Rochas igneas 2003, Notas de estudo de Engenharia Civil

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul Departamento de Engenharia de Minas Geologia de Engenharia I

Rochas ígneas

Aula 6

Prof. Rodrigo Peroni Abril 2003

1. ROCHAS Í GNEAS

Rochas ígneas são as rochas que tiveram origem a altas temperaturas, a partir de matéria mineral fundida em grandes profundidades. O material fundido no interior da Terra é chamado de magma. As rochas são classificadas tradicionalmente em três categorias por sua gênese: 1) ígneas; 2) sedimentares; e 3) metamórficas. As rochas ígneas são formadas por meio do resfriamento de magmas, sendo consideradas como rochas primárias, ou seja, de origem líquida. A energia formadora das rochas ígneas de magmas é o calor interno da Terra. O resfriamento dos magmas pode ocorrer tanto na superfície quanto no interior da Terra.

Figura 1 – Ciclo das rochas e formação das rochas ígneas.

Figura 2 – Escala de estudo dos minerais, rochas e corpos rochosos.

2. PETROLOGIA ÍGNEA

Ramo da geologia que estuda a origem e as características das rochas ígneas. Inclui o estudo da procedência e consolidação dos magmas formadores das rochas ígneas, os diversos ambientes que esse magma pode consolidar, as características mineralógicas e texturais/estruturais que a diversidade de composição dos magmas, combinada com o ambiente de deposição imprimem às rochas ígneas. São conhecidos três tipos principais de processos formadores de rocha:

ii. Magma andesítico (intermediário); iii. Magma riolítico (ácido, rico em sílica). É importante frisar que não existe um “oceano de magma” contínuo por baixo da litosfera: o comportamento reológico anômalo (plástico) da astenosfera deve-se à perda de rigidez das rochas que a constituem em função das altas temperaturas, mas no estado fundamentalmente sólido. Conforme a figura abaixo, os sítios de formação de magmas concentram-se em locais específicos na astenosfera ou na litosfera em função dos mecanismos tectônicos responsáveis pelas variações nos parâmetros físicos que controlam o processo de fusão das rochas. Nas dorsais meso-oceânicas, o manto quente é conduzido para as regiões mais rasas através de células de convecção sofrendo descompressão e produzindo, por fusão parcial, o grande volume de magma basáltico que alimenta o vulcanismo das dorsais meso-oceânicas e dá origem ao assoalho oceânico. Já nos arcos de ilha e nas cadeias de montanhas das margens continentais convergentes, os magmas andesiticos são produzidos pela fusão da crosta oceânica conduzida em direção ao manto, por mecanismos de subducção. Adicionalmente, sítios anomalamente aquecidos, denominados plumas mantélicas, que trazem calor das partes mais profundas do manto produzindo fusão parcial localizada (ex. ilhas vulcânicas do Havaí).

Figura 3 – Zonas de atividade vulcânica e tipos de magma formados. O magma, uma vez gerado, tende a se deslocar em direção à superfície, por apresentar densidade menor do que as rochas sobrejacentes. Sempre que possível os magmas ascendem através de grandes falhas e fraturas, quando não existem essas descontinuidades, formam-se bolsões de magma.

3.1. C ONSTITUIÇÃO DOS MAGMAS

A variação composicional dos magmas, assim como das rochas ígneas, é descrita principalmente pelo seu teor de sílica, que indica o percentual em peso de SiO 2. A composição do magma depende de basicamente três fatores: i. da constituição da rocha geradora; ii. das condições em que ocorreu a fusão dessa rocha e da taxa de fusão correspondente; iii. da história evolutiva desse magma, desde seu local de origem até seu sítio de consolidação. Magmas diversos são produzidos em função da área fonte, contudo a profundidade em que ocorre a fusão da rocha também é importante. Magmas basálticos pela fusão dos peridotitos mantélicos, rochas formadas principalmente por olivina e piroxênios (minerais ferro-magnesianos), principalmente nas regiões abaixo das dorsais meso-oceânicas. Já os magmas graníticos estão associados à fusão de partes profundas da crosta continental, enriquecida em sílica em relação à crosta oceânica. Magmas andesíticos são característicos dos arcos de ilha ou de cadeias de montanhas de margens continentais convergentes. Por razões termodinâmicas, magmas gerados a partir de uma determinada rocha-fonte são mais ricos em sílica em relação à mesma. Portanto, a

fusão de peridotitos forma magmas basálticos, a fusão de basaltos gera andesitos e granitos podem se formar a partir da fusão parcial de rochas andesíticas. Magmas hidratados (ácidos) atingem temperaturas. menores que magmas anidros (básicos).

SiO2 entre

45 e 52% SiO2 entre52 e 65% SiO2 > 65%

SiO2 entre

45 e 52% SiO2 entre52 e 65% SiO2 > 65%

Figura 4 – Classificação das rochas segundo composição química (SiO 2 ). A Figura 5 apresenta um gráfico de pressão x temperatura, em relação à proporção de minerais cristalizados e fundidos dentro do magma. Ou seja, quanto maior a pressão (profundidade) que uma rocha estiver submetida, maior deverá ser a temperatura para fundir seus minerais constituintes.

