Este documento discute o metamorfismo de rochas, o processo pelo qual rochas são transformadas devido a alterações nas condições de temperatura, pressão e composição química. Explica que o metamorfismo é influenciado por fatores como tensão, calor e fluídos, levando à formação de novos minerais e texturas nas rochas. Também descreve os principais tipos de deformações nas rochas como dobras e falhas.

1. Agrupamento de Escolas de Proença-a-Nova
Biologia e Geologia
11º Ano
Resumo
ROCHAS METAMÓRFICAS: GÉNESE E TIPOS
As rochas são encaradas como algo estável e
imutável, no entanto isso só se verifica quando
comparado com a escala de tempo humana. Na
realidade, as rochas são algo bastante dinâmico em que
actuam diversos e contínuos processos, cuja duração é
muito prolongada, ao nível dos milhões de anos, e que
levam a que as rochas sofram alterações e
transformações significativas muitas
vezes com resultados espectaculares.
Desde há milhões de anos que a
energia interna da Terra leva a
profundas deformações da litosfera,
como consequência desta dinâmica
tendem a originar-se forças tectónicas
que deformam em grande escala os
materiais rochosos. Estas deformações
traduzem-se no aparecimento de
estruturas geológicas como as falhas e as dobras.
Quando um corpo é sujeito a forças externas, ocorrem alterações ao nível da estrutura
interna nomeadamente pelo desenvolvimento de forças internas que tendem a manter ou a
restaurar a forma original do objecto. Quando esta situação se verifica dizemos que o corpo se
encontra sobre tensão. Denomina-se tensão à força exercida por unidade de área, assim se a
mesma força for aplicada em duas superfícies distintas, cada uma delas com áreas diferentes,
a tensão aplicada será maior quando menor for a área. A tensão, enquanto força, pode
decompor-se em duas componentes, a tensão normal, orientada perpendicularmente ao
plano em que a força se aplica; e tensão cisalhante ou de corte, cuja orientação é paralela ao
plano em que a tensão se aplica.
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2. A tensão normal pode ser considerada como:
 Compressivas – quando a resultante das forças actuantes é convergente.
 Distensivas – quando a resultante das forças actuantes é divergente.
Dependendo do tipo de forças, as transformações nas rochas vão ser distintos. A
deformação pode corresponder a alterações no volume ou da forma, sendo que na maior
parte dos casos o que ocorre é uma mistura das duas situações. Assim a cada tipo de tensão,
as rochas vão sofrer transformações de volume e forma que são característicos, como se pode
verificar no esquema seguinte.
Temos no entanto que compreender que por vezes uma dada zona não está sujeita
apenas a um tipo de tensões, mas sim, ao longo dos milhões de anos, pode ser sujeito a um
conjunto diferente de tensões que levam a que as deformações sejam uma mistura de todas
as forças aplicadas.
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3. Comportamento mecânico das rochas
As rochas embora sólidas à temperatura ambiente, já passaram, a sua maioria, por
condições termodinâmicas que as colocaram próximas do estado de fusão. O comportamento
dos materiais quando submetidos a estados de tensão por ser elástico ou plástico.
 Comportamento elástico – a deformação é reversível e proporcional ao estado de
tensão aplicado. O material suporta esta situação desde que não se ultrapasse o
seu limite de elasticidade.
 Comportamento plástico – uma vez ultrapassado o limite elástico (ponto de
cedência) a alteração do volume e/ou forma do material mantém-se
permanentemente, mesmo que a situação de tensão termine. Por vezes devido a
acção contínua da tensão as rochas atingem o limite de resistência máxima (limite
de plasticidade) entrando em ruptura, isto é, partem.
De uma forma geral, os materiais geológicos em condições de baixa profundidade,
entre os 15 e os 20km, apresentam comportamento elástico, seguido de ruptura, pelo que se
diz que a deformação ocorreu em regime frágil. A profundidade mais elevada, caracterizadas
por pressões crescentes, as rochas não entram em ruptura tão facilmente, logo apresentam
comportamento plástico, pelo que se diz que a deformação ocorreu em regime dúctil.
