5º aula Rochas e Minerais. Classificação das Rochas. Rochas Ígneas.

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1 5º aula Rochas e Minerais. Classificação das Rochas. Rochas Ígneas. Vulcanismo. Rochas Metamórficas. Em geologia, rocha é um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um ou mais minerais ou mineralóides. A camada externa sólida da Terra, conhecida por litosfera, é constituída por rochas. O estudo científico das rochas é chamado de petrologia, um ramo da geologia. Os termos populares pedra e calhau referem-se a pedaços soltos de rochas, ou fragmentos. Para ser considerada como uma rocha, esse agregado tem que ter representatividade à escala cartográfica (ter volume suficiente) e ocorrer repetidamente no espaço e no tempo, ou seja, o fenómeno geológico que forma a rocha tem de ser suficientemente importante na história geológica para se dizer que faz parte da dinâmica da Terra.

2 Tipos de Rochas

3 As rochas podem ser classificadas de acordo com sua composição química, a sua forma estrutural, ou a sua textura, sendo mais comum classificá-las de acordo com os processos da sua formação. Pelas suas origens ou o modo como foram formadas, as rochas são classificadas como ígneas, sedimentares e metamórficas. As rochas magmáticas são formadas a partir do magma, as sedimentares pela deposição de sedimentos e posterior compressão destes, e as rochas metamórficas por qualquer uma das primeiras duas categorias e posteriormente modificadas pelos efeitos de temperatura e pressão. O estudo sistemático das rochas denomina-se PETROLOGIA. Inclui a descrição e identificação das rochas - PETROGRAFIA - e procura explicar a sua origem e transformações posteriores a sua formação - PETROGÊNESE. Apesar da grande maioria das rochas ser constituída por um ou mais minerais (monominerálicas ou poliminerálicas), algumas rochas podem, no entanto, serem constituídas por vidros, vidro e minerais ou ainda, matéria orgânica.

4 Pode ser uma rocha monominerálica, mármore
Pode ser uma rocha poliminerálica, gnaise

5 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 uma 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 recolhida. 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 aspectos estruturais tais como: juntas, estratificação, xistosidade e outras estruturas planares e lineares. Igualmente devem ser observados e considerados, no campo, os efeitos da meteorização 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.

6 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-nos informações muito importantes sobre as condições de formação das rochas, visto que os processos físicos-químicos envolvidos imprimem nos minerais o modo pelo qual eles agem. O conteúdo mineralógico também é muito importante, porque além do facto 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. Assim, uma rocha constituída principalmente por quartzo e feldspato pode formar-se em ambientes muito profundos, originado um granito com estrutura maciça ou então um gnaisse, com estrutura em bandas; pode-se formar em condições de superfície originado um arenito, quando em ambientes sedimentares ou um riolito, quando originado por extrusão de lavas de composição riolítica.

7 Rochas magmáticas = rochas ígneas = rochas intrusivas/extrusivas
São as rochas principais na evolução geológica do planeta Magmatismo Vulcanismo Plutonismo

8 Rochas vulcánicas (extrusivas) Rochas plutónicas (intrusivas) arrefecimento rápido micro- ou pouco cristalizado p.e. basalto arrefecimento lento bem cristalizado p.e. granito

9 Classificação de Rochas Magmáticas
Antes do século XIX, os afloramentos, as rochas e os minerais não eram bem distinguidos e compreendidos. Desta forma, a classificação de rochas recorrendo à situação geológica, idade geológica e cor característica eram normalmente praticadas, havendo mais de 1000 nomes usados habitualmente só nas rochas magmáticas. Para resolver este problema, foram realizados vários esforços para padronizar os nomes das rochas ígneas (Shand 1927; Niggli 1931; Trögger 1938; Johanssen , etc.). Até hoje a classificação de rochas ígneas não está ainda bem organizada, principalmente para as rochas máficas e ultramáficas. Entretanto, graças aos esforços de vários geólogos, a classificação foi sendo organizada, diminuindo a nomenclatura usada para menos de um décimo do passado. Critérios de classificação Cada método de classificação tem sua vantagem e desvantagem e, portanto é difícil apresentar um método adequado para classificar quaisquer rochas ígneas. Entre as tentativas de classificação organizada de rochas ígneas propostas até o presente, a recomendação pela Subcomissão da Sistemática de Rochas Ígneas da IUGS (Subcomission on the Systematics of Igneous Rocks, Commission on Petrology, International Union of Geological Sciences) é mais a conhecida (Streckeisen 1967; 1976; 1978, etc.).

