factores de metamorfismo, reacoes metamórficas

1. Elementos:
 Alberto Manaca Maonguere;
 Dias Serafim Pandze;
 Ernesto Domingos Victorino;
 Guacha Armando Paulo;
 João Augusto Chocuda;
 Pedro Luis Januario

2.  As mudanças de pressão e temperatura causam reacções químicas
entre os minerais enquanto a deformação é essencialmente
mecânica causando distorção nas estruturas pré-existentes nas
rochas ou, junto com as reacções químicas, formando novas
estruturas características de metamorfismo.
 Mudanças estruturais devido a deformação podem ser de grande
escala (macroscópico, em escala de afloramento, ou das cadeias
de montanhas), ou em escala bem menor (microscópica),
refletindo frequentemente estruturas maiores do afloramento.
Esses aspectos são tratados, em geral, na disciplina Geologia
Estrutural. Na Petrologia metamórfica, trata-se das estruturas das
rochas metamórficas em relação às reacções químicas e às
transformações minerais.

3. Metamorfismo; é o ajustamento mineralógico e estrutural das rochas sólidas às
condições físicas e químicas que surgem em profundidade, abaixo da zona de
metamorfismo e cimentação, e que diferem das condições em que as rochas se
originaram. (F.J. Turner & J. Verhoogen, 1960, Igneous and Metamorphic
Petrology, McGraw-Hill).
Os processos metamórficos ocorrem no âmago da crusta e, a sua actuação é
inacessível a observação directa. As mudanças estruturais devido a deformação
podem ser de grandes escalas ou em escalas menores, reflectindo
frequentemente estruturas maiores do afloramento. Os fluidos (na sua maioria
os aquosos) desempenham um papel preponderante nos processos de mudanças
visto que, eles são um constituinte frequente de muitas rochas submetidas a
transformação metamórfica.

4.  Os principais factores do metamorfismo são as mudanças na
temperatura, pressão e composição dos fluidos ou forte
deformação.
Temperatura
Pressão
Fluidos

5.  Estas mudanças causam a recristalização no estado
sólido como a rocha muda para o equilíbrio com novo
ambiente.
 O metamorfismo provoca uma série de mudanças na
textura e composição de uma rocha.
 As mudanças ocorrem para restauração de equilíbrio de
rochas sujeitas a um ambiente diferente daquele em que
se formou inicialmente.
 Vários agentes de mudanças agem em combinação e
criam ambientes metamórficos característicos
dependendo de quais factores são mais importantes.
2.1.Factores de metamorfismo

6. Temperatura
 O calor é um dos factores mais
importantes no metamorfismo.
 Com o aumento da temperatura
de uma rocha, os seus minerais
podem se tornar instáveis e
reagir com outros minerais para
formar novas associações
minerais que sejam estáveis sob
as novas condições.
 Abaixo de 200 ° C, as velocidades
das reacções são baixas, e a
maioria dos minerais
permanecerá inalterada por
milhões de anos.
2.1.Factores de metamorfismo

7.  À medida que a temperatura
sobe, as reações químicas
tornam-se mais vigorosas.
 As estruturas cristalinas são
quebradas e recriadas usando
combinações diferentes de iões e
estruturas atômicas diferentes.
 Como resultado, novos minerais
aparecem.
Temperatura
2.1.Factores de metamorfismo

8.  Por ex. se a pressão é mantida
constante a 2kb e aumentar a
temperatura, o mineral andalusite
recristaliza para silimanite a cerca
de 600 ° C.
 Se a T continuar a aumentar, a rocha fica parcialmente fundida a 700
° C, e pode se formar mistura entre camadas de material sólido e
camadas de magma.
Temperatura
2.1.Factores de metamorfismo
 Quando a silimanite cristaliza, a
ligação entre os átomos é
rearranjada resultando em novas
formas cristalinas.
 A ideia fundamental aqui é que diferentes minerais estão em equilíbrio
em diferentes temperaturas.

