IUGS (2007)- “Metamorfismo é um processo subsolidus que modifica a mineralogia e/ou textura (por exemplo o tamanho de grãos) de uma rocha. Essas mudanças são resultantes de condições físicas e/ou químicas distintas daquelas que normalmente ocorrem na superfície do planeta e em zonas de cimentação e diagênese abaixo da superfície e podem coexistir com fusão parcial.”

Subcommissionon the systematic of metamorphic rocks (SCMR/IUGS)

Definições de metamorfismo

Miyashiro (1994) – “Nome coletivo que se aplica às modificações mineralógicas, químicas e texturais que acontecem essencialmente no estado sólido, i.e. – sem fusão significativa, nas partes mais profundas da Terra a temperaturas variadas, mais altas que as encontradas na superfície.”

Metamorfismo ocorre quando uma rocha é submetida a um novo ambiente químico ou físico. Ambiente químico: por exemplo infiltração de fluido na rocha Ambiente físico: variações na pressão ou temperatura ou aplicação de tensões desiguais

Fatores que condicionam o metamorfismo:

1.Temperatura 2.Pressão 3.Tempo 4.Taxa de reação 5.Taxa de nucleação 6. Composição da rocha

FATORES

Principal agente da transformação metamórfica Suprimento de calor é devido ao aumento gradativo da temperatura com

a profundidade, ou seja, ao grau geotérmico.

Fig. 1. Regiões de P e T onde ocorre metamorfismo.

Grau metamórfico: Termo genérico referente às condições de temperatura (T) e pressão (P) do metamorfismo.

Aquecimento também relaciona-se à colocação de corpos ígneos, ao decaimento radioativo de elementos químicos e à penetração de fluidos hidrotermais derivados da desidratação de minerais metamórficos.

Fig.2. Fluxo de calor convectivo e bombeamento vertical em diferentes locais na crosta (W/m³).

Aquecimento é controlado pela perda de energia do manto, em taxas que dependem do tipo de crosta, dos desequilíbrios térmicos no manto, da formação de plumas e dos litotipos na crosta que conduzem o calor.

• Provocada pelo peso das camadas superiores

Pressão Litostática

• Provocada pelos movimentos das placas litosféricas

Pressão não Litostática

Pressão

TENSÃO DE COMPRESSÃO – os minerais são orientados perpendicularmente à direção da tensão.

TENSÃO DE CISALHAMENTO – os minerais são orientados paralelamente à direção da tensão.

Fig. 3. A. Pressão uniforme e rocha formada. B. Pressão Dirigida e rochas formadas de acordo com o a intensidade da pressão.

Fig. 4. Limites de metamorfismo e minerais principais.

Pressão de fluidos

Associada aos fluidos presentes nos interstícios entre os minerais que são submetidos a uma pressão igual à litostática. Fluidos mais abundantes: H2O e CO2(O2, HF, SO2, SO, HCl, NH4, CH3, etc).

Fig.5. Inclusões fluidas

Pf < Pt: Alta condutividade hidráulica. Pf > Pt: Baixa condutividade hidráulica e aquecimento.

Pf: Pressão de fluidos Pt: Pressão da rocha total

Fig.7. Efeitos da nucleação: formação de porfiroblastos. Taxa lenta de aumento da temperatura possibilitou tempo para crescimento de porfiroblasto de biotita a partir de poucos núcleos de germinação, antes que a temperatura fosse elevada o bastante para permitir nucleação generalizada.. Granada-biotita xisto, Dalradian garnet zone, Sample 7153.

Fig.8. Efeitos da nucleação: textura hornfélsica Em contraste com a textura porfiroblástica, rochas afetadas por metamorfismo de contato mostram abundantes cristais de biotita. Aquecimento rápido favoreceu rápida nucleação em inúmeros pontos. Cordierita-biotita hornfels, Comrie, Scotland, Sample 388.

Protólitos de composições diferentes, quando submetidos a idênticas condições de P-T resultam em diferentes rochas metamórficas.

