·C
Figura 9.2 Temperaturas, pressões e profundidades em que se
formam as rochas metamórficas de grau baixo a alto. A faixa
escura mostra a variação da temperatura e da pressão de acordo
com a profundidade, na maior parte da área continental.
um papel igualmente importante na formação de rochas meta-
mórficas. Por exemplo, os processos da tectônica de placas
podem mover os sedimentos e as rochas da superfíci~ terres-
tre para o seu interior, onde as temperaturas são mais altas.
Quando a rocha se ajusta à nova temperatura, seus átomos e
íons recristalizam-se, ligando-se em novos arranjos e criando
novas assembléias minerais. Muitos dos novos cristais vão fi-
car maiores do que eram na rocha original. Se ocorrer defor-
mação ao mesmo tempo, a rocha pode tornar-se bandada.? à
medida que minerais de diferentes composições são segrega-
dos em planos separados. (Ver Capítulo 5, já referido na aber-
tura deste parágrafo.)
O aumento da temperatura, com o aumento da profundida-
de, é chamado de gradiente geotérmico. O gradiente geotérmi-
co varia dependendo do ambiente tectônico, mas, em média, si-
tua-se em torno de 30°C por quilômetro de profundidade. Em
áreas onde a litosfera continental foi adelgaçada por extensão
das placas, como na Grande Bacia'' em Nevada (EUA), o gra-
diente geotérmico é alto (por exemplo, 50°CIkm). Em áreas on-
de a litosfera continental é velha e espessa, como no centro da
América do Norte, o gradiente geotérrnico é baixo (por exem-
plo, 20°CIkm) (ver Figura 9.1). Quando as rochas sedimentares
contendo argilominerais são soterradas cada vez mais profun-
damente, os argilominerais começam a se recristalizar e formar
novos minerais, como as micas. Com o soterramento adicional
até profundidades e temperaturas maiores, as micas tornam-se
instáveis e começam a se recristalizar em novos minerais, como
a granada. Vemos, então, que, devido ao fato de diferentes mi-
nerais cristalizarem-se e permanecerem estáveis em diferentes
temperaturas, o geólogo metamórfico, assim como o geólogo
ígneo, pode usar a composição da rocha como um tipo de geo-
termômetro para medir a temperatura em que ela se formou. A
partir de uma assembléia específica de minerais em uma rocha
metamórfica, o geólogo pode inferir a temperatura na qual a ro-
cha se formou.
Os processos da tectônica de placas, como a subducção e a
colisão continental, que transportam rochas e sedimentos para
230 IPara Entender a Terra
as profundezas quentes da crosta, são os principais mecanismos
para a formação da maioria das rochas metamórficas. Além dis-
so, pode ocorrer metamorfismo limitado onde as rochas adja-
centes a plútons recentemente intrudidos são submetidas a tem-
peraturas elevadas. O calor é localmente intenso, porém não pe-
netra profundamente. Os pulsos de calor produzidos por plú-
tons intrudidos podem alterar metamorficamente as rochas en-
caixantes próximas, porém a extensão do efeito é localizada.
o papel da pressão
A pressão, como a temperatura, muda a textura da rocha, como
também a sua mineralogia. A rocha sólida é submetida a dois ti-
pos básicos de pressão, também chamada de tensão.
1. A pressão confinante é uma força geral aplicada igualmente
em todas as direções, como a pressão que o nadador sente
quando submerge numa piscina. Do mesmo modo que um na-
dador que mergulha até profundidades maiores da piscina, uma
rocha descendo para profundidades maiores da crosta será sub-
metida a uma pressão confinante progressivamente maior.
2. A pressão dirigida é a força exercida em uma direção parti-
cular, como quando uma bola de argila é apertada entre o pole-
gar e o indicador. A pressão dirigida ou tensão diferencial é ge-
ralmente concentrada em algumas zonas ou ao longo de planos
discretos. A força compressiva que ocorre quando as placas
convergem é uma forma de pressão dirigida e resulta na defor-
mação das rochas próximas aos limites de placas. O calor reduz
a resistência da rocha e, dessa forma, a pressão dirigida prova-
velmente causa dobramento intenso e deformação das rochas
metamórficas em cinturões de montanhas, onde as temperatu-
ras são altas. As rochas submetidas à tensão diferencial podem
ser intensamente deformadas, tomando-se achatadas na direção
em que a força é aplicada e alongadas na direção perpendicular
à força.
Os minerais metamórficos podem ser comprimidos, alonga-
dos ou rotados para alinhar-se em uma direção particular, de-
pendendo do tipo de tensão aplicado às rochas. Assim, a pres-
são dirigi da determina a forma e a orientação dos novos cristais
metamórficos, que se originam à medida que os minerais re-
cristalizam-se sob a influência do calor e da pressão. Durante a
recristalização das micas, por exemplo, os cristais crescem com
os planos das suas estruturas de filossilicatos alinhados perpen-
dicularmente à direção da tensão.
A pressão, como a temperatura, aumenta com a profundi-
dade na Terra. A pressão é geralmente registrada em kilobars
(1.000 bars, abreviado como kbar) e aumenta a uma taxa de
0,3 a 0,4 kbar por quilômetro de profundidade (ver Figura 9.1).
Um bar é aproximadamente equivalente à pressão do ar na su-
perfície da Terra. Um mergulhador que esteja fazendo um pas-
seio na parte mais profunda de um recife de corais, a 10m, por
exemplo, irá experimentar mais I bar de pressão. A pressão a
que uma rocha é submetida em profundidade, na Terra, é de-
corrente da espessura das rochas sobrejacentes e da densidade
dessas rochas.
Minerais que são estáveis em pressões mais baixas, próxi-
mas à superfície terrestre, tomam-se instáveis e recristalizam-
se para novos minerais devido ao aumento da pressão na crosta
profunda. Estudos de laboratório forneceram dados relativos às
pressões necessárias para essas mudanças. Usando esses dado
podemos examinar a mineralogia e a textura das amostras«
rochas metamórficas e inferir qual era a pressão na áreaonde
elas foram formadas. Assim, assembléias minerais metarnón
cas podem ser usadas como medidores de pressão, ou geobaro.
metros. A partir de uma assembléia específica de mineraisem
uma rocha metamórfica, o geólogo pode delimitar as variações
das pressões e, conseqüentemente, da profundidade na quala
rocha foi formada.
o papel dos fluidos
O metamorfismo pode alterar significativamente a mineralogia
da rocha, introduzindo ou removendo componentes químics
que se dissolvem na água. Os fluidos hidrotermais produzida
durante o metamorfismo transportam dióxido de carbonods
solvido, como também substâncias químicas como sódio,p0-
tássio, sílica, cobre e zinco, que são solúveis em água quente
sob pressão. Quando as soluções hidrotermais percolam atéas
partes rasas da crosta, elas reagem com as rochas nas quaispe.
netram, mudando sua composição química e mineralogicaesl
gumas vezes substituindo completamente um mineral peloou·
tro, sem mudar a textura da rocha. Esse tipo de modificaçãona
composição da rocha por transporte de fluidos de substâncias
químicas dentro ou fora dela é chamado de metassomatismo.
Muitos depósitos valiosos de cobre, zinco, chumbo e outros
metais são formados por esse tipo de substituição química (ver
Capítulo 22).
Os fluidos hidrotermais aceleram as reações químicas me
tamórficas. Os átomos e íons dissolvidos no fluido podemmio
grar através da rocha e reagir com os sólidos para formar novos
minerais. Com a continuidade do metamorfismo, a água reage
com a rocha quando ligações químicas entre minerais e rnolé
culas de água formam-se ou quebram-se.
Onde esses fluidos quimicamente reativos se originam?
Embora a maiorias das rochas pareça ser completamente secae
ter porosidade extremamente baixa, elas comumente contêm
fluidos em minúsculos poros (os espaços entre grãos). Esses
fluidos derivam da água quimicamente ligada às argilas, e não
dos poros sedimentares, a qual é, em grande parte, expelidadu·
rante a diagênese. Em outros minerais hidratados, como asmio
cas e o anfibólio, a água faz parte da estrutura cristalina. Odió-
xido de carbono dissolvido em fluidos hidrotermais é, em graa
de parte, derivado de carbonatos sedimentares, como os calcá
rios e os dolomitos.
l'Qi.lqU.PS de metamorfismo
Os geólogos podem reproduzir as condições metamórficas em
laboratório e determinar as combinações precisas de pressão,
temperatura e condições químicas em que as transformações pc-
dem acontecer. Porém, para entender como as combinações par
ticulares se relacionam com a geologia do metamorfismo, ouse-
ja, quando, onde e como essas condições originam-se na Terra,
os geólogos caracterizam as rochas metamórficas com basenas
circunstâncias geológicas em que foram originadas. Descrevere-
mos essas categorias a seguir. A Figura 9.3 localiza-as em rela·
ção aos principais ambientes da tectônica de placas.
o SISTEMA TERRA
A litosfera e a astenosfera - e, nas dorsais
mesoceânicas, a hidrosfera - interagem para
metamorfizar as rochas.
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1231
o metamorfismo regional, resultante da colisão de
placas continentais e da formação de montanhas,
ocorre em níveis moderados a profundos, sob pressões
moderadas a ultra-altas e em temperaturas elevadas.
o metamorfismo regional de alta pressão, ao longo de
cinturões lineares de arcos vulcânicos, ocorre sob altas
pressões e em temperaturas baixas a intermediárias.
o calor e as ondas de choque resul-
tantes da colisão de meteoritos causam
o metamorfismo de impacto nas rochas
da vizinhança imediata do local da queda.
o metamorfismo de soterramento ocorre
em temperaturas e pressões mais baixas e
modifica as rochas sedimentares.
o metamorfismo de contato afeta
uma estreita faixa das rochas
encaixantes, ao redor de magmas e
rochas parcialmente fundidas, e
ocorre em altas temperaturas.
oceânica
o metamorfismo de assoalho oceânico, cau-
sado pela percolação da água do mar em
centros de expansão das dorsais mesoceânicas,
afeta os basaltos quentes extravasados.
Figura 9.3 Os principais tipos de metamorfismo e os locais onde ocorrem.
Metamorfismo regional
O metamorfismo regional," o tipo de metamorfismo mais co-
mum,ocorre quando alta temperatura e pressão são impostas a
grandespartes da crosta. Utiliza-se esse termo para distinguir
essetipo de metamorfismo das mudanças mais localizadas,
próximasa intrusões ígneas ou falhas. O metamorfismo regio-
nalé uma feição característica de um ambiente de tectônica de
placasconvergentes. Ele ocorre dentro de arcos de ilhas vulcâ-
nicos,como as montanhas dos Andes, na América do Sul, e no
núcleode cadeias de montanhas produzidas durante a colisão
decontinentes, como as montanhas do Himalaia, na Ásia Cen-
tral.Esses cinturões de montanhas são freqüentemente feições
linearese, assim, as antigas zonas de metamorfismo regional,
bemcomo as modernas, são freqüentemente lineares na sua
distribuição. De fato, os geólogos geralmente interpretam os
extensoscinturões de rochas com metamorfismo regional como
representando os locais onde se formaram cadeias de monta-
nhasque foram, posteriormente, erodidas ao longo de milhões
deanos, expondo as rochas à superfície terrestre.
Alguns cinturões de metamorfismo regional foram origina-
dosem altas temperaturas e pressões moderadas a altas, próxi-
mos a arcos vulcânicos formados onde as placas subduzidas
mergulham profundamente no manto. O metamorfismo regio-
nal sob pressões e temperaturas muito altas ocorre em níveis
mais profundos da crosta ao longo de limites onde a colisão de
continentes deforma as rochas e onde são soerguidos os altos
cinturões de montanhas. Durante o metamorfismo regional, as
rochas serão tipicamente transportadas para profundidades sig-
nificativas da crosta, somente sendo exumadas quando de um
subseqüente soerguimento e erosão na superfície terrestre. Po-
rém, um entendimento completo dos padrões de metamorfismo
regional, incluindo a forma como as rochas respondem às mu-
danças sistemáticas de temperatura e pressão ao longo do tem-
po, depende do ambiente tectônico específico. Discutiremos es-
se tópico mais adiante, neste capítulo.
o metamorfismo de contato
As intrusões ígneas metamorfizam as rochas imediatamente
circundantes, propagando seu calor para fora, o qual submete
os minerais da rocha preexistente a novas condições. Esse tipo
de transformação localizada, chamado de metamorfismo de
contato,' normalmente afeta apenas uma estreita região das ro-
232 , Para Entender a Terra
chas encaixantes ao longo do contato. Em muitas rochas meta-
mórficas de contato, principalmente na margem de intrusões ra-
sas, as transformações minerais estão principalmente relaciona-
das à alta temperatura do magma. Os efeitos de pressão são im-
portantes apenas onde o magma foi intrudido em grandes pro-
fundidades. Lá, a pressão não resulta da força feita pela intru-
são para abrir seu caminho na rocha encaixante, mas da presen-
ça da pressão confinante regional. O metamorfismo de contato
causado por extrusivas é limitado a zonas muito estreitas, por-
que as lavas resfriam-se rapidamente na superfície e seu calor
tem pouco tempo para penetrar profundamente nas rochas cir-
cundantes e causar as mudanças metamórficas.
o metamorfismo de assoa lho oceânico
Um outro tipo de metamorfismo, chamado de metamorfismo
de assoalho oceânico" ou metassomatismo, é freqüentemente
associado às dorsais mesoceânicas (ver Capítulo 5). A água do
mar, percolando pelos basaltos fraturados e quentes, é aqueci-
da. O aumento de temperatura promove reações químicas entre
ela e a rocha, formando basalto alterado, cuja composição quí-
mica difere sobremaneira daquela do basalto original. O meta-
morfismo resultante da percolação de fluidos de alta tempera-
tura também ocorre nos continentes, quando os fluidos que cir-
culam próximos às intrusões ígneas metamorfizam as rochas
encaixantes.
Outros tipos de metamorfismo
Há outros tipos de metamorfismo que originam pequenas quan-
tidades de rochas metamórficas. Alguns deles, como o meta-
morfismo de pressão ultra-alta, são extremamente importantes
para ajudar os geólogos a entender as condições existentes nas
grandes profundidades da Terra.
Metamorfismo de baixo grau (soterramento) Recorde-se do
Capítulo 8 que, quando as rochas sedimentares são gradual-
mente soterradas durante a subsidência crustal, elas se aquecem
lentamente à medida que entram em equilíbrio com a tempera-
tura da crosta ao redor delas. Nesse processo, a diagênese alte-
ra sua mineralogia e textura. A diagênese grada para o meta-
morfismo de baixo grau, ou de soterramento, o qual é causa-
do pelo aumento progressivo da pressão exercida pela pilha
crescente de sedimentos e rochas sedimentares sobrepostas e
pelo aumento do calor associado à crescente profundidade de
soterramento.
Dependendo do gradiente geotérmico local, o metamorfis-
mo de baixo grau inicia-se tipicamente em profundidades de 6
a 10 km, onde as temperaturas variam entre 100 e 200°C e as
pressões são menores que 3 kbar. Esse conhecimento é de gran-
de importância para a indústria de petróleo e gás, que denomi-
na de "ernbasamento econômico" o nível onde se inicia o meta-
morfismo de baixo grau. Os poços de petróleo e gás são rara-
mente perfurados abaixo dessa profundidade, porque tempera-
turas acima de 130°C convertem a matéria orgânica aprisiona-
da nas rochas sedimentares em metano e dióxido de carbono,
em vez de petróleo e gás natural.
Metamorfismo de alta pressão e de pressão ultra-alta As
rochas metamórficas formadas em altas pressões (8-12 kbar)
e pressões ultra-altas (maiores que 28 kbar) são raramemen
postas à superfície para que os geólogos possam estudáls
Essas rochas são incomuns, pois se formam em profundidse
tão grandes que levam muito tempo para serem recicladasé
volta à superfície. A maioria das rochas de alta pressão fom.
se em zonas de subducção, onde os sedimentos raspados
placa oceânica que está afundando são levados até profuaí
dades de mais de 30 km, onde experimentam pressões aciOll
de 12 kbar.
Até bem pouco tempo atrás (nos últimos 20 anos), osgeif
logos reconheceram que as rochas metamórficas que antig.
mente se localizavam na base da crosta podem, às vezes,sere~
contradas na superfície. Essas rochas, chamadas de eclogitos,
comumente contêm minerais como a coesita (uma formae
quartzo muito densa e de alta pressão), que indica presse
maiores que 28 kbar, sugerindo profundidades superioresa
km. Tais rochas formaram-se sob temperaturas moderadasaai·
tas, variando até 800 a 1.000°C. Em alguns casos, essasroch~
contêm diamantes microscópicos, indicativos de pressês
maiores que 40 kbar e profundidades de mais de 120 km! Sur·
preendentemente, afloramentos dessas rochas metamórficase
pressão ultra-alta cobrem áreas com dimensões maioresque
400 km de comprimento e 200 km de largura. As únicas outras
duas rochas conhecidas que vêm dessas profundidades sãoo;
diatremas e kimberlitos (ver Capítulo 6), rochas ígneas quefu
mam pipesl estreitos de poucas centenas de metros de exten·
são. Os geólogos concordam que essas rochas são formadaspor
erupções "vulcânicas", embora de profundidades muito inco-
muns. Por outro lado, os mecanismos necessários para trazerai
rochas metamórficas de pressão ultra-alta para a superfíciesão
intensamente debatidos. Na interpretação mais comum, essas
rochas representam fragmentos do bordo frontal de continentes
que sofreram subducção durante a colisão e que, posteriormea
te, retomaram (por meio de algum mecanismo desconhecido)
para a superfície antes que tenham tido tempo de recristalizara
pressões mais baixas.
Metamorfismo de impacto O metamorfismo de impacto ocor·
re quando um meteorito colide com a Terra. Os meteoritos são
fragmentos de cometas ou asteróides que foram atraídos pelo
campo gravitacional terrestre. Durante o impacto, a energiare
presentada pela massa e pela velocidade dos meteoritos é trans
formada em calor e ondas de choque, que passam pela rocha en
caixante impactada. A rocha encaixante pode ser fragmentadae
até mesmo parcialmente fundida para produzir tektitos, os quais
se parecem com gotículas de vidro. Em alguns casos, o quartzoé
transformado em coesita e stishovita, duas de suas formas deai·
ta pressão.