O comportamento dos materiais geológicos depende muitas vezes das condições de
temperatura e pressão, que por sua vez dependem normalmente da profundidade. No entanto
outros parâmetros influenciam este comportamento, tal como a composição
química/mineralógica, a temperatura e pressão dos fluídos intersticiais (como a água).
O aumento da temperatura e da pressão (confinante) origina condições em que se
torna difícil alcançar a ruptura dos materiais, isto é, a deformação vai-se tornando
progressivamente dúctil. Já à superfície o material tende a ser mais poroso, o que permite a
entrada de água que leva a que o material entre em ruptura facilmente, logo cria-se um
regime frágil.
As deformações patentes nas rochas são então registos, dos mais variados, no material
geológico (rochas, cristais e sedimentos) em resposta às tensões a que as rochas são sujeitas.
Simular condições necessárias à formação de falhas e dobras é impossível em
laboratório, primeiro porque as pressões e temperaturas necessárias são tão altas que é
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4. impossível recreá-las em laboratório, segundo as rochas são uma mistura complexa de
minerais, cada uma única, mesmo dois granitos, embora sejam o mesmo tipo de rocha, podem
ser completamente diferentes em comportamento por terem proporções de minerais
diferentes, logo apresentar comportamentos distintos. Assim os resultados em laboratório não
se podem generalizar a todas as rochas.
No entanto, e dada a dificuldade do estudo do comportamento das rochas, podemos
generalizar que as principais deformações das rochas são as dobras e as falhas.
Falhas
As falhas são superfícies de fracturas onde ocorreu um movimento relativo entre dois
blocos. Estas estruturas podem ir desde formações microscópicas até zonas de falha de
milhares de quilómetros.
Ao analisar uma falha devemos ter em conta os seguintes elementos:
Superfície de fractura ao
Plano de Falha
longo da qual ocorreu
(A)
movimento dos blocos.
Distância entre dois pontos
que anteriormente à
Rejecto (DD’)
actuação da falha estavam
em contacto.
Bloco que se encontra acima
Tecto (E)
do plano de falha.
Bloco que está situado abaixo
Muro (F)
do plano de falha.
Qualquer plano pode ser
Atitude referenciado através da sua
direcção e inclinação.
De acordo com o movimento relativo entre os dois blocos, isto é, entre tecto e muro as
falhas podem ser classificadas como normais, inversas ou de desligamento.
Em muitas zonas de falha a superfície de fractura apresenta-se polida e estriada ou
com sulcos, testemunhos do movimento de um bloco relativamente ao outro. Estas marcas
são de extrema importância pois permitem determinar a direcção do movimento.
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5. Tipos de falhas
Falha em que o tecto (bloco
Falha Normal
superior) desce relativamente ao
bloco inferior (muro). Resulta de
forças distensivas, como as que
existem em zonas divergentes.
Neste tipo de falhas o tecto sobe
relativamente ao muro. Resultam
Falha Inversa
da actuação de forças
compressivas, como as que
existem nas zonas de colisão de
placas.
São falhas resultantes da acção de
Falha de desligamento
tensões cisalhantes, os blocos
apresentam movimentos laterais
ao longo do plano de falha. São
frequentes nos limites
conservativos.
Dobras
Por definição uma dobra é uma deformação que se caracteriza pelo encurvamento de
camadas inicialmente planas. Estas estruturas
encontram-se a diferentes escalas, desde
microscópicas até macroscópicas de tal forma
que apenas afastando-nos muito nos
apercebemos que realmente as rochas estão
dobradas.
As dobras são descritas tendo em conta
certos elementos caracterizadores da sua
geometria. Quando se analisa uma dobra é necessário determinar, dependendo da secção
estudada, as linhas de máxima curvatura e as de mínima curvatura.
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6. Elementos de um Dobra
Para que a descrição das dobras seja ainda mais correcta é normal classificar as dobras
tendo em consideração a sua orientação no espaço e a idade relativa da sequência de estratos.
