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METAMORFISMO E ROCHAS METAMÓRFICAS
Organização: Prof. Vicente Caputo
AMBIENTE METAMÓRFICO
Metamorfismo inclui o conjunto de processos de transformações mineralógicas, texturais e
estruturais que ocorrem nas rochas, segundo condições físicas e químicas diferentes daquelas nas
quais a rocha original se formou. Todas essas transformações ocorrem no estado sólido, ou seja, a
rocha não passa por uma fase de fusão. Pressão e calor são as principais causas do metamorfismo; as
mudanças resultantes (geralmente com desenvolvimento de novos minerais) são uma resposta
termodinâmica a um ambiente grandemente alterado. São metamorfizadas rochas ígneas, sedimentares
e mesmo metamórficas.
OS LIMITES DO METAMORFISMO
O metamorfismo realiza mudanças na assembléia mineral e textura nas rochas sedimentares,
ígneas e mesmo metamórficas submetidas a temperaturas superiores a 200 oC e pressões superiores a
300 MPa (pressão exercida por alguns milhares de metros de rochas). O metamorfismo não se refere a
mudanças causadas por intemperismo ou por diagênese porque esses processos ocorrem a
temperaturas abaixo de 200 oC e pressões abaixo de 300 MPa. A pressão uniforme, confinante ou
triaxial conduz a variações de volume dos minerais, obrigando-os a adquirirem uma estrutura cristalina
mais compacta e pressões orientadas, diferenciais, dirigidas ou uniaxiais conduzem também a
mudanças de forma dos minerais.
O metamorfismo é progressivo com o aumento da pressão e temperatura; com a diminuição da
pressão e temperatura pode ocorrer o metamorfismo retrógrado. Existe naturalmente um limite
superior ao metamorfismo, porque as rochas submetidas a temperaturas muito altas sofrem fusão e o
metamorfismo ocorre no estado sólido. Devido a presença de água baixar o ponto de fusão das
rochas, a água presente controla a temperatura na qual a fusão parcial úmida terá efeito e a quantidade
de magma que será produzida. Em muitos lugares é possível encontrar evidência que a fusão iniciou-
se em porções da rocha metamórfica rica em água, mesmo que rochas metamórficas adjacentes secas
não mostrem sinal de fusão. Volumes compostos de rochas contendo componentes ígneos formados
por pequena quantidade de fusão e rochas metamórficas são chamados migmatitos (mistura de
rocha). Também alguns minerais apresentam ponto de fusão mais baixo que outros, de maneira que
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ocorre fusão parcial de rochas metamórficas. Outros minerais podem fundir parcialmente. O magma
formado em função da alta pressão e menor densidade sobe até alcançar níveis mais rasos da crosta ou
alcança a superfície. As reações metamórficas levam muito tempo para a sua realização em torno de
milhares a milhões de anos.
TRANSFORMAÇÕES METAMÓRFICAS
• Modificações devido a Reações dos Constituintes Mineralógicos:
Reações entre os minerais ou destes com soluções, que estavam nos poros ou foram liberadas
pelos minerais que sofrem desidratação. Ex: argilas transformam-se em micas, cloritas ou anfibólios.
• Recristalização:
Um grão aumenta de tamanho ou modifica sua forma. Ex: arenito passa a quartzito, calcário
passa a mármore (cristais de calcita maiores).
• Modificação Textural:
Devido a deformação dos minerais, ocorre novo arranjo dos minerais, resultando em nova
textura ou fábrica. Exemplo: xisto ou mármore.
• Mudanças de Fase: Minerais adquirem forma diferente mais compacta
ROCHA METAMÓRFICA: Toda rocha formada no estado sólido em resposta a
pronunciada mudança de temperatura, pressão e ambiente químico, que tem lugar, em geral, abaixo
das zonas de intemperismo, cimentação e diagênese.
TIPOS DE METAMORFISMO
• Metamorfismo Regional: Altera rochas por milhares de quilômetros quadrados. Existem três
tipos de metamorfismo regional. Metamorfismo de Soterramento, Metamorfismo Dinamotermal e
Metamorfismo Hidrotermal.
- Metamorfismo de Soterramento ocorre quando as rochas recebem uma sobrecarga de
rochas com mais do que 10 Km de espessura, submetidas a pressão litostática (pressão confinante) e
calor geotermal. Estes agentes físicos combinam-se nessas profundidades para recristalizar seus
componentes minerais. Como só existe pressão confinada, as rochas aí não apresentam estrutura
foliada. Ocorre por exemplo na foz do Amazonas ou Golfo do México onde existem sedimentos com
recristalização em profundidades superiores a 10.000 m.
- Metamorfismo Dinamotermal: Encontra-se associado com cadeias de montanhas dobradas
(metamorfismo horogênico) em grandes regiões. Caracteriza-se pela pressão dirigida devida a
forças horizontais da crosta, com maior intensidade que a pressão litostática. Ocorre em zonas de
colisão de placas. Esta pressão produz feições como dobras, falhas e fraturas em superfície e
subsuperfície. Em profundidade as pressões forçam os minerais platiformes ou alongados e os
recristalizados e neoformados a se orientarem perpendicularmente à direção das pressões. Devido a
pressões dirigidas que atuam nas rochas estas apresentam-se freqüentemente foliadas.
- Metamorfismo Hidrotermal. Ocorre com a alteração das rochas por água quente. A água
pode vir do magma, pode ser derivada da desidratarão das rochas metamórficas ou pode ser água
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subterrânea que percolou da superfície até as profundezas e foi aquecida em subsuperfície.
Entretanto, a maioria do metamorfismo hidrotermal ocorre dentro dos assoalhos oceânicos, quando a
água do mar penetra fendas próximas dos limites das placas divergentes. A água descendente
encontra basalto quente e torna-se aquecida a cerca de 300 oC. Este processo é conhecido como
serpentinização de basaltos e diabásio, em função da presença de minerais do grupo da serpentina.
São os minerais antigorita, crisotila ou lizardita derivados da alteração da olivina e piroxênio.
• Metamorfismo Local: Altera rochas localmente. Existem também três tipos de metamorfismo
local. Metamorfismo de Contato, Metamorfismo Cinemático e Metamorfismo de impacto.
- Metamorfismo de Contato: Ocorre em torno de corpos ígneos intrusivos, é local, não tem
pressão dirigida, também é progressivo. As rochas em contato direto com as intrusões ígneas sofrem
pirometamorfismo. As rochas que sofreram metamorfismo de contato são distituídas de foliação,
pois faltam as pressões dirigidas significativas (baixas a moderadas). As rochas afetadas pelo
metamorfismo de contato e pirometamorfismo situam-se dentro da auréola de metamorfismo de
contato. Diques produzem uma zona metamorfizada com centímetros de extensão. Grandes intrusões
como "stocks" e batólitos influenciam áreas amplas. A rocha encaixante é convertida em uma rocha
dura, densa, chamada cornubianito (hornfels). As auréolas de contato desenvolvem zonas seqüenciais
de minerais índices de modo semelhante às isógradas do metamorfismo regional. As zonas externas da
auréolas contém micas, anfibólios e calcita. As zonas internas são caracterizadas por piroxênios,
incluindo wolastonita e o alumino-silicato andalusita.
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- Metamorfismo Dinâmico: (Cinemático) Ocorre em zonas estreitas, localizadas, como
grandes falhas, onde particularmente a deformação ocorreu. Predomina a pressão dirigida. A pressão e
o calor na vizinhança imediata da falha podem ser suficientemente altos para produzir foliação e
recristalização metamórfica. Também chamado de metamorfismo cataclástico. Ao longo das falhas
formam-se brechas (de atrito) de falha próximo à superfície e em profundidades maiores formam-se
milonitos (rocha finamente triturada, farinha de rocha) e ultramilonitos. Mineral típico desse ambiente
é a pistacita que apresenta cor verde.
- Metamorfismo de Impacto: Resulta de pressões e temperaturas tremendas geradas em sítios
de impacto de meteoros, que produz minerais "chocados". Os minerais produzidos por impactos não
são encontrados em quaisquer outros ambientes geológicos. Os minerais são principalmente
estishovita e coesita.
GRAU METAMÓRFICO
O grau metamórfico indica o grau a que uma rocha metamórfica mudou em relação à rocha
original. Rochas de baixo grau retém suficiente de seu caráter original - tais como acamamento e
outras estruturas sedimentares, fósseis e muitos minerais originais. Ocorre entre temperaturas de 200 a
400 oC e pressões de 1 a 6 Kilobars.
