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1. O MAGMA
1.1 Generalidades:
No substrato da crosta consolidada ocorre a zona do magma, variando sua profundidade conforme a região. Admite – se que seja a 30 km nas regiões dos escudos pré – cambrianos, de grande antiguidade, e conseqüente estabilidade tectônica. Nas regiões vulcânicas a zona magmática localiza – se em profundidade bem menores.
O magma é uma mistura complexa de substâncias no estado de fusão, sendo umas mais, outras menos voláteis. As menos voláteis constituem a maior parte do magma e, na maioria das vezes, têm um elevado ponto de fusão, como a sílica, os silicatos diversos e alguns óxidos, todos eles em dissolução mútua. A consolidação do magma obedece as diversas leis da física e da química. O magma pode movimentar – se ativamente, por energia própria, ou passivamente, por forças tectônicas. Em certos lugares, o magma pode atingir a superfície terrestre, transbordando da cratera os vulcões (fig. 1.1) ou de vastas fendas sob a forma de larva, um exemplo disso pode ser observado na figura 1.2.
Figura 1.1 magma sendo expelido na forma de lava, transbordando sobre a cratera de um vulcão.
Figura 1.2 O magma atinge a superfície sob a forma de lava através de fendas.
1.2 CARACTERÍSTICAS DO MAGMA
1.2.1 Constituição do magma:
O magma é constituído de soluções complexas que ocorrem no interior da crosta terrestre, podendo ocupar espaços definidos e individualizados, que se denominam câmara magmática. O magma contém diversas substâncias geralmente pouco voláteis e com elevados pontos de fusão, na maioria das vezes. Predominam largamente os silicatos, seguidos dos óxidos, mais os compostos voláteis, sendo água o mais importante. Contém ainda gases de diversas naturezas e substâncias voláteis que escapam em grande parte sob a forma de vapores, não sendo por isso incorporados ás rochas. Os magmas constituem, assim, sistemas múltiplos de ponto de vista de equilíbrio físico – químico.
Os conhecimentos empíricos das condições físicas e físico – químicas, assim como do comportamento com as mudanças de temperatura e pressão em sistemas artificiais que procuram limitar os naturais, fornecem – nos idéias sobre o mecanismo dos fenômenos plutônicos e vulcânicos. As observações geológicas normalmente nos fornecem apenas os estágios finais da evolução magmática. Assim, as considerações físicas – químicas e pesquisas experimentais complementam as observações geológicas, na procura do esclarecimento de tão interessante e complexo problema, qual seja o da gênese das rochas magmáticas.
As porcentagens dos compostos pouco voláteis variam dentro dos limites bastante estreitos e não ilimitadamente como muitas vezes se supõe, fato este elucidado na tabela 1.1, que mostra a flutuação dos teores dos principais componentes não – voláteis das rochas ígneas.
Óxidos 60% das rochas ígneas 99% das rochas Magmáticas
SiO₂
Al₂O₃
Fe₂O₃
MgO
CaO
Na₂O
K₂O
Entre 45- 70%
13-19%
0-4%
0-4%
0-7%
2-5%
0-4%
Tabela > Variação das porcentagens dos compostos não voláteis em 60% e em 99% das rochas magmáticas.
Quanto mais baixo for o teor de sílica, maior é a quantidade de tetraedros isolados, o que dá ao magma o caráter de alta nitidez (ou pequena viscosidade). São os chamados magmas básicos.
Pouco se sabe sobre a natureza dos elementos voláteis, pois a lava, ao atingir a superfície já perdeu uma boa parte dos gases e, no magma consolidado em profundidade, poucos voláteis foram fixados. As principais causas do escape desses elementos voláteis residem no diâmetro atômico geralmente muito pequeno e na valência não compatível com a composição mais comum formadores das rochas ígneas. São assim desprendidos junto com a água que é o volátil mais comum (ver figura 1.3). São os principais motivos pelos quais estes elementos são encontrados nos veeiros hidrotermais ou nos pegmatitos, cuja fluidez, devida aos voláteis, é responsável pelo tamanho grande dos minerais que formam os pegmáticos.
Figura 1.3 emissão de água em altas temperaturas.
1.2.5 Resfriamento do magma:
Uma considerável massa magmática, situada a vários quilômetros de profundidade, vai emitindo o seu calor e vai – se lentamente resfriando. Com o correr de alguns milhões de anos, dependendo das condições de resfriamento, a massa estará solidificada por completo, resultando uma rocha magmática de profundidade, denominada plutônica. Neste processo de consolidação, vão – se formando minerais em uma ordem que obedece aos princípios da solubilidade do mineral em relação ao magma, no que diz respeito a sua composição química, pressão e temperatura (ver tabela 1.3)
Temperatura Condições do Atividades Atividades
Magma Plutônicas Vulcânicas Acima de 1000°C Totalmente Fundido
Nenhuma Nenhuma
Entre 1000°C e 800°C Cristalização dos minerais acessórios
Inicia – se a colocação do magma no espaço que irá ocupar.