A maioria dos grandes impactos na Terra não deixou ne-
nhum rastro do meteorito porque esses corpos costumam ser
destruídos na colisão. Entretanto, a ocorrência de coesita ede
crateras com texturas de fraturamento em franja característi-
cas comumente fornece evidências-chave dessa colisão. A ato
mosfera densa da Terra causa a queima da maioria dos rneteo-
ros antes do impacto na sua superfície e, assim, o metarnorfis-
mo de impacto é raro aí. Porém, na superfície da Lua, o meta-
morfismo de impacto é pervasivo. Ele é caracterizado por
pressões extremamente altas, de muitas dezenas a centenas de
kilobars.
Atectônica de placas
e ostipos de metamorfismos
A tectônicade placas fornece um arcabouço para o entendi-
mentodas rochas metamórficas. Os diferentes tipos de meta-
morfismotêm probabilidade de ocorrer nos distintos ambientes
tectônicos(ver Figura 9.3):
• Interiordas placas Metamorfismo de contato, metamorfismo
desoterramento e, talvez, metamorfismo regional, que pode
ocorrerna base da crosta. O metamorfismo de impacto, prova-
velmente,é preservado nesse ambiente, por causa da grande área
expostano interior das placas.
• Margens de placas divergentes Metamorfismo de assoalho
oceânicoe metamorfismo de contato, ao redor de plútons intru-
didosnacrosta oceânica, são encontrados em margens de placas
divergentes.
• Margens de placas convergentes Metamorfismo regional, me-
tamorfismode alta pressão e pressão ultra-alta, metamorfismo de
contato,ao redor de plútons intrudidos, são encontrados em mar-
gensdeplacas convergentes.
• Margens de placas transformantes Em ambientes oceânicos,
podeocorrermetamorfismo de assoalho oceânico. Tanto em am-
bientesoceânicos e continentais, ocorre o cisalhamento extensi-
voaolongo do limite das placas, produzindo deformação com
texturacataclástica, em níveis rasos, e deformação com textura
milonftica,em níveis profundos da crosta. (A deformação será
discutidano Capítulo 11.)
l'Hf'~uras metamórficas
ometamorfismo imprime novas texturas nas rochas que alte-
ra(Figura panorâmica 9.4). A textura da rocha metamórfica
é determinadapelos tamanhos, formas e arranjos de seus cris-
taisconstituintes. Algumas texturas metamórficas dependem
dostipos de minerais formados, como as micas, que são pla-
cóides.A variação no tamanho de grão é também importante.
Emgeral, considera-se que o tamanho dos cristais aumenta
proporcionalmente com o aumento do grau metamórfico. Ca-
davariedade textural revela alguma coisa sobre o processo
metamórficoque a criou.
Foliaçãoe clivagem
A feição textural mais proeminente das rochas de metamor-
fismoregional é a foliação, um conjunto de superfícies para-
lelas,planas ou onduladas, produzidas pela deformação. Es-
sassuperfícies ou planos de foliação podem cortar o acama-
mentoem qualquer ângulo ou ser paralelas a ele (Figura pa-
norâmica9.4a).
A principal causa da foliação é a presença de minerais pla-
cóides,principalmente as micas e a clorita. Os minerais placói-
destendem a se cristalizar como cristais delgados em forma de
placas.Os planos de todos os cristais placóides são alinhados
paralelosà foliação, um alinhamento chamado de orientação
preferencial dos minerais (Figura panorâmica 9.4b). Quando
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas  233
os minerais placóides cristalizam-se, a orientação preferencial
é geralmente perpendicular à direção principal das forças de
compressão da rocha, e ela é deformada durante o metamorfis-
mo. Os minerais preexistentes podem adquirir a orientação pre-
ferencial e, assim, produzir a foliação por rotação, até ficarem
paralelos ao plano desenvolvido.
Os minerais cujos cristais são alongados, em forma de lá-
pis, tendem a assumir uma orientação preferencial durante o
metamorfismo e, normalmente, alinham-se paralelos ao plano
da foliação. As rochas que contêm anfibólios em abundância,
tipicamente as vulcânicas máficas metamorfizadas, têm esse ti-
po de textura.
A forma mais comum de foliação é vista na ardósia, que é
facilmente partida em superfícies lisas e paralelas, como se fos-
sem folhas delgadas. Essa clivagem ardosiana (não confundir
com a clivagem de um mineral como a moscovita) desenvolve-
se ao longo de intervalos mais ou menos delgados e regulares
em uma rocha.
A classificação das rochas foliadas
As rochas foliadas são classificadas de acordo com quatro cri-
térios principais (Figura panorâmica 9.4c):
1. O tamanho de seus cristais
2. A natureza da sua foliação
3. A intensidade com que seus minerais são segregados em ban-
das mais claras e mais escuras
4. Seu grau metamórfico
A Figura panorâmica 9.4b mostra exemplos dos principais
tipos de rochas foliadas. Em geral, a foliação progride de uma
textura para outra, refletindo o aumento na temperatura e na
pressão. Nessa progressão, um folhelho pode ser metamorfiza-
do primeiramente para uma ardósia, passando para um filito,
depois para um xisto, em seguida, para um gnaisse e, finalmen-
te, para um migmatito.
Ardósia As ardósias são as rochas foliadas de mais baixo
grau. Elas têm grãos tão finos que seus minerais individuais
não podem ser vistos facilmente sem um microscópio. Elas são
comumente produzidas pelo metamorfismo de folhelhos ou,
com menos freqüência, de depósitos de cinzas vulcânicas. As
ardósias geralmente variam de cinza-escuro a preto, sendo co-
loridas por pequenas quantidades de matéria orgânica original-
mente presentes no folhelho parenta!. Os pedreiros de ardósias
aprenderam há muito tempo a reconhecer essa foliação e usam
isso para fazer chapas de ardósia, grossas ou delgadas, para se-
rem usadas como telhas e quadros-negros. Ainda hoje são uti-
lizadas lajes planas de ardósia para pavimentar caminhos, prin-
cipalmente onde ela é abundante.
Filito Os filitos são de grau levemente mais alto que as ardó-
sias, mas são similares em suas características e origem. Eles
tendem a ter um brilho mais ou menos lustroso, resultando de
cristais de mica e clorita que cresceram um pouco maiores que
os da ardósia. Os filitos, como as ardósias, tendem a se partir
em folhas delgadas, mas menos perfeitamente que elas.
mento
original
2341 Para Entender a Terra
o METAMORFISMO REGIONAL MUDA A TEXTURA DAS ROCHAS
o metamorfismo causa a formação de planos de cli-
vagem ardosiana, perpendiculares aos planos de aca-
mamento, em rochas sedimentares, como os folhelhos.
o acamamento original em uma
amostra pode ser visto a partir das
camadas delgadas mais arenosas.
o metamorfismo regional gera
superfícies de clivagem - foliação -
no folhelho, formando uma ardósia.
(a) Planos de clivagem ardosiana
.-"-.
Cristal de
esta urol ita
~
AS rochas foliadas desenvolvem-se
porque contêm minerais placóides,
que se alinham ao longo da
orientação preferencial.
5 em
(b)
Os cristais da rocha crescem ou são de-
formados para se tornarem alongados per-
pendicularmente às forças compressivas.
Mica
(c) Quando a intensidade do meta-
morfismo aumenta, o mesmo
acontece com o tamanho do
cristal e a espessura da foliação.
Aumento da intensidade do metamorfismo
'Grau baixo . Grâífint~iário~ " ~""
Grau alto
Aumento do tamanho do cristal
t >Aumento da espessura da foliação
I~
(d) As rochas foliadas são classificadas pela intensidade
da clivagem, pela xistosidade e pelo bandamento,
o qual corresponde à intensidade do metamorfismo.
Diagênese
Ardósia
Grau baixo
Filito
Grau intermediário
Xisto (abundantes
minerais micáceos)
Grau alto
Gnaisse (menos
minerais micáceos)
Migmatito
Clivagem ardosiana Xistosidade Bandamento Bandamento
XistoEm baixos graus de metamorfismo, os cristais de mine-
raisplacóides são geralmente muito pequenos para serem vis-
tos,afoliação é pouco espaçada e as camadas são muito delga-
das.Quando as rochas metamórficas são mais intensamente
metamorfizadas(em grau mais alto), os cristais placóides cres-
cemo suficiente para serem visíveis a olho nu, e os minerais
tendema segregar-se em bandas mais claras e mais escuras. Es-
searranjo paralelo dos minerais em folhas produz a foliação
penetrativa,espessa e ondulada, chamada de xistosidade, a qual
caracterizaos xistos, que estão entre os tipos de rochas meta-
mórficasmais abundantes. Eles contêm mais de 50% de mine-
raisplacóides, principalmente micas, como a muscovita e a
biotita.Os xistos podem conter camadas delgadas de quartzo,
feldspatoou ambos, dependendo da quantidade de quartzo do
folhelhooriginal.
GnaisseUma foliação ainda mais espessa é mostrada pelos
gnaissesde alto grau, que são rochas de coloração clara, com
bandasespessas de minerais claros e escuros segregados na ro-
cha.O bandamento dos gnaisses em camadas claras e escuras
resultada segregação de quartzo e feldspato, de coloração cla-
ra,eanfibólios e outros minerais máficos, de coloração escura.
Osgnaisses são rochas de grão grosso e a razão entre os mine-
raisgranulares e os placóides é maior do que nas ardósias ou
nosxistos. O resultado é uma foliação fraca e, assim, com pe-
quenatendência para se partir. Sob condições de alta pressão e
temperatura,as assembléias minerais das rochas de grau mais
baixo,contendo micas e cloritas, transformar-se-ão em novas
assembléiasdominadas por quartzo e feldspato, com menos
quantidadesde micas e anfibólios.
MigmatitoEm temperaturas mais altas que as necessárias para
produzirgnaisses, a rocha encaixante pode começar a se fundir.
Nessecaso, como nas rochas ígneas (ver Capítulo 5), os pri-
meirosminerais a se fundir serão os de menor temperatura de
fusão.Portanto, apenas parte da rocha encaixante se fundirá, e
afusãopode migrar apenas por uma pequena distância antes de
resfriar-senovamente. As rochas produzidas desse modo são
muitodeformadas e contorcidas e são penetradas por muitos
veiose pequenas lentes, algumas com formas de navetas, de ro-
chasfundidas. O resultado é uma mistura de rochas ígneas e
metamórficaschamada de migmatito. Alguns migmatitos são
principalmentemetamórficos, com apenas uma proporção pe-
quenade material ígneo. Outros foram tão afetados pela fusão
quesãoconsiderados quase completamente ígneos.
Rochasgranoblásticas
Asrochas granoblásticas são compostas principalmente por
cristaisque cresceram em formas eqüidimensionais, como cu-
bose esferas, em vez de formas placóides ou alongadas (Figu-
ra9.5).Essas rochas podem resultar de um metamorfismo em
CAPíTULO9. Rochas Metamórficas  235
Quartzito
Mármore
Figura 9.5 Rochas metamórficas granoblásticas (não-foliadas).
(a) Quartzito. [Breck P.Kent] (b) Mármore. [Diego Lezama
Orezzoli/Corbis]
que a deformação estava ausente, como o metamorfismo de
contato. Entre as rochas granoblásticas (não-foliadas) estão o
comubianito, o quartzito, o mármore, o greenstone, o anfiboli-
to e o granulito. Todas as rochas granoblásticas, excluindo o
comubianito, são definidas por sua composição mineral, em
vez de sua textura, porque são de aparência maciça.
O cornubianito é uma rocha metamórfica de contato de alta
temperatura, com tamanho de grão uniforme, que sofreu pouca
ou nenhuma deformação. Seus cristais placóides ou alongados
são orientados aleatoriamente e não têm textura foliada. Os cor-
nubianitos têm uma textura granular dominante, embora comu-
mente contenham piroxênio, que forma cristais alongados, e al-
gumas micas.
Figura panorâmica 9.4 Clivagem ardosiana, a forma mais
familiarde foliação, desenvolvida ao longo de intervalos delgados
e irregulares. (a) Esse afloramento, no sudoeste de Montana
(EUA), mostra a clivagem ardosiana. [Martin Miller] (b) A
fotomicrografia de xisto mostra a orientação preferencial dos
cristaisde mica e estaurolita. [5. Dobos] (c) e (d) Classificação
de rochas foliadas. A clivagem, a xistosidade e o bandamento
geralmente não correspondem à direção da estratificação original
da rocha sedimentar. [Ardósia: Andrew J. Martinez/Photo
Researchers. Fi/ito: cortesia de Kurt Hollocher, Union College.
Xisto: Biophoto Associates/Photo Researchers. Gnaisse: Breck P.
Kent. Migmatito: Kip Hodges]
2361 Para Entender a Terra
Os quartzitos são rochas muito duras, não-foliadas e, geral-
mente, brancas, derivadas de arenitos ricos em quartzo. Alguns
quartzitos são maciços, sem preservação de acamamento ou fo-
Iiação. Outros contêm bandas delgadas de ardósias ou xistos,
relíquias da intercalação original de camadas de argilas ou fo-
lhelhos.
Os mármores são os produtos metamórficos da ação do ca-
lor e da pressão sobre os calcários e dolomitos. Alguns mármo-
res brancos e puros, como o famoso mármore italiano de Carra-
ra, apreciado pelos escultores, mostram uma textura lisa, homo-
gênea, de cristais intercrescidos de calcita com tamanho unifor-
me. Outros mármores mostram um bandamento irregular ou
mosqueado de silicatos ou outras impurezas minerais do calcá-
rio original (ver Figura 9.5b).
Os greenstonesi são rochas vulcânicas máficas metarnorfiza-
das. Muitas dessas rochas de baixo grau são formadas quando as
lavas máficas e os depósitos de cinzas reagem com a água do mar
e outras soluções percoladoras. Grandes áreas do fundo oceânico
são cobertas por basaltos leve ou extensivamente alterados desse
modo nas dorsais mesoceânicas. Uma abundância de cloritas
confere a essas rochas seu aspecto esverdeado.
O anfibolito é uma rocha não-foliada, formada de anfibólio
e plagioc1ásio. Ele é tipicamente o produto do metamorfismo
de médio a alto grau de vulcânicas máficas. Os anfibolitos fo-
liados são produzidos quando ocorre deformação.
Os granulitos, que são rochas metamórficas de alto grau,
têm textura granoblástica. O granulitode mais baixo grau é mui-
tas vezes chamado de granofels.' Os granofels são rochas de
grão médio a grosso, com cristais eqüidimensionais, e mostram
apenas foliação fraca. Eles são formados pelo metamorfismo de
folhelhos, arenitos impuros e muitos tipos de rochas ígneas.
Texturas de cristais grandes
Os novos cristais metamórficos podem crescer como cristais
grandes, circundados por uma matriz de grão muito fino de ou-
Porfiroblastos com
crescimento rápido
Cristais da matriz com
crescimento mais lento
Figura9.6 Porfiroblastos de granada em uma matriz xistosa.
[Chip Clark]
tros minerais. Esses cristais grandes são porfiroblastos e sào
encontrados em rochas de metamorfismo regional e de com
to (Figura 9.6). Eles crescem quando os componentes quími·
cos da matriz são reorganizados e, assim, substituem parteda
matriz. Os porfiroblastos formam-se quando há um fortecon·
traste entre as propriedades químicas e cristalográficas dama
triz e dos porfiroblastos. Esse contraste faz com que os porfio
roblastos cresçam mais rapidamente, às expensas da matriz,do
que os cristais da própria matriz, que crescem mais Ientamea
Quadro 9.1 Classificação das rochas metamórficas com base na text~ra
Q •
Classificação Características Nome da rocha Rocha-fonte típica
Foliada Distinguida por clivagem ardosiana, xistosidade
ou bandamento gnáissico; os grãos minerais
mostram orientação preferencial
Ardósia
Filito
Xisto
Gnaisse
Folhelho, arenito
Granoblástica
(não-foliada)
Granular, caracterizada por grãos interpenetrados.!"
grossos ou finos; com pouca ou nenhuma orientação
preferencial
Porfiroblástica Conjunto de cristais grandes numa matriz fina Ardósia a gnaisse
Cornubianito
Quartzito
Mármore
Argilito
Greenstones
Anfibolito"
Granulito"
Folhelhos, vulcânicas
Arenitos ricos em quartzo
Calcário, dolomito
Folhelho
Basalto
Folhelho, basalto
Folhelho, basalto
Folhelhos
a Tipicamente contém muito anfibólio,o qual pode mostrar alinhamento de cristais longos e estreitos.
b Rocha de alta temperatura e de alta pressão.
te.Osporfiroblastos variam em tamanho, oscilando de poucos
milímetrosa vários centímetros de diâmetro. Sua composição
tambémvaria. A granada e a estaurolita são os dois minerais
quecomumente formam porfiroblastos, porém muitos outros
mineraistambém podem ser encontrados com essas caracterís-
ticas.A composição precisa e a distribuição dos porfiroblastos
dessesdois minerais podem ser usadas para inferir as trajetó-
riasde pressão e temperatura que ocorreram durante o meta-
morfismo.
O Quadro 9.1 é um resumo das classes texturais das rochas
metamórficase de suas principais características.
·~~.amorfismo regional
e grau metamórfico
Asrochas metamórficas são formadas sob uma ampla variação
decondições e seus minerais e texturas são índices da pressão
edatemperatura da crosta e, também, do local e do tempo em
queforam formados. Os geólogos que estudam a formação das
rochasmetamórficas buscam constantemente determinar a in-
tensidadee o tipo de forma mais preciso do que é indicado pe-
Iadesignação de "baixo grau" e "alto grau". Para melhor fazer
essadistinção, eles lêem os minerais como se fossem medido-
resde pressão e termômetros. A técnica é mais bem ilustrada
porsua aplicação ao metamorfismo regional.
Isógradas minerais: mapeando zonas
de transição
Quandoos geólogos estudam extensos cinturões de rochas de
metamorfismo regional, eles podem ver muitos afloramentos,
cadaqual mostrando certo conjunto de minerais. Diferentes
partesdesses cinturões podem ser distingui das pelos seus mine-
rais-índice. Um mineral-índice é o mineral característico que
defineas zonas metamórficas e que representa uma variação
restritade pressão e temperatura (Figura panorâmica 9.7). Por
exemplo,pode-se passar de uma região de folhelhos não-meta-
morfizadospara um cinturão de ardósias fracamente metamor-
fizadase, depois, para um cinturão de xistos de alto grau (Figu-
rapanorâmica 9.7a). No cinturão de ardósias, um novo mineral,
ac1orita,aparece. Movendo-se em direção ao aumento do me-
tamorfismo,o geólogo poderá sucessivamente encontrar outras
zonasde minerais metamórficos, onde os xistos tornar-se-ão
progressivamente mais foliados (Figura panorâmica 9.7b).