Rochas de alto grau foram submetidas a temperaturas e pressões muito mais altas; faltam
virtualmente todas suas estruturas originais, fósseis e minerais. As temperaturas situam-se entre 500 e
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800 oC e pressões de 12 a 15 kilobars. Valores intermediários também existem. Maiores temperaturas
levam à anatexia (fusão parcial) in situ formando rochas híbridas e palingênese (fusão total) que
produz um novo magma.
Anquimetamorfismo = Metamorfismo incipiente. Ocorre ligeira transformação sem
modificação da textura, como a passagem da augita (Piroxênio) para hornblenda (anfibólio).
As rochas metamórficas são classificadas conforme o grau de metamorfismo em incipiente,
fraco, médio e forte, após vem a anatexia e palingênese.
Metamorfismo Retrógrado (Retrometamorfismo). Caso ocorra um episódio metamórfico
posterior a temperaturas e pressões mais baixas, a rocha poderá ser rebaixada em seu grau de
metamorfismo. Estas transformações são muito lentas, por isso ocorrem rochas de alto grau de
metamorfismo na superfície, trazidas por tectonismo ou erosão, isto é, em ambiente muito diferente
daquele onde as rochas foram metamorfizadas. O metamorfismo retrógrado também é denominado de
diaftorese. Rochas de alto grau metamórfico que apresentam epídoto e clorita indicam
retrometamorfismo. Por exemplo, um gnaisse apresentando os citados minerais provavelmente sofreu
retrometamorfismo.
Zonas Minerais: Os novos minerais das rochas metamórficas são indicadores das pressões e
temperaturas sob as quais eles se formaram, porque eles são estáveis dentro de estreita gama de
variação de temperatura e de pressão. Eles são chamados minerais metamórficos índices, e em áreas
com rochas que os contém são designadas como zonas minerais específicas. Exemplos:
Zona da clorita, Zona da andaluzita, Zona da Silimanita etc. A zona da silimanita indica
grau mais alto do que a zona da andaluzita.
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Linhas isógradas: Linha que une os pontos de primeiro aparecimento de um mineral índice.
São linhas que limitam rochas de mesmo grau metamórfico. O grau metamórfico é caracterizado por
associações (assembléias) mineralógicas específicas.
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ROCHAS METAMÓRFICAS MAIS COMUNS
Rocha
Metamórfica
Textura Ambiente
Metamórfico
Rocha Mãe
Original
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Ardósia Foliada Grau Baixo Folhelho (Argilas)
Filito Foliada Grau Baixo a
Intermediário
Folhelho
Micaxisto Foliada Grau Intermediário
a Alto
Folhelho
Gnaisse Foliada Grau Alto Granito, Folhelho,
Andesito
Mármore Não-Foliada Grau Baixo a Alto Calcário, Dolomita
Metaconglomerado Não-Foliada Grau Intermediário Conglomerado rico
em Quartzo.
Anfibolito Foliada Grau Médio a Alto Basalto, Gabro
Cloritaxisto Foliada Grau Baixo Basalto
Talcoxisto Foliada Grau Baixo Peridotito, Basalto
rico em Olivina
Brecha de Falha
(Milonito)
Não-Foliada Metamorfismo
Dinâmico ao longo
de Zona de Falha
Qualquer Material
Cornubianito
(Hornfels)
Não-Foliada Metamorfismo de
Contato
Qualquer Material
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TEXTURA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS
PORFIROBLÁSTICA – Destaque de grãos grandes
GRANOBLÁSTICA - Grãos equidimensionais
TEXTURAS POIQUILOBLÁSTICA – Cristais grandes c/ inclusões cristais menores
LEPIDOBLÁSTICA – Formada por cristais lamelares paralelos
NEMATOBLÁSTICA - Com cristais aciculares paralelos
CATACLÁSTICA – Resultante de trituração e cisalhamento de grãos
ESTRUTURAS METAMÓRFICAS
CLIVAGEM ARDOSIANA. Durante os primeiros estágios do metamorfismo de baixa
intensidade, o esforço (stress) tende a ser causado pelo peso da sobrecarga de rochas. A nova
estrutura planar dos minerais e portanto a foliação tende a ser paralela aos planos de acamamento das
rochas sedimentares sendo metamorfizadas. Mas com um soterramento mais profundo ou quando uma
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compressão resultante de colisão de placas deforma em dobras os leitos horizontais, a foliação deixa
de ser paralela aos planos de acamamento. As rochas de baixo grau de metamorfismo tendem a ser tão
finamente granulada que os novos grãos minerais podem ser vistos somente com o microscópio; a
foliação então é chamada clivagem da ardósia, que é definida como a propriedade pela qual uma rocha
metamórfica de baixo grau quebra em fragmentos platiformes ao longo dos planos.
XISTOSIDADE. Com grau metamórfico intermediário ou alto os tamanhos dos grãos
aumentam e os grãos minerais individuais podem ser vistos a olho nu. A cristalização e recristalização
de minerais durante o metamorfismo regional é afetada pela pressão dirigida. Os minerais placoidais e
alongados reorientam-se perpendiculares à direção da pressão. A foliação em rochas metamórficas de
granulação grosseira é chamada xistosidade e não é necessariamente planar. Todos os xistos
apresentam xistosidade. Nos quartzo-feldspato-xistos a foliação é irregular.
LINEAÇÃO. É uma estrutura dada pelo paralelismo de minerais prismáticos no plano de
xistosidade. O plano de foliação dos eixos de microdobras são planos de cisalhamento.
Elementos lineares:
1. Cristais prismáticos
2. Cristais em bastonetes
3. Eixos de microdobras
BANDAMENTO. Formação de faixas paralelas de minerais diferentes. (Diferenciação
Metamórfica). Ex Gnaisses.
CATACLASE Resulta do cisalhamento e trituração de grãos que se apresentam fraturados e
pulverizados por fraturamento. Cataclasitos são rochas deformadas ao longo dos planos de falha, sem
reconstituição química. Com intensidade crescente de pressão confinante a brecha passa a milonitos e
ultramilonitos. Os milonitos são rochas finamente granuladas resultante de extrema trituração em
ambiente confinado de rochas originalmente de granulação grosseira, situadas entre massas de rochas
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que se moveram nos lados opostos de uma zona de falha. Também são chamadas de microbrechas.
Feições características são bandamento e olhos ou lentes da rocha original envolvidas, alinhadas
segundo a direção do movimento, em uma matriz granulada. Formam, por exemplo, os gnaisses
facoidais. No ultramilonito as estruturas primárias e porfiroclásticas foram inteiramente obliteradas, de
modo que a rocha torna-se homogênea e afanítica, com aparência de sílex. As rochas resultantes de
metamorfismo cinemático são:
1. Brechas de fricção - cataclasitos (ocorre perto da superfície);
2. Milonito: Exemplo Augengnaiss = Augen (Textura ocelar ou oftálmica), porfiroclastos de
minerais que sobreviveram a "moagem";
3. Ultramilonito a textura torna-se afanítica; ou
4. Pseudotaquilito, material escuro denso semelhante a um vidro, formado de material
criptocristalino resultante de trituração extrema causada por compressão e cisalhamento
associados com intenso movimento ao longo do plano de falha.
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Cristais de origem metamórfica são denominados blastos ou cristaloblastos, equivalente a
cristais das rochas ígneas.
BLASTESE: Processo de formação e cristalização mineral durante o metamorfismo. O
crescimento do cristal ocorre no meio sólido. Durante o metamorfismo os minerais ocupam os
espaços porosos (vazios) preexistentes e se desenvolvem perpendicularmente à direção dos esforços.
A massa cristalina se desloca das partes do mineral sob maior pressão para as partes sob menor
pressão.
DEFORMAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO
Deformação pré-cristalina: Deformação da rocha antes da cristalização.
Deformação pará-cristalina: Deformação e cristalização simultâneas
Deformação pós-cristalina: Deformação da rocha depois da cristalização
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REAÇÕES METAMÓRFICAS
2SiO2 + 2CaCO3 → Ca2Si2O6 + 2CO2
Quartzo Calcita Wolastonita
SiO2 + K Al3 Si3 O10 (OH) → Al2SiO5 + KAlSi3O8 + H2O
Quartzo Muscovita Silimanita Ortoclásio
SÉRIE CRISTALOBLÁSTICA
As propriedades da estrutura cristalina controlam a estabilidade do crescimento das faces
minerais. Ortossilicatos (empacotamento denso), silicatos em cadeia, faixa, lâminas e rede aberta
(empacotamento frouxo). Cristais mais resistentes (densos) se deformam pouco ou tardiamente nos
processos metamórficos.