Inicia – se o aumento da pressão na câmara magmática Aumento da pressão dos gases na fusão residual. Inicio da cristalização.
Metamorfismo de contato intenso nas rochas preexistentes.
Rompimento do teto, explosão e derramamento de lavas. Entre 800° e 700 °C Clímax da pressão nos gases. Cristalização quase no seu estado final.
Intrusões menores no interior do próprio plúton. Entre 700° e 250°C Desprendimento ativo de vapores
Fenômenos pneumátolíticos.
Fase de fumarola.
Entre 250° e 100°C Queda^ de^ pressão^ dos vapores. Formam – se soluções aquosas residuais.
Final das atividades plutônicas. Fase hidrotermal
Fase de solfatara
Tabela 1.3 Atividades plutônicas e Vulcânicas do magma, segundo sua temperatura e suas condições físico – químicas.
1.3 PERFIL MAGMÁTICO E NATUREZA DO MAGMA QUANTO A
PRESENÇA OU NÃO DE SiO₂ - Formação das rochas
O perfil magmático mostra a profundidade das diferentes zonas magmáticas dentro da crosta terrestre (ver figura 1.4) logo após um corte transversal, são nessas diferentes zonas em que o magma pode se consolidar ou não dando origem às rochas magmáticas.
Figura 1.4 mostra o perfil magmático.
O termo vulcanismo abrange todos os processos e eventos que permitem e provocam a ascensão de material magmático, juvenil, do interior da terra à superfície terrestre. Este material, juvenil pode ocorrer em estado gasoso, líquido e sólido.
2.2 O edifício vulcânico
O tipo mais comum, atualmente, é o chamado estrato - vulcão (ver figura 2.1).
Em profundidade situa – se a câmara magmática, partindo dela a chaminé que é a adutora do material vulcânico. A abertura afunilada que se comunica com o exterior denomina – se cratera. A montanha propriamente dita é formada pelo acúmulo de fragmentos freqüentemente intercalados com lavas. Geralmente predomina estes fragmentos, que são resultantes d a pulverização das rochas preexistentes. Estas podem ser tanto de origem vulcânica, provindo, neste caso, da fragmentação das rochas adjacentes ao complexo vulcânico.
Figura 2.1 Secção Geológica, mostra o perfil de um vulcão.
2.3 FORMA E CONSTITUIÇÃO DO EDIFÍCIO VULCÂNICO
Pelos processos vulcânicos, o material proveniente das profundezas da crosta terrestre, tanto da câmara magmática como das rochas encaixantes adjacentes ao aparelho vulcânico, acumula- se ao redor do conduto (que pode ser mais de um), formando montanhas de tamanhos consideráveis com o formato de um cone. Contudo a direção preferencial durante a explosão pode provocar forma irregulares assim como as correntes de lava que podem sair, preferencialmente por um dos flancos. Também a erosão posterior modifica freqüentemente a forma ideal do cone.
2.3.1 Cratera:
É a boca afunilada que se forma graças à explosão que se verifica no início da atividade de alguns vulcões. Não se tratando de vulcões explosivos, é abertura por onde saem as
lavas. Depois de uma erupção maior, a cratera torna – se relativamente funda em relação ao diâmetro e com paredes abruptas. Em geral, o diâmetro das crateras é inferior a 1 km. (ver tabela 2.1)
As crateras dos vulcões extintos ou inativos são freqüentemente cheias de água, formando os célebres lagos de crateras. São eles os responsáveis pelos grandes estragos causados nas explosões iniciais, durante as reativações vulcânicas, quando sua massa de água é projetada e em parte evaporada bruscamente, dando origem ás chuvas torrenciais.
Podem se distinguir genericamente três tipos de cratera:
- Cratera de acumulação – gerada pelo acumulo de material expulso pela chaminé;
- Cratera de explosão – na qual a rocha preexistente foi pulverizada pela força expansiva dos gases;
- Cratera de abatimento – ocasionada pelo colapso do edifício vulcânico que pode perder o apoio interno.