10 Actualmente, a classificação de rochas ígneas é baseada na textura, principalmente granulometria, e composição mineralógica quantitativa, e subordinadamente na textura específica, composição química, génese, modo de ocorrência, etc. A granulometria é representada pelas categorias grosseira, média e fina, e a composição mineralógica é pelo índice de cor, proporção entre feldspato alcalino e plagioclase, composição da plagioclase, etc. Critérios texturais Os critérios texturais importantes para classificação de rochas ígneas são: 1) cristalinidade; 2) granulometria; 3) homogeneidade granulométrica. Estas texturas são intimamente relacionadas com o processo de arrefecimento magmático, mas a granulometria é a mais importante.

11 Cristalinidade A cristalinidade corresponde ao grau de cristalização do magma, ou seja, a proporção de minerais e vidro que estão presentes nas rochas ígneas. Para ocorrer a cristalização dos minerais a partir do magma, precisa-se de um determinado tempo. Portanto, quando o arrefecimento é relativamente lento, há tempo suficiente para formar uma rocha ígnea constituída totalmente por cristais. Por outro lado, quando o arrefecimento é extremamente rápido, não há tempo suficiente, resultando uma rocha feita de vidro natural. De acordo com a cristalinidade as rochas são classificadas em: 1) holocristalina; 2) hemicristalina; 3) vítrea: Holocristalina: A rocha é composta inteiramente de cristais. A maioria das rochas ígneas encaixa-se nessa categoria. Todas as rochas plutónicas são holocristalinas. As rochas holocristalinas são formadas através de arrefecimento relativamente lento do magma. O prefixo grego holo significa totalmente. Hemicristalina: É chamada também de hialocristalina: A rocha é constituída por uma mistura de cristais e vidro. As rochas hemicristalinas são formadas através de arrefecimento rápido do magma. Determinadas rochas constituintes de lavas são hipocristalinas. Os prefixos hemi e hialo significam, respectivamente, meio (parcial) e vítreo. Vítrea: A rocha é composta quase inteiramente de vidro, o que significa arrefecimento magmático extremamente rápido. Algumas rochas vulcânicas constituintes de lavas, tais como a obsidiana, são vítreas.

12 Cristalinidade Holocristalina Hemicristalina Vítrea

13 Granulometria A granulometria representa a medida quantitativa do tamanho dos minerais constituintes de rochas ígneas, sobretudo as holocristalinas. A expressão “grão”, que é utilizada frequentemente como sinónimo de granulometria, é desaconselhável devido a ter outros significados em Geologia. Para um cristal formado a partir do magma tornar-se grande, necessita-se de um determinado tempo. Portanto, quando o arrefecimento é lento, há tempo suficiente para formar uma rocha ígnea constituída por minerais de granulometria grosseira. Por outro lado, quando o arrefecimento é rápido, não há tempo para formar cristais grandes, resultando uma rocha com granulometria fina. A definição quantitativa das categorias de granulometria grosseira, média e fina é variável de acordo com cada autor. Portanto, na descrição das rochas, é aconselhável referir-se à medida quantitativa, tal como milimétrica. Grosseira: Granulometria de 1 a 10 mm. Muitas rochas de natureza plutónica possuem granulometria em torno de 6 mm, encaixando-se nesta categoria. As rochas ígneas com granulometria maior do que 10 mm são raras. Normalmente, as rochas compostas de minerais com tamanho suficientemente grande, podendo ser identificados com facilidade a olho nu, são descritas como de granulometria grosseira. Granito, sienito, diorito e gabro são exemplos de rochas de granulometria grosseira.