Séries Cristaloblásticas (Minerais mais resistentes em direção ao topo da relação
abaixo).
Rutilo, esfeno, magnetita (Forma cristalina perfeita) (+ resistente)
Turmalina, cianita, estaurolita, granada, andalusita
Epídoto, zoizita, forsterita,
Piroxênios, anfibólios, wolastonita
Micas, clorita, talco, estilpnomelano
Dolomita, calcita
Escapolita, cordierita, feldspato (Forma cristalina que se deforma totalmente)
Os cristais podem ser, quanto às faces:
Idioblástico - limitado por faces planas;
Subidioblástico - limitado parcialmente por facies planas;
xenoblástico - não limitado por faces planas;
Os cristais podem ser quanto ao tamanho:
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porfiroblástico - destacam-se pelo grande tamanho.
heteroblástico - minerais com dois ou mais tamanhos distintos.
homoblástico - cristais com aproximadamente o mesmo tamanho. Todas as texturas abaixo são
homoblásticas.
granoblástico - grãos de igual tamanho
lepidoblástico - cristais com forma lamelar, como mica, clorita
nematoblástico - cristais aciculares paralelos (textura fibrosa)
fibroblástico - cristais prismáticos (igual que nematoblástico)
poiquiloblástico - cristais grandes com muitas inclusões de cristais menores de natureza
diferente.
FÁCIES METAMÓRFICAS
Caso uma rocha original não contenha os elementos constituintes dos minerais índices, o grau de
metamorfismo ou as zonas metamórficas não podem ser determinadas. A fim de identificar as
condições de temperatura e pressão pretéritas, sem considerar a composição da rocha original, os
geólogos formularam o conceito de facies metamórfica.
Facies metamórfica é um conjunto de assembléias minerais metamórficos, associados
repetidamente no espaço e no tempo de tal forma que existe uma relação constante e previsível entre a
composição mineral e portanto a composição química original da rocha.
As facies metamórficas são representadas por rochas que apresentam um conjunto definido de
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minerais formados em condições metamórficas específicas e que variam de acordo com as mudanças
nestas condições. A facies metamórfica indica a temperatura específica e as condições de pressão que
caracterizaram o desenvolvimento dessas rochas metamórficas. Sobretudo, a presença de tais grupos
de minerais, todos associados com um dado conjunto de condições metamórficas, permite-nos inferir
essas condições mesmo se minerais índices individuais específicos estiverem ausentes na área. Por
exemplo, basalto e sedimento, ambos metamorfizados no mesmo ambiente metamórfico,
apresentarão constituição mineralógica metamórfica distinta, mas constituem uma única facies
metamórfica porque eles se formaram sob as mesmas condições de temperatura e pressão.
CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS FACIES METAMÓRFICAS
1. Albita - Epídoto cornubianíticos (hornfels) - Minerais das zonas mais externas das auréolas
de metamorfismo de contato, onde a temperatura é baixa demais para o desenvolvimento de
assembléias minerais com hornblenda, + plagioclásio. Em rochas básicas ocorre albita - epídoto -
actinolita - clorita - quartzo.
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2. Hornblenda cornubianítica (hornfels) - é a facies mais espessa nas auréolas de contato.
3. Piroxênio cornubianítico (hornfels) - confinada à zona de maior temperatura nas auréolas
de contato (Pirometamorfismo). Em rochas básicas, a assembléia típicas é diopsídio - hipersteno -
plagioclásio, e em rochas pelíticas é Quartzo - ortoclásio - andalusita - silimanita ou cordierita.
4. Sanidina - assembléia minerais formadas sob temperaturas muito altas e pressão mínima. São
xenólitos em lavas básicas, ou fragmentos de tufos ou rochas muito próximas a zonas de contato
bordejando condutos vulcânicos básicos a baixa profundidade. Geologicamente pouco significativa.
Minerais incomuns como tridimita, mulita, monticelita, forsterita e sanidina.
5. Zeolita. O mais baixo grau de metamorfismo de soterramento. Comumente as reações
metamórficas de recristalização são incompletas. Minerais incluem zeolitas, quartzo, mica branca,
clorita etc.
6. Prehnita - pumpelita - metagrauvaque - Foi reconhecida em metagrauvaque que
apresentam regionalmente assembléias contendo prehnita - pumpelita. Grauvaque é uma rocha
sedimentar com alta percentagem (+ de 15 %) de matriz pelítica (material fino argiloso), grãos
angulosos a subangulosos e, em geral, pouco selecionados, entre os quais predominam quartzo e o
feldspato, seguidos de fragmentos líticos diversos.
7. Xistos verdes - Metamorfismo de baixo grau, recristalização completa. Rochas bem foliadas
nas zonas de clorita e biotita. Nas rochas pelíticas apresenta muscovita, clorita, cloritóide, epídoto,
quartzo, magnetita e hematita. Em rochas básicas apresenta actinolita + plagioclásio sódico.
8. Anfibolito - amplo espectro das zonas de médio e alto grau de metamorfismo regional.
Abrange normalmente a zona da almandina - estaurolita e a zona de cianita - silimanita. Em rochas
básicas hornblenda, plagioclásio (oligoclásio ou andesina)
9. Granulito - máximo grau de metamorfismo regional. A rocha resultante é granular com os
minerais desidratados plagioclásio, hipersteno, granada, diopsídio, quartzo e ortoclásio.
10. Eclogito - ambiente metamórfico muito profundo no qual as rochas básicas são
representadas principalmente pela assembléia de duas fases minerais Mg - Fe granada (da variedade
piropo) - Na, Ca, Mg, AL - piroxênio sódico (onfacita)
11. Glaucofano - Lawsonita (xistos) - ocorre em zonas de subducção. Várias combinações
minerais resultantes de metamorfismo de alta pressão e baixa temperatura.
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PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS
Além da natureza dos cristais a do tipo de metamorfismo também a intensidade do mesmo é
responsável pela presença de determinadas texturas. Com o aumento da temperatura,
intensifica-se a recristalização, e em conseqüência a destruição das texturas das rochas pré-
metamórficas. Se, porém, a recristalização for fraca, dada a brandas condições metamórficas
sob as quais ocorre, podem ficar preservadas certas feições texturais características das rochas
originais e que recebem o nome genérico de texturas relictas, ou palimpsésticas.
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Ardósia: Rocha muito fina, apresenta uma clivagem ardosiana (slaty cleavage) bem
desenvolvida. Esta clivagem resultou do crescimento incipiente paralelo de minerais micáceos (sericita
e clorita, especialmente), devido ao metamorfismo (regional, geralmente) de rochas sedimentares
terrígenas finas (lutitos), como folhelhos, siltitos etc.
Os planos de estratificação originais são ainda reconhecíveis, e em muitos casos não coincidem
com os planos da clivagem da rocha.
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Filito: uma rocha de granulação fina, xistosa, resultante de metamorfismo regional mais intenso
que na ardósia. As superfícies de xistosidade possuem um característico brilho sedoso, devido ao
desenvolvimento de novos minerais micáceos.
Xisto: Rocha fortemente xistosa comumente lineada, que tem granulação grosseira o suficiente
para a identificação macroscópica de muitos minerais. As micas são geralmente abundantes. De
maneira geral, de grau metamórfico mais avançado que o filito.
Gnaisse: Rocha de granulação média a grosseira, bandeada (bandas escuras com minerais
ferromagnesianos, geralmente mica e anfibólios, e bandas claras, quartzo-feldspáticas). Tem
xistosidade indistinta e é normalmente de grau metamórfico regional superior ao xisto. As bandas de
minerais nos gnaisses são o resultado de diferenciação metamórfica, na qual minerais instáveis
recristalizam como minerais novos mais estáveis em bandas alternadas de minerais claros (félsicos) e
escuros (máficos).
Granulito: Rochas de grau metamórfico muito alto, sem uma nítida orientação preferencial dos
constituintes, que são normalmente plagioclásio, quartzo, piroxênios, e mais escassamente biotita e
granada. Pode possuir uma grosseira foliação dada pelas "lentes" de quartzo orientadas.
Mármore: Rocha metamórfica constituída por grãos recristalizados e inter-inclusos de calcita e
dolomita. Possui normalmente textura granoblásica.
Quartzito: Rocha metamórfica constituída por grãos recristalizados de quartzo de arenito
relativamente puro. Pode ser granoblástico ou xistoso (se grãos lenticulares de quartzo mostrarem
orientação preferencial e/ou micas estiverem presentes).