Relativamente a orientação espacial, estas podem apresentar a abertura virada para
baixo – antiforma; abertura voltada para cima – sinforma; ou uma abertura orientada
lateralmente, nem para cima nem para baixo, pelo que se denominam de dobras neutras.
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7. Sempre que se consiga determinar a
idade das camadas e se verificar que o
núcleo, ou seja, as camadas mais internas da
dobra de uma antiforma é ocupado pelas
formações mais antigas, trata-se de uma
dobra anticlinal. Se por seu lado o núcleo de
uma sinforma for constituído camadas mais
recentes, trata-se de uma dobra sinclinal. A Dobra anticlinal
utilização destes termos implica que seja
conhecida a sequência de deposição de estratos, além disso estes termos apenas podem ser
utilizados em séries de rochas sedimentares ou sequências vulcânicas, dado que apenas estas
podem apresentar sequências temporais inalteradas.
Outro parâmetro essencial no estudo das dobras é a determinação da atitude da
dobra, que representa a posição geométrica da dobra, que por sua vez é definida por outros
dois parâmetros: a direcção e inclinação.
Metamorfismo
As rochas quando submetidas a condições termodinâmicas substancialmente
diferentes das existentes aquando da sua origem, tornam-se instáveis e, por isso,
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8. experimentam transformações mais ou mesmo acentuadas, reajustando-se às novas condições
ambientais.
O processo geológico que consiste num conjunto de transformações mineralógicas,
químicas e estruturais que ocorrem no estado sólido, em rochas sujeitas a estados de tensão, a
temperatura e pressão diferentes da sua génese, denominam-se metamorfismo.
Os fenómenos de metamorfismo são frequentes em contextos tectónicos das zonas de
subducção, cadeias orogénicas ou na proximidade da instalação de magma no seio de rochas
existentes.
A maioria das modificações induzidas durante o processo metamórfico depende da
actuação de um conjunto de factores de metamorfismo. As tensões (pressões), o calor e a
composição dos fluídos actuando em enormes intervalos de tempo são factores que
condicionam o metamorfismo.
Tensão
As rochas metamórficas são formadas a diferentes profundidade,
à medida que as rochas aumentam a profundidade na crusta terrestre, são sujeitas a campos
de tensões quer devido ao peso exercido pela coluna de material suprajacente, que devido aos
movimentos tectónicos. Essa pressão denomina-se de tensão litostática.
A profundidade de 3km a pressão litostática é exercida de igual modo em todas as
direcções, o que origina a diminuição do volume dos materiais rochosos, aumentando por isso
a sua densidade.
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9. A maioria das rochas metamórficas exibe, contudo, o efeito de um outro tipo de
tensão, uma vez que as forças não são exercidas de igual modo em todas as direcções. Esta
tensão é designada por tensão não litostática ou dirigida. Como consequência desta tensão os
minerais são orientados segundo um plano preferencial, que tendem a ficar alinhados
perpendicularmente à direcção da força. As rochas, quando sujeitas à acção de tensões
dirigidas, podem ser comprimidas ou estriadas consoante a tensão actuante seja do tipo
compressivo, respectivamente.
Calor
O calor afecta de forma significativa a mineralogia e a textura de uma rocha, tendo
uma importância muito grande no processo de formação das rochas metamórficas. À medida
que as rochas aprofundam vão sendo sujeitas a temperaturas crescente, que não sendo
suficientes para os fundir, provoca alterações importantes nos seus minerais constituintes.
Deste modo, a rocha ajusta-se aos novos valores de temperatura, estabelecendo-se
novas ligações atómicas, surgindo novas redes cristalinas e, consequentemente aparecem
outros minerais, mais estáveis segundo as novas condições.
Uma das fontes de calor importante nos processos metamórficos nos processos
metamórficos provém do contacto entre rochas e intrusões magmáticas, formando-se em
volta da intrusão uma auréola de rocha metamórfica que se denomina auréola metamórfica.
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10. Se as temperaturas ultrapassarem, normalmente, os 800°C as rochas fundem
verificando-se então a transição do ambiente metamórfica para o magmático.
