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A tensão normal pode ser considerada como:           Compressivas – quando a resultante das forças actuantes é convergent...
Comportamento mecânico das rochas         As rochas embora sólidas à temperatura ambiente, já passaram, a sua maioria, por...
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Resumo 11º ano - rochas metamórficas

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Resumo 11º ano - rochas metamórficas

  1. 1. Agrupamento de Escolas de Proença-a-Nova Biologia e Geologia 11º Ano Resumo ROCHAS METAMÓRFICAS: GÉNESE E TIPOS As rochas são encaradas como algo estável eimutável, no entanto isso só se verifica quandocomparado com a escala de tempo humana. Narealidade, as rochas são algo bastante dinâmico em queactuam diversos e contínuos processos, cuja duração émuito prolongada, ao nível dos milhões de anos, e quelevam a que as rochas sofram alterações etransformações significativas muitasvezes com resultados espectaculares. Desde há milhões de anos que aenergia interna da Terra leva aprofundas deformações da litosfera,como consequência desta dinâmicatendem a originar-se forças tectónicasque deformam em grande escala osmateriais rochosos. Estas deformaçõestraduzem-se no aparecimento deestruturas geológicas como as falhas e as dobras. Quando um corpo é sujeito a forças externas, ocorrem alterações ao nível da estruturainterna nomeadamente pelo desenvolvimento de forças internas que tendem a manter ou arestaurar a forma original do objecto. Quando esta situação se verifica dizemos que o corpo seencontra sobre tensão. Denomina-se tensão à força exercida por unidade de área, assim se amesma força for aplicada em duas superfícies distintas, cada uma delas com áreas diferentes,a tensão aplicada será maior quando menor for a área. A tensão, enquanto força, podedecompor-se em duas componentes, a tensão normal, orientada perpendicularmente aoplano em que a força se aplica; e tensão cisalhante ou de corte, cuja orientação é paralela aoplano em que a tensão se aplica.______________________________________________________________________________________________ Página 1 de 14
  2. 2. A tensão normal pode ser considerada como:  Compressivas – quando a resultante das forças actuantes é convergente.  Distensivas – quando a resultante das forças actuantes é divergente. Dependendo do tipo de forças, as transformações nas rochas vão ser distintos. Adeformação pode corresponder a alterações no volume ou da forma, sendo que na maiorparte dos casos o que ocorre é uma mistura das duas situações. Assim a cada tipo de tensão,as rochas vão sofrer transformações de volume e forma que são característicos, como se podeverificar no esquema seguinte. Temos no entanto que compreender que por vezes uma dada zona não está sujeitaapenas a um tipo de tensões, mas sim, ao longo dos milhões de anos, pode ser sujeito a umconjunto diferente de tensões que levam a que as deformações sejam uma mistura de todasas forças aplicadas.______________________________________________________________________________________________ Página 2 de 14
  3. 3. Comportamento mecânico das rochas As rochas embora sólidas à temperatura ambiente, já passaram, a sua maioria, porcondições termodinâmicas que as colocaram próximas do estado de fusão. O comportamentodos materiais quando submetidos a estados de tensão por ser elástico ou plástico.  Comportamento elástico – a deformação é reversível e proporcional ao estado de tensão aplicado. O material suporta esta situação desde que não se ultrapasse o seu limite de elasticidade.  Comportamento plástico – uma vez ultrapassado o limite elástico (ponto de cedência) a alteração do volume e/ou forma do material mantém-se permanentemente, mesmo que a situação de tensão termine. Por vezes devido a acção contínua da tensão as rochas atingem o limite de resistência máxima (limite de plasticidade) entrando em ruptura, isto é, partem. De uma forma geral, os materiais geológicos em condições de baixa profundidade,entre os 15 e os 20km, apresentam comportamento elástico, seguido de ruptura, pelo que sediz que a deformação ocorreu em regime frágil. A profundidade mais elevada, caracterizadaspor pressões crescentes, as rochas não entram em ruptura tão facilmente, logo apresentamcomportamento plástico, pelo