Figura 5 – Gráfico pressão x temperatura e proporção de minerais fundidos e cristalizados Comportamento x composição dos magmas A origem do magma:

1. Onde e como os magmas se formam?
2. Linha de vulcões andesíticos?
3. Seqüência BAR?
4. Relação entre magmatismo/vulcanismo e tectônica de placas?
5. O magma se forma por fusão parcial ( diferenciação por fusão parcial ) ou completa de rocha pré-existente.
6. A atividade vulcânica/magmática moderna é concentrada, principalmente, ao longo das margens de placa. Linha de vulcões andesíticos ocorre ao longo das margens com subducção gerado por fusão de crosta oceânica (observar Figura 3).

Quando há condições de cristalização de fases minerais a partir do magma, esta se dá de forma seqüenciada, seguindo a ordem dos pontos de fusão dos minerais. A seqüência de cristalização é concedida como a série de Bowen. Nos estágios iniciais de cristalização, as diferentes fases minerais não cristalizam concomitantemente: algumas se formam primeiro, e só depois que a composição do magma remanescente tiver sido modificada pela cristalização das primeiras fases, e sua temperatura tiver diminuído ainda mais, é que as demais fases de cristalização irão se juntar às que já se encontram em processo de cristalização, ou mesmo irão substituí-las nesse processo.

Figura 6 – Séries de Bowen. A figura a seguir mostra a formação de um depósito mineral por assentamento cristalino, grãos de três minerais se depositam com diferentes taxa se produzem três tipos de rochas de diferentes composições. Observa-se nesse exemplo, camadas de cromita (preta) e plagioclásio (branco) formado durante a cristalização.

Figura 7 – Cristalização fracionada.

4. VARIEDADE E CARACTERÍSTICAS DAS ROCHAS ÍGNEAS

A variedade de composição das rochas ígneas é conseqüência natural da variedade composicional dos magmas a partir dos quais se consolidaram. Há tipos de rochas ígneas mais comuns como constituintes fundamentais da crosta: granitos e basaltos são os mais representativos.

4.1. C LASSIFICAÇÃO

4.1.1. Q UANTO AO MODO DE OCORRÊNCIA

Quanto ao modo de ocorrência ou posicionamento de ocorrência, as rochas magmáticas podem ser classificadas em:

i. Intrusivas ou plutônicas (formadas em grande profundidade): são halocristalinas, de textura fanerítica grossa, devido ao resfriamento lento; são aquelas originadas pela solidificação de uma lava vulcânica no interior da crosta.Ex: gabro, granito. ii. Hipabissais (formadas em profundidades intermediárias): podem ser halocristalinas ou conter componentes vítreos e em geral são porfiríticas ou faneríticas finas; iii. Extrusivas ou vulcânicas: são resultantes da solidificação de uma lava na superfície, tendem a ser vítreas ou afaníticas, devido ao resfriamento rápido. Podem ser porfíriticas. Ex: basalto, riolito: Nas rochas extrusivas, em geral os cristais dos minerais não têm tempo de crescer, por isto são de tamanho microscópico (invisíveis a olho nu). Já nas rochas intrusivas ocorre o contrário e os cristais são grandes, visíveis a olho nu. Ex: granito.

4.1.2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS ROCHAS

i. Ácidas SiO2 > 65%; ii. Intermediárias 52% < SiO2 < 65%; iii. Básicas 45% < SiO2 < 52%; iv. Ultrabásicas SiO2 < 45%.

4.1.3. Q UANTO À CRISTALINIDADE

A textura de uma rocha é determinada pelo: grau de cristalização, granulação, forma e arranjo dos cristais. Expressa as condições de consolidação de um magma. É dependente da taxa de resfriamento x velocidade de difusão das substâncias x composição do magma. Grau de cristalização: refere-se à proporção entre a parte cristalizada e a parte vítrea ou amorfa da rocha. De acordo com essa proporção é classificado pelas seguintes texturas: i. Holocristalina (Cristalina): a maior parte dos minerais é formada inteiramente por cristais, forma-se em condições de resfriamento lento. Ex: granito; ii. Hipocristalina (Vítreo-cristalina): quando parte dos minerais é formada por cristais imersos em matriz vítrea, forma-se em condições de resfriamento rápido, mas não repentino. Ex: basalto, andesito, riolito; iii. Holohialina (Vítrea): constituída inteiramente por vidro, formada em regime de resfriamento brusco. Ex: obsidiana.

4.1.4. Q UANTO À FORMA DOS MINERAIS

É considerada sob dois aspectos e está relacionada a ordem de cristalização: a) Quanto à presença ou não de faces planas nos minerais: i. Idiomórficos, automórfos, euédricos: apresentam todas as faces planas; ii. Hipidiomórficos, hipautomórficos, subédricos: minerais c/ algumas faces planas; iii. Xenomórfos, alotriomórfos, anédricos: minerais c/ faces irregulares. b) Quanto as três dimensões no espaço: Equidimensionais, tabulares ou lamelares, prismáticos, irregulares,…

4.1.5. Q UANTO AO TAMANHO DOS MINERAIS

É o modo pelo qual os minerais se articulam entre si, seus tamanhos relativos, Chama-se de textura ao conjunto de propriedades geométricas das rochas que decorrem da morfologia e do arranjo de seus constituintes fundamentais.

Figura 8 - Gráfico do índice de cor.