Vulcão Diâmetro em metros Profundidade em metros Monte Nouvo
Etna Vesúvio
Popocatepetl
370
520 700
600
117
250 350
300 Tabela 2.1 Dimensões de algumas crateras.
2.3.2 Caldeira:
O material fornecido por um vulcão, seja sob a forma de lava ou de tufos, muitas vezes atinge muitos quilômetros cúbicos. A eliminação de tão grande volume provoca uma deficiência de massa interior, que poderá ser compensada pelo colapso das partes exteriores. Assim formam – se ao redor do edifício vulcânico e da sua câmara magmática, zonas de fraturamento e a abatimento de conformação aproximadamente circular (ver figura 2.2).
dimensões menores. O aspecto destes blocos é geralmente escoriáceo. Às vezes estas atividades explosivas se manifestam de maneira rítmica
2.4.3 Atividade Vulcaniana:
Entre as diversas modalidades de vulcanismo explosivo, a vulcaniana se caracteriza pela alternância de longas fases de repouso (desde muitos anos e séculos) com erupções violentas e repentinas, por vezes altamente catastróficas. Geralmente inicia – se pelo escape violento de gases, seguido do lançamento de grande quantidade de material piroclástico e por último, derrame de lavas viscosas em menor quantidade em relação ao material piroclástico. Quando os gases formam uma coluna sobre a qual se espalham à maneira de um cogumelo, num efeito que faz lembrar as bombas atômicas.
Figura 2.4 última fase da atividade vulcaniana.
2.5 MATERIAIS PRODUZIDOS PELAS ATIVIDADES VULCÂNICAS
Os produtos produzidos pelas atividades vulcânicas podem ser divididos em três grupos:
a. Lavas – Massas magmáticas, em estado parcial ou total de fusão e que atingem a superfície terrestre e se derramam.
b. Materiais piroclásticos – Fragmentos que podem ter duas origens: derivando – se diretamente do magma, de maneira explosiva, ou então da fragmentação explosiva de rochas preexistentes.
c. Gases Vulcânicos – Forma gasosa liberada por exalação, durante as erupções e durante os períodos de calmaria as exalações gasosas podem ter grande importância.
Figura 2.5 Secção geológica de um vulcão, mostrando os materiais produzidos pelas atividades vulcânicas.
2.6 O VULCANISMO ATUAL E DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DOS
VULCÕES
O Vulcanismo atual é uma conseqüência de movimentos tectônicos modernos e ainda hoje ativos pelo enfraquecimento de certas faixas da crosta terrestre. Graças ao alívio da pressão em determinadas zonas situadas dentro da faixa tectônica instável, dá – se a liquefação de silicatos originalmente rígidos por causa da pressão reinante nas profundezas da crosta. Graças ainda a mobilidade que caracteriza as faixas instáveis, verifica – se a subida de massas magmáticas às zonas mais próximas da superfície. Os bolsões magmáticos, formados neste processo de penetração pelas zonas de mais fácil acesso são praticamente individualizados. Formam – se, assim câmaras locais e independentes, mas freqüentemente vizinhas.
Desde os tempos históricos conhecem – se cerca de 450 vulcões ativos (ver tabela 2.2), dos quais 353 se situam na região do Pacífico e cerca de 97 na região atlântico – índica. A grande maioria dos vulcões acha – se agrupada em zonas, principalmente ao longo das costas oceânicas, formando na região do Pacífico o chamado Círculo de Fogo (ver figura 2.6). No interior dos continentes são raras as atividades vulcânicas, exceto na África, que é atravessada no sentido norte – sul por uma faixa de tectonismo ativo, cheia de fraturas, que vai desde o mar Vermelho até as proximidades do Moçambique. O número de das atividades a partir de 1800, é estimado em cerca de 2400.
Cinta circumpacífica
Zona mediterrânea
Eurásia e África
Oceano Atlântico
Oceano Pacífico
litológica. No critério da classificação dos corpos magmáticos, considera – se freqüentemente sua situação em relação às rochas preexistentes. Distinguem – se, assim, corpos que obedecem à estrutura geológica das rochas preexistentes, que determinam a configuração morfológica dos plutóns. Estes localizam – se paralelamente em relação à estratificação ou à xistosidade. São por isso, denominadas formas concordantes. Por outro lado, numerosos outros corpos magmáticos, e principalmente os menores, cortam discordantemente as estruturas preexistentes, sendo chamadas formas discordantes.
3.2.1 Formas concordantes- (sil, lacólito, lopólito e facólito)
A intrusão magmática provoca um deslocamento da rocha encaixante segundo os planos de estratificação ou xistosidade. A forma do corpo magmático formado vai depender das condições físicas do magma.
SIL – sendo o magma pouco viscoso, a pressão da intrusão é transmitida hidrostaticamente a grandes distâncias, resultando, assim, corpos extensos e poucos espessos de forma tabular. Trata – se de um corpo intrusivo paralelo à estratificação ou xistosidade das rochas. (ver figura 3.1)
Figura 3.1 Intrusões concordantes, representadas pelo Sil e uma intrusão discordante representada pelo dique.