que se diz que a deformação ocorreu em regime dúctil. O comportamento dos materiais geológicos depende muitas vezes das condições detemperatura e pressão, que por sua vez dependem normalmente da profundidade. No entantooutros parâmetros influenciam este comportamento, tal como a composiçãoquímica/mineralógica, a temperatura e pressão dos fluídos intersticiais (como a água). O aumento da temperatura e da pressão (confinante) origina condições em que setorna difícil alcançar a ruptura dos materiais, isto é, a deformação vai-se tornandoprogressivamente dúctil. Já à superfície o material tende a ser mais poroso, o que permite aentrada de água que leva a que o material entre em ruptura facilmente, logo cria-se umregime frágil. As deformações patentes nas rochas são então registos, dos mais variados, no materialgeológico (rochas, cristais e sedimentos) em resposta às tensões a que as rochas são sujeitas. Simular condições necessárias à formação de falhas e dobras é impossível emlaboratório, primeiro porque as pressões e temperaturas necessárias são tão altas que é______________________________________________________________________________________________ Página 3 de 14
  4. 4. impossível recreá-las em laboratório, segundo as rochas são uma mistura complexa deminerais, cada uma única, mesmo dois granitos, embora sejam o mesmo tipo de rocha, podemser completamente diferentes em comportamento por terem proporções de mineraisdiferentes, logo apresentar comportamentos distintos. Assim os resultados em laboratório nãose podem generalizar a todas as rochas. No entanto, e dada a dificuldade do estudo do comportamento das rochas, podemosgeneralizar que as principais deformações das rochas são as dobras e as falhas. Falhas As falhas são superfícies de fracturas onde ocorreu um movimento relativo entre doisblocos. Estas estruturas podem ir desde formações microscópicas até zonas de falha demilhares de quilómetros. Ao analisar uma falha devemos ter em conta os seguintes elementos: Superfície de fractura ao Plano de Falha longo da qual ocorreu (A) movimento dos blocos. Distância entre dois pontos que anteriormente à Rejecto (DD’) actuação da falha estavam em contacto. Bloco que se encontra acima Tecto (E) do plano de falha. Bloco que está situado abaixo Muro (F) do plano de falha. Qualquer plano pode ser Atitude referenciado através da sua direcção e inclinação. De acordo com o movimento relativo entre os dois blocos, isto é, entre tecto e muro asfalhas podem ser classificadas como normais, inversas ou de desligamento. Em muitas zonas de falha a superfície de fractura apresenta-se polida e estriada oucom sulcos, testemunhos do movimento de um bloco relativamente ao outro. Estas marcassão de extrema importância pois permitem determinar a direcção do movimento.______________________________________________________________________________________________ Página 4 de 14
  5. 5. Tipos de falhas Falha em que o tecto (blocoFalha Normal superior) desce relativamente ao bloco inferior (muro). Resulta de forças distensivas, como as que existem em zonas divergentes. Neste tipo de falhas o tecto sobe relativamente ao muro. ResultamFalha Inversa da actuação de forças compressivas, como as que existem nas zonas de colisão de placas. São falhas resultantes da acção deFalha de desligamento tensões cisalhantes, os blocos apresentam movimentos laterais ao longo do plano de falha. São frequentes nos limites conservativos. Dobras Por definição uma dobra é uma deformação que se caracteriza pelo encurvamento decamadas inicialmente planas. Estas estruturasencontram-se a diferentes escalas, desdemicroscópicas até macroscópicas de tal formaque apenas afastando-nos muito nosapercebemos que realmente as rochas estãodobradas. As dobras são descritas tendo em contacertos elementos caracterizadores da suageometria. Quando se analisa uma dobra é necessário determinar, dependendo da secçãoestudada, as linhas de máxima curvatura e as de mínima curvatura.______________________________________________________________________________________________ Página 5 de 14
