Magmas e formao de rochas gneas

Consultar tambm a apresentao prtica sobre rochas gneas (relatrio) e os temas da Estrutura da Terra e da Tectnica de Placas para ficar com uma boa ideia de conjunto, da escala macroscpica aos locais de ocorrncia das principais rochas gneas

O que um magma?

Um fundido (geralmente silicatado) + cristais + gases (H2O, CO2 SO2, Cl, F, etc), que gerado no interior da Terra, provido de mobilidade. Quando um magma atinge a superfcie e comea a fluir perde os seus componentes gasosos e transforma-se em lava.

Magmatismo

Domnio profundo Plutonismo superfcie - Vulcanismo

Grandes tipos de magmasMagmas primrios ou ortomagmas e magmas secundrios os fluidos seus derivados, que esto na origem das diversas rochas gneas, designam-se por fraces magmticas

Ortomagmas origem muito profunda (manto superior, cristalizao 700C a 1300 C, pobres em volteis)

Magmas baslticos

Magmas secundrios resultantes da fuso de materiais na base da crosta, cristalizao 400C a 1000 C, mais ricos em volteis)

Grande maioria dos magmas granticos

Qual a composio qumica dos magmas ?

A composio dos magmas varivel.

Este facto evidenciado pela diversidade de rochas gneas que ocorrem na superfcie terrestre ou nas zonas mais profundas, e pelos diferentes tipos de erupes vulcnicas.

Atravs do estudo qumico pormenorizado dos diferentes tipos de rochas gneas, e das suas associaes mtuas, os magmas so em 4 tipos qumicos principais

a seguir

MAGMAS

cidos ricos em SiO2, Na2O e K2O. As rochas geradas a partir deste tipo de magmas podem ter mais de 77%, em peso, de SiO2. O granito um exemplo de uma rocha cida, e a maioria dos magmas cidos so designados por granticos.

Intermdios: ricos em SiO2, Na2O e K2O, assim como CaO e Al2O3. As rochas geradas por este tipo de magmas tm valores de SiO2, em peso, compreendidos entre 55 e 65%.

Bsicos: ricos em CaO, MgO e FeO. As rochas deste tipo tm valores de SiO2, em peso, compreendidos entre 45 e 55%. O basalto um exemplo de uma rocha bsica, e muito magmas bsicos magmas so genericamente como "baslticos".

Ultrabsicos: So magmas pobres em SiO2, mas com grande quantidade de FeO e MgO. As rochas ultrabsicas podem apresentar valores de SiO2 muito baixos, inferiores a 38% em peso. Apresentam-se na tabela 1 as composies qumicas medias de algumas rochas gneas pertencentes aos quatro tipos referidos.

Composio qumica mdia de rochas gneas

xidocidas

(Granito)Intermdias (Andesito)

Bsicas(Basalto)

Ultrabsicas (Peridotito)

SiO2 71.3 57.94 49.2 42.26TiO2 0.31 0.87 1.84 0.63Al2O3 14.32 17.02 15.74 4.23Fe2O3 1.21 3.27 3.79 3.61FeO 1.64 4.04 7.13 6.58MnO 0.05 0.14 0.2 0.41MgO 0.71 3.33 6.73 31.24CaO 1.84 6.79 9.47 5.05Na2O 3.68 3.48 2.91 0.49K2O 4.07 1.62 1.1 0.34H2O 0.77 1.17 0.95 3.91CO2 0.05 0.05 0.11 0.30P2O5 0.12 0.21 0.35 0.10

O que a viscosidade e que factores a controlam?(uma propriedade muito importante!)

Viscosidade Frico interna de um fluido que o torna resistente ao fluxo

Viscosidades elevadas implicam uma maior quantidade de frico para que se verifique fluxo

Fluido Newtoniano: baixa viscosidade, no oferece resistncia ao fluxo (ex. gua)

A viscosidade dos magmas depende de:Composio

Quanto maior o contedo em SiO2 maior a viscosidade Quanto menos volteis maior a viscosidade Quanto menos elementos alcalinos maior a viscosidade

Temperatura Quanto menor a temperatura maior a viscosidade

Magmas baslticos(localizao)

Toleticos basaltos das cristas mdio-ocenicas

Alcalinos basaltos situados no interior das placas (zonas profundas do manto)

Andesticos localizam-se cinturas orognicas

Como se formam os magmas ?

A maioria dos magmas gerada por fuso parcial na astenosfera, mas este processo tambm pode ocorrer nos nveis mais superiores do manto ou na base da crosta(zonas inferiores da litosfera). Para compreender este processo, e a profundidade a que ele se verifica, devem ter-se em considerao trs aspectos:

(i) que a temperatura varia com a profundidade (necessria para fundir as rochas) - gradiente geotrmico(ii) que rochas tm pontos de fuso diferentes

(iii) que as temperaturas de fuso das rochas dependem da presso e do seu contedo em gua - curvas de fuso

O que o gradiente geotrmico ?

A temperatura no interior da Terra aumenta de modo relativamente regular medida que aumenta a presso. Denomina-se como gradiente geotrmico a variao da temperatura com a presso num determinado intervalo de tempo geolgico. Se uma rocha sofrer afundamento profundo comear por sofrer metamorfismo e com o aumento da temperatura poder mesmo entrar em fuso(pelo menos alguns dos seus constituintes).

Como diferentes minerais tm diferentes pontos de fuso, e porque as rochas so associaes de minerais, a fuso ocorre num determinado domnio de temperaturas. Por esta razo este processo designado por fuso parcial, uma vez que para uma dada temperatura s parte da rocha funde.

Isotrmicas na crosta e manto superior

ZONAS DE SUBDUO RIFTES

Qual o gradiente geotrmico mdio na crosta ?

