rochas metamorficas

rochas metamorficas

(Parte 1 de 3)

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

INFRA-ESTRUTURA DE VIAS DE TRANSPORTES – N36

ROCHAS METAMÓRFICAS

ROCHAS METAMÓRFICAS

Trabalho apresentado para avaliação na disciplina de Mecânica de Solos do curso de Técnico Infra-Estrutura de Vias de Transportes, turno Noturno, do Instituto Federal do Espírito Santo, ministrado pelo professor Ronaldo Pacheco.

Sumário

Sumário 3

INTRODUÇÃO 5

FATORES METAMÓRFICOS 7

Temperatura 7

Pressão 7

Fluído de Circulação 8

Tempo 8

TIPOS DE METAMORFISMO 9

Metamorfismo regional 9

Metamorfismo por soterramento ou enterramento 9

Metamorfismo dinamotermal 10

Metamorfismo hidrotermal 10

Metamorfismo local 10

Metamorfismo de contato 10

Metamorfismo cinemático 11

Metamorfismo de impacto 11

Metamorfismo de fundo oceânico 11

Metassomatismo 11

Mudanças provocadas pelo metamorfismo 12

Mineralógicas 12

Texturais 12

Estruturais 12

Zonas de metamorfismo 12

Graus metamórficos 13

ROCHAS METAMÓRFICAS 16

Estruturas das rochas metamórficas 17

Foliação 17

Xistosidade 17

Lineação 18

Gnaissificação 18

Clivagem Ardosiana 18

Clivagem de crenulação 19

Maciça ou Granulosa 19

Texturas das rochas metamórficas 20

Granoblástica 20

Granoblástica poligonal 20

Lepidoblástica 21

Nematoblástica 21

Porfiroblástica 21

NOMENCLATURA DAS ROCHAS 22

Seqüência metamórficas 23

Tipos de rochas metamórficas 23

Gnaisse 23

Granulito 24

Sericita gnaisse 24

Moscovita gnaisse 24

Granito gnaisse migmaffto 25

Xistos 25

Talco xisto 25

Ardósia 26

Filito 27

Mica xisto 27

Quartzito 28

Eclogito 28

Serpentinito (rocha serpentina) 29

Anfibolito 29

Mármore 30

Aplicações da rocha metamórfica na construção civil 34

Aplicação de rochas metamórficas na construção de estradas 34

Aplicação de rochas metamórficas em Edificações 34

Ensaios laboratoriais 34

CONCLUSÃO 35

REFERÊNCIAS 36

INTRODUÇÃO

No estudo das rochas uma habilidade é absolutamente essencial: a cuidadosa observação do detalhe. Esta ferramenta, básica de qualquer ciência natural, não se adquire rápida e facilmente; exige um esforço concentrado e prática contínua até que se torne hábito. Mesmo assim, nunca se está livre do perigo de passar por cima de um ponto significativo. Assim o estudo de qualquer rocha começa no local onde ela é coletada. Os afloramentos e outras exposições de rochas revelam dados muito importantes e que não podem ser obtidos através do simples exame de amostras isoladas. Estes dados estão relacionados a feições estruturais tais como: juntas, estratificação, xistosidade e outras estruturas planares e lineares. Igualmente devem ser observados e considerados, no campo, os efeitos do intemperismo e outros agentes de transformação das rochas, pois dão detalhes que um material inalterado nem sempre consegue fornecer. Para o estudo e reconhecimento das rochas três parâmetros são de fundamental importância: textura, estrutura e conteúdo mineralógico. Em geral, o termo estrutura refere-se aos aspectos de grande escala identificados no campo, tais como a disposição em camadas. Lineações, fraturas, etc. Por outro lado, a palavra textura refere-se ao grau de cristalização, ao tamanho dos grãos ou granulação e às relações recíprocas entre os constituintes das rochas. Estes aspectos texturais dão informações muito importantes sobre as condições de formação das rochas, visto que os processos físico-químicos envolvidos imprimem nos minerais o modo pelo qual ele agem. O conteúdo mineralógico também é muito importante, porque além do fato de permitir poder classificar a rocha em função dos seus minerais, sabe-se que muitos deles originam-se em condições de pressão e temperatura limitadas, determinando assim o ambiente de formação das rochas. Quando se estuda uma rocha deve-se utilizar esses parâmetros em conjunto, já que muitas vezes o uso de apenas um deles não é diagnóstico. Por exemplo, pode-se ter quatro rochas com a mesma composição mineralógica mas com texturas e/ou estruturas diferentes. Iremos estudar mais a fundo neste trabalho as rochas metamórficas.

ROCHAS METAMÓRFICAS

A origem de seu nome vem do grego (meta = forma, mórficas = mudança).  