14 Média: Granulometria de 0. 2 a 1 mm
Média: Granulometria de 0.2 a 1 mm. Esta categoria granulométrica quantitativamente não é bem definida, sendo variável de acordo com cada autor. Na prática, muitas rochas descritas como de granulometria média são compostas de minerais de tamanho visível a olho nu ou a lupa, porém, são pouco difíceis de serem identificados. Fina: Granulometria menor do que 0.2 mm. Normalmente, as rochas compostas de minerais com tamanho dos grãos invisíveis a olho nu ou a lupa são descritas como de granulometria fina. Tais rochas são estudadas em lâminas delgadas ao microscópio petrográfico. Riolito, fonolito, traquito, andesito e basalto são exemplos de rochas com granulometria fina. Gabro Riolito Basalto Granito

15 Existem ainda os seguintes termos utilizados na literatura para representar a granulometria macroscópica de rochas ígneas: Fanerítica: A rocha é constituída por minerais de tamanho distinguível, ou seja, identificável a olho nu ou com lupa. Todas as rochas de granulometria grosseira e uma parte das rochas de granulometria média encaixam-se nesta categoria. Afanítica: A rocha é composta de minerais de granulometria fina, sendo indistinguíveis a olho nu ou em lupa. Homogeneidade granulométrica Equigranular: A rocha é constituída por minerais com tamanho relativo aproximadamente igual, ou seja, a granulometria é homogénea. Muitas rochas ígneas de granulometria grosseira são equigranulares. O prefixo latino “equi” significa igual. A maioria das rochas equigranulares possui granulometria de 1 a 10mm. A homogeneidade granulométrica das rochas equigranulares significa que o arrefecimento do magma foi um processo contínuo em um único momento. O arrefecimento natural de uma câmara magmática grande habitualmente forma um corpo intrusivo cuja maioria das partes é constituída por rochas equigranulares. A textura equigranular é observada normalmente no granito, granodiorito, quartzo diorito, diorito, gabro, sienito alcalino e sienito nefelínico.

16 Porfirítica (ou porfiróide): A rocha é constituída por minerais com duas granulometrias distintas, minerais grandes e pequenos. Os minerais grandes, normalmente menos frequentes, são denominados fenocristais, e os pequenos, que constituem a maioria, são chamados de matriz. O termo “pórfiro” corresponde ao grão de mineral destacadamente grande em relação aos outros. Por outro lado, o termo “matriz” corresponde à massa fina de qualquer origem, neste caso de origem magmática. A textura porfirítica é observada tipicamente em rochas como o riolito, dacito, andesito, basalto, traquito e fonolito. A heterogeneidade granulométrica das rochas porfiríticas indica que o arrefecimento magmático não foi um processo contínuo e regular, havendo pelo menos dois momentos. Os fenocristais foram cristalizados no primeiro estágio por meio do arrefecimento lento, que ocorreu provavelmente numa câmara magmática dentro da crosta terrestre. Durante a cristalização dos fenocristais, a parte correspondente à matriz ainda estava em estado líquido.

17 Granulometria e velocidade de arrefecimento
Rochas vulcânicas: Rochas de granulometria fina, formadas através do arrefecimento rápido do magma. Certas rochas desta categoria possuem textura porfirítica. A matriz pode ser tanto holocristalina, hialocristalina quanto vítrea. Exemplos típicos são basalto, andesito e riolito. Rochas hipabissais: Rochas de granulometria média, formadas através do arrefecimento magmático com velocidade média. Quando estas rochas possuem textura porfirítica, a matriz é holocristalina. Exemplos típicos são granito porfiróide e dolerito. Rochas plutónicas: Rochas de granulometria grosseira, formadas através do arrefecimento lento de magma. Exemplos típicos são o granito, sienito e gabro.

18 Estrutura de um vulcão

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20 Tipos de actividade vulcânica
Os vulcões podem ser classificados de acordo com o tipo de actividade: Explosiva (peleana) Efusiva (havaiana) Mista.