Milonito: Rocha cataclástica de textura fina, bandeada ou "riscada" resultante da "moagem" de
rochas mais grosseiras ao longo de zonas de falhamentos (transcorrentes e de empurrão), sem
considerável recristalização. "Olhos" ou lentes miúdas da rocha original podem ser mantidos, numa
matriz fina escura.
Meta-sedimentos, Meta-ígneas: Rochas que mantiveram a textura original da rocha pré-
existente (um arenito ou um basalto, por exemplo), mas sofreram recristalização e/ou neoformação de
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minerais em condições metamórficas. Exemplos: Meta-arenito, metaconglomerado.
Migmatitos, Anatexitos: Rochas do alto grau metamórfico, do tipo gnaisse, que sofreram
fusão parcial ou injeção" por um magma granítico, resultando em um aspecto nebuloso, venular, etc.
Os minerais com baixo ponto de fusão fundem e os minerais com alto ponto de fusão permanecem nos
migmatitos. Nos anatexitos não há fusão total. Eles mostram uma leve estrutura xistosa e uma
composição semelhante a do granito. Migmatito é uma rocha consistindo de material composto de
material ígneo ou semelhante a ígneo e ou metamórfico.
Paleossoma são as partes da rocha pré-existente que sofreram modificações ou então apenas
modificações incipientes durante a migmatização e neossoma são as frações novas de rochas formadas
durante a migmatização, quer por fusão parcial quer por remobilização ou pela introdução de material
externo no sistema pré-existente.
Eclogito: Rocha metamórfica de alto grau, granular, composta essencialmente de granada
(almandina) e piroxênio sódico (onfacita). Rutilo, cianita e quartzo são tipicamente presentes.
METAMORFISMO E TECTÔNICA DE PLACAS
Movimentos de placas criam calor, pressão e fluidos quentes circulantes que produzem muito
das rochas metamórficas da Terra. A maioria do conhecimento presente do metamorfismo parece se
conformar bem com a dinâmica da Terra proposta pela teoria da tectônica de placas. Neste modelo, a
construção de montanhas e metamorfismo associado ocorrem ao longo de zonas convergentes onde
placas da litosfera estão se movendo uma de encontro a outra ou outras. (Figura 716). É nessas
localizações que forças compressivas espremem e geralmente deformam as bordas das placas
convergentes e os sedimentos que se acumularam ao longo das margens dos continentes.
Os sedimentos carregados pela placa em subducção são misturados com fragmentos vulcânicos
do assoalho oceânico. Este material, em parte retido, na zona de subducção recebe o nome de
melange (do francês mistura). O modelo de tectônica de placas também considera a atividade ígnea
associada com a construção de montanhas. Nas zonas convergentes, material é empurrado a
profundidades onde as temperaturas e pressões são altas (Figura 7.17). A fusão eventual de algum
material subductado cria magma que migra para cima para cristalizar no núcleo de massas
montanhosas.
Um exame minucioso da Figura 7.16 mostra que existe mais de um tipo de ambiente
metamórfico ao longo dos limites convergentes. Próximo as fossas oceânicas, placa de litosfera fria
estão sendo subductadas a grandes profundidades. A medida que a litosfera e sedimentos associados
descem, a pressão aumenta mais rapidamente do que a temperatura (Figura 7.17). Isto acontece
porque a rocha é pobre condutora de calor; assim, o aquecimento da placa fria e espessa ocorre
lentamente. A rocha formada neste ambiente de pressão alta em relação a temperatura é chamada
xisto azul, em função da presença do anfibólio azul glaucofano que se forma sob essas condições.
A cadeia de montanhas da costa da Califórnia uma vez fazia parte de uma zona de subducção
deste tipo. Aqui rochas altamente deformadas que uma vez foram profundamente soterradas foram
elevadas como resultado de uma mudança de movimentação no limite das placas. Em zonas afastadas
da fossa em direção ao continente, o ambiente metamórfico consiste em temperaturas altas em
relação às pressões (Figura 7.17). Aqui a introdução de rocha fundida vinda de baixo altera as rochas
existentes no ambiente caracterizado por pressões baixas a moderadas. A Sierra Nevada, que
consiste de intrusões ígneas e rochas metamórficas associadas, exemplifica este tipo de ambiente.
Aparentemente, a maioria do material deformado encontrado adjacente às fossas oceânicas
consiste de dois cinturões lineares distintos de rochas metamórficas (veja Figura 18.27). Mais
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próximo à fossa nós encontramos um regime metamórfico com pressão alta e temperatura baixa
semelhante ao da cadeia de montanhas da Costa da Califórnia. Mais longe no interior, na região de
introdução de plutões, o metamorfismo é dominado por temperaturas altas e pressões baixas a
moderadas; quer dizer, ambientes semelhantes aos que geraram o Batólito Sierra Nevada. Entre estas
duas áreas, as rochas são essencialmente inalteradas por metamorfismo. Na raiz das montanhas onde
pressões e temperaturas são altas, formam-se as rochas metamórficas de alto grau.
Existem grandes quantidades de rochas metamórficas no interior estável dos continentes
(Figura 7.18). Estas extensões relativamente planas de rochas metamórficas e plutões ígneos são
chamadas escudos. O Escudo Canadense, tem expressão topográfica muito pequena e rochas ígneas e
metamórficas formam grande parte do Canadá central, estendendo-se da Baía de Hudson até o
Minnesota do Norte. Datações radiométricas das rochas do Escudo Canadense, Escudo Brasileiro e
outros escudos, indicam que elas estão entre as rochas mais velhas sobre a Terra. Devido a sua
antigüidade e desde que suas estruturas rochosas são semelhantes àquelas encontradas no núcleo
central das montanhas existentes, é acreditado que elas são remanescentes de muitos períodos
anteriores de construção de montanhas. Se este conceito for correto, indica que a terra foi um planeta
dinâmico ao longo de sua história, aumentando paulatinamente sua crosta continental. Nas dorsais e
margens passivas também ocorre metamorfismo hidrotermal e de soterramento.
TIPOS DE METAMORFISMO SEGUNDO A POSIÇÃO NAS PLACAS
LITOSFÉRICAS.
Metamorfismo Regional - Ambiente Distensivo
Margens Construtivas (Dorsais): Baixa pressão. Facies zeolita até xistos verdes ou anfibolito.
Circulação de água sobre pilhas de rochas vulcânicas até 2 Km de profundidade causando
recristalização (metamorfismo hidrotermal), produzindo serpentinização.
Bacias Marginais/Bacias de Retroarco: Pressão baixa a média e temperatura alta.
Metamorfismo varia desde a facies Zeolita, através da facies Prehnita - pumpelita até a facies xisto
verde inferior. Depende do grau de distensão, desenvolvimento de crosta oceânica e extensão do
vulcanismo.
Margens Passivas: Temperatura baixa a média (250 a 400 oC), com metamorfismo de
soterramento. Acumulação de sedimentos sem intervenção de grande atividade vulcânica ou tectônica.
Metamorfismo desde fim da diagênese até o nível da facies Zeolita Inferior.
Metamorfismo Regional - Ambiente Compressivo
Zonas de Subducção: Pressão alta e temperatura baixa próximo à superfície. Metamorfismo
desde a facies Zeolita até a facies Glaucofano - Jadeíta (Facies xistos azuis <400 oC). Em regiões de
magma ascendente em conjunto com baixa pressão em níveis rasos, ocorrem xistos verdes. Existe uma
zona de alta temperatura e alta pressão acima da placa subductada onde se formam rochas das facies
anfibolito, granulito e eclogito. O metamorfismo é assim melhor desenvolvido nas raízes profundas de
cinturões de montanhas dobradas, onde fusão parcial pode ocorrer, contribuindo com magmas que
provocam intrusões em níveis superiores que elevam a temperatura, provocando metamorfismo de
contato.
Zona de Colisão de Placas: Desde a facies cianita - silimanita (Facies xistos verdes) até a facies
anfibolito. Resulta de espessamento crustal devido a colisão e soterramento tectônico. Em alguns
casos encontram-se terrenos com facies xistos verdes inferior. Portanto, nessas zonas ocorrem
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terrenos com transformações diagenéticas, em áreas afastadas, até alto grau. As pressões dirigidas
tornam-se mais importantes que as confinantes, provocando o aparecimento de rochas metamórficas
foliadas. Em grandes profundidades surgem rochas metamórficas granulares não foliadas, como é o
caso do granulito.