Podemos fazer um mapa dessas zonas nos locais onde um
graumetamórfico muda para outro. Para isso, os geólogos defi-
nemas zonas traçando linhas chamadas isógradas, que conec-
tamos lugares onde aparecem os primeiros minerais-índice. As
isógradassão usadas na Figura panorâmica 9.7a para mostrar
umasérie de rochas produzidas por metamorfismo regional de
umfolhelho. A distribuição de isógradas tende a seguir o pa-
drãoestrutural de uma região, tal como as dobras e as falhas re-
velam-no.Uma isógrada baseada em um único mineral-índice,
comoa da biotita, é uma boa medida aproximada da pressão e
datemperatura do metamorfismo.
Para determinar a pressão e a temperatura mais precisamen-
te,os geólogos examinam um grupo de dois ou três minerais
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas  237
cujas texturas indicam que se cristalizaram juntos. Por exem-
plo, a isógrada da sillimanita será representada pela reação quí-
mica da moscovita e do quartzo para produzir feldspato potás-
sico (K-feldspato) e sillimanita, liberando água (como vapor
d'água) no processo:
moscovita +
KAl3Si30 IO(OH)2
quartzo ~
Si02
K-feldspato + sillimanita + água
KAlSiP8 Al2SiOs HP
Muitos grupos de minerais foram cuidadosamente estuda-
dos em laboratório para determinar mais exatamente a pressão
e a temperatura na qual se formam. O resultado é usado para
calibrar o mapeamento de campo de isógradas.
As isógradas revelam a pressão e a temperatura na qual os
minerais se formam, assim a seqüência de isógradas em um
cinturão metamórfico pode diferir daquelas que ocorrem em
um outro cinturão. A razão para essas diferenças é que a pres-
são e a temperatura não aumentam na mesma proporção em to-
dos os ambientes geológicos. Como discutimos anteriormente
neste capítulo, a pressão aumenta mais rapidamente que a tem-
peratura em alguns lugares e mais lentamente em outros (ver
Figuras 9.1 e 9.2).
Grau metamórfico e composição do protólito
O tipo de rocha metamórfica que resulta de um dado grau de
metamorfismo depende parcialmente da composição rnineraló-
gica do protólito ou rocha parental. O metamorfismo da ardósia
mostrado na Figura panorâmica 9.7b e c revela os efeitos das
condições metamórficas nas rochas ricas em argilominerais,
quartzo e, talvez, com alguns minerais de carbonato. O meta-
morfismo das rochas vulcânicas máficas, compostas predomi-
nantemente por feldspatos e piroxênio, segue um curso diferen-
te (Figura 9.8a).
No metamorfismo regional do basalto, por exemplo, a rocha
de menor grau caracteristicamente contém vários minerais do
grupo da zeólita. Os minerais silicáticos dessa classe contêm
água em cavidades dentro da estrutura do cristal. Os minerais
do grupo da zeólita formam-se por alterações em temperaturas
e pressões muito baixas. Assim, as rochas que contêm esse gru-
po de minerais são identificadas como pertencentes ao grau da
zeólita.
Sobrepondo-se ao grau da zeólita, há um grau mais alto de
rochas vulcânicas máficas metamorfizadas, o grau xistos ver-
des, cujo mineral abundante inclui a clorita. Após, há o anfibo-
lito, o qual contém uma grande quantidade de anfibólios. O
grau mais alto de vulcânicas máficas metamorfizadas com-
preende os piroxênio-granulitos, que são rochas de grão gros-
so contendo piroxênio e plagioclásio cálcico.
Os piroxênio-granulitos são os produtos do metamorfismo
de alto grau, no qual a temperatura é alta e a pressão é modera-
da. A situação oposta, na qual a pressão é alta e a temperatura é
moderada, produz rochas de grau xisto azul, com várias com-
posições iniciais, de rochas vulcânicas máficas a rochas sedi-
mentares argilosas. O nome vem da abundância de glaucofânio,
um anfibólio azul, presente nessas rochas. Uma outra rocha
metamórfica, formada sob pressões extremamente altas e tem-
(a)
MINERAIS-íNDICE, GRAU E FÁClES QUE DESCREVEM O METAMORFISMO
Os minerais-índice definem as zonas meta-
mórficas. Os estudos de laboratório determi-
naram a temperatura e a pressão nas quais
várias rochas e minerais se formaram.
As isógradas - linhas que demarcam a transição de um
mineral para outro - podem ser usadas para plotar a
intensidade do metamorfismo (temperatura e pressão)
em uma área como a da Nova Inglaterra (conjunto de
estados norte-americanos do mapa à esquerda).
Quando as rochas, comoa
ardósia, são metamorfizadas,
progridem de rochas de
baixo grau para rochasde
alto grau.
200 Km
BaiXo{
grau
Grau inter-{
mediá rio
Não-
metamorfizadas
• Zona da clorita
• Zona da biotita
• Zona da granada
• Zona da estaurolita
• Zona da sillimanitaAlto grau
Com o aumento do grau
metamórfico, a composição
mineral muda, e ...
... essas suítes
minerais definem
fácies metamórficas.
(c)
Intensidade do metamorfismo
Diagênese Baixo Intermediário Alto
Xisto verde Anfibolito Piroxênio-Granulitos
~; ~Ibita (plagioclásio sádico)
(b) oo
1
2
3
4
5 I----I---'!!::
6 1----1---+
7 1---1---1--'
8 I----I---+-X-isto azul
9 1---1------'1---
1 O 1------.,1-----'1-----+
11
40
12 ~~--~--~--------~--------~----~
O 200 400 600 800 1000
•...
"'.D
.2
~
o
,"''"'"~c,
Ê
t
•'1l
,
'1l
'6
c
.2
e11.
Migm fitos
35
Temperatura, 'C
As fácies metamórficas correspon-
dem a uma combinação particular
de pressão e temperatura, ...
... e essas combinações de PeT
podem ser usadas para indicar01
ambientes tectõnicos específicoI.
(d)
O O
1
5
2
3 10
•... 4 Ê
"' 15 t.D
.2 5 ~'ti
:;; 20 •6 'ti
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25 .;
e 8 ee, Q.
9
30
10 35
11
40
12
O 200 400 600 800 1000
Temperatura, 'C
(e)
O O transporte tectõnico move as ro-
chas por diferentes zonas de pres-
são e temperatura, dos níveis rasos
até os mais profundos da crosta ...
liJ ... e, então, transporta-as de
volta, para a crosta rasa, ou até
mesmo para a superfície terrestre.
(a)
Intensidade do metamorfisrno
Diagênese Baixo Intermediário Alto
Zeólita Xisto verde Anfibolito Piroxênio-granulitos
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1239
(b)
O O
1 ••
2
5
3 10 ~~ E•...
4
'" 15 ~.J:!
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";g
6 20 ~
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10 35
11
Alto grau
12
40
O 200 400 600 800 1000
Temperatura, O(
Figura 9.8 (a) Mudanças na composição mineral de rochas máficas, metamorfizadas sob
condiçõesque variam de baixo alto grau. (b) As fácies metamórficas de rochas máficas.
peraturasmoderadas a altas, é o eclogito, o qual é rico em gra-
nadae piroxênio.
Fácies metamórficas
Podemospôr todas essas informações sobre graus metamórfi-
cos,derivados de rochas parentais de muitas composições quí-
micasdiferentes, em um gráfico de temperatura e pressão (ver
Figurapanorâmica 9.7d e Figura 9.8b). As fácies metamórfi-
cassão agrupamentos de rochas de várias composições mine-
raisformadas sob diferentes graus de metamorfismo e de pro-
tólitos distintos. Os termos alto grau e baixo grau são usados
paracomunicar um sentido geral da intensidade do metamorfis-
mo.Ao designarmos fácies metamórficas particulares, podere-
mosser mais específicos sobre a intensidade do metamorfismo
preservado nas rochas. Dois pontos essenciais caracterizam o
conceitode fácies metamórficas:
1. Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados a par-
tirde protólitos de composições diferentes num mesmo grau de
metamorfismo.
2. Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados sob di-
ferentesgraus de metamorfismo a partir de protólitos de mesma
composição.
O Quadro 9.2 lista os principais minerais das fácies meta-
mórficasproduzidas a partir do folhelho e do basalto. Devido à
intensavariação de composição do protólito, não há limites ní-
tidos entre as fácies metamórficas (ver Figura panorâmica 9.7d
e Figura 9.8b).
A análise das fácies metamórficas permite-nos interpretar o
processo tectônico responsável pelo metamorfismo (ver Figura
Panorâmica 9.7e).
ctônica de placas
metamorfismo
Logo depois de a teoria da tectônica de placas ter sido propos-
ta, os geólogos começaram a ver como os padrões de metamor-
fismo se ajustavam dentro do contexto maior de movimentos
das placas tectônicas que causavam vulcanismo e orogênese. A
orogênese significa "construção de montanhas" particularmen-
te pelo dobramento e pelos empurrões das camadas de rocha
muitas vezes acompanhados de atividade magmática. Os cintu-
rões de rochas de metamorfismo regional são freqüentemente
associados à colisão continental que forma as montanhas. Nos
núcleos da maioria das cadeias de montanhas do mundo, dos
Apalaches aos Alpes, encontramos longos cinturões de sedi-
mentos deformados e rochas vulcânicas metamorfizados regio-
nalmente que são paralelos às linhas de dobras e falhas nas
montanhas.
Figura panorâmica 9.7 (a) Os minerais-índice são usados
paradeterminar as isógradas neste terreno da Nova Inglaterra.
(b)Asrochas-fonte (folhelhos) foram metamorfizadas como
resultado do aumento progressivo de temperatura e pressão. (c)
Mudanças na composição mineral de folhelhos metarnorfizados
sobcondições variando de baixo a alto grau. (d) Os vários tipos
derochas metamórficas podem ser agrupados de acordo com as
condições de pressão e temperatura sob as quais são formados.
Não há limites retos entre quaisquer dessas fácies. (e) O
rnetamorfisrno ocorre quando as rochas são tectonicamente
transportadas para níveis mais profundos da crosta e, então,
retornam novamente para a superfície. [Ardósia: Andrew J.
Martinez/Photo Researchers. Fi/ito: Kurt Hollocher. Xisto azul:
cortesia de Mark Cloos. Xisto: Biophoto Associates/Photo
Researchers. Cnaisse: Breck P.Kent. Migmatito: Kip Hodges 1
~..... ~ . , '''' ~'" ". ~
Quadro 9.2 Minerais principais das fácies metam6rficas produzidos a paltir de.rochaVpar"en"ais a~'; ~
diferentes composições • ~, ~
•• .."._.;::,,~ "-;.-4
240 IPara Entender a Terra
Fácies
Minerais produzidos a partir
de um folhelho parental
Minerais produzidos a partir
de um basalto parenta I
.--
Moscovita, clorita, quartzo, plagioclásio sódico
Moscovita, biotita, granada, quartzo, feldspato plagioclásio
Granada, sillimanita, plagioclásio, quartzo
Granada, piroxênio sódico, quartzo
Albita, epídoto, clorita
Anfibólio, plagioclásio
Piroxênio cálcico, plagioclásio cálcico
Piroxênio sódico, granada
Xisto verde
Anfibolito
Granulito
Eclogito
Trajetórias de pressão de temperatura
do metamorfismo
o conceito de grau metamórfico, introduzido anteriormente,
é estático. Isso significa que o grau de metamorfismo pode
nos fornecer informações sobre a pressão máxima ou sobre a
temperatura a que a rocha foi submetida, mas não diz nada a
respeito do local onde a rocha encontra essas condições ou
sobre a forma como ela foi transportada para a superfície ter-
restre. Isso é importante para entender que a maior parte do
metamorfismo ocorre como um processo dinâmico e não co-
mo um evento estático. O metamorfismo, geralmente, é ca-
racterizado por mudanças das condições de pressão e tempe-
ratura, e a história dessas modificações é chamada de traje-
tória P-T do metamorfismo. A trajetória P-T pode ser um
registro sensível de muitos fatores importantes que influen-
ciam o metamorfismo, como as fontes de calor, as quais mu-
dam as temperaturas, e as taxas de transporte tectônico, que
mudam as pressões. Portanto, a análise das trajetórias P-Tem
rochas metamórficas pode fornecer considerável compreen-
são dos ambientes da tectônica de placas, responsáveis pelo
metamorfismo (ver Figura panorâmica 9.7e).
Para obter uma trajetória P-T, os geólogos devem analisar
minerais metamórficos específicos em laboratório. Um dos mi-
nerais mais amplamente usados é a granada, que serve como
um tipo de dispositivo de gravação (Figura 9.9). Durante o me-
tamorfismo, as granadas crescem uniformemente, e quando a
pressão e a temperatura do ambiente circundante mudam, a
composição da granada também muda. A parte mais antiga da
granada é o seu núcleo e a mais jovem, a sua borda externa. As-
sim, a variação da composição do núcleo em relação à borda re-
velará a história das condições de metamorfismo. A partir de
um valor da composição da granada medido em laboratório, os
valores correspondentes de pressão e temperatura podem ser
obtidos e, então, plotados como uma trajetória P-T. As trajetó-
rias P-T têm dois segmentos: o progressivo, que indica aumen-
to de pressão e temperatura, e o retrogressivo, que indica dimi-
nuição de pressão e temperatura.
Convergência continente-oceano
As assembléias de rochas que se formam quando uma placa
transportando um continente em seu bordo principal converge
sobre uma placa oceânica em processo de subducção são mos
tradas na Figura 9.10. O espesso pacote de sedimentos erodi·
dos do continente rapidamente ocupa a depressão adjacentedo
fundo oceânico, ao longo da zona de subducção. À medidaque
a porção da placa oceânica fria mergulha no manto, a regiãode
baixo da parede interna da fossa (a parede próxima ao comi
nente) é preenchida com esses sedimentos e com aqueles do
fundo oceânico, além de fragmentos de ofiolitos raspados da
placa descendente. Regiões desse tipo, localizadas entre o arco
magmático do continente e a fossa na costa afora, são muito
complexas e variáveis. Os depósitos são todos intensamente do-
brados, em fatias intrincadas e metamorfizadas. Eles são difí·
ceis de mapear em detalhe, mas são reconhecidos por sua rnis-
tura e materiais distintivos e feições estruturais. Tal mistura
caótica é chamada de mélange!' (palavra francesa que signifi-
ca "mistura"). O metamorfismo é do tipo característico dealta
pressão e baixa temperatura, porque o material pode ser trans
portado relativamente rápido para profundidades de até 30km
onde a recristalização ocorre no ambiente de uma placa ainda
fria em subducção.
Metamorfismo relacionado a subducção O xisto azul- rocha
vulcânica e sedimentar metamorfizada cujos minerais (Figura
9.10) indicam que foram originados sob pressões muito altas,
porém em temperaturas relativamente baixas - forma-se nare-
gião da frente do arco de uma zona de subducção, a área entre
a fossa marinha e o arco vulcânico. Nesse local, os sedimentos
são carregados para baixo na zona de subducção, ao longoda
superfície da porção fria em subducção da placa litosférica. A
placa subduzida move-se tão depressa para baixo, que há pou-
co tempo para que se aqueça; enquanto isso, a pressão aumen-
ta rapidamente.
Por fim, como parte do processo de subducção, o material
eleva-se de volta para a superfície. Essa exumação ocorre por
causa de dois efeitos: empuxo e circulação. Imagine tentar em-
purrar uma bola de basquete sob a superfície da água em uma
piscina. A bola, cheia de ar, tem uma densidade menor quea
água em torno, assim, tende a voltar para a superfície. De for-
ma similar, as rochas metamórficas que sofreram subducção
são conduzi das para cima devido ao seu próprio empuxo emre-
lação à crosta circundante. Porém, para começar, o que "em-
purra" o material para baixo? Uma circulação natural estabele-
cida na zona de subducção, que você pode imaginar como se
Duranteo metamorfismo, um cristal de granada
crescee sua composição muda enquanto a tempe-
raturae a pressão ao seu redor também mudam.
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1241
lâmina delgada de granada-gnaisse Crescimento zonado em granadas
o
1
2
3
~ 4
..Q 5I---+--;~~
6 6f------t--+
o
':)l 7f------t--+-
Vl
~ 8 f------t--+-
c, 9 I--I--t--
1Oi-=...!---1='--j 35
11 f------t------t--+ .' 40
12~~--~~------~------------~
O 200 400 600 800 1000
A composição do cristal pode
ser plotada na trajetória P-T
à medida que ele cresce de 0,
no centro, para @, na borda.
O
DQuando a rocha é levada para zonas
maisprofundas da crosta e subme-
tidaa temperaturas e pressões
maiores(a trajetória progressiva), o
cristalde granada cresce em um
xistoO, porém, termina crescendo
emum gnaisse@, à medida que o
metamorfismo progride.
A trajetória retrogressiva indi-
ca a diminuição da tempera-
tura e da pressão quando as
1 O ~ rochas são levadas para a su-
E perfície terrestre.
15 ::::.......:.----------
<li
"20 ~
'ti
25 .E
30 ~
Ternperatura.f'C
Figura9.9 Trajetórias metamórficas de pressão-temperatura. A trajetória que uma rocha metamórfica segue inicia-se
tipicamentecom o aumento de pressão e temperatura, sendo essa a trajetória progressiva. Quando é seguida por um
decréscimode pressão e temperatura, chama-se trajetória retrogressiva. [Fotos cortesia de Kip Hodges]
fosseum misturador de ovos. À medida que o misturador gira,
elemovea espuma numa direção circular. Se algo se move nu-
madireção, também pode se mover na direção oposta, pois o
movimentoé circular. De modo análogo, a porção mergulhante
daplacaem uma zona de subducção estabelece um movimento
circulardo material acima dela, primeiro, puxando esse mate-
rialparabaixo, até grandes profundidades, e, depois, retoman-
do-opara a superfície.
