Rochas magmáticas formam-se onde as condições de pressão e temperatura permitem a fusão parcial das rochas da crusta e manto superior, como em limites convergentes e divergentes de placas. Magmas são substâncias líquidas constituídas por misturas de rochas fundidas e gases em altas temperaturas. Cristalização fracionada e diferenciação gravítica durante o arrefecimento dos magmas levam à diferenciação química e formação de uma variedade de rochas magmáticas.

1. Rochas magmáticas: A sua formação está, em grande parte, relacionada com a mobilidade da litosfera; Ocorre, em regra, nos limites convergentes e divergentes das placas litosféricas. Estes limites correspondem a zonas onde as condições de pressão e temperatura permitem a fusão parcial das rochas da crusta e do manto superior, originando magmas .

2. Magma Substância líquida, constituída, essencialmente, por uma mistura de rochas num estado de fusão com uma percentagem variável de gases. Este “líquido rochoso” ocorre a temperaturas muito elevadas (800 a 1500ºC); por vezes possuem substâncias sólidas ( ≠ temperaturas de fusão)

3. Ambientes tectónicos nos quais ocorre a formação de magmas:

4. É possível relacionar os fenómenos de magmatismo com os limites das placas litosféricas; ocorrem nas zonas de divergência e convergência das placas; No interior de placas continentais ou de placas oceânicas relacionadas com a existência de pontos quentes, geram-se rochas magmáticas; Nos riftes oceânicos gera-se maior volume de rochas magmáticas.

5. De que modo as condições ambientais podem favorecer a formação de magmas? Em regiões tectonicamente activas, o aumento de temperatura com a profundidade é muito rápido; Podem existir temperaturas da ordem dos 1000ºC a 40 km de profundidade; Além da temperatura, a diminuição da pressão e a hidratação dos materiais constituintes do manto e da crusta pode contribuir para a sua fusão.

6. Quer a diminuição de pressão resultante do movimento divergente das placas que ocorre nas zona de rifte quer a diminuição de pressão que se verifica nas plumas térmicas, ao atingirem níveis mais superficiais, conduzem à fusão das rochas originando magmas. No caso da fusão por hidratação, a temperatura de fusão da rocha baixa devido à presença de água, apesar de os materiais constituintes do manto permanecerem à mesma temperatura e profundidade.

7. A junção de água aos materiais mantélicos desloca o ponto de fusão para temperaturas mais baixas. O material começa a fundir a uma temperatura inferior àquela em que fundiria na ausência de água. Este processo pode ocorrer nos limites convergentes das placas. A água é conduzida juntamente com os sedimentos da placa subductada; O material fundido por ser menos denso ascende e origina rochas extrusivas ou cristalizar em profundidade e gerar rochas intrusivas.

8. Composição e classificação dos magmas: Do ponto de vista químico, os magmas são constituídos por silício, alumínio, ferro, magnésio, cálcio e potássio (normalmente expressos sob a forma de óxidos – SiO 2 , Al 2 O 3 , etc.). Contêm ainda outros elementos: água, flúor, arsénio, cloro, boro, fósforo; embora em quantidades diminutas, desempenham um papel importante na formação dos minerais.

9. A quantidade de sílica (SiO 2 ) é um importante parâmetro de classificação dos magmas: SiO 2 < 52% 52%< SiO 2 <65% SiO2 > 65% Magmas pobres em sílica Magmas de composição intermédia Magmas ricos em sílica Magma basáltico Magma andesítico Magma riolítico Pobres em gases dissolvidos Bastantes gases dissolvidos Muito ricos em gases Riftes e pontos quentes Zonas de subducção Zonas de choque de placas

10. Os principais processos que podem ocorrer durante a evolução de um magma até à formação das rochas magmáticas são os seguintes: Diferenciação magmática (cristalização fraccionada e diferenciação gravítica); Assimilação magmática ; Mistura de magmas . Desta forma, é possível explicar que, apesar de existir uma grande variedade de rochas magmáticas, o número de magmas que lhe dá origem é muito reduzido.

11. Cristalização e diferenciação dos magmas Durante o processo de arrefecimento de um magma, em consequência da diminuição da temperatura, tem início um processo de cristalização – formação de cristais de matéria mineral. Quando este arrefecimento ocorre à superfície ou muito perto da superfície , devido às elevadas diferenças de temperatura e pressão a velocidade de arrefecimento é muito elevada e muitas substâncias não chegam a cristalizar.

12. Pelo contrário, quando um magma começa a arrefecer em locais profundos da crusta terrestre ocorre a formação sequencial de minerais, possuindo cada um deles uma estrutura e composição químicas bem definidas. A parte do magma que não cristalizou ( matéria magmática residual), possui uma composição química diferente do magma original. Quais os processos que levam a este fenómeno de diferenciação magmática?

13. Cristalização fraccionada Norman Bowen (1887-1956), petrólogo americano, examinou de 1920 a 1950, o comportamento dos magmas, nomeadamente os processos de fusão dos materiais pétreos e consequente cristalização dos minerais. Reduzia rochas magmáticas a pó e, em seguida, aquecia-o a altas temperaturas. Obtinha magmas artificiais. Mediante diferentes processos de arrefecimento destes magmas observou que os minerais não cristalizam todos ao mesmo tempo.

14. Primeiro cristalizam os minerais de mais alto ponto de fusão , seguidos dos restantes, por ordem decrescente dos respectivos pontos de fusão. Este processo designa-se cristalização fraccionada . É um dos processos responsáveis pela diferenciação magmática .

