Resumo 11º ano - rochas magmáticas

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Resumo 11º ano - rochas magmáticas

  1. 1. 57152159000Agrupamento de Escolas de Proença-a-Nova<br />Biologia e Geologia<br />11º Ano<br />Resumo<br />Rochas Magmáticas: Génese e Tipos<br />26136603937000As rochas magmáticas ou ígneas são, por excelência, as rochas originais do planeta Terra, isto é, quando o planeta se formou, as primeiras rochas a formarem-se foram as rochas magmáticas, é a partir destas que todas as outras se formaram. Muito provavelmente o tipo de rochas que se formou a seguir foram as rochas metamórficas que necessitam de altas temperaturas e/ou baixas pressões (isto é, não necessitam de agentes de geodinâmica externa), por ultimo as rochas mais recentes deverão ser as sedimentares, que necessitam dos agentes de meteorização e erosão, como a água e o vento, elementos esses que se formaram mais tarde na história da Terra. Há no entanto que relembrar que o processo de formação de rochas, quer do tipo magmático como do tipo metamórfico e sedimentar ocorre ainda nos dias de hoje, por isso haverá rochas magmáticas que são mais recentes do que as metamórficas ou mesmo que as sedimentares. <br />As rochas magmáticas iniciam a sua formação em profundidade, ao contrário das sedimentares em que todo o processo é superficial, isto é, ocorre nas camadas superiores da crusta. O processo de génese das rochas ígneas inicia-se em profundidades mas não significa que termine nesse local, por vezes termina à superfície. Desta forma podemos classificar as rochas magmáticas em dois grandes grupos:<br />Rochas magmáticas intrusivas ou plutónicas – cujo processo de arrefecimento do magma ocorre no interior da crusta terrestre, logo os minerais formam-se lentamente podendo por isso desenvolver formas cristalinas de grandes dimensões, textura fanerítica.<br />Rochas magmáticas extrusivas ou vulcânicas – como o próprio nome indica, estão relacionadas com os aparelhos vulcânicos, que expelem para o exterior lava (basicamente magma que ao chegar à superfície perde gases e arrefece), o arrefecimento deste magma é muito mais brusco, podendo mesmo entrar em contacto com água que acelera fortemente o processo, como tal os minerais são muito menores podendo mesmo a rocha adquirir uma textura amorfa (os minerais são tão pequenos que não se distinguem, textura afanítica.<br />No entanto as rochas ígneas não se resumem apenas a estes dois grupos, pois dentro deles existem muitos subgrupos que estão relacionados, não com a forma como o magma arrefece mas sim com a própria constituição do magma. <br />Ocorrência e tipos magmas<br />A génese das rochas magmáticas está de certa forma relacionado com a tectónica de placas, ocorrendo regra geral nos limites convergentes e divergentes, locais esses caracterizados por elevadas temperaturas e/ou elevadas pressões que permitem a fusão parcial dos rochas do manto (rochas mantélicas) originando magmas. <br />Uma vez que se trata de um processo em profundidade o seu estudo directo está fora de questão pelo que o seu conhecimento é ainda muito limitado, até porque as pressões e temperaturas necessárias são tão elevadas que mesmo em laboratório por vezes é complicado recriar essas situações. <br />Comparando as percentagens relativas de rochas magmáticas intrusivas e extrusivas verificamos algo interessante: a quantidade de rochas intrusivas é largamente superior do que a quantidade de rochas extrusivas, isso é relativamente fácil de compreender, pois as “zonas de escapatória” do magma que ascende para a superfície são poucas, logo pouco material magmática consegue de facto chegar à superfície limitando assim a quantidade de rochas magmáticas extrusivas. <br />Em zonas tectonicamente e vulcanicamente activas, o aumento de temperatura com a pressão é muito rápido, isto é, o gradiente geotérmico é muito elevado. Desta forma, em zonas relativamente superficiais a temperatura pode facilmente atingir valores altos, na casa dos 1000ºC. Isto é, logo na base da crusta é possível encontrar material parcialmente fundido, magma, que pode ascender à superfície (se reunir as condições necessárias). <br />Além de temperaturas elevadas, outras situações podem contribuir para a fusão de materiais constituintes do manto e da crusta, como a diminuição da pressão e a hidratação desses materiais. <br />Desta forma, e tendo em conta as variáveis apresentadas, podemos analisar os locais onde é normal ocorrer a génese das rochas magmáticas.