Como as zonas de subducção e de colisão dispõem-se paralelamente, essas duas zonas são
chamadas zonas metamórficas emparelhadas (paired metamorphic zone). Repetição do processo de
construção de montanhas associado ao magmatismo e metamorfismo causa o crescimento da crosta
continental no planeta.
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Metamorfimo e rochas metamorficas (1)

  • 1. METAMORFISMO E ROCHAS METAMÓRFICAS Organização: Prof. Vicente Caputo AMBIENTE METAMÓRFICO Metamorfismo inclui o conjunto de processos de transformações mineralógicas, texturais e estruturais que ocorrem nas rochas, segundo condições físicas e químicas diferentes daquelas nas quais a rocha original se formou. Todas essas transformações ocorrem no estado sólido, ou seja, a rocha não passa por uma fase de fusão. Pressão e calor são as principais causas do metamorfismo; as mudanças resultantes (geralmente com desenvolvimento de novos minerais) são uma resposta termodinâmica a um ambiente grandemente alterado. São metamorfizadas rochas ígneas, sedimentares e mesmo metamórficas.
  • 2. OS LIMITES DO METAMORFISMO O metamorfismo realiza mudanças na assembléia mineral e textura nas rochas sedimentares, ígneas e mesmo metamórficas submetidas a temperaturas superiores a 200 oC e pressões superiores a 300 MPa (pressão exercida por alguns milhares de metros de rochas). O metamorfismo não se refere a mudanças causadas por intemperismo ou por diagênese porque esses processos ocorrem a temperaturas abaixo de 200 oC e pressões abaixo de 300 MPa. A pressão uniforme, confinante ou triaxial conduz a variações de volume dos minerais, obrigando-os a adquirirem uma estrutura cristalina mais compacta e pressões orientadas, diferenciais, dirigidas ou uniaxiais conduzem também a mudanças de forma dos minerais. O metamorfismo é progressivo com o aumento da pressão e temperatura; com a diminuição da pressão e temperatura pode ocorrer o metamorfismo retrógrado. Existe naturalmente um limite superior ao metamorfismo, porque as rochas submetidas a temperaturas muito altas sofrem fusão e o metamorfismo ocorre no estado sólido. Devido a presença de água baixar o ponto de fusão das rochas, a água presente controla a temperatura na qual a fusão parcial úmida terá efeito e a quantidade de magma que será produzida. Em muitos lugares é possível encontrar evidência que a fusão iniciou- se em porções da rocha metamórfica rica em água, mesmo que rochas metamórficas adjacentes secas não mostrem sinal de fusão. Volumes compostos de rochas contendo componentes ígneos formados por pequena quantidade de fusão e rochas metamórficas são chamados migmatitos (mistura de rocha). Também alguns minerais apresentam ponto de fusão mais baixo que outros, de maneira que 2
  • 3. ocorre fusão parcial de rochas metamórficas. Outros minerais podem fundir parcialmente. O magma formado em função da alta pressão e menor densidade sobe até alcançar níveis mais rasos da crosta ou alcança a superfície. As reações metamórficas levam muito tempo para a sua realização em torno de milhares a milhões de anos. TRANSFORMAÇÕES METAMÓRFICAS • Modificações devido a Reações dos Constituintes Mineralógicos: Reações entre os minerais ou destes com soluções, que estavam nos poros ou foram liberadas pelos minerais que sofrem desidratação. Ex: argilas transformam-se em micas, cloritas ou anfibólios. • Recristalização: Um grão aumenta de tamanho ou modifica sua forma. Ex: arenito passa a quartzito, calcário passa a mármore (cristais de calcita maiores). • Modificação Textural: Devido a deformação dos minerais, ocorre novo arranjo dos minerais, resultando em nova textura ou fábrica. Exemplo: xisto ou mármore. • Mudanças de Fase: Minerais adquirem forma diferente mais compacta ROCHA METAMÓRFICA: Toda rocha formada no estado sólido em resposta a pronunciada mudança de temperatura, pressão e ambiente químico, que tem lugar, em geral, abaixo das zonas de intemperismo, cimentação e diagênese. TIPOS DE METAMORFISMO • Metamorfismo Regional: Altera rochas por milhares de quilômetros quadrados. Existem três tipos de metamorfismo regional. Metamorfismo de Soterramento, Metamorfismo Dinamotermal e Metamorfismo Hidrotermal. - Metamorfismo de Soterramento ocorre quando as rochas recebem uma sobrecarga de rochas com mais do que 10 Km de espessura, submetidas a pressão litostática (pressão confinante) e calor geotermal. Estes agentes físicos combinam-se nessas profundidades para recristalizar seus componentes minerais. Como só existe pressão confinada, as rochas aí não apresentam estrutura foliada. Ocorre por exemplo na foz do Amazonas ou Golfo do México onde existem sedimentos com recristalização em profundidades superiores a 10.000 m. - Metamorfismo Dinamotermal: Encontra-se associado com cadeias de montanhas dobradas (metamorfismo horogênico) em grandes regiões. Caracteriza-se pela pressão dirigida devida a forças horizontais da crosta, com maior intensidade que a pressão litostática. Ocorre em zonas de colisão de placas. Esta pressão produz feições como dobras, falhas e fraturas em superfície e subsuperfície. Em profundidade as pressões forçam os minerais platiformes ou alongados e os recristalizados e neoformados a se orientarem perpendicularmente à direção das pressões. Devido a pressões dirigidas que atuam nas rochas estas apresentam-se freqüentemente foliadas. - Metamorfismo Hidrotermal. Ocorre com a alteração das rochas por água quente. A água pode vir do magma, pode ser derivada da desidratarão das rochas metamórficas ou pode ser água 3
  • 4. subterrânea que percolou da superfície até as profundezas e foi aquecida em subsuperfície. Entretanto, a maioria do metamorfismo hidrotermal ocorre dentro dos assoalhos oceânicos, quando a água do mar penetra fendas próximas dos limites das placas divergentes. A água descendente encontra basalto quente e torna-se aquecida a cerca de 300 oC. Este processo é conhecido como serpentinização de basaltos e diabásio, em função da presença de minerais do grupo da serpentina. São os minerais antigorita, crisotila ou lizardita derivados da alteração da olivina e piroxênio. • Metamorfismo Local: Altera rochas localmente. Existem também três tipos de metamorfismo local. Metamorfismo de Contato, Metamorfismo Cinemático e Metamorfismo de impacto. - Metamorfismo de Contato: Ocorre em torno de corpos ígneos intrusivos, é local, não tem pressão dirigida, também é progressivo. As rochas em contato direto com as intrusões ígneas sofrem pirometamorfismo. As rochas que sofreram metamorfismo de contato são distituídas de foliação, pois faltam as pressões dirigidas significativas (baixas a moderadas). As rochas afetadas pelo metamorfismo de contato e pirometamorfismo situam-se dentro da auréola de metamorfismo de contato. Diques produzem uma zona metamorfizada com centímetros de extensão. Grandes intrusões como "stocks" e batólitos influenciam áreas amplas. A rocha encaixante é convertida em uma rocha dura, densa, chamada cornubianito (hornfels). As auréolas de contato desenvolvem zonas seqüenciais de minerais índices de modo semelhante às isógradas do metamorfismo regional. As zonas externas da auréolas contém micas, anfibólios e calcita. As zonas internas são caracterizadas por piroxênios, incluindo wolastonita e o alumino-silicato andalusita. 4
  • 5. - Metamorfismo Dinâmico: (Cinemático) Ocorre em zonas estreitas, localizadas, como grandes falhas, onde particularmente a deformação ocorreu. Predomina a pressão dirigida. A pressão e o calor na vizinhança imediata da falha podem ser suficientemente altos para produzir foliação e recristalização metamórfica. Também chamado de metamorfismo cataclástico. Ao longo das falhas formam-se brechas (de atrito) de falha próximo à superfície e em profundidades maiores formam-se milonitos (rocha finamente triturada, farinha de rocha) e ultramilonitos. Mineral típico desse ambiente é a pistacita que apresenta cor verde. - Metamorfismo de Impacto: Resulta de pressões e temperaturas tremendas geradas em sítios de impacto de meteoros, que produz minerais "chocados". Os minerais produzidos por impactos não são encontrados em quaisquer outros ambientes geológicos. Os minerais são principalmente estishovita e coesita. GRAU METAMÓRFICO O grau metamórfico indica o grau a que uma rocha metamórfica mudou em relação à rocha original. Rochas de baixo grau retém suficiente de seu caráter original - tais como acamamento e outras estruturas sedimentares, fósseis e muitos minerais originais. Ocorre entre temperaturas de 200 a 400 oC e pressões de 1 a 6 Kilobars. Rochas de alto grau foram submetidas a temperaturas e pressões muito mais altas; faltam virtualmente todas suas estruturas originais, fósseis e minerais. As temperaturas situam-se entre 500 e 5