A Figura 9.10 mostra a trajetória P-T típica para as rochas
submetidasa metamorfismo de grau xisto azul durante a sub-
ducçãoe a exumação. A trajetória P-T está sobreposta ao dia-
gramade fácies metamórficas. Note que ela forma um laço
nessediagrama. A parte progressiva da trajetória representa a
subducção,como mostrado pelo rápido aumento da pressão,
paraum aumento apenas relativamente pequeno na temperatu-
ra.Durante a exumação, o laço da trajetória retoma porque,
enquantoa temperatura ainda está aumentando lentamente, a
pressãoestá rapidamente diminuindo. A parte retrogressiva da
trajetóriaP-T representa o processo de exumação, descrito
maisadiante.
Evidências de convergência oceano-continente antiga Os
elementos essenciais dessas assembléias de rochas colisionais
foram encontrados no registro geológico em muitos lugares.
Pode-se reconhecer uma mélange na Formação Franciscan, da
Cordilheira da Costa da Califómia, 12 e no cinturão paralelo ao
arco magmático da Serra Nevada, a leste. Essas rochas marcam
a colisão mesozóica entre a Placa Norte-Americana e a Placa
Farallon, que desapareceu por subducção (ver Figura 20.6). A
localização da mélange, a oeste, e do magmatismo, a leste,
mostra que a Placa Farallon, agora ausente, sofreu subducção,
tendo sido acavalada, a leste, pela Placa Norte-Americana. As
análises das trajetórias P-T dos minerais metamórficos de grau
xisto azul da mélange, pertencentes à Formação Franciscan, re-
velam um laço similar àquele ilustrado na Figura 9.10, indican-
do rápida descida para as altas pressões, o que caracteriza o
diagnóstico de subducção.
Outros exemplos de pares arcos-mélange podem ser encon-
trados ao longo da margem continental que circunda a Bacia do
Pacífico - no Japão, por exemplo. Os Alpes Centrais foram
soerguidos pela convergência da Placa Mediterrânea com o
continente europeu. As Montanhas dos Andes (de onde deriva
2421 Para Entender a Terra
O O
1
5
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40,
12
O 200 400 600 800 1000
(a)
Temperatura, De
Mélange da subducção,
metamorfismo de baixa
temperatura e alta pressão
Fossa
(b)
íg
v;
p
C
C
J
n
Metamorfismo de alta temperatura
e alta pressão dentro de cinturões
de montanhas
Trajetória
progressiva
Figura9.10 Trajetória P-T e assembléia de rochas associadas com (a) a convergência de placas oceano-continente e com (b) a
convergência de placas continente-continente. As trajetórias P-T diferem devido ao menor gradiente geotérmico presente nas zonasde
subducção. As rochas transportadas para profundidades e pressões similares sob um cinturão de montanhas tornam-se muito mais
quentes em uma profundidade equivalente.
o nome da rocha vulcânica andesito), próximas à costa oeste da
América do Sul, são produtos da colisão entre placas oceânicas
e continentais. Nesse local, a Placa de Nazca colide com a Pla-
ca Sul-Americana, subduzindo na margem oeste desta.
Colisão continente-continente
As placas podem ter continentes encravados nelas e um conti-
nente pode colidir com outro, como mostra a Figura 9.1Ob.De-
vido à flutuação da crosta continental, ambos os continentes
podem resistir à subducção e permanecer à tona. Como resulta-
do, eles colidem, e uma larga zona de intensa deformação de-
senvolve-se no limite onde os continentes se chocam. O rema-
nescente de tal limite, deixado para trás no registro geológico,
é chamado de sutura. A intensa deformação que ocorre durante
a orogênese resulta em uma crosta continental muito espessada
na zona de colisão, freqüentemente produzindo altas monta
nhas, tais como as do Himalaia. Os cinturões de magmatismo
formam-se caracteristicamente em profundidade, nos núcleos
das cadeias de montanhas adjacentes à sutura. Os ofiolitos são
muitas vezes encontrados próximos à sutura, sendo relíquiasde
um oceano antigo que desapareceu na convergência de duas
placas (ver Capítulo 5).
À medida que os continentes colidem e a litosfera torna-se
mais espessa, as partes mais profundas da crosta continental
aquecem-se e são metamorfizadas em graus diferentes. Emzo-
nas mais profundas, a fusão pode iniciar-se no mesmo tempo.
Dessa forma, uma mistura complexa de rochas metamórficase
i~neasforma o núcleo dos cinturões orogênicos, que se desen-
volvedurante a formação das montanhas. Milhões de anos de-
JIOis,quando a erosão removeu as camadas superficiais, os nú-
cleosdoscinturões orogênicos são expostos à superfície, forne-
cendoaogeólogo um registro rochoso dos processos metamór-
ncosque formaram os xistos, gnaisses e outras rochas meta-
mórficas.
Astrajetórias P-T de rochas metamórficas produzidas por
colisãocontinental têm uma forma diferente daquelas produzi-
dasapenaspor subducção. Portanto, à medida que uma rocha é
empurradapara profundidades maiores durante a colisão, a
lemperaturacorrespondente a uma dada pressão será mais alta
(verFigura9. IOb). A trajetória P-T inicia no mesmo lugar que
alrajetóriada subducção, mas mostra um aumento mais rápido
datemperaturaà medida que pressões e profundidades maiores
lãoatingidas.Os geólogos geralmente interpretam que o seg-
mentoprogressivo de uma trajetória P-T colisional indica o so-
lerramentode rochas sob altas montanhas durante a orogênese.
Deoutrolado, o segmento retrogressivo representa o soergui-
mentoe a exumação das rochas soterradas durante o colapso
dasmontanhas, ou por erosão ou por estiramento e adelgaça-
mentoda crosta continental pós-colisão.
Oprincipal exemplo de uma colisão de continentes é o Hi-
nalaia,que iniciou sua formação há cerca de 50 milhões de
anos,quando o continente indiano colidiu com o asiático. A co-
lisãocontinua hoje: a Índia move-se para dentro da Ásia a uma
laxadepoucos centímetros por ano, e o soerguimento ainda es-
láemandamento, do mesmo modo que falhamentos e taxas
muitorápidas de erosão causadas por rios e geleiras.
Exumação: O elo entre a tectônica de placas e
os geossistemas do clima
Há40anos, a teoria da tectônica de placas forneceu uma pron-
Iaexplicação de como as rochas metamórficas poderiam ser
originadaspor meio da expansão do assoalho oceânico, da sub-
ducçãode placas e da colisão continental. Em meados da déca-
dade 1980, o estudo das trajetórias P-T forneceu um quadro
maisbem resolvido dos mecanismos tectônicos específicos re-
lacionadoscom o soterramento de rochas em grandes profundi-
dades.Na mesma época, entretanto, esses estudos surpreende-
ramos geólogos ao fornecerem uma imagem também muito ní-
lidados processos subseqüentes ao soterramento, e por vezes
muitorápidos, que causam o soerguimento e a exumação des-
sasrochas soterradas em grande profundidade. Desde a época
dessadescoberta, os geólogos têm pesquisado os mecanismos
exclusivamente tectônicos que poderiam trazer, de forma tão
rápida,essas rochas de volta para a superfície terrestre. Uma
idéiabastante difundida é a de que as montanhas, tendo alcan-
çadotão grandes elevações durante o espessamento crus tal de-
vidoà colisão, repentinamente malogram por colapso gravita-
cional.O velho ditado "tudo que sobe, desce" aplica-se aqui,
mascom resultados surpreendentemente rápidos. De fato tão
rápidos,que alguns geólogos não acreditam que esse seja o úni-
coefeito importante, pois outras forças também devem estar
agindo.
Como vamos ver no Capítulo 18, os geólogos que estudam
aspaisagens descobriram que as taxas de erosão extremamente
altaspodem ser produzidas por geleiras e rios em uma região
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1243
de montanhas tectonicamente ativas. Durante a última década,
eles apresentaram uma nova hipótese, que relaciona as altas ta-
xas de soerguimento e exumação às rápidas taxas de erosão. A
idéia aqui é a de que o clima, e não apenas a tectônica sozinha,
controla o fluxo das rochas da crosta profunda para a crosta ra-
sa por meio de processos de erosão rápida. Assim, a tectônica-
que age por meio da orogênese e da construção de montanhas -
e o clima - que atua por meio do intemperismo e da erosão -
interagem para controlar o fluxo das rochas metamórficas para
a superfície terrestre. Após décadas de ênfases e explicações so-
mente tectônicas dos processos regionais e globais da Terra, pa-
rece agora que duas disciplinas aparentemente não relacionadas
na Geologia - o metamorfismo e os processos de superfície -
podem estar ligadas de modo muito elegante. Como um geólo-
go exclamou: "Saborosa ironia: deveriam os músculos meta-
mórficos que empurram as montanhas para o céu ser controla-
dos pelo tintinar dos minúsculos pingos de chuva".
I RESUMO
Que fatores causam o metamorfismo? O metamorfismo - al-
teração no estado sólido de rochas preexistentes - é causado pe-
lo aumento da pressão e da temperatura e por reações com
componentes químicos introduzidos pela migração de fluidos.
À medida que a pressão e a temperatura nas profundezas da
crosta aumentam como resultado da atividade tectônica ou íg-
nea, os componentes químicos do protólito rearranjam-se em
um novo conjunto de minerais, que são estáveis sob as novas
condições. As rochas metamorfizadas a pressões e temperatu-
ras relativamente baixas são referidas como rochas de baixo
grau. Aquelas metamorfizadas a temperaturas e pressões altas
são chamadas de rochas de alto grau.
Os componentes químicos de uma rocha podem ser adicio-
nados ou removidos durante o metamorfismo, geralmente pela
influência de fluidos que migram de intrusões vizinhas.
Quais são os vários tipos de metamorfismo? Os três princi-
pais tipos de metamorfismo são: (I) o metamorfismo regional,
durante o qual grandes áreas são metamorfizadas por altas
pressões e temperaturas geradas durante as orogêneses; (2) o
metamorfismo de contato, durante o qual as rochas encaixan-
tes são metamorfizadas principalmente pelo calor do corpo íg-
neo que nelas se intrude; e (3) o metamorfismo de assoalho
oceânico, durante o qual os fluidos quentes percolam e meta-
morfizam as várias rochas crustais. Outros tipos adicionais
são: (I) o metamorfismo de baixo grau ou de soterrarnento,
durante o qual as rochas sedimentares profundamente soterra-
das são alteradas pelo aumento mais ou menos normal da pres-
são e da temperatura com a profundidade na crosta; (2) o me-
tamorfismo de alta pressão e o de pressão ultra-alta, pelos
quais as rochas podem ser submetidas a pressões grandes, co-
mo 40 kbar, equivalentes a profundidades maiores que 120
km; e (3) o metamorfismo de impacto, que resulta do impacto
de meteoritos. As rochas encaixantes são despedaçadas pela
propagação das ondas do choque e, nesse processo, o quartzo
pode ser transformado nas suas formas mais densas, de alta
pressão, que são a coesita e a stishovita.
6.Vocêmapeou uma área de rochas metamórficas e observou linhas de
isógradas,com direção norte-sul, que variam desde a isógrada da cia-
nita,aleste,até a da c1orita, a oeste. Onde as temperaturas metamórfi-
casforammais altas, a leste ou oeste?
7. Compareos minerais encontrados em uma auréola de metarnorfis-
modecontato em um calcário puro e em um calcário contendo apre-
ciáveiscamadas de folhelho.
8.Quetipode plútons pode produzir o metamorfismo de grau mais al-
to,umaintrusão de granito a 20 km de profundidade ou uma intrusão
degabroa 5 km de profundidade?
9. Porque você não esperaria encontrar rochas originadas por meta-
morfismode soterramento em uma dorsal mesoceânica?
10. Aszonas de subducção são geralmente caracterizadas por meta-
morfismode altas pressões e baixas temperaturas. Em contrapartida,
aszonasde colisão continental são marcadas por metamorfismo de
pressãomoderada e de alta temperatura. Qual região tem um gradien-
tegeotérmicomais alto? Explique.
I Sugestões de leitura
Blatt, H., and Tracy, R. 1996. Petrology: Igneous, Sedimentary and
Metamorphic,2d. ed. New York: W. H. Freeman.
Hyndman, D. W 1985. Petrology of lgneous and Metamorphic
Rocks. NewYork: Wiley.
Liou,J. G., Maruyama, S., and Emst, W G. 1997. Seeing a rnoun-
tainina grain of gamet. Science, 276: 48-49.
Raymond,L.A. 1995. Petrology. Dubuque, Iowa: Wm. C. Brown.
Spear,Frank S. 1993. Metamorphic phase equilibria and pressure-
temperature-time paths. Mineralogical Society of America Mono-
graph22.
Wynn, Jeffrey C., and Shoemaker, Eugene. 1998. The day the
sandscaught fire. Scientific American, 279: 21-64.
I Sugestões de leitura em português
Passchier, C. W 1996. Geologia de campo de terrenos gnáissicos
dealtograu. São Paulo: Edusp.
Ruberti, E., Szabó, G. A. e Machado, R. 2000. Rochas rnetarnórfi-
casoIn:Teixeira, W, Toledo, M. C. M. de, Fairchild, T. R. e Taioli, F.
(orgs.).2000. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos. p.
381-398.
CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1245
WinkJer, H. G. F. 1977. Petrogênese das rochas metamórjicas. Por-
to Alegre: Edgar Blücker; UFRGS.
Yardley, B. W 1994. Introdução à petrologia metamórjica. Brasí-
lia: UnB.
I Notas de tradução
I o waffle é uma massa de bolo fluida colocada para cozinhar numa
forma que, ao ser fechada com sua contraparte, permite prensá-Ia
enquanto cozinha.
2 Embora não exista nos dicionários correntes de língua portuguesa o
significado "dispor em bandas, faixas" para o verbo "bandar", de
acordo com a acepção de "banda" oriunda do francês bande, que
significa "barra, faixa", tem sido comum nos textos de geologia ou
utilizar os derivativos do verbo "bandear" (cuja etimologia está re-
lacionada à palavra "banda" com o sentido de "lado, grupo de mú-
sicos" ou à palavra "bando", com o sentido de "grupo"). Portanto,
utilizamos aqui os derivativos do verbo "bandar" acrescentando-lhe
o sentido de "dispor em faixas, tiras", como em "bandamento meta-
rnórfico" ou "rocha bandada".
3 Em inglês, Great Basin.
4 Também referi to na literatura técnica como "rnetamorfismo dina-
motermal".
5 Conhecido na literatura técnica também como "rnetarnorfismo ter-
mal".
6 Também chamado de "metarnorfisrno de fundo oceânico".
7 O termo pipe é usado comumente sem tradução na literatura geoló-
gica, referindo-se a corpos com forma aproximadamente cilíndrica
ou de charuto.
8 O termo greenstone (pronuncia-se [gri:n'stoune]) geralmente não é
traduzido em português e significa, literalmente, "pedra verde".
9 O termo granofels (pronuncia-se [gran_'fels]) não é muito utilizado
na literatura geológica. Entretanto, seria bastante adequado para
descrever rochas que não se enquadram nem na definição de xistos,
nem de gnaisses, principalmente metarenitos contendo pouca mica
e granitos com poucos minerais máficos recristalizados.
10 Os limites intergranulares nesse tipo de rochas podem ser, também,
retilíneos, comumente com junções tríplices intergranulares for-
mando ângulos de 1200
•
Ii Pronuncia-se [mélange').
12 Em inglês, California Coast Ranges.

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Formação de rochas metamórficas sob calor e pressão

  • 1. T odos estamos familiarizados com as formas pelas quais o calor e a pressão podem transformar os ma- teriais. Se fritarmos a carne crua moída, ela transfor- ma-se em hambúrguer, que é constituído de componentes químicos muito diferentes daqueles do produto cru. Quando cozinhamos uma massa de waffle' em uma forma de ferro, não apenas aquecemos a massa, mas também aplicamos pressão sobre ela, transformando-a em um sólido rígido. De modo similar, as rochas modificam-se quando submetidas a altas temperaturas e pressões. Na crosta profunda da Terra, a dezenas de quilômetros abaixo da superfície, as tempera- turas e as pressões são altas o suficiente para metamorfosear uma rocha, mas não o bastante para derretê-Ias. Aumentos de calor e pressão e mudanças no ambiente químico podem alterar a composição mineral e as texturas cristalinas das rochas sedimentares e ígneas, embora elas permaneçam sóli- das o tempo todo. O resultado é a terceira maior classe de rochas: as rochas metamórfi- cas, ou rochas de "forma modificada", as quais sofreram mudanças na mineralogia, na textura, na composição química ou em todos esses três parâmetros. As mudanças metamórficas colocam uma rocha preexistente em equilíbrio com os seus novos ambientes. Se transcorrer tempo suficiente, geralmente, de 1 milhão de anos ou mais (um tempo curto para os padrões geológicos), a rocha modifica-se mine- ralógica e texturalmente até ficar em equilíbrio com as novas temperaturas e pressões. Um caJcário fossilífero, por exemplo, pode ser transformado em um mármore branco no qual não permanecem resquícios de fósseis. A composição química e mineralógica da rocha pode permanecer inalterada, porém, sua textura pode ter mudanças drásticas, de cristais de caJcita pequenos a cristais grandes intercrescidos. O folhelho, que é uma rocha com boa estratificação e de grãos tão finos que os minerais individuais não po- dem ser reconhecidos a olho nu, pode se tomar um xisto, no qual o acamamento origi- nal é obscurecido e a textura é dominada por grandes cristais de mica. Nessas transfor- mações metamórficas, tanto a composição mineralógica quanto a textura mudam, po- rém a composição química geral permanece a mesma. Os argilominerais são silicatos, porém diferem das micas pelo fato de conterem muitas moléculas de água aprisionadas entre as camadas de silicatos na estrutura do cristal. Durante o metamorfismo, a maior parte dessa água é perdida à medida que os argilominerais são transformados em micas. Outras rochas, como aquelas que foram alteradas por calor ou por fluidos derivados de atividade ígnea, têm sua mineralogia, Metamorfismo e sistema Terra 228 Causas do metamorfismo 229 Tipos de metamorfismo 230 Texturas metamórficas 233 Metamorfismo regional e grau metamórfico 237 Tedônica de placas e o metamorfismo 239
  • 2. 2281 Para Entender a Terra textura e composição química modificadas. Alguns minerais si- licáticos são tão diagnósticos de metamorfismo que a mera pre- sença deles indica que a rocha é metamórfica. Entre esses mi- nerais estão a cianita, a andaluzita e a sillimanita; a estaurolita; a granada; e o epídoto. Outros minerais são comuns em rochas metamórficas, mas também são encontrados em rochas ígneas, como é o caso da granada, do quartzo, da muscovita, do anfibó- lio e do feldspato. Há muitas razões para os geólogos estudarem as rochas me- tamórficas, porém todas relacionadas a um objetivo comum: entender como a crosta da Terra evoluiu ao longo da história geológica. Crosta oceânica- A pressâo aumenta com a profun- didade numa taxa, aproximadamente, semelhante em todos os lugares, ... Pressâo (kilobars) O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Arco vulcânico (zona de subducçâo) Zona de extensâo de placas continentais e formaçâo de cinturões de montanhas Litosfera continental estável e antiga Este capítulo examinará as causas do metamorfismo,OI tipos de metamorfismo que ocorrem sob certos conjuntesé condições e as origens das várias texturas que caracterizam uma rocha metamórfica. ~amorfismo e sistema Terra O metamorfismo, como todos os outros processos geológicos, é parte do sistema Terra. O principal ingrediente para gerar01 processos metamórficos é o calor interno da Terra, que conno Astenosfera o km o 0l~~ 65 30 30 30 50 ... mas a temperatura au- menta com taxas diferentes em regiões diferentes. Em arcos vulcânicos, a isoterma de 1.300oC está, aproximada- mente, a 50 km de profundidade ... Figura 9.1 A pressão e a temperatura aumentam com a profundidade em todas as regiões, como mostrado nestes blocos- diagramas que representam, da esquerda para a direita, uma região vulcânica, uma região continental e uma região de litosfera continental estável e antiga. A pressão aumenta com a ... e, em crosta estável, está aproximadamente a 65 km de profundidade. ... em áreas de extensâo de placas, a aproximada- mente 30 km ... profundidade mais ou menos na mesma taxa em todos os lugares, mas a temperatura aumenta com taxas diferentes em regiões diferentes. (A pressão é medida em kilobar; 1 kilobar é aproximadamente igual a mil vezes a pressão atmosférica da su perfície terrestre.)