<br />Zonas de Rift<br />2939415152463500Se considerarmos as zonas de rift verificamos que a pressão nas zonas mantélicas logo abaixo do rift são inferiores do que nas regiões circundantes, isto porque o rift representa basicamente uma fenda na crusta que permite a libertação do material proveniente do manto, o que reduz a pressão significativamente. Ora esse abaixamento da pressão permite a fusão das rochas e consequentemente a formação de magma. Outra situação semelhante ocorre com as plumas térmicas, provenientes da zona de fronteira entre o manto e o núcleo externo, ao ascender o material fica sujeito a pressões inferiores o que leva a fusão das rochas e logo a formação de magma basáltica. Estes locais de onde ascendem as plumas térmicas denominam-se de pontos quentes e são esporádicos no espaço intra-placa, sendo responsáveis pela formação das cadeias de ilhas como o Havai.<br />Zonas de subducção <br /> Nestes locais não ocorre propriamente abaixamento de pressão, de facto o que acontece é que uma das placas, a mais densa, normalmente a oceânica sofre subducção sob a placa continental. Este fenómeno faz com que a placa que mergulha afunda-se no manto ficando sujeita a temperaturas altas, além disso ocorre hidratação do material mergulhante, isto porque há acumulação de água nos sedimentos. A presença de água nos sedimentos leva a um abaixamento do ponto de fusão dos materiais e como tal este inicia a sua fusão a temperaturas inferiores às normais, logo a menor profundidade, (relembrar que devido ao gradiente geotérmico, quando maior a profundidade, maior é a temperatura). <br />O material fundido, por ser menos denso que o circundante, ascende até à superfície originando rochas de textura extrusiva, ou por outro lado, de textura intrusiva que o material não conseguir ascender até a superfície e por isso solidificar dentro da crusta. A composição deste tipo de rochas depende do magma que se formou durante a subducção, que por sua vez depende da composição da placa oceânica e da placa continental, pois há introdução de material das duas no manto durante a subducção, logo o magma acaba por ser uma mistura das duas. <br />Existem assim diferentes tipos de rochas magmáticas, os seus nomes baseiam-se na textura e composição que apresentam, todas têm em comum o facto de se originarem através da cristalização de magma. O magma não é todo igual, de facto, magmas diferentes originam rochas diferentes. Mas o mesmo tipo de magma pode originar tipos diferentes de rochas, de acordo com as condições em que se magma cristaliza. <br />Os magmas podem ser basicamente de três tipos: <br />Basálticos<br />1615440196278500Os mais abundantes, na realidade cerca de 80% do magma expulso pelos vulcões são do tipo basáltico. Dos três tipos, são as que menor percentagem de sílica, contendo poucos gases. Dão origem a lavas ácidas e viscosas, por provirem normalmente de zonas fundas do manto, são também muito quentes e fluídas. Julga-se que estas lavas provêm da fusão parcial das rochas do manto, o peridotito. HawEste material, como já foi referido, provem de zonas profundas o manto, abastecendo os rifts e os pontos quentes (hotspots), tanto num caso como no outro, o abaixamento (por razões diferentes) da pressão leva a que o material funda formando magmas basálticos. <br />Segundo estudo laboratoriais, o peridotito que se encontre entre os 100 e os 350Km de profundidade funda parcialmente, tornando o menos denso e por isso levando-o a ascender. A possibilidade de ascensão e a velocidade a que se procede do magma depende de vários factores, nomeadamente da viscosidade do magma. Esta por sua vez, esta depende da temperatura, quantidade de sílica e da quantidade de fluídos. <br />Se forem muito viscosas a velocidade de ascensão é lenta podendo mesmo o magma solidificar antes de chegar à superfície, formando rochas intrusivas com grandes