Para geologia, as rochas metamórficas são formadas por transformações físicas e químicas sofridas por outras rochas, quando submetidas ao calor e à pressão do interior da Terra, num processo denominado metamorfismo.

As rochas metamórficas são o produto da transformação de qualquer tipo de rocha levada a um ambiente onde as condições físicas (pressão, temperatura) são muito distintas daquelas onde a rocha se formou. Nestes ambientes, os minerais podem se tornar instáveis e reagir formando outros minerais, estáveis nas condições vigentes. Não apenas as rochas sedimentares ou ígneas podem sofrer metamorfismo, as próprias rochas metamórficas também podem, gerando uma nova rocha metamorfizada com diferente composição química e/ou física da rocha inicial.

No organograma abaixo, pode-se demonstrar o processo de formação das rochas metamórficas.

O processo citado anteriormente chamamos de Metamorfismo que é o conjunto de processos geológicos que leva à formação das rochas metamórficas. Esses processos envolvem transformações físicas e químicas sofridas pelas rochas, quando submetidas ao calor e à pressão do interior da Terra. Estas alterações ocorrem no estado sólido, pois a pressão é superior à temperatura.

O metamorfismo caracteriza-se pelo conjunto de adaptações mineralógicas e texturas que as rochas preexistentes sofrem, quando sujeitas a condições de pressão e de temperatura diferentes das que presidiram à sua formação.

Para que se processem os reajustamentos de uma rocha metamórfica, é necessária a intervenção de condições físicas propícias à formação de novos minerais e estruturas são impróprias para a persistência dos elementos da rocha primitiva.

FATORES METAMÓRFICOS

Os principais fatores que determinam o resultado final da transformação, isto é, a composição mineral e a textura do rocha metamórfica são:

Temperatura

A temperatura aumenta com a profundidade. Quando ocorre uma intrusão magmática, o calor vai superaquecer as rochas encaixantes, calor proveniente desse magma. Assim as rochas ficarão submetidas a temperaturas que provocarão diversas alterações, embora essas temperaturas não sejam suficientes para fundir as rochas. Portanto, a temperatura favorecerá reações químicas entre minerais aumentando assim a vulnerabilidade das rochas que serão sujeitas a pressões. Normalmente no metamorfismo o efeito da pressão combina-se com o da temperatura.

Pressão

Como o processo designado por metamorfismo que ocorre no interior da terra, as rochas encontram-se a diferentes profundidades, e, desta forma, sujeitas a pressões variadas. A maior parte das pressões são devidas ao peso das camadas superiores designando-se por isso pressões litostáticas. Estas pressões podem-se sentir facilmente a profundidades relativamente pequenas. Existem ainda outras pressões orientadas que se relacionam diretamente com compressões provenientes dos movimentos laterais das placas litosféricas. A orientação e deformação de muitos minerais existentes nas rochas metamórficas evidencia a influência deste tipo de pressão.

Fluído de Circulação

Nos intervalos das rochas predominam diversos fluidos quer no estado gasoso quer no estado liquido, de acordo com as diferentes condições de pressão e temperatura. A água é um dos fluidos mais importantes que transporta várias substâncias em solução, e, para além de ser dissolvente de quase todas as substâncias, este fluído provoca diversas reações químicas. Pode ocorrer, ainda, a migração de materiais, através da água, que irão contribuir, assim, para alterações químicas e até mesmo mineralógicas. As reações metamórficas serão assim muito lentas devido ao baixo volume de fluidos. Com o aumento da temperatura e da pressão, os intervalos da rocha vão diminuindo conseqüentemente e os fluidos serão lentamente expulsos. Assim, os minerais hidratados, como é o caso dos minerais de argila tornam-se mais instáveis e com a perda de água transformam-se normalmente em minerais anidros (é um termo geral utilizado para designar uma substância de qualquer natureza que não contém, ou quase não contém, água na composição como é o caso de feldspatos e piroxénos. Devido a esta condicionante, as rochas de alto grau de metamorfismo abrangem muito poucos minerais hidratados, sendo estes muito mais freqüentes nas rochas de baixo metamorfismo.

A água influencia ainda o ponto de fusão dos materiais, podendo assim ocorrer fusão a temperaturas muito mais baixas do que as indispensáveis em ambientes meio secos.

Tempo

O tempo é um fator bastante importante para a formação deste tipo de rochas. Não se pode dizer exactamente quanto tempo demora uma rocha metamórfica a formar-se para diversas condições de temperatura e de pressão. Contudo diversas experiências laboratoriais mostram que a altas pressões e a altas temperaturas, durante um período de tempo de alguns milhares ou mesmo milhões de anos, se produzem cristais de dimensões elevadas. Há ainda que referir que se pensa que as rochas metamórficas são o produto de um longo metamorfismo a alta pressão e a alta temperatura quando apresentam um aspecto granular grosseiro e que as rochas de grão fino serão eventualmente o produto de baixas temperaturas e pressões.