9.  Os minerais numa rocha
são indicadores de
temperaturas em que a
rocha foi metamorfisada.
Temperatura
2.1.Factores de metamorfismo
 Por ex. Com uma diminuição de T, a silimanite torna-se
instável; mas porque as velocidades de reação são inferior a T
mais baixas, a silimanite pode percistirpor um longo tempo
sem se converter de volta para andalusite . Em tais casos o
mineral diz-se ser metastável.

10.  Intrusão de magma quente. As T de
magma variam entre cerca de 700-1200
° C, dependendo de suas composições.
 Zonas de diferentes associações minerais em rochas metamórficas,
mostram que alguma vez existiram fortes gradientes térmicos em
torno de intrusões ígneas.
Temperatura
2.1.Factores de metamorfismo
 A T de rochas encaixantes em torno de
uma intrusão aumenta à medida que o
calor difunde-se da intrusão.
 Este tipo de metamorfismo designa-se metamorfismo de contacto.
As duas formas mais importantes de adição de calor:

11.  A P aumenta quando as rochas estão
enterradas em altas profundidades da
superfície da Terra.
Pressão
2.1.Factores de metamorfismo
 Em zonas de subduções, onde a crosta
oceânica é empurrada profundamente
para o manto, também resulta em
aumento de P.
 O aumento de P também pode resultar
de empilhamento de camadas de
cavalgamento em limites de placas
convergentes.
 O enterro pode ser causado pela
sedimentação prlongada numa bacia.

12.  Durante uma elevação, as rochas
experimentam uma diminuição
progressiva de pressão.
 Um exemplo extremo é o diamante, o qual é estável a pressões
superiores a 30 Kb, alcançada em profundidades de mais de 100 km.
Pressão
2.1.Factores de metamorfismo
 Essas alterações podem ser tão
lentas que os minerais de altas
pressões permanecem
metaestáveis na nova pressão
mais baixa.
 Teorcamente, sofrem alterações
metamórficas para trazer o
equilibrio a pressões baixas.

13.  Se a rocha continuar a
seguir este caminho de P
e T, pode ocorrer fusão
parcial para formar
pequenos corpos de
magma.
Pressão
2.1.Factores de metamorfismo
 O de altas T e P produz metamorfismo de alto grau.
 O metamorfismo que
ocorre em baixas T e P é
chamado metamorfismo de
baixo grau.
 Obviamente, o
metamorfismo ocorre sob
diversas condições.

14.  A Circulação de água quente do mar através da crosta oceânica fria
produz mais rochas metassómáticas que todos outros processos
combinados.
Movimento dos fluidos
2.1.Factores de metamorfismo
 É o tipo mais característico do metamorfismo na crosta oceânica.
 Este é chamado metamorfismo de cordilheiras oceânicas, no qual,
olivina e piroxênio convertem-se em silicatos hidratados, incluindo
serpentina, clorite e talco.

15.  O sinal mais evidente de
pressão dirigida é a
orientação característica dos
grãos de minerais lamelares
tais como micas e clorite.
Deformação
2.1.Factores de metamorfismo
 No granito, os minerais
cristalizaram-se a partir de
uma fusão na ausência de
pressão dirigida. Cresceram
livremente em todas
direcções.
 Um resultado importante da
deformação metamórfica é o
alinhamento de minerais no
sentido da menor tensão.

16.  Muitas rochas metamórficas formam-se onde as pressões não
são orientadas de maneira uniforme, portanto, desenvolvem
texturas em que os grãos de minerais tem orientações
fortemente preferenciais.
Deformação
2.1.Factores de metamorfismo

17.  Os tamanhos dos grãos em rochas foliadas aumentam com a
intensidade do metamorfismo, ou seja, eles dependem da T e P
litostática. Variam de microscópicos a muito grossos.
Deformação: pressão dirigida
2.1.Factores de metamorfismo
 A foliação é um bom registo de deformação de rochas.
Geralmente forma-se durante a recristalização associada à
compressão horizontal regional.