cristais. Por vezes o magma acumula-se em câmaras magmáticas localizadas entre os 10 e os 30Km, podendo solidificar e originando também rochas intrusivas denominadas de gabros. <br />Por seu lado se a viscosidade for baixa, a velocidade de ascensão é grande, podendo o material chegar a superfície ainda fundido, acabando por solidificar à superfície. Neste caso o arrefecimento é rápido originado minerais mais pequenos, originam-se assim rochas extrusivas, sendo a mais comum o basalto. Em certas situações os basaltos apresenta textura que evidencia uma génese em duas fases. Basicamente verifica-se a existência de cristais de grandes dimensões misturados com minerais de menores dimensões, os de maiores dimensões formaram-se durante a ascensão do magma onde o arrefecimento é lento, por seu lado os minerais de menores dimensões representam o arrefecimento rápido que o magma sofre já à superfície. <br />Andesíticos<br />163449078422500Estes magmas representam apenas 10% do magma que ascende até à superfície, mais rico em sílica que o basáltico e com maior quantidade de gases. Forma-se nas zonas de subducção, como por exemplo na zona dos Andes, facto esse que está na origem do nome deste tipo de magma. A forma como este tipo de magma se forma não está ainda esclarecido e o facto de ocorrer em profundidade não simplifica a situação. <br />A composição do magma andesítico depende da quantidade e qualidade do fundo oceânico subdotado, bem como a quantidade e qualidade do material que constitui a placa oceânica, logo este magma acaba por ter uma constituição mista. Além disso junta-se a água, tal como já foi explicado atrás. De facto este último constituinte é de extrema importância uma vez que baixa o ponto de fusão do material, permitindo que a profundidade relativamente baixa, na ordem dos 10 a 20km. No entanto a água ao chegar aos 5km de profundidade poderá já encontrar-se a 150°C. Neste momento estará a perguntar como será possível que a água chegue aos 20km de profundidade de forma a possibilitar a diminuição do ponto de fusão. Acontece que a água pode manter-se no estado líquido a temperaturas muito superiores aos 100°C quando sujeita a elevadas pressões (isto é, não passa ao estado gasoso), situação essa que se verifica com o aumento da profundidade. <br />Se os magmas andesíticos ascenderem até à superfície, darão origem a rochas extrusivas como por exemplo os andesitos, mas se por seu lado ficarem presas na crusta e ai arrefecerem lentamente, formam-se os dioritos. <br />Riolíticos<br />244411590678000Este tipo de magma representa, tal como o andesítico, apenas 10% do magma que ascende até à superfície. Julga-se que possa resultar da fusão da crusta continental, sendo por isso bastante rica em sílica, água e gases (que se encontram originalmente nas rochas da crusta que funde), nomeadamente, dióxido de carbono. <br />A formação deste tipo de magma parece ocorrer nas zonas de convergência entre placas continentais, isto é, nas zonas de formação de cadeias montanhosas. Nestas zonas a colisão das duas placas leva a um aumento da pressão e da temperatura, podendo originar fenómenos de metamorfismo, no entanto se o processo for intenso o suficiente pode ocorrer fusão parcial das rochas da crusta originando o magma riolítico. Este magma, por ter elevada concentração de sílica é básico, muito viscoso e de baixa temperatura, podendo solidificar no interior da cadeia montanhosa. O arrefecimento ocorre assim lentamente e em profundidade, formando rochas intrusivas com minerais de grandes dimensões. As rochas mais conhecida é o granito, que permanece oculta no interior da cadeia montanhosa até que a erosão desgasta a rocha circundante que é menos resistente que o granito, expondo-o assim.<br />Consolidação de magmas<br />As unidades estruturais das rochas são os minerais, por sua vez estes formam-se por cristalização do magma. As substâncias não cristalizam todas a mesma temperatura e pressão. Assim à medida que o magma vai passando por variações de pressão e temperatura ocorre a cristalização dos diferentes minerais. Isto acontece também porque o magma não é uma mistura homogénea de material, isto é, é uma mistura de diferentes elementos.