LACÓLITO – Em se tratando de um magma de alta viscosidade, sua pressão é dissipada graças ao atrito interno, resultando o represamento do magma que se acumula perto da fonte magmática dando origem a formas diferentes do primeiro caso – sil. São massas intrusivas lenticulares, plano – convexas, similares a um cogumelo. (ver figura 3.2)
Figura 3.2 Intrusão concordante LACÓLITO, observar seu formato semelhante a um cogumelo
LOPÓLITO – corresponde a uma forma intrusiva de grandes dimensões, lenticular e concordante, comprimida na sua parte central. Ocorre nos fundos de grandes dobras sinclinais. (ver figura 3.3 A)
FACÓLITO – corresponde a corpos magmáticos intrusivos de forma convexo – côncava, lembrando a secção de uma foice. (ver figura 3.3 B)
Figura 3.3 em A LAPÓLITO, caracterizado pela depressão na parte central e em B um FACÓLITO.
3.2.2 Formas discordantes - ( diques, “necks”, apófises, e batólicos)
Estas formas intrusivas independem da estrutura da rocha encaixante. Os corpos magmáticos cortam discordantemente a estratificação ou a xistosidade. Contudo, obedecem freqüentemente a outros elementos estruturais, como diaclasamentos, fendas, falhas ou aberturas produzidas por explosões vulcânicas.
DIQUE- Trata – se de uma massa magmática de forma tabular, discordante, preenchendo uma fenda aberta em outra rocha preexistente. Suas dimensões podem variar desde alguns centímetros até muitas dezenas de metros de largura, podendo ter comprimento de muitos quilômetros. (ver figura 3.1)
NECK – Em regiões de vulcanismo antigo podem aparecer formas cilíndricas, verticais, cujo diâmetro varia desde poucos metros até 1500 metros, atravessando as rochas preexistentes, podem constituir – se de do material pulverizado ou de rochas magmáticas. (Figura 3.4)
3.3.3 Variações texturais de granulação – Nas bordas do corpo magmático, a queda de temperatura é mais acentuada do que no centro. Como resultado do resfriamento e solidificação mais rápidos, formam – se rochas com granulação fina, podendo, mesmo, formar – se vidros, no caso de pequenos diques ou sils. O magma torna – se mais fluído, dando origem a textura grosseiras pegmatoídes, ou porfiroídes.
Na parte interna do corpo intrusivo a consolidação é mais lenta, permitindo a formação de texturas equigranulares. A zona de contato é ainda a sede de possíveis assimilações das rochas híbridas, como também ricas em restos não digeridos das rochas preexistentes.
3.4 DIACLASAMENTO
Como conseqüência da diminuição de volume, o corpo intrusivo sofre daqui por diante os efeitos desta contração, manifestados pela formação de diáclases, que são planos de fraqueza, segundo o qual a rocha tende a se romper. Nos corpos magmáticos de pequenos tamanhos, as diáclases de contração obedecem às linhas de igual perda térmica, denominadas isotermas. Nos grandes corpos magmáticos nem sempre é possível distinguir – se o diaclasamento de contração daquele produzido por forças de compressão ou tensão, sendo esta, muitas vezes relacionada ao alívio da carga, que faz diminuir a pressão inicial, quando a rocha se encontra em grandes profundidades.
Por outro lado, o magma ainda liquido, ocorrendo nas partes mais profundas, tenta subir exercendo pressões sobre a rocha já consolidada. Formam – se tensões que resultam em fraturas, estas possuem, geralmente, uma posição transversal à estrutura fluidal, como se vê na figura 3.5.
Nos diques, sils e lacólitos o diaclasamento em dependência com as paredes da encaixante é bem mais pronunciado. Um dos sistemas segue paralelo ao contato. Quanto mais perto dele, mais numeroso. Um segundo sistema segue em direção perpendicular. Assim predomina nas bordas o sistema paralelo ao contato, enquanto que na massa interna predomina o sistema perpendicular ao primeiro.
Figura 3.5 Mostra as mais variadas posições transversais que as fraturas podem ter. T- Diáclases Transversais em relação à estrutura fluidal L – Diáclases longitudinais
E – Diáclases paralelas C – Diáclases de cisalhamento V – Diáclases preenchidas por meio de soluções ascendentes
4. Terremotos
4.1. Generalidades:
Terremotos são movimentos naturais da crosta terrestre que se propagam por meio de vibrações, podendo ser percebidos diretamente com os sentidos ou por meio de instrumentos.
Embora os terremotos sejam conhecidos pelo homem desde os primórdios de sua existência, apenas em meados do século passado começaram a ser estudados cientificamente, sendo Robert Mallet em 1858 o criador do termo sismologia. O número de perturbações sísmicas anualmente é mais de um milhão. Um dos observatórios no Japão vem registrando uma média de 200000 abalos sísmicos por anos. Destas são perceptíveis pelo homem cerca de 5000.
deslizes de tálus, geralmente instável no seu equilíbrio. Na região do Alasca tem- se verificado deslizes consideráveis de enormes massas de gelos