18. 9.1. Factores do metamorfismo
Deformação: tensão dirigida
 Em rochas metamórficas mais foliadas, o alinhamento mineral é
praticamente perpendicular à direcção de orientação de pressão.
 A orientação da folheação, portanto, está intimamente
relacionada com as grandes dobras e padrões estruturais das
rochas.

19.  Os grãos típicos são poligonais,
reflectindo o crescimento mútuo e
competição por espaço.
 O crescimento de quartzo durante o
metamorfismo de arenito mostra este
tipo de textura.
Deformação: pressão uniforme
2.1.Factores de metamorfismo
 Os limites dos grãos são relativamente
rectos e junções triplas são comuns.

20. A transformação de um protólito no seu equivalente
metamórfico acontece devido as Reacções
metamórficas que ocorrem para reduzir a energia
livre do sistema diante às condições físicas e
químicos.
A reacção de formação de wollastonita a partir de
quartzo e calcita é um exemplo da reacção com
devolatização, no caso de carbonatação. Um
exemplo da reacção metamórfica com a
desidratação, é a reacção do argilomineral caolinita
com o quartzo para formar mica branca
denominada pirofilita (ver figura A) que acontece
logo no princípio de metamorfismo da rocha
pelítica.

21. Al2Si2O5(OH)4 + 2SiO Al2Si4O10(OH)2 + H2O
Caolinita Quartzo pirofilita (fase fluida)
Com o aumento do grau do metamorfismo, a pirofilita
(Al2Si4O10(OH)2) atinge o seu limite máximo de estabilidade,
ocorrendo deste modo em ruptura, como mostra a equação
asseguir:
Al2Si4O10(OH)2 Al2SiO5 + SiO2 + H2O
Pirofilita Andalusite ou ciania Quartzo (fase fluida)

23. De acordo com essa figura A, observa- se que as curvas de equilíbrios encontram
se no espaço pressão X temperatura, assim, temos:
(1)Al2Si2O5(OH)4 + SiO2 Al2Si4O10(OH)2+H2O
Caolinita Quartzo pirofilita (fase fluida)
(2)Al2Si4O10(OH)2 Al2SiO5 + SiO2 + H2O
Pirofilita Andalusite ou cianita água(fase fluida)
 (3) KAl3Si3O10 + SiO2 KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O
Moscovite K- Feld Cianita ou Silimanita

24. A cinética das Reacções metamórficas depende de (a):
 Natureza da assembleia mineral original e da sua
textura;
 A presença de uma fase fluida e da sua composição;
 Pressão e temperatura; e
 A deformação que a rocha sofre;
 Durante o processo de metamorfismo.

25. É definido como qualquer metamorfismo que ocorra numa
grande região sendo, por definição, o mais importante em
termos de extensão em área .
2.2.1. Metamorfismo regional:
Há três tipos de metamorfismo regional:
 Metamorfismo de carga ou soterramento
 Metamorfismo dínamo-termal ou orogênico
 Metamorfismo de fundo oceânico

26.  Resultado da compactação
devido a carga de sedimentos
em bacias sedimentares
(soterramento de espessas
camadas sedimentares e
vulcânicas);
2.2.1.Metamorfismo Regional:
2.2.1.1.Metamorfismo de carga ou soterramento
 Cristalização de novos minerais
sob influência de fluídos
intergranulares dos
sedimentos;
 Foliação horizontal sutil // a
estratificação;
 Deformação insignificante –
prevalece – PL;

27.  Em cinturões orogênicos nas
margens de placas
convergentes;
2.2.1.Metamorfismo Regional:
2.2.1.2.Metamorfismo dínamo-termal ou orogênico
 Responsável pela formação de
grande maioria das rochas da
crosta
 Rochas, em geral, estrutura
foliada
 Protólitos fortemente
deformados (dobrados e
cisalhado/falhados);
 Transformações metamórficas
⇒ sob efeito de T, P
litostática, P dirigida e tempo
(milhões de anos);
 Aitinge extensas regiões e
alcança níveis profundos da
crosta;