Muscovita quartzito

Mármore A composição química da rocha é expressa em porcentagem em peso de óxidos, sendo os principais SiO2, Al2O3, K2O, Na2O, MgO, FeO, Fe2O3, TiO2, MnO, P2O5, H2O e CO2(S, Cl, F, B, Br).

Zeólitas: analcima, heulandita, associação com sericita e clorita.

Xisto Azul: glaucofânio, epídoto e aragonita.

Eclogito: nos metabasitos onfacita e granada piropítica e nos metapelitos talco e cianita.

Xisto Verde: clorita, epídoto.

Anfibolito: clorita, epídoto, hornblenda.

Granulito: anfibólio e ortopiroxênio. Cornubianito: albita-epídoto,

hornblenda, piroxênio e sanidina.

Fig. 10 – Minerais índices das principais fácies metamórficas.

Fig. 11. Principais ambientes onde há formação de rochas metamórficas.

Desenvolve-se nas rochas encaixantes, ao redor de intrusões magmáticas, formando auréolas de metamorfismo de contato com as encaixantes (alta T e baixa P), que transcorre sem deformações acentuadas.

Fig. 12. Evidencia o contato entre o granito e a rocha sedimentar (linha azul) e o zoneamento mineralógico da auréola de metamorfismo.

Hornfelss

Desenvolve em adjacências de falhas ou zonas de cisalhamento, onde pressões (P) dirigidas causam movimentos e rupturas da crosta.

Fig. 13. Mostra a intensa cominuição dos minerais nas zonas de maior deformação, assim as rochas assumem microbandamentos e laminações característicos.

Em zonas de cisalhamento mais profundas, comportar-se de forma dúctil, sofrendo forte deformação plástica e estiramento. Exemplo de rocha: milonitos (dúctil).

Locais (astroblemas=cratera) submetidos ao impacto de meteoritos. Energia dissipada na forma de ondas de choque que fraturam e deslocam as rochas.

Fig. 14. A esquerda exemplo das feições causadas por um impacto, a direita um astroblema no Meteor Crater, Arizona.

A Temperatura alcança os 5000ºC e as pressões chega aos 1000 Kb.

Fig. 15: ENSTATITA SUBSTITUÍDA POR TALCO

Essex County, New York Cristais de enstatita parcialmente substituídos por talco devido à infiltração de fluidos quentes ao longo de fraturas e planos de clivagem. Polarizadores cruzados.

Envolve mudança química (metassomatismo) e resulta da circulação de água quente através do corpo da rocha.

Fig. 16. Verifica-se os protólitos intensamente deformados (dobras, cisalhamentos/falhas), bem como as rochas resultantes, as quais geralmente apresentam estruturas foliadas.

Metamorfismo Dinamotermal

Desenvolve-se em extensas regiões, associado a faixas orogênicas nos limites de placas convergentes.

Ocorre nas vizinhanças dos Rifts das Cadeias Meso Oceânicas, onde a crosta recém formada e quente interage com a água do mar aquecida carregando íons dissolvidos que percolam nas rochas da litosfera oceânica segundo um movimento convectivo, removendo ou precipitando elementos e promovendo reações químicas.

Fig. 17. Representa o movimento realizado pelo fluido reagindo com a rocha formada .

Pillow lava

Ocorre em bacias sedimentares de subsidência, quando rochas sedimentares e vulcânicas são gradualmente soterradas durante a subsidência crustal.

Pressão litostática aumenta devido ao peso das sequências de rochas nas bacias sedimentares, a temperatura pode chegar a 300ºC.

Fig. 18. Há o aumento da pressão pelo da coluna e da temperatura com a profundidade.

Ardósia

a) De interior (intraplaca) Regiões relativamente estáveis, nas quais a pressão dirigida é

pouco atuante (soterramento, contato). b) Limites divergentes Metamorfismo oceânico, nas dorsais meso-oceânicas e de

soterramento em riftes continentais. c) Limites transformantes Associados a zonas de falhas transformantes, onde ocorre

metamorfismo cataclástico e oceânico. d) Limites convergentes Metamorfismo dinamotermal ou regional, cataclástico ou

dinâmico, contato e termal, dentre outros.