  6. 6. Elementos de um Dobra Para que a descrição das dobras seja ainda mais correcta é normal classificar as dobrastendo em consideração a sua orientação no espaço e a idade relativa da sequência de estratos. Relativamente a orientação espacial, estas podem apresentar a abertura virada parabaixo – antiforma; abertura voltada para cima – sinforma; ou uma abertura orientadalateralmente, nem para cima nem para baixo, pelo que se denominam de dobras neutras.______________________________________________________________________________________________ Página 6 de 14
  7. 7. Sempre que se consiga determinar aidade das camadas e se verificar que onúcleo, ou seja, as camadas mais internas dadobra de uma antiforma é ocupado pelasformações mais antigas, trata-se de umadobra anticlinal. Se por seu lado o núcleo deuma sinforma for constituído camadas maisrecentes, trata-se de uma dobra sinclinal. A Dobra anticlinalutilização destes termos implica que sejaconhecida a sequência de deposição de estratos, além disso estes termos apenas podem serutilizados em séries de rochas sedimentares ou sequências vulcânicas, dado que apenas estaspodem apresentar sequências temporais inalteradas. Outro parâmetro essencial no estudo das dobras é a determinação da atitude dadobra, que representa a posição geométrica da dobra, que por sua vez é definida por outrosdois parâmetros: a direcção e inclinação. Metamorfismo As rochas quando submetidas a condições termodinâmicas substancialmentediferentes das existentes aquando da sua origem, tornam-se instáveis e, por isso,______________________________________________________________________________________________ Página 7 de 14
  8. 8. experimentam transformações mais ou mesmo acentuadas, reajustando-se às novas condiçõesambientais. O processo geológico que consiste num conjunto de transformações mineralógicas,químicas e estruturais que ocorrem no estado sólido, em rochas sujeitas a estados de tensão, atemperatura e pressão diferentes da sua génese, denominam-se metamorfismo. Os fenómenos de metamorfismo são frequentes em contextos tectónicos das zonas desubducção, cadeias orogénicas ou na proximidade da instalação de magma no seio de rochasexistentes. A maioria das modificações induzidas durante o processo metamórfico depende daactuação de um conjunto de factores de metamorfismo. As tensões (pressões), o calor e acomposição dos fluídos actuando em enormes intervalos de tempo são factores quecondicionam o metamorfismo. Tensão As rochas metamórficas são formadas a diferentes profundidade,à medida que as rochas aumentam a profundidade na crusta terrestre, são sujeitas a camposde tensões quer devido ao peso exercido pela coluna de material suprajacente, que devido aosmovimentos tectónicos. Essa pressão denomina-se de tensão litostática. A profundidade de 3km a pressão litostática é exercida de igual modo em todas asdirecções, o que origina a diminuição do volume dos materiais rochosos, aumentando por issoa sua densidade.______________________________________________________________________________________________ Página 8 de 14
  9. 9. A maioria das rochas metamórficas exibe, contudo, o efeito de um outro tipo detensão, uma vez que as forças não são exercidas de igual modo em todas as direcções. Estatensão é designada por tensão não litostática ou dirigida. Como consequência desta tensão osminerais são orientados segundo um plano preferencial, que tendem a ficar alinhadosperpendicularmente à direcção da força. As rochas, quando sujeitas à acção de tensõesdirigidas, podem ser comprimidas ou estriadas consoante a tensão actuante seja do tipocompressivo, respectivamente. Calor O calor afecta de forma significativa a mineralogia e a textura de uma rocha, tendouma importância muito grande no processo de formação das rochas metamórficas. À medidaque as rochas aprofundam vão sendo sujeitas a temperaturas crescente, que não sendosuficientes para os fundir, provoca alterações importantes nos seus minerais constituintes. Deste modo, a rocha ajusta-se aos novos valores de temperatura, estabelecendo-senovas ligações atómicas, surgindo novas redes cristalinas e, consequentemente aparecemoutros minerais, mais estáveis segundo as novas condições. Uma das fontes de calor importante nos processos metamórficos nos processosmetamórficos provém do contacto entre rochas e intrusões magmáticas, formando-se emvolta da intrusão uma auréola de rocha metamórfica que se denomina auréola metamórfica.______________________________________________________________________________________________ Página 9 de 14