28.  Foliação penetrativa definida
pela orientação de minerais
placóides ou prismáticos.
2.2.1.Metamorfismo Regional:
2.2.1.2.Metamorfismo dínamo-termal ou orogênico
Xistosidade

29.  O termo foi definido por Miyashiro et al (1971) para descrever o tipo
de metamorfismo que ocorre nas cadeias meso-oceânicas, em
resposta ao crescimento do fundo oceânico.
2.2.1.Metamorfismo Regional:
2.2.1.3.Metamorfismo do fundo oceânico

30.  Este tipo de metamorfismo é atribuído ao alto fluxo de calor e a
circulação de fluidos que ocorre ao longo das dorsais oceânicas.
2.2.1.Metamorfismo Regional:
2.2.1.3.Metamorfismo do fundo oceânico
 A água é introduzida na rocha resultando numa circulação de
fluidos hidrotermais através da crosta oceânica.
Basalto ⇒ xisto verde ⇒ anfibolito.
 O mecanismo de criação de crosta e a interação com a água do
mar, pode produzir metamorfismo em toda crosta oceânica, em
escala regional.

31.  Ocorre nas vizinhanças de
uma rocha ígnea intrusiva
como resultado de efeitos
térmicos, ou metassomáticos,
do magma quente.
2.2.2.Metamorfismo de Contacto:
 Restrito as rochas encaixantes
ao redor da intrusão.
Metamorfismo de contato sofrido pelo
calcário devido ao resfriamento do
basalto

32.  Zoneamento mineralógico -
associações das fases metamórficas
são dispostas concentricamente em
volta do corpo intrusivo e a
intensidade da recristalização, e
graus metamórficos, aumentam em
direção à intrusão.
2.2.2.Metamorfismo de Contacto:

33.  O metamorfismo de contato é um processo dinâmico que pode
ocorrer em diversos ambientes tectônicos: orogênicos,
anorogênicos, intra-placa ou margens de placas. As melhores
auréolas ocorrem em ambientes anorogênicos.
2.2.2.Metamorfismo de Contacto:

34.  Adjacentes a falhas e zonas de
cisalhamento;
2.2.3.Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico:
 ZC superficiais⇒ deformação
rúptil, minerais são
fragmentados ou mesmo
pulverizado
 ZC profundas ⇒ minerais com
comportamento dúctil ⇒ forte
deformação plástica e
estiramento.
 Reduz a granulação da rocha em
escala diversa, deformando em
escala variável;

35. Protomilonito, milonito e ultramilonito
2.2.3.Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico:

36.  Como este tipo de
metamorfismo é
produzido ao longo de
zonas de falha e zonas de
cisalhamento, é
normalmente restrito a
zonas orogênicas,
ocorrendo ao longo de
margens de placas.
2.2.3.Metamorfismo Dinâmico ou Cataclástico:

37.  Impacto de grandes meteroritos;
2.2.4.Metamorfismo de Impacto:
 O metamorfismo de impacto é
caracterizado por condições de
pressões e temperaturas
extremamente altas (dezenas a
centenas de kbars) provocadas
pelas ondas de impacto.
 Energia do impacto é dissipada
como ondas de choque ⇒ fratura
e desloca a rocha formando a
cratera de impacto;

38. As fácies metamórficas são agrupamentos de rochas de varias
composições mineralógicas formados em diferentes graus de
metamorfismo e de protolitos diferentes; pois, existem dois pontos
essenciais que permitem caracterizar o conceito de fácies
metamórficas, nomeadamente:
 Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados a partir de
protolitos de composições diferentes num mesmo grau de
metamorfismo; e
 Diferentes tipos de rochas metamórficas são formados sobre
diferentes graus de metamorfismo a partir de protolitos da mesma
composição.

39. As principais rochas metamórficas são encontradas no
campo pressão X temperatura, como mostra a figura B
asseguir, assim, temos as seguintes fácies nas
metamórficas de acordo com a figura asseguir:

42. Obrigado pela vossa
atenção!