rochas metamorficas 9

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Material destinado as aulas de Geologia do Professor Raul Reis.

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  • 1. T odos estamos familiarizados com as formas pelas quais o calor e a presso podem transformar os ma- teriais. Se fritarmos a carne crua moda, ela transfor- ma-se em hambrguer, que constitudo de componentes qumicos muito diferentes daqueles do produto cru. Quando cozinhamos uma massa de waffle' em uma forma de ferro, no apenas aquecemos a massa, mas tambm aplicamos presso sobre ela, transformando-a em um slido rgido. De modo similar, as rochas modificam-se quando submetidas a altas temperaturas e presses. Na crosta profunda da Terra, a dezenas de quilmetros abaixo da superfcie, as tempera- turas e as presses so altas o suficiente para metamorfosear uma rocha, mas no o bastante para derret-Ias. Aumentos de calor e presso e mudanas no ambiente qumico podem alterar a composio mineral e as texturas cristalinas das rochas sedimentares e gneas, embora elas permaneam sli- das o tempo todo. O resultado a terceira maior classe de rochas: as rochas metamrfi- cas, ou rochas de "forma modificada", as quais sofreram mudanas na mineralogia, na textura, na composio qumica ou em todos esses trs parmetros. As mudanas metamrficas colocam uma rocha preexistente em equilbrio com os seus novos ambientes. Se transcorrer tempo suficiente, geralmente, de 1 milho de anos ou mais (um tempo curto para os padres geolgicos), a rocha modifica-se mine- ralgica e texturalmente at ficar em equilbrio com as novas temperaturas e presses. Um caJcrio fossilfero, por exemplo, pode ser transformado em um mrmore branco no qual no permanecem resqucios de fsseis. A composio qumica e mineralgica da rocha pode permanecer inalterada, porm, sua textura pode ter mudanas drsticas, de cristais de caJcita pequenos a cristais grandes intercrescidos. O folhelho, que uma rocha com boa estratificao e de gros to finos que os minerais individuais no po- dem ser reconhecidos a olho nu, pode se tomar um xisto, no qual o acamamento origi- nal obscurecido e a textura dominada por grandes cristais de mica. Nessas transfor- maes metamrficas, tanto a composio mineralgica quanto a textura mudam, po- rm a composio qumica geral permanece a mesma. Os argilominerais so silicatos, porm diferem das micas pelo fato de conterem muitas molculas de gua aprisionadas entre as camadas de silicatos na estrutura do cristal. Durante o metamorfismo, a maior parte dessa gua perdida medida que os argilominerais so transformados em micas. Outras rochas, como aquelas que foram alteradas por calor ou por fluidos derivados de atividade gnea, tm sua mineralogia, Metamorfismo e sistema Terra 228 Causas do metamorfismo 229 Tipos de metamorfismo 230 Texturas metamrficas 233 Metamorfismo regional e grau metamrfico 237 Tednica de placas e o metamorfismo 239
  • 2. 2281 Para Entender a Terra textura e composio qumica modificadas. Alguns minerais si- licticos so to diagnsticos de metamorfismo que a mera pre- sena deles indica que a rocha metamrfica. Entre esses mi- nerais esto a cianita, a andaluzita e a sillimanita; a estaurolita; a granada; e o epdoto. Outros minerais so comuns em rochas metamrficas, mas tambm so encontrados em rochas gneas, como o caso da granada, do quartzo, da muscovita, do anfib- lio e do feldspato. H muitas razes para os gelogos estudarem as rochas me- tamrficas, porm todas relacionadas a um objetivo comum: entender como a crosta da Terra evoluiu ao longo da histria geolgica. Crosta ocenica- A presso aumenta com a profun- didade numa taxa, aproximadamente, semelhante em todos os lugares, ... Presso (kilobars) O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Arco vulcnico (zona de subduco) Zona de extenso de placas continentais e formao de cintures de montanhas Litosfera continental estvel e antiga Este captulo examinar as causas do metamorfismo,OI tipos de metamorfismo que ocorrem sob certos conjuntes condies e as origens das vrias texturas que caracterizam uma rocha metamrfica. ~amorfismo e sistema Terra O metamorfismo, como todos os outros processos geolgicos, parte do sistema Terra. O principal ingrediente para gerar01 processos metamrficos o calor interno da Terra, que conno Astenosfera o km o 0l~~ 65 30 30 30 50 ... mas a temperatura au- menta com taxas diferentes em regies diferentes. Em arcos vulcnicos, a isoterma de 1.300oC est, aproximada- mente, a 50 km de profundidade ... Figura 9.1 A presso e a temperatura aumentam com a profundidade em todas as regies, como mostrado nestes blocos- diagramas que representam, da esquerda para a direita, uma regio vulcnica, uma regio continental e uma regio de litosfera continental estvel e antiga. A presso aumenta com a ... e, em crosta estvel, est aproximadamente a 65 km de profundidade. ... em reas de extenso de placas, a aproximada- mente 30 km ... profundidade mais ou menos na mesma taxa em todos os lugares, mas a temperatura aumenta com taxas diferentes em regies diferentes. (A presso medida em kilobar; 1 kilobar aproximadamente igual a mil vezes a presso atmosfrica da su perfcie terrestre.)