  • 3. Iaastransformações das rochas que dependem da variação de temperatura.Assim, o calor interior da Terra fornece energia às partesdosistema Terra que governam os processos metamórfi- coseígneos.Como veremos mais adiante neste capítulo, o me- tamorfismoresulta na liberação de vapor d'água, dióxido de carbonoe outros gases. Esses gases escapam para a superfície econtribuempara a atmosfera, afetando assim os processos que dependemda composição atmosférica, como o intemperismo. sasdo metamorfismo Ossedimentose as rochas sedimentares pertencem aos ambien- tesdasuperfície da Terra, enquanto as rochas ígneas resultam dasfusõesda crosta inferior e do manto. As rochas metamórfi- casexpostasna superfície são resultantes, principalmente, de processosque atuam nas rochas em profundidades variáveis, desdeacrosta superior até a crosta inferior. A maioria delas for- mou-seem profundidades entre 10 e 30 km, ou seja, entre as porçõesmediana e inferior da crosta. Embora o metamorfismo aconteçaprincipalmente em profundidade, ele pode ocorrer, também,na superfície terrestre. Podemos ver mudanças meta- mórficasem superfícies cozidas de solos e sedimentos, situados 10"0 abaixode derrames de lavas vulcânicas. o O calor e a pressão internos da Terra e a composição dos fluidossão os três principais fatores que controlam o metamo r- fismo.A contribuição da pressão é o resultado de forças verti- cais,exercidas pelo peso das rochas sobrepostas, e de forças horizontais,desenvolvidas quando as rochas são deformadas. A temperatura aumenta com a profundidade, em diferentes taxase em diferentes regiões da Terra, de 20 a 60°C por quilô- metrode profundidade (Figura 9.1). Na maior parte da crosta daTerra,as temperaturas aumentam com a profundidade se- gundoum gradiente de 30°C por quilômetro. Assim, a tempe- raturaserá de aproximadamente 450°C em uma profundidade de15krn, sendo muito mais alta que a temperatura média da superfície,que varia de 10 a 20°C na maioria das regiões. (Con- firaa discussão de geotermas no Capítulo 2l.) A pressão em umaprofundidade de 15 km provém do peso de todas as rochas sobrejacentese o seu valor é de aproximadamente 4 mil vezes apressãoexistente na superfície. Emboraessas temperaturas e pressões possam parecer altas, elascorrespondem apenas ao intervalo intermediário do meta- morfismo,como mostra a Figura 9.2. Referimo-nos às rochas metamórficasformadas sob temperaturas e pressões mais bai- xasde regiões crus tais rasas como rochas de baixo grau e, àquelasformadas em zonas mais profundas, em,temperaturas e pressõesmais altas, como rochas de alto grau. A medida que o lraudo metamorfismo muda, as assembléias minerais das ro- ;hasmetamórficas também mudam, permitindo aos geólogos lefinirum conjunto de fácies metamórjicas, as quais descreve- emosmais adiante. ) papel da temperatura )calor afeta imensamente a mineralogia e a textura das ro- has.No Capítulo 5, aprendemos sobre a importância da in- uência do calor na quebra de ligações químicas e na altera- ão das estruturas dos cristais das rochas ígneas. O calor tem CAPíTULO9. Rochas Metamórficas 1229 o O 1 5 2 §.s 10 ~3 ~ ,~ E~ 4 'o i5' 15 ~ •... ro If cz., <IJ-c 5 ....,E '" "6 I '"!..!' I Li 20 ~o 6 ~ ..s- I 'f: 'ti,ro I 'oV> 7 '1? ,.f 25 c:V> ~ ~ :J ~ ~ qo '" ~ '+- 8 ~4C oc, õcz., 30 .t~,.89 i'~ 10 'ôo§' 35 o 11 essa , 40, 12 1000O 200 400 600 800 Temperatura, ·C Figura 9.2 Temperaturas, pressões e profundidades em que se formam as rochas metamórficas de grau baixo a alto. A faixa escura mostra a variação da temperatura e da pressão de acordo com a profundidade, na maior parte da área continental. um papel igualmente importante na formação de rochas meta- mórficas. Por exemplo, os processos da tectônica de placas podem mover os sedimentos e as rochas da superfíci~ terres- tre para o seu interior, onde as temperaturas são mais altas. Quando a rocha se ajusta à nova temperatura, seus átomos e íons recristalizam-se, ligando-se em novos arranjos e criando novas assembléias minerais. Muitos dos novos cristais vão fi- car maiores do que eram na rocha original. Se ocorrer defor- mação ao mesmo tempo, a rocha pode tornar-se bandada.? à medida que minerais de diferentes composições são segrega- dos em planos separados. (Ver Capítulo 5, já referido na aber- tura deste parágrafo.) O aumento da temperatura, com o aumento da profundida- de, é chamado de gradiente geotérmico. O gradiente geotérmi- co varia dependendo do ambiente tectônico, mas, em média, si- tua-se em torno de 30°C por quilômetro de profundidade. Em áreas onde a litosfera continental foi adelgaçada por extensão das placas, como na Grande Bacia'' em Nevada (EUA), o gra- diente geotérmico é alto (por exemplo, 50°CIkm). Em áreas on- de a litosfera continental é velha e espessa, como no centro da América do Norte, o gradiente geotérrnico é baixo (por exem- plo, 20°CIkm) (ver Figura 9.1). Quando as rochas sedimentares contendo argilominerais são soterradas cada vez mais profun- damente, os argilominerais começam a se recristalizar e formar novos minerais, como as micas. Com o soterramento adicional até profundidades e temperaturas maiores, as micas tornam-se instáveis e começam a se recristalizar em novos minerais, como a granada. Vemos, então, que, devido ao fato de diferentes mi- nerais cristalizarem-se e permanecerem estáveis em diferentes temperaturas, o geólogo metamórfico, assim como o geólogo ígneo, pode usar a composição da rocha como um tipo de geo- termômetro para medir a temperatura em que ela se formou. A partir de uma assembléia específica de minerais em uma rocha metamórfica, o geólogo pode inferir a temperatura na qual a ro- cha se formou. Os processos da tectônica de placas, como a subducção e a colisão continental, que transportam rochas e sedimentos para
  • 4. 230 IPara Entender a Terra as profundezas quentes da crosta, são os principais mecanismos para a formação da maioria das rochas metamórficas. Além dis- so, pode ocorrer metamorfismo limitado onde as rochas adja- centes a plútons recentemente intrudidos são submetidas a tem- peraturas elevadas. O calor é localmente intenso, porém não pe- netra profundamente. Os pulsos de calor produzidos por plú- tons intrudidos podem alterar metamorficamente as rochas en- caixantes próximas, porém a extensão do efeito é localizada. o papel da pressão A pressão, como a temperatura, muda a textura da rocha, como também a sua mineralogia. A rocha sólida é submetida a dois ti- pos básicos de pressão, também chamada de tensão. 1. A pressão confinante é uma força geral aplicada igualmente em todas as direções, como a pressão que o nadador sente quando submerge numa piscina. Do mesmo modo que um na- dador que mergulha até profundidades maiores da piscina, uma rocha descendo para profundidades maiores da crosta será sub- metida a uma pressão confinante progressivamente maior. 2. A pressão dirigida é a força exercida em uma direção parti- cular, como quando uma bola de argila é apertada entre o pole- gar e o indicador. A pressão dirigida ou tensão diferencial é ge- ralmente concentrada em algumas zonas ou ao longo de planos discretos. A força compressiva que ocorre quando as placas convergem é uma forma de pressão dirigida e resulta na defor- mação das rochas próximas aos limites de placas. O calor reduz a resistência da rocha e, dessa forma, a pressão dirigida prova- velmente causa dobramento intenso e deformação das rochas metamórficas em cinturões de montanhas, onde as temperatu- ras são altas. As rochas submetidas à tensão diferencial podem ser intensamente deformadas, tomando-se achatadas na direção em que a força é aplicada e alongadas na direção perpendicular à força. Os minerais metamórficos podem ser comprimidos, alonga- dos ou rotados para alinhar-se em uma direção particular, de- pendendo do tipo de tensão aplicado às rochas. Assim, a pres- são dirigi da determina a forma e a orientação dos novos cristais metamórficos, que se originam à medida que os minerais re- cristalizam-se sob a influência do calor e da pressão. Durante a recristalização das micas, por exemplo, os cristais crescem com os planos das suas estruturas de filossilicatos alinhados perpen- dicularmente à direção da tensão. A pressão, como a temperatura, aumenta com a profundi- dade na Terra. A pressão é geralmente registrada em kilobars (1.000 bars, abreviado como kbar) e aumenta a uma taxa de 0,3 a 0,4 kbar por quilômetro de profundidade (ver Figura 9.1). Um bar é aproximadamente equivalente à pressão do ar na su- perfície da Terra. Um mergulhador que esteja fazendo um pas- seio na parte mais profunda de um recife de corais, a 10m, por exemplo, irá experimentar mais I bar de pressão. A pressão a que uma rocha é submetida em profundidade, na Terra, é de- corrente da espessura das rochas sobrejacentes e da densidade dessas rochas. Minerais que são estáveis em pressões mais baixas, próxi- mas à superfície terrestre, tomam-se instáveis e recristalizam- se para novos minerais devido ao aumento da pressão na crosta profunda. Estudos de laboratório forneceram dados relativos às pressões necessárias para essas mudanças. Usando esses dado podemos examinar a mineralogia e a textura das amostras« rochas metamórficas e inferir qual era a pressão na áreaonde elas foram formadas. Assim, assembléias minerais metarnón cas podem ser usadas como medidores de pressão, ou geobaro. metros. A partir de uma assembléia específica de mineraisem uma rocha metamórfica, o geólogo pode delimitar as variações das pressões e, conseqüentemente, da profundidade na quala rocha foi formada. o papel dos fluidos O metamorfismo pode alterar significativamente a mineralogia da rocha, introduzindo ou removendo componentes químics que se dissolvem na água. Os fluidos hidrotermais produzida durante o metamorfismo transportam dióxido de carbonods solvido, como também substâncias químicas como sódio,p0- tássio, sílica, cobre e zinco, que são solúveis em água quente sob pressão. Quando as soluções hidrotermais percolam atéas partes rasas da crosta, elas reagem com as rochas nas quaispe. netram, mudando sua composição química e mineralogicaesl gumas vezes substituindo completamente um mineral peloou· tro, sem mudar a textura da rocha. Esse tipo de modificaçãona composição da rocha por transporte de fluidos de substâncias químicas dentro ou fora dela é chamado de metassomatismo. Muitos depósitos valiosos de cobre, zinco, chumbo e outros metais são formados por esse tipo de substituição química (ver Capítulo 22). Os fluidos hidrotermais aceleram as reações químicas me tamórficas. Os átomos e íons dissolvidos no fluido podemmio grar através da rocha e reagir com os sólidos para formar novos minerais. Com a continuidade do metamorfismo, a água reage com a rocha quando ligações químicas entre minerais e rnolé culas de água formam-se ou quebram-se. Onde esses fluidos quimicamente reativos se originam? Embora a maiorias das rochas pareça ser completamente secae ter porosidade extremamente baixa, elas comumente contêm fluidos em minúsculos poros (os espaços entre grãos). Esses fluidos derivam da água quimicamente ligada às argilas, e não dos poros sedimentares, a qual é, em grande parte, expelidadu· rante a diagênese. Em outros minerais hidratados, como asmio cas e o anfibólio, a água faz parte da estrutura cristalina. Odió- xido de carbono dissolvido em fluidos hidrotermais é, em graa de parte, derivado de carbonatos sedimentares, como os calcá rios e os dolomitos. l'Qi.lqU.PS de metamorfismo Os geólogos podem reproduzir as condições metamórficas em laboratório e determinar as combinações precisas de pressão, temperatura e condições químicas em que as transformações pc- dem acontecer. Porém, para entender como as combinações par ticulares se relacionam com a geologia do metamorfismo, ouse- ja, quando, onde e como essas condições originam-se na Terra, os geólogos caracterizam as rochas metamórficas com basenas circunstâncias geológicas em que foram originadas. Descrevere- mos essas categorias a seguir. A Figura 9.3 localiza-as em rela· ção aos principais ambientes da tectônica de placas.