  • 6. 800 oC e pressões de 12 a 15 kilobars. Valores intermediários também existem. Maiores temperaturas levam à anatexia (fusão parcial) in situ formando rochas híbridas e palingênese (fusão total) que produz um novo magma. Anquimetamorfismo = Metamorfismo incipiente. Ocorre ligeira transformação sem modificação da textura, como a passagem da augita (Piroxênio) para hornblenda (anfibólio). As rochas metamórficas são classificadas conforme o grau de metamorfismo em incipiente, fraco, médio e forte, após vem a anatexia e palingênese. Metamorfismo Retrógrado (Retrometamorfismo). Caso ocorra um episódio metamórfico posterior a temperaturas e pressões mais baixas, a rocha poderá ser rebaixada em seu grau de metamorfismo. Estas transformações são muito lentas, por isso ocorrem rochas de alto grau de metamorfismo na superfície, trazidas por tectonismo ou erosão, isto é, em ambiente muito diferente daquele onde as rochas foram metamorfizadas. O metamorfismo retrógrado também é denominado de diaftorese. Rochas de alto grau metamórfico que apresentam epídoto e clorita indicam retrometamorfismo. Por exemplo, um gnaisse apresentando os citados minerais provavelmente sofreu retrometamorfismo. Zonas Minerais: Os novos minerais das rochas metamórficas são indicadores das pressões e temperaturas sob as quais eles se formaram, porque eles são estáveis dentro de estreita gama de variação de temperatura e de pressão. Eles são chamados minerais metamórficos índices, e em áreas com rochas que os contém são designadas como zonas minerais específicas. Exemplos: Zona da clorita, Zona da andaluzita, Zona da Silimanita etc. A zona da silimanita indica grau mais alto do que a zona da andaluzita. 6
  • 7. Linhas isógradas: Linha que une os pontos de primeiro aparecimento de um mineral índice. São linhas que limitam rochas de mesmo grau metamórfico. O grau metamórfico é caracterizado por associações (assembléias) mineralógicas específicas. 7
  • 8. ROCHAS METAMÓRFICAS MAIS COMUNS Rocha Metamórfica Textura Ambiente Metamórfico Rocha Mãe Original 8
  • 9. Ardósia Foliada Grau Baixo Folhelho (Argilas) Filito Foliada Grau Baixo a Intermediário Folhelho Micaxisto Foliada Grau Intermediário a Alto Folhelho Gnaisse Foliada Grau Alto Granito, Folhelho, Andesito Mármore Não-Foliada Grau Baixo a Alto Calcário, Dolomita Metaconglomerado Não-Foliada Grau Intermediário Conglomerado rico em Quartzo. Anfibolito Foliada Grau Médio a Alto Basalto, Gabro Cloritaxisto Foliada Grau Baixo Basalto Talcoxisto Foliada Grau Baixo Peridotito, Basalto rico em Olivina Brecha de Falha (Milonito) Não-Foliada Metamorfismo Dinâmico ao longo de Zona de Falha Qualquer Material Cornubianito (Hornfels) Não-Foliada Metamorfismo de Contato Qualquer Material 9
  • 10. TEXTURA DAS ROCHAS METAMÓRFICAS PORFIROBLÁSTICA – Destaque de grãos grandes GRANOBLÁSTICA - Grãos equidimensionais TEXTURAS POIQUILOBLÁSTICA – Cristais grandes c/ inclusões cristais menores LEPIDOBLÁSTICA – Formada por cristais lamelares paralelos NEMATOBLÁSTICA - Com cristais aciculares paralelos CATACLÁSTICA – Resultante de trituração e cisalhamento de grãos ESTRUTURAS METAMÓRFICAS CLIVAGEM ARDOSIANA. Durante os primeiros estágios do metamorfismo de baixa intensidade, o esforço (stress) tende a ser causado pelo peso da sobrecarga de rochas. A nova estrutura planar dos minerais e portanto a foliação tende a ser paralela aos planos de acamamento das rochas sedimentares sendo metamorfizadas. Mas com um soterramento mais profundo ou quando uma 10
  • 11. compressão resultante de colisão de placas deforma em dobras os leitos horizontais, a foliação deixa de ser paralela aos planos de acamamento. As rochas de baixo grau de metamorfismo tendem a ser tão finamente granulada que os novos grãos minerais podem ser vistos somente com o microscópio; a foliação então é chamada clivagem da ardósia, que é definida como a propriedade pela qual uma rocha metamórfica de baixo grau quebra em fragmentos platiformes ao longo dos planos. XISTOSIDADE. Com grau metamórfico intermediário ou alto os tamanhos dos grãos aumentam e os grãos minerais individuais podem ser vistos a olho nu. A cristalização e recristalização de minerais durante o metamorfismo regional é afetada pela pressão dirigida. Os minerais placoidais e alongados reorientam-se perpendiculares à direção da pressão. A foliação em rochas metamórficas de granulação grosseira é chamada xistosidade e não é necessariamente planar. Todos os xistos apresentam xistosidade. Nos quartzo-feldspato-xistos a foliação é irregular. LINEAÇÃO. É uma estrutura dada pelo paralelismo de minerais prismáticos no plano de xistosidade. O plano de foliação dos eixos de microdobras são planos de cisalhamento. Elementos lineares: 1. Cristais prismáticos 2. Cristais em bastonetes 3. Eixos de microdobras BANDAMENTO. Formação de faixas paralelas de minerais diferentes. (Diferenciação Metamórfica). Ex Gnaisses. CATACLASE Resulta do cisalhamento e trituração de grãos que se apresentam fraturados e pulverizados por fraturamento. Cataclasitos são rochas deformadas ao longo dos planos de falha, sem reconstituição química. Com intensidade crescente de pressão confinante a brecha passa a milonitos e ultramilonitos. Os milonitos são rochas finamente granuladas resultante de extrema trituração em ambiente confinado de rochas originalmente de granulação grosseira, situadas entre massas de rochas 11
  • 12. que se moveram nos lados opostos de uma zona de falha. Também são chamadas de microbrechas. Feições características são bandamento e olhos ou lentes da rocha original envolvidas, alinhadas segundo a direção do movimento, em uma matriz granulada. Formam, por exemplo, os gnaisses facoidais. No ultramilonito as estruturas primárias e porfiroclásticas foram inteiramente obliteradas, de modo que a rocha torna-se homogênea e afanítica, com aparência de sílex. As rochas resultantes de metamorfismo cinemático são: 1. Brechas de fricção - cataclasitos (ocorre perto da superfície); 2. Milonito: Exemplo Augengnaiss = Augen (Textura ocelar ou oftálmica), porfiroclastos de minerais que sobreviveram a "moagem"; 3. Ultramilonito a textura torna-se afanítica; ou 4. Pseudotaquilito, material escuro denso semelhante a um vidro, formado de material criptocristalino resultante de trituração extrema causada por compressão e cisalhamento associados com intenso movimento ao longo do plano de falha. 12
  • 13. 13
  • 14. Cristais de origem metamórfica são denominados blastos ou cristaloblastos, equivalente a cristais das rochas ígneas. BLASTESE: Processo de formação e cristalização mineral durante o metamorfismo. O crescimento do cristal ocorre no meio sólido. Durante o metamorfismo os minerais ocupam os espaços porosos (vazios) preexistentes e se desenvolvem perpendicularmente à direção dos esforços. A massa cristalina se desloca das partes do mineral sob maior pressão para as partes sob menor pressão. DEFORMAÇÃO E CRISTALIZAÇÃO Deformação pré-cristalina: Deformação da rocha antes da cristalização. Deformação pará-cristalina: Deformação e cristalização simultâneas Deformação pós-cristalina: Deformação da rocha depois da cristalização 14
  • 15. REAÇÕES METAMÓRFICAS 2SiO2 + 2CaCO3 → Ca2Si2O6 + 2CO2 Quartzo Calcita Wolastonita SiO2 + K Al3 Si3 O10 (OH) → Al2SiO5 + KAlSi3O8 + H2O Quartzo Muscovita Silimanita Ortoclásio SÉRIE CRISTALOBLÁSTICA As propriedades da estrutura cristalina controlam a estabilidade do crescimento das faces minerais. Ortossilicatos (empacotamento denso), silicatos em cadeia, faixa, lâminas e rede aberta (empacotamento frouxo). Cristais mais resistentes (densos) se deformam pouco ou tardiamente nos processos metamórficos. Séries Cristaloblásticas (Minerais mais resistentes em direção ao topo da relação abaixo). Rutilo, esfeno, magnetita (Forma cristalina perfeita) (+ resistente) Turmalina, cianita, estaurolita, granada, andalusita Epídoto, zoizita, forsterita, Piroxênios, anfibólios, wolastonita Micas, clorita, talco, estilpnomelano Dolomita, calcita Escapolita, cordierita, feldspato (Forma cristalina que se deforma totalmente) Os cristais podem ser, quanto às faces: Idioblástico - limitado por faces planas; Subidioblástico - limitado parcialmente por facies planas; xenoblástico - não limitado por faces planas; Os cristais podem ser quanto ao tamanho: 15