<br />3025140-44259500Além do material que vai originar os minerais tem ainda vapores que podem sublimar e fluídos que vaporizam com deposição de materiais dissolvidos. <br />No magma, devido ao seu estado fundido (encontra-se a altas temperaturas), as partículas encontram-se livres, movimentando-se livremente. Esses movimentos dependem não só de factores internos (inerentes à constituição do magma) como também de factores exteriores como: agitação do meio em que se formam, a duração do processo, espaço disponível e claro a temperatura.<br />Regra geral, quanto mais calmo, mais lento com um decrescimento gradual da temperatura, e mais espaço houver maiores e mais organizados vão ser os minerais. <br />Assim as partículas organizam-se ordenadamente nas diferentes direcções do espaço resultando num crescimento harmónico. Por vezes o mineral não cresce de igual forma em todas as direcções, adquirindo formas diferentes uns dos outros. Embora as formas dos cristais dependam das condições exteriores, a sua organização interna não é variável relativamente às condições. Relembrar que uma das características dos minerais é terem uma rede cristalina bem definida para cada tipo de mineral. <br />2762885110236000A estrutura cristalina consiste na repetição de enumeras fiadas de partículas ordenadas segundo várias direcções, forma-se assim uma rede em que as unidades são sempre paralelepípedos. Estes podem variar nas dimensões das arestas, nos ângulos que estas fazem entre si, e claro na constituição química, originando assim minerais diferentes. Esta rede denomina-se de malha elementar ou motivo cristalino. A repetição no espaço da malha elementar, em todas as direcções permite a cristalização crescente do mineral, formando-se então uma rede tridimensional ou sistema reticular, que em última análise é o mineral. <br />Basicamente a estrutura cristalina representa a ordenação espacial dos átomos/iões do mineral de forma a ordenar a rede na estrutura mais forte possível (de acordo com a composição química). Átomos ou iões são os elementos básicos de cada paralelepípedo. <br />Segundo esta teoria denominada por teoria reticular, propriedade como a clivagem, fractura e condutibilidade calorífica, são explicadas pelas forças que se estabelecem entre as partículas. Por exemplo, a clivagem ocorre sempre onde as forças são mais fracas, estas formam planos paralelos entre si, logo permite a separação de partes dos minerais. <br />Devido ao facto das partículas tenderem a organizar-se é normal apresentarem formas poliédricas, se para tal ocorrem as condições necessárias. No entanto às vezes as tais condições não se reúnem e como tal as partículas não se conseguem organizar devidamente, por outas palavras, não se constitui o sistema reticular. A estrutura não se apresenta ordenada, tal como a dos líquidos, mas é rígida apresentando resistência à força de compressão. Esta estrutura denomina-se de estrutura vítrea ou amorfa. <br />O facto de apresentar uma estrutura desorganizada confere a estes minerais propriedades dos líquidos, no entanto, muito viscoso. Na realidade o vidro é um mineral à base de sílica onde o arrefecimento é muito rápido, pelo que as partículas não se organizaram de forma harmónica, logo formando uma estrutura amorfa, assim o vidro é um líquido extremamente viscoso. <br />Silicatos – principais constituintes das rochas<br />332422550342800023679152413000Cerca de 95% da massa e volume da crusta terrestre é formado por minerais silicatados, isto é, minerais com base em sílica (Si). A estrutura mais comum de todos os silicatados é o ião (SiO4)4-. O elemento de sílica tende a ligar-se a quatro elementos de oxigénio, formando um tetraedro, a malha elementar, mostrando uma característica essencial, é electricamente neutro (por essa razão são muito pouco solúveis em água). Desta forma um tetraedro tende a unir-se a outro tetraedro vizinho por uma série de catiões (carga positiva) que actuam como elo entre os tetraedros. À medida que se vão acrescentando mais tetraedros, fenómeno denominado de polimerização, o mineral vai crescendo, formando um sistema reticular. O fenómeno de polimerização do silicato é uma característica inerente à