  • 5. o SISTEMA TERRA A litosfera e a astenosfera - e, nas dorsais mesoceânicas, a hidrosfera - interagem para metamorfizar as rochas. CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1231 o metamorfismo regional, resultante da colisão de placas continentais e da formação de montanhas, ocorre em níveis moderados a profundos, sob pressões moderadas a ultra-altas e em temperaturas elevadas. o metamorfismo regional de alta pressão, ao longo de cinturões lineares de arcos vulcânicos, ocorre sob altas pressões e em temperaturas baixas a intermediárias. o calor e as ondas de choque resul- tantes da colisão de meteoritos causam o metamorfismo de impacto nas rochas da vizinhança imediata do local da queda. o metamorfismo de soterramento ocorre em temperaturas e pressões mais baixas e modifica as rochas sedimentares. o metamorfismo de contato afeta uma estreita faixa das rochas encaixantes, ao redor de magmas e rochas parcialmente fundidas, e ocorre em altas temperaturas. oceânica o metamorfismo de assoalho oceânico, cau- sado pela percolação da água do mar em centros de expansão das dorsais mesoceânicas, afeta os basaltos quentes extravasados. Figura 9.3 Os principais tipos de metamorfismo e os locais onde ocorrem. Metamorfismo regional O metamorfismo regional," o tipo de metamorfismo mais co- mum,ocorre quando alta temperatura e pressão são impostas a grandespartes da crosta. Utiliza-se esse termo para distinguir essetipo de metamorfismo das mudanças mais localizadas, próximasa intrusões ígneas ou falhas. O metamorfismo regio- nalé uma feição característica de um ambiente de tectônica de placasconvergentes. Ele ocorre dentro de arcos de ilhas vulcâ- nicos,como as montanhas dos Andes, na América do Sul, e no núcleode cadeias de montanhas produzidas durante a colisão decontinentes, como as montanhas do Himalaia, na Ásia Cen- tral.Esses cinturões de montanhas são freqüentemente feições linearese, assim, as antigas zonas de metamorfismo regional, bemcomo as modernas, são freqüentemente lineares na sua distribuição. De fato, os geólogos geralmente interpretam os extensoscinturões de rochas com metamorfismo regional como representando os locais onde se formaram cadeias de monta- nhasque foram, posteriormente, erodidas ao longo de milhões deanos, expondo as rochas à superfície terrestre. Alguns cinturões de metamorfismo regional foram origina- dosem altas temperaturas e pressões moderadas a altas, próxi- mos a arcos vulcânicos formados onde as placas subduzidas mergulham profundamente no manto. O metamorfismo regio- nal sob pressões e temperaturas muito altas ocorre em níveis mais profundos da crosta ao longo de limites onde a colisão de continentes deforma as rochas e onde são soerguidos os altos cinturões de montanhas. Durante o metamorfismo regional, as rochas serão tipicamente transportadas para profundidades sig- nificativas da crosta, somente sendo exumadas quando de um subseqüente soerguimento e erosão na superfície terrestre. Po- rém, um entendimento completo dos padrões de metamorfismo regional, incluindo a forma como as rochas respondem às mu- danças sistemáticas de temperatura e pressão ao longo do tem- po, depende do ambiente tectônico específico. Discutiremos es- se tópico mais adiante, neste capítulo. o metamorfismo de contato As intrusões ígneas metamorfizam as rochas imediatamente circundantes, propagando seu calor para fora, o qual submete os minerais da rocha preexistente a novas condições. Esse tipo de transformação localizada, chamado de metamorfismo de contato,' normalmente afeta apenas uma estreita região das ro-
  • 6. 232 , Para Entender a Terra chas encaixantes ao longo do contato. Em muitas rochas meta- mórficas de contato, principalmente na margem de intrusões ra- sas, as transformações minerais estão principalmente relaciona- das à alta temperatura do magma. Os efeitos de pressão são im- portantes apenas onde o magma foi intrudido em grandes pro- fundidades. Lá, a pressão não resulta da força feita pela intru- são para abrir seu caminho na rocha encaixante, mas da presen- ça da pressão confinante regional. O metamorfismo de contato causado por extrusivas é limitado a zonas muito estreitas, por- que as lavas resfriam-se rapidamente na superfície e seu calor tem pouco tempo para penetrar profundamente nas rochas cir- cundantes e causar as mudanças metamórficas. o metamorfismo de assoa lho oceânico Um outro tipo de metamorfismo, chamado de metamorfismo de assoalho oceânico" ou metassomatismo, é freqüentemente associado às dorsais mesoceânicas (ver Capítulo 5). A água do mar, percolando pelos basaltos fraturados e quentes, é aqueci- da. O aumento de temperatura promove reações químicas entre ela e a rocha, formando basalto alterado, cuja composição quí- mica difere sobremaneira daquela do basalto original. O meta- morfismo resultante da percolação de fluidos de alta tempera- tura também ocorre nos continentes, quando os fluidos que cir- culam próximos às intrusões ígneas metamorfizam as rochas encaixantes. Outros tipos de metamorfismo Há outros tipos de metamorfismo que originam pequenas quan- tidades de rochas metamórficas. Alguns deles, como o meta- morfismo de pressão ultra-alta, são extremamente importantes para ajudar os geólogos a entender as condições existentes nas grandes profundidades da Terra. Metamorfismo de baixo grau (soterramento) Recorde-se do Capítulo 8 que, quando as rochas sedimentares são gradual- mente soterradas durante a subsidência crustal, elas se aquecem lentamente à medida que entram em equilíbrio com a tempera- tura da crosta ao redor delas. Nesse processo, a diagênese alte- ra sua mineralogia e textura. A diagênese grada para o meta- morfismo de baixo grau, ou de soterramento, o qual é causa- do pelo aumento progressivo da pressão exercida pela pilha crescente de sedimentos e rochas sedimentares sobrepostas e pelo aumento do calor associado à crescente profundidade de soterramento. Dependendo do gradiente geotérmico local, o metamorfis- mo de baixo grau inicia-se tipicamente em profundidades de 6 a 10 km, onde as temperaturas variam entre 100 e 200°C e as pressões são menores que 3 kbar. Esse conhecimento é de gran- de importância para a indústria de petróleo e gás, que denomi- na de "ernbasamento econômico" o nível onde se inicia o meta- morfismo de baixo grau. Os poços de petróleo e gás são rara- mente perfurados abaixo dessa profundidade, porque tempera- turas acima de 130°C convertem a matéria orgânica aprisiona- da nas rochas sedimentares em metano e dióxido de carbono, em vez de petróleo e gás natural. Metamorfismo de alta pressão e de pressão ultra-alta As rochas metamórficas formadas em altas pressões (8-12 kbar) e pressões ultra-altas (maiores que 28 kbar) são raramemen postas à superfície para que os geólogos possam estudáls Essas rochas são incomuns, pois se formam em profundidse tão grandes que levam muito tempo para serem recicladasé volta à superfície. A maioria das rochas de alta pressão fom. se em zonas de subducção, onde os sedimentos raspados placa oceânica que está afundando são levados até profuaí dades de mais de 30 km, onde experimentam pressões aciOll de 12 kbar. Até bem pouco tempo atrás (nos últimos 20 anos), osgeif logos reconheceram que as rochas metamórficas que antig. mente se localizavam na base da crosta podem, às vezes,sere~ contradas na superfície. Essas rochas, chamadas de eclogitos, comumente contêm minerais como a coesita (uma formae quartzo muito densa e de alta pressão), que indica presse maiores que 28 kbar, sugerindo profundidades superioresa km. Tais rochas formaram-se sob temperaturas moderadasaai· tas, variando até 800 a 1.000°C. Em alguns casos, essasroch~ contêm diamantes microscópicos, indicativos de pressês maiores que 40 kbar e profundidades de mais de 120 km! Sur· preendentemente, afloramentos dessas rochas metamórficase pressão ultra-alta cobrem áreas com dimensões maioresque 400 km de comprimento e 200 km de largura. As únicas outras duas rochas conhecidas que vêm dessas profundidades sãoo; diatremas e kimberlitos (ver Capítulo 6), rochas ígneas quefu mam pipesl estreitos de poucas centenas de metros de exten· são. Os geólogos concordam que essas rochas são formadaspor erupções "vulcânicas", embora de profundidades muito inco- muns. Por outro lado, os mecanismos necessários para trazerai rochas metamórficas de pressão ultra-alta para a superfíciesão intensamente debatidos. Na interpretação mais comum, essas rochas representam fragmentos do bordo frontal de continentes que sofreram subducção durante a colisão e que, posteriormea te, retomaram (por meio de algum mecanismo desconhecido) para a superfície antes que tenham tido tempo de recristalizara pressões mais baixas. Metamorfismo de impacto O metamorfismo de impacto ocor· re quando um meteorito colide com a Terra. Os meteoritos são fragmentos de cometas ou asteróides que foram atraídos pelo campo gravitacional terrestre. Durante o impacto, a energiare presentada pela massa e pela velocidade dos meteoritos é trans formada em calor e ondas de choque, que passam pela rocha en caixante impactada. A rocha encaixante pode ser fragmentadae até mesmo parcialmente fundida para produzir tektitos, os quais se parecem com gotículas de vidro. Em alguns casos, o quartzoé transformado em coesita e stishovita, duas de suas formas deai· ta pressão. A maioria dos grandes impactos na Terra não deixou ne- nhum rastro do meteorito porque esses corpos costumam ser destruídos na colisão. Entretanto, a ocorrência de coesita ede crateras com texturas de fraturamento em franja característi- cas comumente fornece evidências-chave dessa colisão. A ato mosfera densa da Terra causa a queima da maioria dos rneteo- ros antes do impacto na sua superfície e, assim, o metarnorfis- mo de impacto é raro aí. Porém, na superfície da Lua, o meta- morfismo de impacto é pervasivo. Ele é caracterizado por pressões extremamente altas, de muitas dezenas a centenas de kilobars.
  • 7. Atectônica de placas e ostipos de metamorfismos A tectônicade placas fornece um arcabouço para o entendi- mentodas rochas metamórficas. Os diferentes tipos de meta- morfismotêm probabilidade de ocorrer nos distintos ambientes tectônicos(ver Figura 9.3): • Interiordas placas Metamorfismo de contato, metamorfismo desoterramento e, talvez, metamorfismo regional, que pode ocorrerna base da crosta. O metamorfismo de impacto, prova- velmente,é preservado nesse ambiente, por causa da grande área expostano interior das placas. • Margens de placas divergentes Metamorfismo de assoalho oceânicoe metamorfismo de contato, ao redor de plútons intru- didosnacrosta oceânica, são encontrados em margens de placas divergentes. • Margens de placas convergentes Metamorfismo regional, me- tamorfismode alta pressão e pressão ultra-alta, metamorfismo de contato,ao redor de plútons intrudidos, são encontrados em mar- gensdeplacas convergentes. • Margens de placas transformantes Em ambientes oceânicos, podeocorrermetamorfismo de assoalho oceânico. Tanto em am- bientesoceânicos e continentais, ocorre o cisalhamento extensi- voaolongo do limite das placas, produzindo deformação com texturacataclástica, em níveis rasos, e deformação com textura milonftica,em níveis profundos da crosta. (A deformação será discutidano Capítulo 11.) l'Hf'~uras metamórficas ometamorfismo imprime novas texturas nas rochas que alte- ra(Figura panorâmica 9.4). A textura da rocha metamórfica é determinadapelos tamanhos, formas e arranjos de seus cris- taisconstituintes. Algumas texturas metamórficas dependem dostipos de minerais formados, como as micas, que são pla- cóides.A variação no tamanho de grão é também importante. Emgeral, considera-se que o tamanho dos cristais aumenta proporcionalmente com o aumento do grau metamórfico. Ca- davariedade textural revela alguma coisa sobre o processo metamórficoque a criou. Foliaçãoe clivagem A feição textural mais proeminente das rochas de metamor- fismoregional é a foliação, um conjunto de superfícies para- lelas,planas ou onduladas, produzidas pela deformação. Es- sassuperfícies ou planos de foliação podem cortar o acama- mentoem qualquer ângulo ou ser paralelas a ele (Figura pa- norâmica9.4a). A principal causa da foliação é a presença de minerais pla- cóides,principalmente as micas e a clorita. Os minerais placói- destendem a se cristalizar como cristais delgados em forma de placas.Os planos de todos os cristais placóides são alinhados paralelosà foliação, um alinhamento chamado de orientação preferencial dos minerais (Figura panorâmica 9.4b). Quando CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 233 os minerais placóides cristalizam-se, a orientação preferencial é geralmente perpendicular à direção principal das forças de compressão da rocha, e ela é deformada durante o metamorfis- mo. Os minerais preexistentes podem adquirir a orientação pre- ferencial e, assim, produzir a foliação por rotação, até ficarem paralelos ao plano desenvolvido. Os minerais cujos cristais são alongados, em forma de lá- pis, tendem a assumir uma orientação preferencial durante o metamorfismo e, normalmente, alinham-se paralelos ao plano da foliação. As rochas que contêm anfibólios em abundância, tipicamente as vulcânicas máficas metamorfizadas, têm esse ti- po de textura. A forma mais comum de foliação é vista na ardósia, que é facilmente partida em superfícies lisas e paralelas, como se fos- sem folhas delgadas. Essa clivagem ardosiana (não confundir com a clivagem de um mineral como a moscovita) desenvolve- se ao longo de intervalos mais ou menos delgados e regulares em uma rocha. A classificação das rochas foliadas As rochas foliadas são classificadas de acordo com quatro cri- térios principais (Figura panorâmica 9.4c): 1. O tamanho de seus cristais 2. A natureza da sua foliação 3. A intensidade com que seus minerais são segregados em ban- das mais claras e mais escuras 4. Seu grau metamórfico A Figura panorâmica 9.4b mostra exemplos dos principais tipos de rochas foliadas. Em geral, a foliação progride de uma textura para outra, refletindo o aumento na temperatura e na pressão. Nessa progressão, um folhelho pode ser metamorfiza- do primeiramente para uma ardósia, passando para um filito, depois para um xisto, em seguida, para um gnaisse e, finalmen- te, para um migmatito. Ardósia As ardósias são as rochas foliadas de mais baixo grau. Elas têm grãos tão finos que seus minerais individuais não podem ser vistos facilmente sem um microscópio. Elas são comumente produzidas pelo metamorfismo de folhelhos ou, com menos freqüência, de depósitos de cinzas vulcânicas. As ardósias geralmente variam de cinza-escuro a preto, sendo co- loridas por pequenas quantidades de matéria orgânica original- mente presentes no folhelho parenta!. Os pedreiros de ardósias aprenderam há muito tempo a reconhecer essa foliação e usam isso para fazer chapas de ardósia, grossas ou delgadas, para se- rem usadas como telhas e quadros-negros. Ainda hoje são uti- lizadas lajes planas de ardósia para pavimentar caminhos, prin- cipalmente onde ela é abundante. Filito Os filitos são de grau levemente mais alto que as ardó- sias, mas são similares em suas características e origem. Eles tendem a ter um brilho mais ou menos lustroso, resultando de cristais de mica e clorita que cresceram um pouco maiores que os da ardósia. Os filitos, como as ardósias, tendem a se partir em folhas delgadas, mas menos perfeitamente que elas.
  • 8. mento original 2341 Para Entender a Terra o METAMORFISMO REGIONAL MUDA A TEXTURA DAS ROCHAS o metamorfismo causa a formação de planos de cli- vagem ardosiana, perpendiculares aos planos de aca- mamento, em rochas sedimentares, como os folhelhos. o acamamento original em uma amostra pode ser visto a partir das camadas delgadas mais arenosas. o metamorfismo regional gera superfícies de clivagem - foliação - no folhelho, formando uma ardósia. (a) Planos de clivagem ardosiana .-"-. Cristal de esta urol ita ~ AS rochas foliadas desenvolvem-se porque contêm minerais placóides, que se alinham ao longo da orientação preferencial. 5 em (b) Os cristais da rocha crescem ou são de- formados para se tornarem alongados per- pendicularmente às forças compressivas. Mica (c) Quando a intensidade do meta- morfismo aumenta, o mesmo acontece com o tamanho do cristal e a espessura da foliação. Aumento da intensidade do metamorfismo 'Grau baixo . Grâífint~iário~ " ~"" Grau alto Aumento do tamanho do cristal t >Aumento da espessura da foliação I~ (d) As rochas foliadas são classificadas pela intensidade da clivagem, pela xistosidade e pelo bandamento, o qual corresponde à intensidade do metamorfismo. Diagênese Ardósia Grau baixo Filito Grau intermediário Xisto (abundantes minerais micáceos) Grau alto Gnaisse (menos minerais micáceos) Migmatito Clivagem ardosiana Xistosidade Bandamento Bandamento
  • 9. XistoEm baixos graus de metamorfismo, os cristais de mine- raisplacóides são geralmente muito pequenos para serem vis- tos,afoliação é pouco espaçada e as camadas são muito delga- das.Quando as rochas metamórficas são mais intensamente metamorfizadas(em grau mais alto), os cristais placóides cres- cemo suficiente para serem visíveis a olho nu, e os minerais tendema segregar-se em bandas mais claras e mais escuras. Es- searranjo paralelo dos minerais em folhas produz a foliação penetrativa,espessa e ondulada, chamada de xistosidade, a qual caracterizaos xistos, que estão entre os tipos de rochas meta- mórficasmais abundantes. Eles contêm mais de 50% de mine- raisplacóides, principalmente micas, como a muscovita e a biotita.Os xistos podem conter camadas delgadas de quartzo, feldspatoou ambos, dependendo da quantidade de quartzo do folhelhooriginal. GnaisseUma foliação ainda mais espessa é mostrada pelos gnaissesde alto grau, que são rochas de coloração clara, com bandasespessas de minerais claros e escuros segregados na ro- cha.O bandamento dos gnaisses em camadas claras e escuras resultada segregação de quartzo e feldspato, de coloração cla- ra,eanfibólios e outros minerais máficos, de coloração escura. Osgnaisses são rochas de grão grosso e a razão entre os mine- raisgranulares e os placóides é maior do que nas ardósias ou nosxistos. O resultado é uma foliação fraca e, assim, com pe- quenatendência para se partir. Sob condições de alta pressão e temperatura,as assembléias minerais das rochas de grau mais baixo,contendo micas e cloritas, transformar-se-ão em novas assembléiasdominadas por quartzo e feldspato, com menos quantidadesde micas e anfibólios. MigmatitoEm temperaturas mais altas que as necessárias para produzirgnaisses, a rocha encaixante pode começar a se fundir. Nessecaso, como nas rochas ígneas (ver Capítulo 5), os pri- meirosminerais a se fundir serão os de menor temperatura de fusão.Portanto, apenas parte da rocha encaixante se fundirá, e afusãopode migrar apenas por uma pequena distância antes de resfriar-senovamente. As rochas produzidas desse modo são muitodeformadas e contorcidas e são penetradas por muitos veiose pequenas lentes, algumas com formas de navetas, de ro- chasfundidas. O resultado é uma mistura de rochas ígneas e metamórficaschamada de migmatito. Alguns migmatitos são principalmentemetamórficos, com apenas uma proporção pe- quenade material ígneo. Outros foram tão afetados pela fusão quesãoconsiderados quase completamente ígneos. Rochasgranoblásticas Asrochas granoblásticas são compostas principalmente por cristaisque cresceram em formas eqüidimensionais, como cu- bose esferas, em vez de formas placóides ou alongadas (Figu- ra9.5).Essas rochas podem resultar de um metamorfismo em CAPíTULO9. Rochas Metamórficas 235 Quartzito Mármore Figura 9.5 Rochas metamórficas granoblásticas (não-foliadas). (a) Quartzito. [Breck P.Kent] (b) Mármore. [Diego Lezama Orezzoli/Corbis] que a deformação estava ausente, como o metamorfismo de contato. Entre as rochas granoblásticas (não-foliadas) estão o comubianito, o quartzito, o mármore, o greenstone, o anfiboli- to e o granulito. Todas as rochas granoblásticas, excluindo o comubianito, são definidas por sua composição mineral, em vez de sua textura, porque são de aparência maciça. O cornubianito é uma rocha metamórfica de contato de alta temperatura, com tamanho de grão uniforme, que sofreu pouca ou nenhuma deformação. Seus cristais placóides ou alongados são orientados aleatoriamente e não têm textura foliada. Os cor- nubianitos têm uma textura granular dominante, embora comu- mente contenham piroxênio, que forma cristais alongados, e al- gumas micas. Figura panorâmica 9.4 Clivagem ardosiana, a forma mais familiarde foliação, desenvolvida ao longo de intervalos delgados e irregulares. (a) Esse afloramento, no sudoeste de Montana (EUA), mostra a clivagem ardosiana. [Martin Miller] (b) A fotomicrografia de xisto mostra a orientação preferencial dos cristaisde mica e estaurolita. [5. Dobos] (c) e (d) Classificação de rochas foliadas. A clivagem, a xistosidade e o bandamento geralmente não correspondem à direção da estratificação original da rocha sedimentar. [Ardósia: Andrew J. Martinez/Photo Researchers. Fi/ito: cortesia de Kurt Hollocher, Union College. Xisto: Biophoto Associates/Photo Researchers. Gnaisse: Breck P. Kent. Migmatito: Kip Hodges]
  • 10. 2361 Para Entender a Terra Os quartzitos são rochas muito duras, não-foliadas e, geral- mente, brancas, derivadas de arenitos ricos em quartzo. Alguns quartzitos são maciços, sem preservação de acamamento ou fo- Iiação. Outros contêm bandas delgadas de ardósias ou xistos, relíquias da intercalação original de camadas de argilas ou fo- lhelhos. Os mármores são os produtos metamórficos da ação do ca- lor e da pressão sobre os calcários e dolomitos. Alguns mármo- res brancos e puros, como o famoso mármore italiano de Carra- ra, apreciado pelos escultores, mostram uma textura lisa, homo- gênea, de cristais intercrescidos de calcita com tamanho unifor- me. Outros mármores mostram um bandamento irregular ou mosqueado de silicatos ou outras impurezas minerais do calcá- rio original (ver Figura 9.5b). Os greenstonesi são rochas vulcânicas máficas metarnorfiza- das. Muitas dessas rochas de baixo grau são formadas quando as lavas máficas e os depósitos de cinzas reagem com a água do mar e outras soluções percoladoras. Grandes áreas do fundo oceânico são cobertas por basaltos leve ou extensivamente alterados desse modo nas dorsais mesoceânicas. Uma abundância de cloritas confere a essas rochas seu aspecto esverdeado. O anfibolito é uma rocha não-foliada, formada de anfibólio e plagioc1ásio. Ele é tipicamente o produto do metamorfismo de médio a alto grau de vulcânicas máficas. Os anfibolitos fo- liados são produzidos quando ocorre deformação. Os granulitos, que são rochas metamórficas de alto grau, têm textura granoblástica. O granulitode mais baixo grau é mui- tas vezes chamado de granofels.' Os granofels são rochas de grão médio a grosso, com cristais eqüidimensionais, e mostram apenas foliação fraca. Eles são formados pelo metamorfismo de folhelhos, arenitos impuros e muitos tipos de rochas ígneas. Texturas de cristais grandes Os novos cristais metamórficos podem crescer como cristais grandes, circundados por uma matriz de grão muito fino de ou- Porfiroblastos com crescimento rápido Cristais da matriz com crescimento mais lento Figura9.6 Porfiroblastos de granada em uma matriz xistosa. [Chip Clark] tros minerais. Esses cristais grandes são porfiroblastos e sào encontrados em rochas de metamorfismo regional e de com to (Figura 9.6). Eles crescem quando os componentes quími· cos da matriz são reorganizados e, assim, substituem parteda matriz. Os porfiroblastos formam-se quando há um fortecon· traste entre as propriedades químicas e cristalográficas dama triz e dos porfiroblastos. Esse contraste faz com que os porfio roblastos cresçam mais rapidamente, às expensas da matriz,do que os cristais da própria matriz, que crescem mais Ientamea Quadro 9.1 Classificação das rochas metamórficas com base na text~ra Q • Classificação Características Nome da rocha Rocha-fonte típica Foliada Distinguida por clivagem ardosiana, xistosidade ou bandamento gnáissico; os grãos minerais mostram orientação preferencial Ardósia Filito Xisto Gnaisse Folhelho, arenito Granoblástica (não-foliada) Granular, caracterizada por grãos interpenetrados.!" grossos ou finos; com pouca ou nenhuma orientação preferencial Porfiroblástica Conjunto de cristais grandes numa matriz fina Ardósia a gnaisse Cornubianito Quartzito Mármore Argilito Greenstones Anfibolito" Granulito" Folhelhos, vulcânicas Arenitos ricos em quartzo Calcário, dolomito Folhelho Basalto Folhelho, basalto Folhelho, basalto Folhelhos a Tipicamente contém muito anfibólio,o qual pode mostrar alinhamento de cristais longos e estreitos. b Rocha de alta temperatura e de alta pressão.