  • 16. porfiroblástico - destacam-se pelo grande tamanho. heteroblástico - minerais com dois ou mais tamanhos distintos. homoblástico - cristais com aproximadamente o mesmo tamanho. Todas as texturas abaixo são homoblásticas. granoblástico - grãos de igual tamanho lepidoblástico - cristais com forma lamelar, como mica, clorita nematoblástico - cristais aciculares paralelos (textura fibrosa) fibroblástico - cristais prismáticos (igual que nematoblástico) poiquiloblástico - cristais grandes com muitas inclusões de cristais menores de natureza diferente. FÁCIES METAMÓRFICAS Caso uma rocha original não contenha os elementos constituintes dos minerais índices, o grau de metamorfismo ou as zonas metamórficas não podem ser determinadas. A fim de identificar as condições de temperatura e pressão pretéritas, sem considerar a composição da rocha original, os geólogos formularam o conceito de facies metamórfica. Facies metamórfica é um conjunto de assembléias minerais metamórficos, associados repetidamente no espaço e no tempo de tal forma que existe uma relação constante e previsível entre a composição mineral e portanto a composição química original da rocha. As facies metamórficas são representadas por rochas que apresentam um conjunto definido de 16
  • 17. minerais formados em condições metamórficas específicas e que variam de acordo com as mudanças nestas condições. A facies metamórfica indica a temperatura específica e as condições de pressão que caracterizaram o desenvolvimento dessas rochas metamórficas. Sobretudo, a presença de tais grupos de minerais, todos associados com um dado conjunto de condições metamórficas, permite-nos inferir essas condições mesmo se minerais índices individuais específicos estiverem ausentes na área. Por exemplo, basalto e sedimento, ambos metamorfizados no mesmo ambiente metamórfico, apresentarão constituição mineralógica metamórfica distinta, mas constituem uma única facies metamórfica porque eles se formaram sob as mesmas condições de temperatura e pressão. CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS FACIES METAMÓRFICAS 1. Albita - Epídoto cornubianíticos (hornfels) - Minerais das zonas mais externas das auréolas de metamorfismo de contato, onde a temperatura é baixa demais para o desenvolvimento de assembléias minerais com hornblenda, + plagioclásio. Em rochas básicas ocorre albita - epídoto - actinolita - clorita - quartzo. 17
  • 18. 2. Hornblenda cornubianítica (hornfels) - é a facies mais espessa nas auréolas de contato. 3. Piroxênio cornubianítico (hornfels) - confinada à zona de maior temperatura nas auréolas de contato (Pirometamorfismo). Em rochas básicas, a assembléia típicas é diopsídio - hipersteno - plagioclásio, e em rochas pelíticas é Quartzo - ortoclásio - andalusita - silimanita ou cordierita. 4. Sanidina - assembléia minerais formadas sob temperaturas muito altas e pressão mínima. São xenólitos em lavas básicas, ou fragmentos de tufos ou rochas muito próximas a zonas de contato bordejando condutos vulcânicos básicos a baixa profundidade. Geologicamente pouco significativa. Minerais incomuns como tridimita, mulita, monticelita, forsterita e sanidina. 5. Zeolita. O mais baixo grau de metamorfismo de soterramento. Comumente as reações metamórficas de recristalização são incompletas. Minerais incluem zeolitas, quartzo, mica branca, clorita etc. 6. Prehnita - pumpelita - metagrauvaque - Foi reconhecida em metagrauvaque que apresentam regionalmente assembléias contendo prehnita - pumpelita. Grauvaque é uma rocha sedimentar com alta percentagem (+ de 15 %) de matriz pelítica (material fino argiloso), grãos angulosos a subangulosos e, em geral, pouco selecionados, entre os quais predominam quartzo e o feldspato, seguidos de fragmentos líticos diversos. 7. Xistos verdes - Metamorfismo de baixo grau, recristalização completa. Rochas bem foliadas nas zonas de clorita e biotita. Nas rochas pelíticas apresenta muscovita, clorita, cloritóide, epídoto, quartzo, magnetita e hematita. Em rochas básicas apresenta actinolita + plagioclásio sódico. 8. Anfibolito - amplo espectro das zonas de médio e alto grau de metamorfismo regional. Abrange normalmente a zona da almandina - estaurolita e a zona de cianita - silimanita. Em rochas básicas hornblenda, plagioclásio (oligoclásio ou andesina) 9. Granulito - máximo grau de metamorfismo regional. A rocha resultante é granular com os minerais desidratados plagioclásio, hipersteno, granada, diopsídio, quartzo e ortoclásio. 10. Eclogito - ambiente metamórfico muito profundo no qual as rochas básicas são representadas principalmente pela assembléia de duas fases minerais Mg - Fe granada (da variedade piropo) - Na, Ca, Mg, AL - piroxênio sódico (onfacita) 11. Glaucofano - Lawsonita (xistos) - ocorre em zonas de subducção. Várias combinações minerais resultantes de metamorfismo de alta pressão e baixa temperatura. 18
  • 19. PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS Além da natureza dos cristais a do tipo de metamorfismo também a intensidade do mesmo é responsável pela presença de determinadas texturas. Com o aumento da temperatura, intensifica-se a recristalização, e em conseqüência a destruição das texturas das rochas pré- metamórficas. Se, porém, a recristalização for fraca, dada a brandas condições metamórficas sob as quais ocorre, podem ficar preservadas certas feições texturais características das rochas originais e que recebem o nome genérico de texturas relictas, ou palimpsésticas. 19
  • 20. Ardósia: Rocha muito fina, apresenta uma clivagem ardosiana (slaty cleavage) bem desenvolvida. Esta clivagem resultou do crescimento incipiente paralelo de minerais micáceos (sericita e clorita, especialmente), devido ao metamorfismo (regional, geralmente) de rochas sedimentares terrígenas finas (lutitos), como folhelhos, siltitos etc. Os planos de estratificação originais são ainda reconhecíveis, e em muitos casos não coincidem com os planos da clivagem da rocha. 20
  • 21. Filito: uma rocha de granulação fina, xistosa, resultante de metamorfismo regional mais intenso que na ardósia. As superfícies de xistosidade possuem um característico brilho sedoso, devido ao desenvolvimento de novos minerais micáceos. Xisto: Rocha fortemente xistosa comumente lineada, que tem granulação grosseira o suficiente para a identificação macroscópica de muitos minerais. As micas são geralmente abundantes. De maneira geral, de grau metamórfico mais avançado que o filito. Gnaisse: Rocha de granulação média a grosseira, bandeada (bandas escuras com minerais ferromagnesianos, geralmente mica e anfibólios, e bandas claras, quartzo-feldspáticas). Tem xistosidade indistinta e é normalmente de grau metamórfico regional superior ao xisto. As bandas de minerais nos gnaisses são o resultado de diferenciação metamórfica, na qual minerais instáveis recristalizam como minerais novos mais estáveis em bandas alternadas de minerais claros (félsicos) e escuros (máficos). Granulito: Rochas de grau metamórfico muito alto, sem uma nítida orientação preferencial dos constituintes, que são normalmente plagioclásio, quartzo, piroxênios, e mais escassamente biotita e granada. Pode possuir uma grosseira foliação dada pelas "lentes" de quartzo orientadas. Mármore: Rocha metamórfica constituída por grãos recristalizados e inter-inclusos de calcita e dolomita. Possui normalmente textura granoblásica. Quartzito: Rocha metamórfica constituída por grãos recristalizados de quartzo de arenito relativamente puro. Pode ser granoblástico ou xistoso (se grãos lenticulares de quartzo mostrarem orientação preferencial e/ou micas estiverem presentes). Milonito: Rocha cataclástica de textura fina, bandeada ou "riscada" resultante da "moagem" de rochas mais grosseiras ao longo de zonas de falhamentos (transcorrentes e de empurrão), sem considerável recristalização. "Olhos" ou lentes miúdas da rocha original podem ser mantidos, numa matriz fina escura. Meta-sedimentos, Meta-ígneas: Rochas que mantiveram a textura original da rocha pré- existente (um arenito ou um basalto, por exemplo), mas sofreram recristalização e/ou neoformação de 21