química do planeta Terra, a forma como ocorre a polimerização, que pode diferir devido ao facto de utilizarem diferentes catiões de elo, permite criar diferentes tipos de silicatos. <br />O quartzo é um dos silicatos mais conhecidos, presentes em muitas rochas, de dureza elevada e formação tardia no magma. <br />Isomorfismo e Polimorfismo<br />Durante muito tempo pensou-se que os minerais tinham composição química e estrutura interna (sistema reticular) única. No entanto ocorrem minerais onde isso não se verifica, isto é, o mesmo tipo de mineral pode ter composição química ligeiramente diferente (mantendo a estrutura cristalina igual) ou apresentar estrutura cristalina diferente (mantendo a composição química igual). Estas duas situações são conhecidas como isomorfos e polimorfos, respectivamente. <br />37966651642110AlbiteAlbiteOs isomorfos (do grego, a mesma forma) são minerais que embora quimicamente diferentes, podem apresentar a mesma malha cristalina. Isto ocorre por substituição de determinado ião por outro com iguais características, assim para que tal ocorra os iões que se trocam têm que apresentar afinidade química, isto é, têm que ser muito semelhantes, nomeadamente ao nível do raio iónico (a diferença não pode oscilar mais do que 15%) e ter a mesma carga eléctrica. Nestas condições a troca é possível pois a malha mantêm-se estável. Esta situação ocorre em muitos minerais, onde se destacam os feldspatos. Nestes o Na+ pode ser substituído por Ca+, formando o conjunto de diferentes feldspatos em que varia a percentagem relativa de Na+ e Ca+. Ao conjunto de todos os diferentes tipos de feldspatos dá-se o nome de plagióclases. <br />4098290584835AnortiteAnortiteAs plagióclases representam um leque muito grande de minerais, desde aqueles que na constituição apresentam, entre outros elementos, só Na+ e nenhuma Ca+, é o caso da Albite, até à Anortite que possui apenas Ca+ e nenhum Na+ (além dos outros elementos normais), passando por outros minerais que apresentam percentagens variáveis de sódio e cálcio variável. Repare-se que o sódio e o cálcio são quimicamente são muito semelhantes, pelo que podem facilmente trocar-se mantendo no entanto os minerais estruturas cristalinas iguais, mas por apresentarem composição química diferentes apresentam características diferentes como por exemplo a cor. <br />A conjuntos como as plagióclases em que que os minerais mantêm a estrutura interna mas variam a composição dá-se o nome de séries isomorfas ou solução sólida, sendo que os diferentes minerais da série denominam-se de cristais de mistura ou misturas isomorfas. <br />A transição de um ião por outro julga-se que possa ser possível graças a elevação da temperatura do magma, que aumenta a amplitude das oscilações dos elementos, permitindo maior flexibilidade estrutural do cristal, ou seja permitindo a troca de um ião por outro. <br />3968115229870GrafiteGrafiteJá no caso do polimorfismo, minerais com a mesma composição química podem apresentar sistemas reticulares diferentes. O carbonato de cálcio (CaCO3) é um desses exemplos, podendo originar dois minerais diferentes como a calcite e a aragonite. Estes dois têm exactamente a mesma composição química mas malhas diferentes. <br />3549015885825DiamanteDiamanteAparentemente dois factores ambientais são essenciais para a formação de polimorfos, a temperatura e a pressão. Existe vários outros exemplos de polimorfos, mas o mais conhecido e interessante é o caso da grafite e do diamante, ambos são constituídos unicamente por carbono. Sobre pressões o carbono tende a fazer ligações laterais, formando lâminas de carbono que se ligam umas às outras por ligações fracas, pelo que a grafite apresenta clivagem laminar e é pouco dura. No entanto quando o carbono é sujeito a elevadas pressões, equivalentes aquelas que se pensa que se encontrem à 150km de profundidade, a estrutura é mais densa, os elementos em camada aproximam-se uns dos outros e estabelecem também entre si uma ligação forte, tão forte que este é o mineral mais resistente, pois as ligações são igualmente fortes em todas as direcções. <br />Diferenciação magmática<br />Embora existam apenas três tipos de magmas, ocorrem uma grande