  • 11. te.Osporfiroblastos variam em tamanho, oscilando de poucos milímetrosa vários centímetros de diâmetro. Sua composição tambémvaria. A granada e a estaurolita são os dois minerais quecomumente formam porfiroblastos, porém muitos outros mineraistambém podem ser encontrados com essas caracterís- ticas.A composição precisa e a distribuição dos porfiroblastos dessesdois minerais podem ser usadas para inferir as trajetó- riasde pressão e temperatura que ocorreram durante o meta- morfismo. O Quadro 9.1 é um resumo das classes texturais das rochas metamórficase de suas principais características. ·~~.amorfismo regional e grau metamórfico Asrochas metamórficas são formadas sob uma ampla variação decondições e seus minerais e texturas são índices da pressão edatemperatura da crosta e, também, do local e do tempo em queforam formados. Os geólogos que estudam a formação das rochasmetamórficas buscam constantemente determinar a in- tensidadee o tipo de forma mais preciso do que é indicado pe- Iadesignação de "baixo grau" e "alto grau". Para melhor fazer essadistinção, eles lêem os minerais como se fossem medido- resde pressão e termômetros. A técnica é mais bem ilustrada porsua aplicação ao metamorfismo regional. Isógradas minerais: mapeando zonas de transição Quandoos geólogos estudam extensos cinturões de rochas de metamorfismo regional, eles podem ver muitos afloramentos, cadaqual mostrando certo conjunto de minerais. Diferentes partesdesses cinturões podem ser distingui das pelos seus mine- rais-índice. Um mineral-índice é o mineral característico que defineas zonas metamórficas e que representa uma variação restritade pressão e temperatura (Figura panorâmica 9.7). Por exemplo,pode-se passar de uma região de folhelhos não-meta- morfizadospara um cinturão de ardósias fracamente metamor- fizadase, depois, para um cinturão de xistos de alto grau (Figu- rapanorâmica 9.7a). No cinturão de ardósias, um novo mineral, ac1orita,aparece. Movendo-se em direção ao aumento do me- tamorfismo,o geólogo poderá sucessivamente encontrar outras zonasde minerais metamórficos, onde os xistos tornar-se-ão progressivamente mais foliados (Figura panorâmica 9.7b). Podemos fazer um mapa dessas zonas nos locais onde um graumetamórfico muda para outro. Para isso, os geólogos defi- nemas zonas traçando linhas chamadas isógradas, que conec- tamos lugares onde aparecem os primeiros minerais-índice. As isógradassão usadas na Figura panorâmica 9.7a para mostrar umasérie de rochas produzidas por metamorfismo regional de umfolhelho. A distribuição de isógradas tende a seguir o pa- drãoestrutural de uma região, tal como as dobras e as falhas re- velam-no.Uma isógrada baseada em um único mineral-índice, comoa da biotita, é uma boa medida aproximada da pressão e datemperatura do metamorfismo. Para determinar a pressão e a temperatura mais precisamen- te,os geólogos examinam um grupo de dois ou três minerais CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 237 cujas texturas indicam que se cristalizaram juntos. Por exem- plo, a isógrada da sillimanita será representada pela reação quí- mica da moscovita e do quartzo para produzir feldspato potás- sico (K-feldspato) e sillimanita, liberando água (como vapor d'água) no processo: moscovita + KAl3Si30 IO(OH)2 quartzo ~ Si02 K-feldspato + sillimanita + água KAlSiP8 Al2SiOs HP Muitos grupos de minerais foram cuidadosamente estuda- dos em laboratório para determinar mais exatamente a pressão e a temperatura na qual se formam. O resultado é usado para calibrar o mapeamento de campo de isógradas. As isógradas revelam a pressão e a temperatura na qual os minerais se formam, assim a seqüência de isógradas em um cinturão metamórfico pode diferir daquelas que ocorrem em um outro cinturão. A razão para essas diferenças é que a pres- são e a temperatura não aumentam na mesma proporção em to- dos os ambientes geológicos. Como discutimos anteriormente neste capítulo, a pressão aumenta mais rapidamente que a tem- peratura em alguns lugares e mais lentamente em outros (ver Figuras 9.1 e 9.2). Grau metamórfico e composição do protólito O tipo de rocha metamórfica que resulta de um dado grau de metamorfismo depende parcialmente da composição rnineraló- gica do protólito ou rocha parental. O metamorfismo da ardósia mostrado na Figura panorâmica 9.7b e c revela os efeitos das condições metamórficas nas rochas ricas em argilominerais, quartzo e, talvez, com alguns minerais de carbonato. O meta- morfismo das rochas vulcânicas máficas, compostas predomi- nantemente por feldspatos e piroxênio, segue um curso diferen- te (Figura 9.8a). No metamorfismo regional do basalto, por exemplo, a rocha de menor grau caracteristicamente contém vários minerais do grupo da zeólita. Os minerais silicáticos dessa classe contêm água em cavidades dentro da estrutura do cristal. Os minerais do grupo da zeólita formam-se por alterações em temperaturas e pressões muito baixas. Assim, as rochas que contêm esse gru- po de minerais são identificadas como pertencentes ao grau da zeólita. Sobrepondo-se ao grau da zeólita, há um grau mais alto de rochas vulcânicas máficas metamorfizadas, o grau xistos ver- des, cujo mineral abundante inclui a clorita. Após, há o anfibo- lito, o qual contém uma grande quantidade de anfibólios. O grau mais alto de vulcânicas máficas metamorfizadas com- preende os piroxênio-granulitos, que são rochas de grão gros- so contendo piroxênio e plagioclásio cálcico. Os piroxênio-granulitos são os produtos do metamorfismo de alto grau, no qual a temperatura é alta e a pressão é modera- da. A situação oposta, na qual a pressão é alta e a temperatura é moderada, produz rochas de grau xisto azul, com várias com- posições iniciais, de rochas vulcânicas máficas a rochas sedi- mentares argilosas. O nome vem da abundância de glaucofânio, um anfibólio azul, presente nessas rochas. Uma outra rocha metamórfica, formada sob pressões extremamente altas e tem-
  • 12. (a) MINERAIS-íNDICE, GRAU E FÁClES QUE DESCREVEM O METAMORFISMO Os minerais-índice definem as zonas meta- mórficas. Os estudos de laboratório determi- naram a temperatura e a pressão nas quais várias rochas e minerais se formaram. As isógradas - linhas que demarcam a transição de um mineral para outro - podem ser usadas para plotar a intensidade do metamorfismo (temperatura e pressão) em uma área como a da Nova Inglaterra (conjunto de estados norte-americanos do mapa à esquerda). Quando as rochas, comoa ardósia, são metamorfizadas, progridem de rochas de baixo grau para rochasde alto grau. 200 Km BaiXo{ grau Grau inter-{ mediá rio Não- metamorfizadas • Zona da clorita • Zona da biotita • Zona da granada • Zona da estaurolita • Zona da sillimanitaAlto grau Com o aumento do grau metamórfico, a composição mineral muda, e ... ... essas suítes minerais definem fácies metamórficas. (c) Intensidade do metamorfismo Diagênese Baixo Intermediário Alto Xisto verde Anfibolito Piroxênio-Granulitos ~; ~Ibita (plagioclásio sádico) (b) oo 1 2 3 4 5 I----I---'!!:: 6 1----1---+ 7 1---1---1--' 8 I----I---+-X-isto azul 9 1---1------'1--- 1 O 1------.,1-----'1-----+ 11 40 12 ~~--~--~--------~--------~----~ O 200 400 600 800 1000 •... "'.D .2 ~ o ,"''"'"~c, Ê t •'1l , '1l '6 c .2 e11. Migm fitos 35 Temperatura, 'C As fácies metamórficas correspon- dem a uma combinação particular de pressão e temperatura, ... ... e essas combinações de PeT podem ser usadas para indicar01 ambientes tectõnicos específicoI. (d) O O 1 5 2 3 10 •... 4 Ê "' 15 t.D .2 5 ~'ti :;; 20 •6 'ti o 'C ':li 7 c '" 25 .; e 8 ee, Q. 9 30 10 35 11 40 12 O 200 400 600 800 1000 Temperatura, 'C (e) O O transporte tectõnico move as ro- chas por diferentes zonas de pres- são e temperatura, dos níveis rasos até os mais profundos da crosta ... liJ ... e, então, transporta-as de volta, para a crosta rasa, ou até mesmo para a superfície terrestre.
  • 13. (a) Intensidade do metamorfisrno Diagênese Baixo Intermediário Alto Zeólita Xisto verde Anfibolito Piroxênio-granulitos CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1239 (b) O O 1 •• 2 5 3 10 ~~ E•... 4 '" 15 ~.J:! s 5 11> ";g 6 20 ~ o 'ti.", 7VI 25 ..2VI v 8•... oc... 9 30 o: 10 35 11 Alto grau 12 40 O 200 400 600 800 1000 Temperatura, O( Figura 9.8 (a) Mudanças na composição mineral de rochas máficas, metamorfizadas sob condiçõesque variam de baixo alto grau. (b) As fácies metamórficas de rochas máficas. peraturasmoderadas a altas, é o eclogito, o qual é rico em gra- nadae piroxênio. Fácies metamórficas Podemospôr todas essas informações sobre graus metamórfi- cos,derivados de rochas parentais de muitas composições quí- micasdiferentes, em um gráfico de temperatura e pressão (ver Figurapanorâmica 9.7d e Figura 9.8b). As fácies metamórfi- cassão agrupamentos de rochas de várias composições mine- raisformadas sob diferentes graus de metamorfismo e de pro- tólitos distintos. Os termos alto grau e baixo grau são usados paracomunicar um sentido geral da intensidade do metamorfis- mo.Ao designarmos fácies metamórficas particulares, podere- mosser mais específicos sobre a intensidade do metamorfismo preservado nas rochas. Dois pontos essenciais caracterizam o conceitode fácies metamórficas: 1. Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados a par- tirde protólitos de composições diferentes num mesmo grau de metamorfismo. 2. Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados sob di- ferentesgraus de metamorfismo a partir de protólitos de mesma composição. O Quadro 9.2 lista os principais minerais das fácies meta- mórficasproduzidas a partir do folhelho e do basalto. Devido à intensavariação de composição do protólito, não há limites ní- tidos entre as fácies metamórficas (ver Figura panorâmica 9.7d e Figura 9.8b). A análise das fácies metamórficas permite-nos interpretar o processo tectônico responsável pelo metamorfismo (ver Figura Panorâmica 9.7e). ctônica de placas metamorfismo Logo depois de a teoria da tectônica de placas ter sido propos- ta, os geólogos começaram a ver como os padrões de metamor- fismo se ajustavam dentro do contexto maior de movimentos das placas tectônicas que causavam vulcanismo e orogênese. A orogênese significa "construção de montanhas" particularmen- te pelo dobramento e pelos empurrões das camadas de rocha muitas vezes acompanhados de atividade magmática. Os cintu- rões de rochas de metamorfismo regional são freqüentemente associados à colisão continental que forma as montanhas. Nos núcleos da maioria das cadeias de montanhas do mundo, dos Apalaches aos Alpes, encontramos longos cinturões de sedi- mentos deformados e rochas vulcânicas metamorfizados regio- nalmente que são paralelos às linhas de dobras e falhas nas montanhas. Figura panorâmica 9.7 (a) Os minerais-índice são usados paradeterminar as isógradas neste terreno da Nova Inglaterra. (b)Asrochas-fonte (folhelhos) foram metamorfizadas como resultado do aumento progressivo de temperatura e pressão. (c) Mudanças na composição mineral de folhelhos metarnorfizados sobcondições variando de baixo a alto grau. (d) Os vários tipos derochas metamórficas podem ser agrupados de acordo com as condições de pressão e temperatura sob as quais são formados. Não há limites retos entre quaisquer dessas fácies. (e) O rnetamorfisrno ocorre quando as rochas são tectonicamente transportadas para níveis mais profundos da crosta e, então, retornam novamente para a superfície. [Ardósia: Andrew J. Martinez/Photo Researchers. Fi/ito: Kurt Hollocher. Xisto azul: cortesia de Mark Cloos. Xisto: Biophoto Associates/Photo Researchers. Cnaisse: Breck P.Kent. Migmatito: Kip Hodges 1
  • 14. ~..... ~ . , '''' ~'" ". ~ Quadro 9.2 Minerais principais das fácies metam6rficas produzidos a paltir de.rochaVpar"en"ais a~'; ~ diferentes composições • ~, ~ •• .."._.;::,,~ "-;.-4 240 IPara Entender a Terra Fácies Minerais produzidos a partir de um folhelho parental Minerais produzidos a partir de um basalto parenta I .-- Moscovita, clorita, quartzo, plagioclásio sódico Moscovita, biotita, granada, quartzo, feldspato plagioclásio Granada, sillimanita, plagioclásio, quartzo Granada, piroxênio sódico, quartzo Albita, epídoto, clorita Anfibólio, plagioclásio Piroxênio cálcico, plagioclásio cálcico Piroxênio sódico, granada Xisto verde Anfibolito Granulito Eclogito Trajetórias de pressão de temperatura do metamorfismo o conceito de grau metamórfico, introduzido anteriormente, é estático. Isso significa que o grau de metamorfismo pode nos fornecer informações sobre a pressão máxima ou sobre a temperatura a que a rocha foi submetida, mas não diz nada a respeito do local onde a rocha encontra essas condições ou sobre a forma como ela foi transportada para a superfície ter- restre. Isso é importante para entender que a maior parte do metamorfismo ocorre como um processo dinâmico e não co- mo um evento estático. O metamorfismo, geralmente, é ca- racterizado por mudanças das condições de pressão e tempe- ratura, e a história dessas modificações é chamada de traje- tória P-T do metamorfismo. A trajetória P-T pode ser um registro sensível de muitos fatores importantes que influen- ciam o metamorfismo, como as fontes de calor, as quais mu- dam as temperaturas, e as taxas de transporte tectônico, que mudam as pressões. Portanto, a análise das trajetórias P-Tem rochas metamórficas pode fornecer considerável compreen- são dos ambientes da tectônica de placas, responsáveis pelo metamorfismo (ver Figura panorâmica 9.7e). Para obter uma trajetória P-T, os geólogos devem analisar minerais metamórficos específicos em laboratório. Um dos mi- nerais mais amplamente usados é a granada, que serve como um tipo de dispositivo de gravação (Figura 9.9). Durante o me- tamorfismo, as granadas crescem uniformemente, e quando a pressão e a temperatura do ambiente circundante mudam, a composição da granada também muda. A parte mais antiga da granada é o seu núcleo e a mais jovem, a sua borda externa. As- sim, a variação da composição do núcleo em relação à borda re- velará a história das condições de metamorfismo. A partir de um valor da composição da granada medido em laboratório, os valores correspondentes de pressão e temperatura podem ser obtidos e, então, plotados como uma trajetória P-T. As trajetó- rias P-T têm dois segmentos: o progressivo, que indica aumen- to de pressão e temperatura, e o retrogressivo, que indica dimi- nuição de pressão e temperatura. Convergência continente-oceano As assembléias de rochas que se formam quando uma placa transportando um continente em seu bordo principal converge sobre uma placa oceânica em processo de subducção são mos tradas na Figura 9.10. O espesso pacote de sedimentos erodi· dos do continente rapidamente ocupa a depressão adjacentedo fundo oceânico, ao longo da zona de subducção. À medidaque a porção da placa oceânica fria mergulha no manto, a regiãode baixo da parede interna da fossa (a parede próxima ao comi nente) é preenchida com esses sedimentos e com aqueles do fundo oceânico, além de fragmentos de ofiolitos raspados da placa descendente. Regiões desse tipo, localizadas entre o arco magmático do continente e a fossa na costa afora, são muito complexas e variáveis. Os depósitos são todos intensamente do- brados, em fatias intrincadas e metamorfizadas. Eles são difí· ceis de mapear em detalhe, mas são reconhecidos por sua rnis- tura e materiais distintivos e feições estruturais. Tal mistura caótica é chamada de mélange!' (palavra francesa que signifi- ca "mistura"). O metamorfismo é do tipo característico dealta pressão e baixa temperatura, porque o material pode ser trans portado relativamente rápido para profundidades de até 30km onde a recristalização ocorre no ambiente de uma placa ainda fria em subducção. Metamorfismo relacionado a subducção O xisto azul- rocha vulcânica e sedimentar metamorfizada cujos minerais (Figura 9.10) indicam que foram originados sob pressões muito altas, porém em temperaturas relativamente baixas - forma-se nare- gião da frente do arco de uma zona de subducção, a área entre a fossa marinha e o arco vulcânico. Nesse local, os sedimentos são carregados para baixo na zona de subducção, ao longoda superfície da porção fria em subducção da placa litosférica. A placa subduzida move-se tão depressa para baixo, que há pou- co tempo para que se aqueça; enquanto isso, a pressão aumen- ta rapidamente. Por fim, como parte do processo de subducção, o material eleva-se de volta para a superfície. Essa exumação ocorre por causa de dois efeitos: empuxo e circulação. Imagine tentar em- purrar uma bola de basquete sob a superfície da água em uma piscina. A bola, cheia de ar, tem uma densidade menor quea água em torno, assim, tende a voltar para a superfície. De for- ma similar, as rochas metamórficas que sofreram subducção são conduzi das para cima devido ao seu próprio empuxo emre- lação à crosta circundante. Porém, para começar, o que "em- purra" o material para baixo? Uma circulação natural estabele- cida na zona de subducção, que você pode imaginar como se