O O queque aconteceacontece quandoquando rochasrochas que estavam nas zonasmais superficiais da crosta so submetidas a condies de temperatura e presso crescentes no interior da Terra?

Metamorfismo Metamorfismo Pelo caminho vo sofrendo transformaes que estudaremos em

P1, T1, X

P1, T2, X

P3, T3, X

T3> T2 >T1P3> P2 >P1

P2, T1, X

P2, T2, X

T temperaturaP pressoX - composio

Transformaes IsoqumicasX 0 Rocha original = Protlito

a temperaturas e presses mais elevadas inicia-se a fuso hmida, seguindo-se a fuso seca

O aumento da profundidade na crusta e no manto aumenta a temperatura

A composio da rocha afecta a temperatura de fuso

minerais flsicos menor temperaturaminerais mficos maior temperatura

O aumento do contedo de gua faz diminuir a temperatura de fuso

O aumento da temperatura aumenta a proporo de fuso parcial

O aumento da presso eleva o campo da temperatura de fuso

Factores que condicionam

as temperaturasde fuso das

rochas

Algumas concluses dos dados anteriores

1. As rochas cidas fundem a temperaturas mais baixas quando comparadas com as rochas bsicas.

2. Um fundido cido pode ser gerado a profundidades relativamente pequenas (35 km), enquanto um magma bsico gerado a cerca de 300km de profundidade.

Como se deslocam os magmas?

Como os magmas tm mobilidade e se encontram a elevada temperatura, o que lhes confere menor densidade que rochas sobrejacentes, tm tendncia para subir para os nveis mais elevados da crosta ou mesmo at superfcie.

A ascenso do magma d-se ao longo de falhas, fracturas ou outras descontinuidades, como os planos de estratificao, ou atravs de um processo conhecido como magmatic stoping (desmonte magmtico), atravs do qual o magma interage com as rochas com as quais contacta, envolvendo-as e, eventualmente, fundindo-as, no que se designa como assimilao magmtica.

A assimilao conduz modificao da composio qumica do fundido e conduza formao de condutas que facilitam o movimento ascensional do magma. A densidade e a viscosidade controlam o tipo de deslocao magmtica.

Diferenciao Magmtica Processo atravs do qual um magma gera dois ou mais

corpos com composies distintas.

Os processos envolvidos na diferenciao magmtica so:

Cristalizao fraccionada: os cristais mais densos que o magma tm tendncia para precipitar na base da cmara magmtica (cumulados) e os menos densos concentram-se nas partes superiores. Considera-se tambm a possibilidade da existncia de filtragem sob presso (filter pressing) em que o fundido esprimido da polpa cristalina

Assimilao: quando o magma envolve e funde as rochas com as quaiscontacta, modificando assim a sua composio qumica ( contaminadopelas rochas encaixantes)

Mistura de magmas: contaminao de magmas diferentes, que podero ser responsveis pelo aparecimento de rochas de composio intermdia.

Cristalizao convectiva e cristalizao in situ: ex. movimentos de conveco geram estruturas de fluxo e de arrastamento de cristais.

Como se formam as rochas gneas a partir dos magmas?

Quando o magma ascende para nveis menos profundos e comea a PERDER CALOR, os minerais comeam a CRISTALIZAR. Como a cristalizao o processo inverso da fuso, conhecer os mecanismos atravs dos quais as rochas fundem muito importante para compreender o seu modo de formao a partir de um magma.

No geral, para a mesma composio de magma/rocha, os minerais que so mais REFRACTRIOS (fundem a maiores temperaturas) so os primeiros a cristalizar a partir dos magmas. Alguns minerais, precocemente formados, permanecem em contacto com o magma em arrefecimento, reagindo com ele e modificando a sua composio (Sries contnuas) . Pelo contrrio, outros minerais ao serem formados tem tendncia para se separarem do magma, no reagindo com este, provocando assim uma modificao gradual da composio magmtica Sries descontnuas (o magma fica mais pobre nos componentes consumidos pelos minerais em cristalizao ex. torna-se mais rico em slica).

Ver sries de Reaco de Bowen !

SRIES DE BOWEN

Alta Temperatura

Srie descontnua Srie contnua

Baixa Temperatura

Sries de Reaco de BowenCristalizao Fraccionada

Olivinas

Piroxenas

Anfbolas

Biotite Moscovite Quartzo 100% slica Feldspato alcalino (K)

Plagioclases+ Ca

+Slica, Al

+Fe , Mg

Plagioclases+ Na

A seguir um pequeno desafio!

A que temperatura funde a anortite (plagioclase clcica)?

A que temperatura funde a albite (plagioclase sdica)?

Consegues descrever o que acontece quando um fundido com composio X arrefece ?

Se conseguires s um verdadeiro(a) craque !

Cristallizao em equilbrio das plagioclases Ab < - > An

1. Lquido de composio X (An61) arrefece at ao liquidus

2. Inicia-se a formao de cristais com composio An87

P=1 atm

Composiodo 1 cristal

X

3. Os cristals tm Ca/Na superior ao lquido; a precipitao dos cristais torna a composio do lquido mais sdica

4. Razo Ca/Na nos cristais e no lquido diminui com a diminuio da temperatura; a proporo de cristais aumenta medida que o lquidoarrefece

Composition of last crystal

Composio do ltimo lquido

5. Os cristais An61 arrefecemsem sofrer variao posterior de composio

PowerPoint presentation by Kenneth E. Windom

Que tipo de estruturas apresentam as rochas magmticas?

(Estas no estudamos na aula prtica!)

Estruturas de formaes magmticasEstruturas de formaes magmticas

Estruturas de rochas magmticasEstruturas de rochas magmticas

Estruturas de rochas magmticasEstruturas de rochas magmticas

Eroso

Consolidao/ cristalizao

Instalao