  • 22. minerais em condições metamórficas. Exemplos: Meta-arenito, metaconglomerado. Migmatitos, Anatexitos: Rochas do alto grau metamórfico, do tipo gnaisse, que sofreram fusão parcial ou injeção" por um magma granítico, resultando em um aspecto nebuloso, venular, etc. Os minerais com baixo ponto de fusão fundem e os minerais com alto ponto de fusão permanecem nos migmatitos. Nos anatexitos não há fusão total. Eles mostram uma leve estrutura xistosa e uma composição semelhante a do granito. Migmatito é uma rocha consistindo de material composto de material ígneo ou semelhante a ígneo e ou metamórfico. Paleossoma são as partes da rocha pré-existente que sofreram modificações ou então apenas modificações incipientes durante a migmatização e neossoma são as frações novas de rochas formadas durante a migmatização, quer por fusão parcial quer por remobilização ou pela introdução de material externo no sistema pré-existente. Eclogito: Rocha metamórfica de alto grau, granular, composta essencialmente de granada (almandina) e piroxênio sódico (onfacita). Rutilo, cianita e quartzo são tipicamente presentes. METAMORFISMO E TECTÔNICA DE PLACAS Movimentos de placas criam calor, pressão e fluidos quentes circulantes que produzem muito das rochas metamórficas da Terra. A maioria do conhecimento presente do metamorfismo parece se conformar bem com a dinâmica da Terra proposta pela teoria da tectônica de placas. Neste modelo, a construção de montanhas e metamorfismo associado ocorrem ao longo de zonas convergentes onde placas da litosfera estão se movendo uma de encontro a outra ou outras. (Figura 716). É nessas localizações que forças compressivas espremem e geralmente deformam as bordas das placas convergentes e os sedimentos que se acumularam ao longo das margens dos continentes. Os sedimentos carregados pela placa em subducção são misturados com fragmentos vulcânicos do assoalho oceânico. Este material, em parte retido, na zona de subducção recebe o nome de melange (do francês mistura). O modelo de tectônica de placas também considera a atividade ígnea associada com a construção de montanhas. Nas zonas convergentes, material é empurrado a profundidades onde as temperaturas e pressões são altas (Figura 7.17). A fusão eventual de algum material subductado cria magma que migra para cima para cristalizar no núcleo de massas montanhosas. Um exame minucioso da Figura 7.16 mostra que existe mais de um tipo de ambiente metamórfico ao longo dos limites convergentes. Próximo as fossas oceânicas, placa de litosfera fria estão sendo subductadas a grandes profundidades. A medida que a litosfera e sedimentos associados descem, a pressão aumenta mais rapidamente do que a temperatura (Figura 7.17). Isto acontece porque a rocha é pobre condutora de calor; assim, o aquecimento da placa fria e espessa ocorre lentamente. A rocha formada neste ambiente de pressão alta em relação a temperatura é chamada xisto azul, em função da presença do anfibólio azul glaucofano que se forma sob essas condições. A cadeia de montanhas da costa da Califórnia uma vez fazia parte de uma zona de subducção deste tipo. Aqui rochas altamente deformadas que uma vez foram profundamente soterradas foram elevadas como resultado de uma mudança de movimentação no limite das placas. Em zonas afastadas da fossa em direção ao continente, o ambiente metamórfico consiste em temperaturas altas em relação às pressões (Figura 7.17). Aqui a introdução de rocha fundida vinda de baixo altera as rochas existentes no ambiente caracterizado por pressões baixas a moderadas. A Sierra Nevada, que consiste de intrusões ígneas e rochas metamórficas associadas, exemplifica este tipo de ambiente. Aparentemente, a maioria do material deformado encontrado adjacente às fossas oceânicas consiste de dois cinturões lineares distintos de rochas metamórficas (veja Figura 18.27). Mais 22
  • 23. próximo à fossa nós encontramos um regime metamórfico com pressão alta e temperatura baixa semelhante ao da cadeia de montanhas da Costa da Califórnia. Mais longe no interior, na região de introdução de plutões, o metamorfismo é dominado por temperaturas altas e pressões baixas a moderadas; quer dizer, ambientes semelhantes aos que geraram o Batólito Sierra Nevada. Entre estas duas áreas, as rochas são essencialmente inalteradas por metamorfismo. Na raiz das montanhas onde pressões e temperaturas são altas, formam-se as rochas metamórficas de alto grau. Existem grandes quantidades de rochas metamórficas no interior estável dos continentes (Figura 7.18). Estas extensões relativamente planas de rochas metamórficas e plutões ígneos são chamadas escudos. O Escudo Canadense, tem expressão topográfica muito pequena e rochas ígneas e metamórficas formam grande parte do Canadá central, estendendo-se da Baía de Hudson até o Minnesota do Norte. Datações radiométricas das rochas do Escudo Canadense, Escudo Brasileiro e outros escudos, indicam que elas estão entre as rochas mais velhas sobre a Terra. Devido a sua antigüidade e desde que suas estruturas rochosas são semelhantes àquelas encontradas no núcleo central das montanhas existentes, é acreditado que elas são remanescentes de muitos períodos anteriores de construção de montanhas. Se este conceito for correto, indica que a terra foi um planeta dinâmico ao longo de sua história, aumentando paulatinamente sua crosta continental. Nas dorsais e margens passivas também ocorre metamorfismo hidrotermal e de soterramento. TIPOS DE METAMORFISMO SEGUNDO A POSIÇÃO NAS PLACAS LITOSFÉRICAS. Metamorfismo Regional - Ambiente Distensivo Margens Construtivas (Dorsais): Baixa pressão. Facies zeolita até xistos verdes ou anfibolito. Circulação de água sobre pilhas de rochas vulcânicas até 2 Km de profundidade causando recristalização (metamorfismo hidrotermal), produzindo serpentinização. Bacias Marginais/Bacias de Retroarco: Pressão baixa a média e temperatura alta. Metamorfismo varia desde a facies Zeolita, através da facies Prehnita - pumpelita até a facies xisto verde inferior. Depende do grau de distensão, desenvolvimento de crosta oceânica e extensão do vulcanismo. Margens Passivas: Temperatura baixa a média (250 a 400 oC), com metamorfismo de soterramento. Acumulação de sedimentos sem intervenção de grande atividade vulcânica ou tectônica. Metamorfismo desde fim da diagênese até o nível da facies Zeolita Inferior. Metamorfismo Regional - Ambiente Compressivo Zonas de Subducção: Pressão alta e temperatura baixa próximo à superfície. Metamorfismo desde a facies Zeolita até a facies Glaucofano - Jadeíta (Facies xistos azuis <400 oC). Em regiões de magma ascendente em conjunto com baixa pressão em níveis rasos, ocorrem xistos verdes. Existe uma zona de alta temperatura e alta pressão acima da placa subductada onde se formam rochas das facies anfibolito, granulito e eclogito. O metamorfismo é assim melhor desenvolvido nas raízes profundas de cinturões de montanhas dobradas, onde fusão parcial pode ocorrer, contribuindo com magmas que provocam intrusões em níveis superiores que elevam a temperatura, provocando metamorfismo de contato. Zona de Colisão de Placas: Desde a facies cianita - silimanita (Facies xistos verdes) até a facies anfibolito. Resulta de espessamento crustal devido a colisão e soterramento tectônico. Em alguns casos encontram-se terrenos com facies xistos verdes inferior. Portanto, nessas zonas ocorrem 23
  • 24. terrenos com transformações diagenéticas, em áreas afastadas, até alto grau. As pressões dirigidas tornam-se mais importantes que as confinantes, provocando o aparecimento de rochas metamórficas foliadas. Em grandes profundidades surgem rochas metamórficas granulares não foliadas, como é o caso do granulito. Como as zonas de subducção e de colisão dispõem-se paralelamente, essas duas zonas são chamadas zonas metamórficas emparelhadas (paired metamorphic zone). Repetição do processo de construção de montanhas associado ao magmatismo e metamorfismo causa o crescimento da crosta continental no planeta. 24
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