15. No decurso da cristalização, Bowen verificou que os primeiros minerais a formar-se eram a olivina e a plagioclase cálcica (anortite). Ao longo do processo de arrefecimento do magma, formavam-se outros minerais. Assim, e com base nas experiências laboratoriais, Bowen definiu, para um magma original homogéneo, uma sequência de formação de minerais designada Série ou Sequência Reaccional de Bowen .

16. Esta série é composta por dois ramos: ramo da série de reacção descontínua ou dos minerais ferromagnesianos ; ramo da série de reacção contínua ou série das plagioclases . Os minerais que se situam na mesma linha horizontal possuem temperatura de cristalização semelhante .

17. Série Reaccional de Bowen:

18. Pela observação do esquema anterior, é possível concluir que os dois ramos desta sequência possuem características distintas, que são apresentadas no quadro seguinte:

19. Com base no esquema, podemos, ainda, concluir que: Após a cristalização completa dos minerais que constituem os dois ramos (série contínua e descontínua), a fracção magmática resultante pode apresentar elevadas concentrações de sílica (SiO 2 ) e de metais leves, tais como o potássio (K) e alumínio (Al); Cristalizarão, então, sucessivamente, o feldspato potássico, a moscovite e por fim, o quartzo , até ao esgotamento do magma residual.

20. Pela análise atenta da Série Reaccional de Bowen, é ainda possível compreender: quais os minerais que, tipicamente, estão associados às rochas magmáticas; que a associação, numa mesma rocha, de olivina e de quartzo é altamente improvável, ou, pelo menos, a sua ocorrência simultânea é muito limitada; que os minerais formados a altas temperaturas são menos estáveis quando submetidos às condições de meteorização, que ocorrem na superfície terrestre. As olivinas e as piroxenas alteram-se mais rapidamente, ao contrário do quartzo que é mais resistente.

21. Os minerais e a matéria cristalina: Nas rochas magmáticas, a formação dos minerais resulta do arrefecimento e da solidificação do magma. Se este arrefecimento for lento , existem condições para que os cristais , que se irão desenvolver a partir daquela massa em fusão, sejam observáveis “à vista desarmada”. Se as condições nas quais o magma solidifica conduzirem a um arrefecimento rápido , não existem condições para se formarem cristais bem desenvolvidos .

22. Afinal, o que é um cristal? sólido homogéneo de matéria mineral que, sob condições favoráveis de formação, pode apresentar superfícies planas e lisas, assumindo formas geométricas regulares. A matéria amorfa ou vítrea caracteriza-se pela ausência de ordenação interna , isto é, as unidades básicas (átomos, iões ou moléculas) que a constituem estão dispostas de uma forma totalmente aleatória.

23. Tipos de cristais: Cristal euédrico , se o mineral é totalmente limitado por faces bem desenvolvidas; Cristal subédrico , se o mineral é parcialmente limitado por faces bem desenvolvidas; Cristal anédrico , se o mineral não apresenta qualquer tipo de faces.

24. As propriedades físicas dos minerais estão estritamente relacionadas com a sua composição química, com a natureza dos átomos, dos iões e das moléculas que os constituem, bem como da sua estrutura interna. A estrutura cristalina implica uma disposição ordenada dos átomos ou iões, que formam uma rede tridimensional que segue um modelo geométrico regular e característico de cada espécie mineral. A rede cristalina é formada por fiadas de partículas ordenadas ritmicamente – malha elementar ou motivo cristalino .

25. Isomorfismo: As olivinas são minerais cuja composição química pode ser expressa pela fórmula (Fe, Mg) 2 SiO 4 . Dada a semelhança de tamanho entre os átomos de Fe e os de Mg, eles podem intersubstituir-se na estrutura cristalina, de forma parcial ou total. Neste último caso, formam-se olivinas puras : uma constituída apenas por ferro e sílica – a faialite , Fe 2 SiO 4 ; e outra constituída apenas por magnésio e sílica - a forsterite , Mg 2 SiO 4 . Entre estes dois extremos todas as composições são possíveis sem que ocorram transformações a nível do arranjo e da disposição da estrutura cristalina  isomorfismo

26. As olivinas são minerais isomorfos cuja composição química varia entre a composição da forsterite, Mg 2 SiO 4 , e a composição da faialite, Fe 2 SiO 4 . A um conjunto de minerais como estes, que, mantendo constante a sua estrutura interna, variam de composição, chama-se série isomorfa ou solução sólida , e os cristais constituídos designam-se cristais de mistura , misturas sólidas ou misturas isomorfas .

27. Outro exemplo, o ramo das plagioclases da série de Bowen: A passagem de um mineral para outro é contínua , já que a estrutura cristalina mantém-se a mesma, apenas a composição química varia, pela gradual substituição dos átomos de cálcio por átomos de sódio, o que permite obter os diversos termos isomorfos das plagioclases.

28. Polimorfismo: Existem minerais que apresentam a mesma composição química, mas estruturas cristalinas diferentes. Ex. diamante , é constituído por carbono e a grafite é igualmente constituída por átomos de carbono. Devido às condições físico-químicas que presidem à formação destes dois minerais, as formas cristalinas que apresentam são totalmente distintas, o que se reflecte numa das suas propriedades físicas, a dureza . O diamante é o mineral mais duro que se conhece. A grafite é um mineral de baixa dureza.

29. Os minerais que apresentam a mesma composição química , mas que possuem uma estrutura interna diferente (redes cristalinas diferentes), designam-se minerais polimorfos .