A ação dos fatores de metamorfismo provocam recristalização total ou parcial da rocha, mudanças de estruturas, alterações da coesão, mudança de textura e alteração de minerais ( novos minerais são criados – por ações químicas)

TIPOS DE METAMORFISMO

Os tipos de metamorfismo podem ser classificados de acordo com a ação de pressão, temperatura e deformação que afetam as rochas.

Metamorfismo regional

As rochas preexistentes são modificadas por um aumento de pressão superior ao aumento de temperatura e de tensões não-litostáticas. O metamorfismo regional está relacionado com limites convergentes, onde se verificam altas temperaturas e pressões. Algumas rochas deste tipo de metamorfismo são: a ardósia, o filito, o micaxisto e a gnaisse.

MetamorfismoRegional: Altera rochas por milhares de quilômetros quadrados. Existem três tipos de metamorfismo regional. Metamorfismo de Soterramento, Metamorfismo Dinamotermal e Metamorfismo Hidrotermal.

Metamorfismo por soterramento ou enterramento

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 é 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 subterrânea que percolou da superfície até as profundezas e foi aquecida em sub-superfície. 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 Cinemática e Metamorfismo de impacto.

Metamorfismo de contato

É resultado de aquecimento através de intrusão de um corpo ígneo que aumenta a temperatura das rochas encaixantes. As rochas mais próximas à intrusão sofrem efeitos de temperatura maior que decresce com a distância relativa ao corpo. Sem um efeito de pressão e deformação, e somente da temperatura, há cristalização e crescimento dos minerais metamórficos num arranjo aleatório, ou seja sem foliação. A rocha típica do metamorfismo de contato é denominada hornfels.

Metamorfismo 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.

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.

Metamorfismo de fundo oceânico

Metamorfismo que ocorre junto às ridges meso-oceânicas, sendo fatores essenciais a temperatura e o fluído.

Metassomatismo

Trata-se de um caso especial de metamorfismo que ocorre quando o sistema rochoso está aberto a passagem de grandes quantidades de fluidos. Nesse processo há perda ou ganho de elementos de uma rocha devido o fluxo de fluidos, sendo que a razão fluido-rocha é grande. Em geral, quando isso não ocorre, a perda é apenas de H2O (desidratação) ou de CO(descarbonatação), sem que haja uma mudança significativa na composição química da rocha original.

O melhor critério de metassomatismo é a preservação de texturas originais da rocha, preservando as formas e tamanho dos minerais originais. Um bom exemplo é de serpentinização da olivina com perda de Mg e Si e ganho de H2O, que pode ser ilustrado com a reação:

5Mg2SiO4 + 4H2O + 6H→  2Mg3Si2O5(OH)4 + 4Mg2+ + Si4+ + 6OH

olivina                        serpentina

Há mudanças de composição (às vezes intensas) ao longo do processo, pela permuta de elementos do protolito e das fases fluidas (hidratação, carbonatação). O sistema é aberto.

Mudanças provocadas pelo metamorfismo

Mineralógicas

Reações entre minerais preexistentes e, ou fases fluidas (H2O e voláteis) geram novos minerais:

CaCO3 (calcita) + SiO2(quartzo) = CaSiO3 (wollastonita) + CO2 (fase fluida)

Texturais

Os grãos de minerais sofrem recristalização, mudando sua forma externa e, ou adquirem orientação preferencial em uma direção.

Estruturais

As feições macroscópicas da rocha inicial (protolito) também se orientam e, ou se deformam e, ou demonstram sinais de rupturas e fraturamento, como resposta a forças intensas que atuam sobre ela.

Zonas de metamorfismo

Região ou faixa de um terreno metamórfico, delimitada por isógradas, apresentando um determinado grau de metamorfismo correspondente a determinadas condições termodinâmicas limites.

As zonas são designadas pelo aparecimento de minerais índices; por exemplo, para fácies metapelíticas em graus de metamorfismo crescente.

Ex.: Clorita → Biotita → Granada → Estaurolita → Tremolita Actinolita Cloritóide → Serpentina → Epidoto → Talco → Cianita Sillimanita → Andaluzita e Piroxênio.

Em metamorfismo regional, os termos epizona, mesozona e catazona, apesar de considerados obsoletos pelo fato de referirem-se, essencialmente, a profundidades em que se realizou o metamorfismo, ignorando a noção de gradiente geotérmico, ainda são, por vezes, utilizados:

-Epizona: zona mais superficial do metamorfismo dínamo-termal com a formação de ardósias, filitos e xistos finos;

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