quantidade de minerais diferentes. Isto acontece porque a composição dos magmas é muito heterogénea, logo dá origem a muitos minerais diferentes. Conjuntos diferentes de minerais originam rochas magmáticas diferentes. Mesmo tendo dois magmas iguais, o conjunto de minerais formados poderá não ser igual nos dois, isto porque os minerais formados dependem não só da composição química dos minerais, mas também das condições em que se formam, logo condições diferentes levam a minerais diferentes. Isto porque os minerais não cristalizam todos ao mesmo tempo, não possuem todos a mesma temperatura de cristalização, alguns cristalizam a temperaturas muito altas, outros apenas a temperaturas mais baixas, chama-se a isso a cristalização fraccionada. Por essa razão magmas que não atingem temperaturas elevadas podem nunca originar determinados certos minerais, enquanto minerais que arrefeçam abruptamente poderão não dar origem a minerais que se formam a temperaturas inferiores (pois estes não vão ter tempo para se cristalizarem). <br />Além disso, mesmo que o magma arrefeça muito lentamente de forma a que possa passar por todas as gamas de temperaturas, à medida que os minerais de temperaturas superiores cristalizam, levam a que certos átomos/iões sejam retirados do magma não os tornado disponíveis para os minerais da parte final da série e como tal, podendo impedir que alguns minerais “frios” não se cristalizem. <br />O primeiro a verificar que os minerais vão se cristalizando em série e de forma faseada foi Bowen. Segundo este existem duas séries de reacções, que ocorrem ao mesmo tempo no magma e à medida que este arrefece, que ele designou respectivamente de série dos minerais ferromagnesianos ou série descontinua e a série das plagióclases ou série contínua. <br />Na série descontínua primeiro formam-se as olivinas, cujo ponto de fusão é mais alto, de seguida as piroxenas, as anfíbolas e por último as biotites. Por seu lado, ao mesmo tempo na série contínua começam por formar-se a anortite, mas à medida que a temperatura vai descendo o Cálcio vai sendo substituído por Sódio, até ao ponto que só se incorpora Sódio e por isso ocorre formação de Albite. Verifica-se assim que à medida que a temperatura diminui vão-se formandos os diferentes minerais da série de plagióclases. <br />Chega-se então a um ponto em que a temperatura do magma é já relativamente baixa e restam apenas alguns elementos, pelo que se formam feldspato potássico, seguido de moscovite e eventualmente quartzo (o último de todos). <br />Repare-se que à medida que se vão formando os diferentes minerais, o magma vai perdendo certos elementos e ficando relativamente mais rico em outros, isto é, vai ocorrendo diferenciação magmática. <br />As últimas fracções do magma são normalmente constituídos por água com voláteis e outras substâncias em solução como a sílica, a plagióclase sódica e o feldspato potássico, que constituem as soluções hidrotermais, que podem preencher fendas nas rochas, onde os materiais remanescentes cristalizam por um só mineral ou por vários minerais associados. <br />Segundo as ideias de Bowen, mesmo um magma basáltico pode produzir magmas diversificados, até magmas riolíticos, através da diferenciação magmática. Desta forma os granitos deveriam ser abundantes na crusta oceânica, no entanto só se encontram na crusta continental, logo os granitos não deverão ser produzidos por diferenciação magmática como Bowen explicava, mas sim por fusão parcial das rochas da crusta continental. <br />Verificou-se assim que o processo de formação das rochas magmáticas não é ainda bem conhecido, além disso novos conhecimentos parecem mostrar que o processo de diferenciação deve ser mais complexo pois:<br />O magma não arrefece uniformemente, podendo mesmo ocorrer reaquecimento do magma.<br />230124027114500Alguns magmas são imiscíveis, e se coexistirem na mesma câmara magmática cada forma os seus minerais.<br />Magmas imiscíveis podem dar origem a minerais diferentes daqueles que dariam isoladamente.<br />Os magmas ao consolidarem podem assimilar materiais das rochas encaixantes, modificando a sua composição. <br />

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