  10. 10. Se as temperaturas ultrapassarem, normalmente, os 800°C as rochas fundemverificando-se então a transição do ambiente metamórfica para o magmático. Fluídos Muitas das alterações químicas e mineralógicas que ocorrem durante o processo demetamorfismo devem-se a fluídos que circulam nas rochas que estão sujeitas a estesprocessos. Entre os fluídos destaca-se a água, que em profundidade se encontra a altastemperaturas e pressões, que podem transportar vários iões em solução. Fluídos libertadosdurante a instalação de um corpo magmático podem desencadear e acelerar processos demetamorfismo. Estas soluções reagem com as rochas, alterando a sua composição química emineralógicas, substituindo, por vezes totalmente certos minerais existentes na rocha. Durante o processo de metamorfismo podem libertar-se fluídos capazes de induzirtransformações nas rochas. Um dos factores essenciais no metamorfismo é o tempo, dado que todos estesprocessos são extremamente lentos. Mineralogia das rochas metamórficas As rochas metamórficas são relativamente abundantes na crusta terrestre, como porexemplo no núcleo de cadeias montanhosas recentes (Alpes, Himalaias…), bem como emzonas continentais estáveis (cratões). Normalmente recobertas por rochas sedimentares eencontram-se frequentemente subjacentes a rochas metamórficas discordantes. Os minerais das rochas são mais estáveis em ambientes semelhantes àqueles queestiveram presentes durante a sua formação. Quando essas condições se alteram, os mineraispodem experimentar transformações. Temperaturas e pressões diferentes das iniciais levam aque os minerais se tornem instáveis pelo que sofrem alterações nomeadamente ao nível dasassociações minerais, e/ou diferentes texturas, devido a novos arranjos de partículas,ocorrendo, desta forma, processos de recristalização. A recristalização verifica-se pela alteração da estrutura cristalina do mineral, podendotambém ocorrer recristalização induzida pela circulação de fluídos que alteram a composiçãoquímica dos minerais pré-existentes. Uma das formas de distinguir as rochas metamórficas de outro tipo de rochas éatravés da sua mineralogia específica. Alguns minerais são mesmo específicos de ambientesmetamórficos e podem caracterizar as condições presentes num determinado contexto______________________________________________________________________________________________ Página 10 de 14
  11. 11. metamórfico. Destacam-se a clorite, a estaurolite, a silimanite, a granada, a cianite, aandaluzite e o epídoto. A identificação de determinados grupos de minerais em rochas existentes numadeterminada zona afectada por metamorfismo pode ser utilizada na caracterização dascondições termodinâmicas reinantes durante o processo metamórfico. Assim quando umdeterminado mineral permite inferir essas condições, geradoras de rochas metamórficas,designamo-los de mineral-índice. Por exemplo, a andaluzite, cianite e a silimanite são polimorfos de aluminosilicatos, aandaluzite é indicadora de condições de baixa pressão e baixa-média temperatura; por seulado a cianite é indicadora de condições de elevadas pressões; já a silimanite indica ambientesde elevadas temperaturas. Tendo em conta ascondições de temperatura epressão que estiverampresentes na formação deuma rocha metamórficapodemos distinguir trêsníveis de metamorfismo:baixo, médio e alto grau demetamorfismo. As diferentes zonasmetamórficas são delimitadas por superfícies de igual grau de metamorfismo, chamadas deisógradas. Sendo definidas pelos pontos onde ocorrem pela primeira vez determinadosminerais índice.______________________________________________________________________________________________ Página 11 de 14