Fluídos
Muitas das alterações químicas e mineralógicas que ocorrem durante o processo de
metamorfismo devem-se a fluídos que circulam nas rochas que estão sujeitas a estes
processos. Entre os fluídos destaca-se a água, que em profundidade se encontra a altas
temperaturas e pressões, que podem transportar vários iões em solução. Fluídos libertados
durante a instalação de um corpo magmático podem desencadear e acelerar processos de
metamorfismo. Estas soluções reagem com as rochas, alterando a sua composição química e
mineralógicas, substituindo, por vezes totalmente certos minerais existentes na rocha.
Durante o processo de metamorfismo podem libertar-se fluídos capazes de induzir
transformações nas rochas.
Um dos factores essenciais no metamorfismo é o tempo, dado que todos estes
processos são extremamente lentos.
Mineralogia das rochas metamórficas
As rochas metamórficas são relativamente abundantes na crusta terrestre, como por
exemplo no núcleo de cadeias montanhosas recentes (Alpes, Himalaias…), bem como em
zonas continentais estáveis (cratões). Normalmente recobertas por rochas sedimentares e
encontram-se frequentemente subjacentes a rochas metamórficas discordantes.
Os minerais das rochas são mais estáveis em ambientes semelhantes àqueles que
estiveram presentes durante a sua formação. Quando essas condições se alteram, os minerais
podem experimentar transformações. Temperaturas e pressões diferentes das iniciais levam a
que os minerais se tornem instáveis pelo que sofrem alterações nomeadamente ao nível das
associações minerais, e/ou diferentes texturas, devido a novos arranjos de partículas,
ocorrendo, desta forma, processos de recristalização.
A recristalização verifica-se pela alteração da estrutura cristalina do mineral, podendo
também ocorrer recristalização induzida pela circulação de fluídos que alteram a composição
química dos minerais pré-existentes.
Uma das formas de distinguir as rochas metamórficas de outro tipo de rochas é
através da sua mineralogia específica. Alguns minerais são mesmo específicos de ambientes
metamórficos e podem caracterizar as condições presentes num determinado contexto
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11. metamórfico. Destacam-se a clorite, a estaurolite, a silimanite, a granada, a cianite, a
andaluzite e o epídoto.
A identificação de determinados grupos de minerais em rochas existentes numa
determinada zona afectada por metamorfismo pode ser utilizada na caracterização das
condições termodinâmicas reinantes durante o processo metamórfico. Assim quando um
determinado mineral permite inferir essas condições, geradoras de rochas metamórficas,
designamo-los de mineral-índice.
Por exemplo, a andaluzite, cianite e a silimanite são polimorfos de aluminosilicatos, a
andaluzite é indicadora de condições de baixa pressão e baixa-média temperatura; por seu
lado a cianite é indicadora de condições de elevadas pressões; já a silimanite indica ambientes
de elevadas temperaturas.
Tendo em conta as
condições de temperatura e
pressão que estiveram
presentes na formação de
uma rocha metamórfica
podemos distinguir três
níveis de metamorfismo:
baixo, médio e alto grau de
metamorfismo.
As diferentes zonas
metamórficas são delimitadas por superfícies de igual grau de metamorfismo, chamadas de
isógradas. Sendo definidas pelos pontos onde ocorrem pela primeira vez determinados
minerais índice.
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12. Tipos de metamorfismo
Sabemos já que existem basicamente dois tipos de metamorfismo: o regional e o de
contacto.
Metamorfismo regional – metamorfismo que afecta extensas áreas da crusta
terrestre, tendo origem em processos que envolvem, por vezes, um sequência de fenómenos
relacionados com a orogenia. Este
tipo de metamorfismo está
relacionado com a tectónica de
placas em limites convergentes,
onde se podem gerar elevadas
temperaturas e condições de
tensão que variam de moderadas
a altas. Quando as condições de
temperatura e pressão atingem
valores muito elevados, como por
exemplo temperaturas de 800°C
pode ocorrer fusão parcial,
fenómeno conhecido como
ultrametamorfismo e que é a fronteira para o magmatismo.