  • 15. Duranteo metamorfismo, um cristal de granada crescee sua composição muda enquanto a tempe- raturae a pressão ao seu redor também mudam. CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1241 lâmina delgada de granada-gnaisse Crescimento zonado em granadas o 1 2 3 ~ 4 ..Q 5I---+--;~~ 6 6f------t--+ o ':)l 7f------t--+- Vl ~ 8 f------t--+- c, 9 I--I--t-- 1Oi-=...!---1='--j 35 11 f------t------t--+ .' 40 12~~--~~------~------------~ O 200 400 600 800 1000 A composição do cristal pode ser plotada na trajetória P-T à medida que ele cresce de 0, no centro, para @, na borda. O DQuando a rocha é levada para zonas maisprofundas da crosta e subme- tidaa temperaturas e pressões maiores(a trajetória progressiva), o cristalde granada cresce em um xistoO, porém, termina crescendo emum gnaisse@, à medida que o metamorfismo progride. A trajetória retrogressiva indi- ca a diminuição da tempera- tura e da pressão quando as 1 O ~ rochas são levadas para a su- E perfície terrestre. 15 ::::.......:.---------- <li "20 ~ 'ti 25 .E 30 ~ Ternperatura.f'C Figura9.9 Trajetórias metamórficas de pressão-temperatura. A trajetória que uma rocha metamórfica segue inicia-se tipicamentecom o aumento de pressão e temperatura, sendo essa a trajetória progressiva. Quando é seguida por um decréscimode pressão e temperatura, chama-se trajetória retrogressiva. [Fotos cortesia de Kip Hodges] fosseum misturador de ovos. À medida que o misturador gira, elemovea espuma numa direção circular. Se algo se move nu- madireção, também pode se mover na direção oposta, pois o movimentoé circular. De modo análogo, a porção mergulhante daplacaem uma zona de subducção estabelece um movimento circulardo material acima dela, primeiro, puxando esse mate- rialparabaixo, até grandes profundidades, e, depois, retoman- do-opara a superfície. A Figura 9.10 mostra a trajetória P-T típica para as rochas submetidasa metamorfismo de grau xisto azul durante a sub- ducçãoe a exumação. A trajetória P-T está sobreposta ao dia- gramade fácies metamórficas. Note que ela forma um laço nessediagrama. A parte progressiva da trajetória representa a subducção,como mostrado pelo rápido aumento da pressão, paraum aumento apenas relativamente pequeno na temperatu- ra.Durante a exumação, o laço da trajetória retoma porque, enquantoa temperatura ainda está aumentando lentamente, a pressãoestá rapidamente diminuindo. A parte retrogressiva da trajetóriaP-T representa o processo de exumação, descrito maisadiante. Evidências de convergência oceano-continente antiga Os elementos essenciais dessas assembléias de rochas colisionais foram encontrados no registro geológico em muitos lugares. Pode-se reconhecer uma mélange na Formação Franciscan, da Cordilheira da Costa da Califómia, 12 e no cinturão paralelo ao arco magmático da Serra Nevada, a leste. Essas rochas marcam a colisão mesozóica entre a Placa Norte-Americana e a Placa Farallon, que desapareceu por subducção (ver Figura 20.6). A localização da mélange, a oeste, e do magmatismo, a leste, mostra que a Placa Farallon, agora ausente, sofreu subducção, tendo sido acavalada, a leste, pela Placa Norte-Americana. As análises das trajetórias P-T dos minerais metamórficos de grau xisto azul da mélange, pertencentes à Formação Franciscan, re- velam um laço similar àquele ilustrado na Figura 9.10, indican- do rápida descida para as altas pressões, o que caracteriza o diagnóstico de subducção. Outros exemplos de pares arcos-mélange podem ser encon- trados ao longo da margem continental que circunda a Bacia do Pacífico - no Japão, por exemplo. Os Alpes Centrais foram soerguidos pela convergência da Placa Mediterrânea com o continente europeu. As Montanhas dos Andes (de onde deriva
  • 16. 2421 Para Entender a Terra O O 1 5 2 3 10 ~ 4 Ê '" 15 6~.2 5 '" ~ "1j 20 '"6 "1j o -s,'" c:VI 7VI 25 -2 ~ ec, 8 "'- 9 30 10 35 11 , , 40, 12 O 200 400 600 800 1000 (a) Temperatura, De Mélange da subducção, metamorfismo de baixa temperatura e alta pressão Fossa (b) íg v; p C C J n Metamorfismo de alta temperatura e alta pressão dentro de cinturões de montanhas Trajetória progressiva Figura9.10 Trajetória P-T e assembléia de rochas associadas com (a) a convergência de placas oceano-continente e com (b) a convergência de placas continente-continente. As trajetórias P-T diferem devido ao menor gradiente geotérmico presente nas zonasde subducção. As rochas transportadas para profundidades e pressões similares sob um cinturão de montanhas tornam-se muito mais quentes em uma profundidade equivalente. o nome da rocha vulcânica andesito), próximas à costa oeste da América do Sul, são produtos da colisão entre placas oceânicas e continentais. Nesse local, a Placa de Nazca colide com a Pla- ca Sul-Americana, subduzindo na margem oeste desta. Colisão continente-continente As placas podem ter continentes encravados nelas e um conti- nente pode colidir com outro, como mostra a Figura 9.1Ob.De- vido à flutuação da crosta continental, ambos os continentes podem resistir à subducção e permanecer à tona. Como resulta- do, eles colidem, e uma larga zona de intensa deformação de- senvolve-se no limite onde os continentes se chocam. O rema- nescente de tal limite, deixado para trás no registro geológico, é chamado de sutura. A intensa deformação que ocorre durante a orogênese resulta em uma crosta continental muito espessada na zona de colisão, freqüentemente produzindo altas monta nhas, tais como as do Himalaia. Os cinturões de magmatismo formam-se caracteristicamente em profundidade, nos núcleos das cadeias de montanhas adjacentes à sutura. Os ofiolitos são muitas vezes encontrados próximos à sutura, sendo relíquiasde um oceano antigo que desapareceu na convergência de duas placas (ver Capítulo 5). À medida que os continentes colidem e a litosfera torna-se mais espessa, as partes mais profundas da crosta continental aquecem-se e são metamorfizadas em graus diferentes. Emzo- nas mais profundas, a fusão pode iniciar-se no mesmo tempo. Dessa forma, uma mistura complexa de rochas metamórficase
  • 17. i~neasforma o núcleo dos cinturões orogênicos, que se desen- volvedurante a formação das montanhas. Milhões de anos de- JIOis,quando a erosão removeu as camadas superficiais, os nú- cleosdoscinturões orogênicos são expostos à superfície, forne- cendoaogeólogo um registro rochoso dos processos metamór- ncosque formaram os xistos, gnaisses e outras rochas meta- mórficas. Astrajetórias P-T de rochas metamórficas produzidas por colisãocontinental têm uma forma diferente daquelas produzi- dasapenaspor subducção. Portanto, à medida que uma rocha é empurradapara profundidades maiores durante a colisão, a lemperaturacorrespondente a uma dada pressão será mais alta (verFigura9. IOb). A trajetória P-T inicia no mesmo lugar que alrajetóriada subducção, mas mostra um aumento mais rápido datemperaturaà medida que pressões e profundidades maiores lãoatingidas.Os geólogos geralmente interpretam que o seg- mentoprogressivo de uma trajetória P-T colisional indica o so- lerramentode rochas sob altas montanhas durante a orogênese. Deoutrolado, o segmento retrogressivo representa o soergui- mentoe a exumação das rochas soterradas durante o colapso dasmontanhas, ou por erosão ou por estiramento e adelgaça- mentoda crosta continental pós-colisão. Oprincipal exemplo de uma colisão de continentes é o Hi- nalaia,que iniciou sua formação há cerca de 50 milhões de anos,quando o continente indiano colidiu com o asiático. A co- lisãocontinua hoje: a Índia move-se para dentro da Ásia a uma laxadepoucos centímetros por ano, e o soerguimento ainda es- láemandamento, do mesmo modo que falhamentos e taxas muitorápidas de erosão causadas por rios e geleiras. Exumação: O elo entre a tectônica de placas e os geossistemas do clima Há40anos, a teoria da tectônica de placas forneceu uma pron- Iaexplicação de como as rochas metamórficas poderiam ser originadaspor meio da expansão do assoalho oceânico, da sub- ducçãode placas e da colisão continental. Em meados da déca- dade 1980, o estudo das trajetórias P-T forneceu um quadro maisbem resolvido dos mecanismos tectônicos específicos re- lacionadoscom o soterramento de rochas em grandes profundi- dades.Na mesma época, entretanto, esses estudos surpreende- ramos geólogos ao fornecerem uma imagem também muito ní- lidados processos subseqüentes ao soterramento, e por vezes muitorápidos, que causam o soerguimento e a exumação des- sasrochas soterradas em grande profundidade. Desde a época dessadescoberta, os geólogos têm pesquisado os mecanismos exclusivamente tectônicos que poderiam trazer, de forma tão rápida,essas rochas de volta para a superfície terrestre. Uma idéiabastante difundida é a de que as montanhas, tendo alcan- çadotão grandes elevações durante o espessamento crus tal de- vidoà colisão, repentinamente malogram por colapso gravita- cional.O velho ditado "tudo que sobe, desce" aplica-se aqui, mascom resultados surpreendentemente rápidos. De fato tão rápidos,que alguns geólogos não acreditam que esse seja o úni- coefeito importante, pois outras forças também devem estar agindo. Como vamos ver no Capítulo 18, os geólogos que estudam aspaisagens descobriram que as taxas de erosão extremamente altaspodem ser produzidas por geleiras e rios em uma região CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1243 de montanhas tectonicamente ativas. Durante a última década, eles apresentaram uma nova hipótese, que relaciona as altas ta- xas de soerguimento e exumação às rápidas taxas de erosão. A idéia aqui é a de que o clima, e não apenas a tectônica sozinha, controla o fluxo das rochas da crosta profunda para a crosta ra- sa por meio de processos de erosão rápida. Assim, a tectônica- que age por meio da orogênese e da construção de montanhas - e o clima - que atua por meio do intemperismo e da erosão - interagem para controlar o fluxo das rochas metamórficas para a superfície terrestre. Após décadas de ênfases e explicações so- mente tectônicas dos processos regionais e globais da Terra, pa- rece agora que duas disciplinas aparentemente não relacionadas na Geologia - o metamorfismo e os processos de superfície - podem estar ligadas de modo muito elegante. Como um geólo- go exclamou: "Saborosa ironia: deveriam os músculos meta- mórficos que empurram as montanhas para o céu ser controla- dos pelo tintinar dos minúsculos pingos de chuva". I RESUMO Que fatores causam o metamorfismo? O metamorfismo - al- teração no estado sólido de rochas preexistentes - é causado pe- lo aumento da pressão e da temperatura e por reações com componentes químicos introduzidos pela migração de fluidos. À medida que a pressão e a temperatura nas profundezas da crosta aumentam como resultado da atividade tectônica ou íg- nea, os componentes químicos do protólito rearranjam-se em um novo conjunto de minerais, que são estáveis sob as novas condições. As rochas metamorfizadas a pressões e temperatu- ras relativamente baixas são referidas como rochas de baixo grau. Aquelas metamorfizadas a temperaturas e pressões altas são chamadas de rochas de alto grau. Os componentes químicos de uma rocha podem ser adicio- nados ou removidos durante o metamorfismo, geralmente pela influência de fluidos que migram de intrusões vizinhas. Quais são os vários tipos de metamorfismo? Os três princi- pais tipos de metamorfismo são: (I) o metamorfismo regional, durante o qual grandes áreas são metamorfizadas por altas pressões e temperaturas geradas durante as orogêneses; (2) o metamorfismo de contato, durante o qual as rochas encaixan- tes são metamorfizadas principalmente pelo calor do corpo íg- neo que nelas se intrude; e (3) o metamorfismo de assoalho oceânico, durante o qual os fluidos quentes percolam e meta- morfizam as várias rochas crustais. Outros tipos adicionais são: (I) o metamorfismo de baixo grau ou de soterrarnento, durante o qual as rochas sedimentares profundamente soterra- das são alteradas pelo aumento mais ou menos normal da pres- são e da temperatura com a profundidade na crosta; (2) o me- tamorfismo de alta pressão e o de pressão ultra-alta, pelos quais as rochas podem ser submetidas a pressões grandes, co- mo 40 kbar, equivalentes a profundidades maiores que 120 km; e (3) o metamorfismo de impacto, que resulta do impacto de meteoritos. As rochas encaixantes são despedaçadas pela propagação das ondas do choque e, nesse processo, o quartzo pode ser transformado nas suas formas mais densas, de alta pressão, que são a coesita e a stishovita.
  • 18. 6.Vocêmapeou uma área de rochas metamórficas e observou linhas de isógradas,com direção norte-sul, que variam desde a isógrada da cia- nita,aleste,até a da c1orita, a oeste. Onde as temperaturas metamórfi- casforammais altas, a leste ou oeste? 7. Compareos minerais encontrados em uma auréola de metarnorfis- modecontato em um calcário puro e em um calcário contendo apre- ciáveiscamadas de folhelho. 8.Quetipode plútons pode produzir o metamorfismo de grau mais al- to,umaintrusão de granito a 20 km de profundidade ou uma intrusão degabroa 5 km de profundidade? 9. Porque você não esperaria encontrar rochas originadas por meta- morfismode soterramento em uma dorsal mesoceânica? 10. Aszonas de subducção são geralmente caracterizadas por meta- morfismode altas pressões e baixas temperaturas. Em contrapartida, aszonasde colisão continental são marcadas por metamorfismo de pressãomoderada e de alta temperatura. Qual região tem um gradien- tegeotérmicomais alto? Explique. I Sugestões de leitura Blatt, H., and Tracy, R. 1996. Petrology: Igneous, Sedimentary and Metamorphic,2d. ed. New York: W. H. Freeman. Hyndman, D. W 1985. Petrology of lgneous and Metamorphic Rocks. NewYork: Wiley. Liou,J. G., Maruyama, S., and Emst, W G. 1997. Seeing a rnoun- tainina grain of gamet. Science, 276: 48-49. Raymond,L.A. 1995. Petrology. Dubuque, Iowa: Wm. C. Brown. Spear,Frank S. 1993. Metamorphic phase equilibria and pressure- temperature-time paths. Mineralogical Society of America Mono- graph22. Wynn, Jeffrey C., and Shoemaker, Eugene. 1998. The day the sandscaught fire. Scientific American, 279: 21-64. I Sugestões de leitura em português Passchier, C. W 1996. Geologia de campo de terrenos gnáissicos dealtograu. São Paulo: Edusp. Ruberti, E., Szabó, G. A. e Machado, R. 2000. Rochas rnetarnórfi- casoIn:Teixeira, W, Toledo, M. C. M. de, Fairchild, T. R. e Taioli, F. (orgs.).2000. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos. p. 381-398. CAPíTULO 9 • Rochas Metamórficas 1245 WinkJer, H. G. F. 1977. Petrogênese das rochas metamórjicas. Por- to Alegre: Edgar Blücker; UFRGS. Yardley, B. W 1994. Introdução à petrologia metamórjica. Brasí- lia: UnB. I Notas de tradução I o waffle é uma massa de bolo fluida colocada para cozinhar numa forma que, ao ser fechada com sua contraparte, permite prensá-Ia enquanto cozinha. 2 Embora não exista nos dicionários correntes de língua portuguesa o significado "dispor em bandas, faixas" para o verbo "bandar", de acordo com a acepção de "banda" oriunda do francês bande, que significa "barra, faixa", tem sido comum nos textos de geologia ou utilizar os derivativos do verbo "bandear" (cuja etimologia está re- lacionada à palavra "banda" com o sentido de "lado, grupo de mú- sicos" ou à palavra "bando", com o sentido de "grupo"). Portanto, utilizamos aqui os derivativos do verbo "bandar" acrescentando-lhe o sentido de "dispor em faixas, tiras", como em "bandamento meta- rnórfico" ou "rocha bandada". 3 Em inglês, Great Basin. 4 Também referi to na literatura técnica como "rnetamorfismo dina- motermal". 5 Conhecido na literatura técnica também como "rnetarnorfismo ter- mal". 6 Também chamado de "metarnorfisrno de fundo oceânico". 7 O termo pipe é usado comumente sem tradução na literatura geoló- gica, referindo-se a corpos com forma aproximadamente cilíndrica ou de charuto. 8 O termo greenstone (pronuncia-se [gri:n'stoune]) geralmente não é traduzido em português e significa, literalmente, "pedra verde". 9 O termo granofels (pronuncia-se [gran_'fels]) não é muito utilizado na literatura geológica. Entretanto, seria bastante adequado para descrever rochas que não se enquadram nem na definição de xistos, nem de gnaisses, principalmente metarenitos contendo pouca mica e granitos com poucos minerais máficos recristalizados. 10 Os limites intergranulares nesse tipo de rochas podem ser, também, retilíneos, comumente com junções tríplices intergranulares for- mando ângulos de 1200 • Ii Pronuncia-se [mélange'). 12 Em inglês, California Coast Ranges.