  • 3. Iaastransformaes das rochas que dependem da variao de temperatura.Assim, o calor interior da Terra fornece energia s partesdosistema Terra que governam os processos metamrfi- cosegneos.Como veremos mais adiante neste captulo, o me- tamorfismoresulta na liberao de vapor d'gua, dixido de carbonoe outros gases. Esses gases escapam para a superfcie econtribuempara a atmosfera, afetando assim os processos que dependemda composio atmosfrica, como o intemperismo. sasdo metamorfismo Ossedimentose as rochas sedimentares pertencem aos ambien- tesdasuperfcie da Terra, enquanto as rochas gneas resultam dasfusesda crosta inferior e do manto. As rochas metamrfi- casexpostasna superfcie so resultantes, principalmente, de processosque atuam nas rochas em profundidades variveis, desdeacrosta superior at a crosta inferior. A maioria delas for- mou-seem profundidades entre 10 e 30 km, ou seja, entre as poresmediana e inferior da crosta. Embora o metamorfismo aconteaprincipalmente em profundidade, ele pode ocorrer, tambm,na superfcie terrestre. Podemos ver mudanas meta- mrficasem superfcies cozidas de solos e sedimentos, situados 10"0 abaixode derrames de lavas vulcnicas. o O calor e a presso internos da Terra e a composio dos fluidosso os trs principais fatores que controlam o metamo r- fismo.A contribuio da presso o resultado de foras verti- cais,exercidas pelo peso das rochas sobrepostas, e de foras horizontais,desenvolvidas quando as rochas so deformadas. A temperatura aumenta com a profundidade, em diferentes taxase em diferentes regies da Terra, de 20 a 60C por quil- metrode profundidade (Figura 9.1). Na maior parte da crosta daTerra,as temperaturas aumentam com a profundidade se- gundoum gradiente de 30C por quilmetro. Assim, a tempe- raturaser de aproximadamente 450C em uma profundidade de15krn, sendo muito mais alta que a temperatura mdia da superfcie,que varia de 10 a 20C na maioria das regies. (Con- firaa discusso de geotermas no Captulo 2l.) A presso em umaprofundidade de 15 km provm do peso de todas as rochas sobrejacentese o seu valor de aproximadamente 4 mil vezes apressoexistente na superfcie. Emboraessas temperaturas e presses possam parecer altas, elascorrespondem apenas ao intervalo intermedirio do meta- morfismo,como mostra a Figura 9.2. Referimo-nos s rochas metamrficasformadas sob temperaturas e presses mais bai- xasde regies crus tais rasas como rochas de baixo grau e, quelasformadas em zonas mais profundas, em,temperaturas e pressesmais altas, como rochas de alto grau. A medida que o lraudo metamorfismo muda, as assemblias minerais das ro- ;hasmetamrficas tambm mudam, permitindo aos gelogos lefinirum conjunto de fcies metamrjicas, as quais descreve- emosmais adiante. ) papel da temperatura )calor afeta imensamente a mineralogia e a textura das ro- has.No Captulo 5, aprendemos sobre a importncia da in- uncia do calor na quebra de ligaes qumicas e na altera- o das estruturas dos cristais das rochas gneas. O calor tem CAPTULO9. Rochas Metamrficas 1229 o O 1 5 2 .s 10 ~3 ~ ,~ E~ 4 'o i5' 15 ~ ... ro If cz., 7 '1? ,.f 25 c:V> ~ ~ :J ~ ~ qo '" ~ '+- 8 ~4C oc, cz., 30 .t~,.89 i'~ 10 'o' 35 o 11 essa , 40, 12 1000O 200 400 600 800 Temperatura, C Figura 9.2 Temperaturas, presses e profundidades em que se formam as rochas metamrficas de grau baixo a alto. A faixa escura mostra a variao da temperatura e da presso de acordo com a profundidade, na maior parte da rea continental. um papel igualmente importante na formao de rochas meta- mrficas. Por exemplo, os processos da tectnica de placas podem mover os sedimentos e as rochas da superfci~ terres- tre para o seu interior, onde as temperaturas so mais altas. Quando a rocha se ajusta nova temperatura, seus tomos e ons recristalizam-se, ligando-se em novos arranjos e criando novas assemblias minerais. Muitos dos novos cristais vo fi- car maiores do que eram na rocha original. Se ocorrer defor- mao ao mesmo tempo, a rocha pode tornar-se bandada.? medida que minerais de diferentes composies so segrega- dos em planos separados. (Ver Captulo 5, j referido na aber- tura deste pargrafo.) O aumento da temperatura, com o aumento da profundida- de, chamado de gradiente geotrmico. O gradiente geotrmi- co varia dependendo do ambiente tectnico, mas, em mdia, si- tua-se em torno de 30C por quilmetro de profundidade. Em reas onde a litosfera continental foi adelgaada por extenso das placas, como na Grande Bacia'' em Nevada (EUA), o gra- diente geotrmico alto (por exemplo, 50CIkm). Em reas on- de a litosfera continental velha e espessa, como no centro da Amrica do Norte, o gradiente geotrrnico baixo (por exem- plo, 20CIkm) (ver Figura 9.1). Quando as rochas sediment