21 (efusiva com pequenas explosões) Explosiva ou catastrófica
Natureza da Erupção Efusiva Mista (efusiva com pequenas explosões) Explosiva ou catastrófica Tipos de erupções Havaiano Estromboliano ou vulcaniano Peleano Viscosidade da lava Pouco viscosa (Muito fluida) Intermédia (Fluida) Muito viscosa Conteúdo em gases Muito pobre Intermédio Muito rico Materiais sólidos e líquidos Rios de lava, escoadas longas, sem piroclastos Escoadas curtas, lapilli e bombas (cinzas) Doma ou agulha vulcânica, nuvem ardente e cinzas Fotos

22 Aparelhos vulcânicos (esquemas)
Erupção Efusiva Erupção Mista Erupção Mista Erupção Explosiva ou catastrófica

23 Materiais expelidos nas erupções vulcânicas
Os produtos formados pelas actividades vulcânicas podem ser divididos em 3 grupos, classificados segundo a composição química, mineralógica e propriedades físicas: Lavas Materiais piroclásticos Gases vulcânicos

24 As LAVAS são porções líquidas de magma, em estado total ou parcial de fusão, que atingem a superfície terrestre e se derramam. Quanto mais básicas, mais fluídas serão estas lavas.

25 Os DEPÓSITOS PIROCLÁSTICOS dizem respeito a fragmentos de rochas directamente ligados com o magma ejectado na forma de um spray, ou com a fragmentação das paredes das rochas pré-existentes (câmaras magmáticas). De acordo com o tamanho podem ser classificados como do tipo bomba, lapilli, cinzas ou pó. Diâmetro das Partículas (mm) Piroclastos Maior que 64 Bomba 2 a 64 Lapilli ou bagacina Menor que Cinza

26 Os GASES VULCÂNICOS podem ocorrer antes, durante e após os períodos de erupção. Estes gases são formados a base de hidrogénio, cloro, enxofre, azoto, carbono e oxigénio. O magma contém dissolvida grande quantidade de gases, que se libertam durante uma erupção. Os gases saem através da cratera principal ao longo de fumarolas que se podem formar em diferentes partes do cone vulcânico, ou a partir de fissuras. Em terrenos vulcânicos actuais, é comum a presença de géiseres, formados pelo aquecimento da água de subsuperfície pelo alto gradiente térmico da região, e que surgem como erupções periódicas de água e gases aquecidos.

27 Vulcanismo secundário
Fenómenos vulcânicos que ocorrem entre erupções vulcânicas ou após uma erupção vulcânica. Além das erupções vulcânicas existem outras manifestações da actividade vulcânica: Fumarolas Nascentes termais Géiseres

28 Estado físico da substância emitida Temperatura (ºC)
Tipo de Actividade Substância emitida Estado físico da substância emitida Temperatura (ºC) Fumarolas Fumarola quente Compostos ricos em ácido clorídrico Gasoso Elevada (900) Sulfatara Compostos ricos em enxofre Elevada ( ) Mofeta Compostos ricos em dióxido de carbono Elevada (100) Geiser Água Líquido (jactos intermitentes) Elevada (~90) Nascente termal ou fonte termal Água rica em sais minerais Líquido Por vezes elevada

29 Fumarolas Os gases que se libertam nas erupções vulcânicas continuam a ser expulsos, mesmo após a erupção ter terminado, pelas fissuras existentes no aparelho vulcânico. Se forem ricas em enxofre, designam-se sulfataras. Se forem ricas em dióxido de carbono, tomam o nome de mofetas.

30 Nascentes Termais Águas aquecidas que surgem em fracturas ou falhas da superfície terrestre. São utilizadas para tratamento e/ou prevenção de certas doenças (pele, ossos, aparelho respiratório, aparelho digestivo,...)

31 Géiseres Fontes termais que expulsam, em intervalos, jactos de água e vapor. A temperatura da água do géiser ronda os 90ºC.