  12. 12. Tipos de metamorfismo Sabemos já que existem basicamente dois tipos de metamorfismo: o regional e o decontacto. Metamorfismo regional – metamorfismo que afecta extensas áreas da crustaterrestre, tendo origem em processos que envolvem, por vezes, um sequência de fenómenosrelacionados com a orogenia. Estetipo de metamorfismo estárelacionado com a tectónica deplacas em limites convergentes,onde se podem gerar elevadastemperaturas e condições detensão que variam de moderadasa altas. Quando as condições detemperatura e pressão atingemvalores muito elevados, como porexemplo temperaturas de 800°Cpode ocorrer fusão parcial,fenómeno conhecido comoultrametamorfismo e que é a fronteira para o magmatismo. Metamorfismo de contacto – ocorre em zonas próximas a intrusões magmáticas queantes de consolidar, e devido ao seu calor e fluídos libertados, propagam-se às rochasencaixantes alterando os minerais existentes nessas rochas. As zonas nas imediações daintrusão são fortementeaquecidas, logo alteradas; porseu lado as mais distantes sãomenos alteradas. Desenvolve-seassim uma zona de alteração,quer mineralógica querestrutural, denominada deauréola de metamorfismo. Nestetipo de metamorfismo o principalfactor é o calor, pelo quetambém se conhece por metamorfismo térmico.______________________________________________________________________________________________ Página 12 de 14
  13. 13. A extensão da auréola depende da dimensão da intrusão magmática, e cada zonadessa auréola vai ter características relativas ao modo como o calor e os fluídos afectaram arocha encaixante, bem como a sua composição mineralógico. De uma forma geral as rochas metamórficas mais próximas da intrusão, sãodesignadas de corneanas. Este termo pode também ser utilizado num contexto mais restritopara rochas metamórficas de contacto a partir de rochas argilosas. Os calcários por processosde metamorfismo de contacto podem originar mármore, por sua vez os arenitos podemoriginar quartzitos. Reforça-se a ideia que a variedade de rochas metamórficas depende não só do grau decalor e pressão actuantes durante o metamorfismo, mas também da composição mineralógicada rocha-mãe, também conhecida por protólito. Textura das rochas metamórficas Durante o processo metamórfico são produzidos novos arranjos mineralógicos,podendo mesmo existir alterações químicas das rochas iniciais. A textura de uma rocha édeterminada pelo tamanho, forma e arranjo dos minerais que a constituem. A foliação é assimuma forma de textura, de extrema importância para a classificação das rochas metamórficas. Entende-se por foliação uma estrutura planar originada durante os processosmetamórficos e que resulta quer de um alinhamento preferencial de certos mineraisanteriores ao processo metamórfico, como, por exemplo, as micas, quer da orientação denovos minerais formados durante o processo de recristalização. Muitas vezes a existência de foliação está relacionada com a presença de minerais comhábito tabular/lamelar, onde se destacam as micas, que sob a acção de tensões dirigidastendem a ficar orientados numa posição perpendicular à da tensão que afectou a rocha. Existem três tipos de foliação: Clivagem – presentes em rochas metamórficascujo metamorfismo foi de baixo grau. Nestas osprocessos metamórficos levam à ocorrência deorientação paralela dos minerais lamelares, tais como amoscovite e os minerais de argila. Este tipo de estruturaconduz ao aparecimento de planos de clivagem Filitofavoráveis à existência de fissilidade (facilidade das______________________________________________________________________________________________ Página 13 de 14
  14. 14. rochas se dividirem em lâminas). Xistosidade – o aumento do grau demetamorfismo permite a existência de significativosfenómenos de recristalização, verificando-se um maiordesenvolvimento dos cristais, nomeadamente de micas, Micaxistoquartzo e feldspatos. A xistosidade é uma forma defoliação desenvolvida pela orientação paralela de minerais tabulares e lamelares em rochasmetamórficas de grau grosseiro (visíveis a olho nu). Bandado gnáissico – é um tipo de foliaçãogerada por diferenciação em bandas por efeito detensões dirigidas e por ser identificado, por exemplo,em certas rochas de alto grau de metamorfismocomo o gnáisse. Face aos intensos fenómenos derecristalização, nomeadamente de minerais não Gnáisselamelares, como o quartzo e o feldspato, estes vãoser separados de outros como a biotite e a anfíbolas, formando-se bandas alternadas destesminerais que lhe conferem o bandado característico. Por vezes as rochas metamórficas não apresentamfoliação pelo que se denomina textura afoliadas ougranublástica. É o caso do quartzito, o mármore e ascorneanas, rochas metamórficas resultantes dometamorfismo de contacto. Corneana______________________________________________________________________________________________ Página 14 de 14

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