Determinada pelos arranjos, formas e tamanhos de seus cristais constituintes.

Texturas são geradas pela cristalização e recristalização metamórfica, em estado

sólido.

Textura Nematoblástica: caracterizada pelo arranjo planar de minerais prismáticos, como anfibólios, sillimanita, turmalina.

Textura Lepidoblástica: Textura

caracterizada pelo arranjo isorientado de minerais placóides nas foliações, geralmente das micas e clorita. Comumente pode estar dobrada .

Textura Granoblástica: Grânulos isótropos sem predomínio de uma ou outra dimensão nos minerais. Pode desenvolver-se na forma de mosaicos.

Textura Porfiroblástica:

Quando um mineral se destaca por pelo menos uma ordem de grandeza, são denominados porfiroblastos e o conjunto de granulação mais fina que o cerca, de matriz.

Granulito

ESTRUTURAS METAMÓRFICAS

Clivagem Ardosiana

Fig. 19-. Ilustra a direção do esforço da clivagem ardosiana. Fig. 20. Ilustra como se forma a xistosidade.

Xistosidade

Foliação Gnáissica

Fig. 21. Ilustra como se forma a estrutura gnáissica. Fonte: Augen Gneiss. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Fig. 22. Ilustra fragmentos líticos com formas angulosas

Brechada

Dobrada

Fig. 23. Mostra uma dobra em escala regional com sentido anti-horário.

Fig. 24. O protólito metamórficoé chamado de paleossoma,enquanto a porção ígnea é chamada de neossoma.

Paleossoma

Neossoma

Milonítica

Fig. 26. Rochas fragmentadas com foliação evidente.

Cataclástica

Fig. 25. Observa-se rochas fragmentadas sem foliação evidente

Porfiroclástica Porfiroblástica

Fig.27. Caracterizados por pórfiros (oriundos do magmatismo) imersos numa matriz fina.

Fig.28. Caracterizados por pórfiros (oriundo do metamorfismo) imersos numa matriz fina.

Quando rocha possui relíquias de texturas e estruturas que permitam o reconhecimento da rocha original.

Meta+(nome do protólito) Ex: metarenito, metapelito, metaconglomerado, metabasalto,

metacalcário.

Fig. 29. Metacalcário silicoso com metabasito. Metabasalto estirado por metamorfismo. Metapelito associado a filito.

Filito: são rochas metassedimentares finas, com foliação plana porém, mais irregular que a

ardósia.

Rochas foliadas Classificação Estrutural

Ardósia: são rochas metassedimentares clásticas de baixo grau metamórfico. A foliação é a clivagem ardosiana.

Xisto: são rochas micáceas cuja granulação dos minerais variam de muito fina (textura nematoblástica) a muito grossa (porfiroblastos de biotita, granada, estaurolita, etc.).

Gnaisse: esta estrutura é observada em rochas essencialmente quartzo-felspáticas, com anfibólio e/ou biotita, granada,etc.

Hornfels: Rochas maciças, com textura granoblástica, comumente com porfiroblastos radiados

Migmatitos: Formado pela Injeção de material granítico fundido havendo separação do neossoma (o material granítico mais novo) e do paleossoma (o gnaisse mais antigo).

Granulito: Rocha quartzo-feldspáticas que não apresenta muscovita e possui forte estiramento dos minerais, em arranjos granoblásticos.

Classificação Mineralógica

Eclogito: Possui piroxênio onfacita, granada rica em piropo e quartzo subordinado, com simplectitos de hornblenda e plagioclásio, e estruturas coroníticas.

Mármore: rocha composta predominantemente por calcita e/ou dolomita, que, dependendo das proporções, recebem diferentes denominações.

Quartizito: formada por mais de 85% de quartzo, intensamente recristalizada, maciça.

Anfibolito: são rochas com mais de 60% do anfibólio hornblenda e textura granoblástica.

Aluminosas Silicosas

Ultrabásicas ou magnesianas

Básicas ou ferro-magnesianas

Intermediárias Ácidas

Alcalinas Carbonáticas

Calciossilicáticas Sulfetadas