32 Metamorfismo [grego: meta=mudança; morfos=forma]
Processos de transformações mineralógicas, texturais e estruturais de uma rocha pré-existente sob a acção das variáveis temperatura e/ou pressão (litostática, dirigida e/ou de fluidos) sem mudança química significativa e no estado sólido. Os protólitos de rochas metamórficas podem ser ígneos, sedimentares ou, mesmo, metamórficos. O metamorfismo é definido como um processo geológico isoquímico, ou seja: a rocha original não sofre mudança química. . Existem vários tipos de metamorfismo: fundo oceânico, orogênico, dínamotermal ou regional, de soterramento, de contacto ou termal, dinâmico ou cataclástico, de impacto.

33 Factores do Metamorfismo
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 e impróprias para a persistência dos elementos da rocha primitiva. Os factores básicos que regem os processos metamórficos são: Temperatura As rochas ficam submetidas a temperaturas que provocarão diversas alterações, embora essas temperaturas não sejam suficientes para fundir as rochas. Portanto, a temperatura favorecerá reacções químicas entre minerais aumentando assim a vulnerabilidade das rochas que serão sujeitas a pressões. Pressão As rochas encontram-se a diferentes profundidades, e, desta forma, sujeitas a pressões variadas. Os reajustamentos do metamorfismo processam-se sob a influência da pressão da carga das rochas subjacentes.

34 Fluidos metamórficos Nos intervalos das rochas predominam diversos fluidos que são importantes e frequentes nas rochas de baixo metamorfismo. Esses fluidos têm a capacidade de dissolver os componentes químicos dos minerais necessárias às reacções químicas e na sua ausência a velocidade das reacções é muito reduzida. Tempo O tempo é importante na influência que tem sobre a obtenção de equilíbrio nas reacções químicas. Somente a longa duração do processo de reorganização mineralógica torna possível que as reacções químicas se verifiquem de modo a obter associações de fases em equilíbrio.

35 Metamorfismo de Contacto
Como o nome indica este tipo de metamorfismo forma-se por contacto. A câmara magmática ao instalar-se nas rochas, por esta conter magma que se encontra a temperaturas elevadas, irá transformar as rochas onde a câmara se encaixa, formando auréolas de metamorfismo. Quanto mais próximo da câmara magmática maior é o grau de metamorfismo. Chamam-se a estas rochas que sofrem um cozimento, sem mudarem de estado e por acção da temperatura, da pressão e dos fluidos circulantes, CORNEANAS.

36 O metamorfismo regional, também designado por metamorfismo dinamotérmico, é provocado pela ação de altas pressões e altas temperaturas, e afeta extensas regiões da crosta terrestre, geralmente em áreas de atividade tectónica onde se formam montanhas. As rochas cuja génese é o metamorfismo regional são quase sempre foliadas, indicando a influência de diferentes pressões durante a recristalização. Durante o metamorfismo regional, dependendo das condições de pressão e temperatura, uma rocha específica preexistente pode recristalizar originando diversos tipos de rochas metamórficas.

37 O metamorfismo dinâmico ou cataclástico desenvolve-se em faixas longas e estreitas nas adjacências de falhas ou zonas de cisalhamento, onde pressões dirigidas de grande intensidade causam movimentações e rupturas na crosta terrestre. O metamorfismo de soterramento ocorre em bacias sedimentares em subsidência. É resultado do soterramento de espessas sequências de rochas sedimentares e vulcânicas a profundidades onde a temperatura pode chegar a 300ºC ou mais, devido o fluxo de calor na crosta. O metamorfismo hidrotermal é o resultado da percolação de águas quentes ao longo de fraturas e espaços intergranulares das rochas. O metamorfismo de fundo oceânico ocorre próximo aos rifts das cadeias meso-oceânicas, onde a crosta recém formada e quente interage com a água fria do mar através de processos metassomáticos e metamórficos termais. O metamorfismo de impacto ocorre em extensões reduzidas na crosta terrestre, e desenvolve-se em locais submetidos ao impacto de grandes meteoritos. A energia do impacto é dissipada na forma de ondas de choque que fraturam e deslocam as rochas formando a cratera de impacto, e de calor (alcançam até 5000ºC), que vaporiza o meteorito e funde as rochas.

38 Tipos de Rochas Metamórficas
Pedra - Sabão Micaxisto Gnaisse Quartzito Ardósia Mármore

39 Conceitos e palavras chave