Metamorfismo de contacto – ocorre em zonas próximas a intrusões magmáticas que
antes de consolidar, e devido ao seu calor e fluídos libertados, propagam-se às rochas
encaixantes alterando os minerais existentes nessas rochas. As zonas nas imediações da
intrusão são fortemente
aquecidas, logo alteradas; por
seu lado as mais distantes são
menos alteradas. Desenvolve-se
assim uma zona de alteração,
quer mineralógica quer
estrutural, denominada de
auréola de metamorfismo. Neste
tipo de metamorfismo o principal
factor é o calor, pelo que
também se conhece por metamorfismo térmico.
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13. A extensão da auréola depende da dimensão da intrusão magmática, e cada zona
dessa auréola vai ter características relativas ao modo como o calor e os fluídos afectaram a
rocha encaixante, bem como a sua composição mineralógico.
De uma forma geral as rochas metamórficas mais próximas da intrusão, são
designadas de corneanas. Este termo pode também ser utilizado num contexto mais restrito
para rochas metamórficas de contacto a partir de rochas argilosas. Os calcários por processos
de metamorfismo de contacto podem originar mármore, por sua vez os arenitos podem
originar quartzitos.
Reforça-se a ideia que a variedade de rochas metamórficas depende não só do grau de
calor e pressão actuantes durante o metamorfismo, mas também da composição mineralógica
da rocha-mãe, também conhecida por protólito.
Textura das rochas metamórficas
Durante o processo metamórfico são produzidos novos arranjos mineralógicos,
podendo mesmo existir alterações químicas das rochas iniciais. A textura de uma rocha é
determinada pelo tamanho, forma e arranjo dos minerais que a constituem. A foliação é assim
uma forma de textura, de extrema importância para a classificação das rochas metamórficas.
Entende-se por foliação uma estrutura planar originada durante os processos
metamórficos e que resulta quer de um alinhamento preferencial de certos minerais
anteriores ao processo metamórfico, como, por exemplo, as micas, quer da orientação de
novos minerais formados durante o processo de recristalização.
Muitas vezes a existência de foliação está relacionada com a presença de minerais com
hábito tabular/lamelar, onde se destacam as micas, que sob a acção de tensões dirigidas
tendem a ficar orientados numa posição perpendicular à da tensão que afectou a rocha.
Existem três tipos de foliação:
Clivagem – presentes em rochas metamórficas
cujo metamorfismo foi de baixo grau. Nestas os
processos metamórficos levam à ocorrência de
orientação paralela dos minerais lamelares, tais como a
moscovite e os minerais de argila. Este tipo de estrutura
conduz ao aparecimento de planos de clivagem Filito
favoráveis à existência de fissilidade (facilidade das
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14. rochas se dividirem em lâminas).
Xistosidade – o aumento do grau de
metamorfismo permite a existência de significativos
fenómenos de recristalização, verificando-se um maior
desenvolvimento dos cristais, nomeadamente de micas,
Micaxisto
quartzo e feldspatos. A xistosidade é uma forma de
foliação desenvolvida pela orientação paralela de minerais tabulares e lamelares em rochas
metamórficas de grau grosseiro (visíveis a olho nu).
Bandado gnáissico – é um tipo de foliação
gerada por diferenciação em bandas por efeito de
tensões dirigidas e por ser identificado, por exemplo,
em certas rochas de alto grau de metamorfismo
como o gnáisse. Face aos intensos fenómenos de
recristalização, nomeadamente de minerais não
Gnáisse
lamelares, como o quartzo e o feldspato, estes vão
ser separados de outros como a biotite e a anfíbolas, formando-se bandas alternadas destes
minerais que lhe conferem o bandado característico.
Por vezes as rochas metamórficas não apresentam
foliação pelo que se denomina textura afoliadas ou
granublástica. É o caso do quartzito, o mármore e as
corneanas, rochas metamórficas resultantes do
metamorfismo de contacto.
Corneana
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