ROCHAS MAGMÁTICAS | biologia-e-geologia

Processos e materiais geológicos - Rochas magmáticas

Magmatismo - rochas magmáticas

Há, aproximadamente, 4.5 bilhões de anos, a Terra era formada por um material pastoso devido às altas temperaturas. Com o passar do tempo, a superfície do planeta esfriou e esse material pastoso tornou-se sólido, originando as rochas que formaram a crosta terrestre. Atualmente, abaixo da superfície encontramos rochas inteiras compactas, grandes pedras, verdadeiras montanhas.

As rochas magmáticas são rochas formadas pela solidificação do magma. O magma é uma massa incandescente que existe no interior dos vulcões que são lançadas para fora. Quando o magma é resfriado no interior da Terra transformam-se em rocha intrusiva como exemplo o granito. Quando o magma é lançado para fora da Terra em forma de lava transforma-se em rocha extrusiva; como exemplo, o basalto e a pedra-pomes.

Verifique nas imagens abaixo que em Portugal Continental os granitos são mais abundantes. Sendo nas ilhas (Madeira e Açores) o basalto:

Há diferentes tipos de rochas magmáticas. Os nomes dessas rochs baseiam-se na textura e na composição que apresentam. Estas propriedades refletem o modo como se formaram; no entanto, todas elas provêm de três tipos fundamentais de magmas: bsáltico, andesítico e riolítico.

Magma basáltico

- São pobres em sílica (menos de 52% de SiO2) e ricos em minerais ferromagnesianos;

- São fluidos, com temperaturas bastante elevadas;

- Estes magmas formam-se nos limites divergentes das placas (rifte) e pontos quentes oceânicos, e resultam da fusão de materiais do manto superior;

- Quando o seu arrefecimento se dá à superfície originam rochas como o basalto, enquanto que se for em profundidade originam rochas como o gabro.

Magma andesítico

- Contêm entre 53% e 64% de SiO2, formam-se devido à colisão entre uma placa continental e uma placa oceânica (zona de subdução);

- Resultam da fusão de rochas do manto e da crusta em condições particulares de pressão e temperatura, e na presença de água;

- Quando consolidam à superfície originamandesito, e em profundidade originam o diorito.

Magma riolítico

- Ricos em sílica (entre 65% e 77% de SiO2) mas pobres em minerais ferromagnesianos;

- Viscosos e com temperaturas baixas;

- São formados nos limites convergentes de placas e pontos quentes continentais;

- Podem originar granito em profundidade e riólito à superfície.

Formação de minerais

Principais fatores que condicionam a formação de cristais:

- Agitação do meio em que se formaram;

- Tempo;

- Espaço disponível;

- Temperatura.

Assim, quanto mais calmo estiver o meio, quanto mais lento for o processo e quanto maior for o espaço disponível, mais desenvolvidos e perfeitos serão os critais obtidos.

Nota: A forma dos cristais é dependente das condições envolventes, mas a estrutura cristalina é constante e independente dessas condições.

A malha elementar é sempre um paralelepípedo, mas este difere de espécie mineral para espécie mineral. Pode diferir nas dimensões das suas arestas e nos ângulos que estas formam entre si.

Da repetição dessa mesma malha elementar nas 3 direções do espaço resulta o sistema reticular que constitui um cristal.

- Clivagem, condutibilidade calorífica, diferenças de dureza verificadas em diversas direções de uma mesma face de um cristal são explicadas à luz da teoria reticular. Estas propriedades dependem das forças que ligam as partículas entre si.

Estrutura amorfa ou vítrea: agregação de átomos ou iões de maneira desordenada, como é exemplo dos vidros.

Silicatos

Cerca de 95% da massa e do volume da crusta terrestre é formada por minerais pertencentes ao grupo dos silicatos.

Principais silicatos ocorrentes nas rochas magmáticas:

- Olivina: silicato de ferro e magnésio, não tem clivagem;

- Quartzo: cores variadas (alocromático), dureza 7, formado por SiO2 (sílica);

- Moscovite: cor amarelada, clivagem perfeita;

- Ortoclase: feldspato potássico, cores claras (félssico);

- Albite: cor branca, silicato rico em sódio, pertence ao grupo das plageolases;

- (...)

Isomorfismo

Composição química diferente;
Estrutura cristalina semelhante.

Em certos casos de substâncias amorfas pode ocorrer a substituição, na rede estrutural, de um tipo de ião por outro ião diferente. Para que uma substituição isomorfa ocorra, é condição essencial a analogia entre os raios iónicos dos iões que se substituem, não devendo esta diferença relativa ultrapassar os 15%. Outra condição que favorece as composições isomorfas é a complexidade química do mineral. Assim, o isomorfismo é frequente nos silicatos e pouco comum nos sais haloides. Entre iões capazes de se intersubstituírem há certa afinidade química, mas esta condição é menos específica que a exigência de afinidade entre as dimensões dos correspondentes raios iónicos. Por exemplo, o Na e o H, embora quimicamente semelhantes, raramente se substituem um ao outro, em virtude de a diferença entre os seus raios iónicos ser da ordem dos 35%.

Um exemplo, é um grupo de feldspatos designados por plageoclases, que sao silicatos em que o NA+ e o Ca2+ se podem intersubstituir.

Nota: A elevação da temperatura, fazendo aumentar a amplitude das oscilações das particulas, pode ocasionar uma maior flexibilidade estrutural do cristal, facilitando as intersubstituições de partículas consideravelmente diferentes.

Polimorfismo

Composição química semelhante;
Estrutura cristalina diferente.

Devido a terem estrutura cristalina diferente, os minerais polimorfos apresentam propriedades físicas diferentes que os permitem distinguir, já que a análise química não os distingue. É particularmente evidente a alteração da estabilidade, havendo, para determinadas condições, formas mais estáveis do que outras.

A partir do carbonato de cálcio pode formar-se 2 minerais diferentes: calcite e aragonite.

A partir da cristalização do carbono pode formar-se 2 minerais diferentes: diamante e o grafite.

Diferenciação magmática

Como a cristalização desses minerais ocorre a temperaturas diferentes, formam-se durante o processo diferentes associações de cristais e um magma residual.
A composição do líquido residual vai-se modificando conforme a temperatura vai baixando, podendo-se originar rochas diferentes a partir do magma original. Pode, então, afirmar-se que existe uma diferenciação magmática por cristalização fracionada, isto é, realizada em tempos diferentes.

Bowen (ver biografia) investigou a formação dos cristais e, em especial, a ordem pela qual eles cristalizam em magmas em arrefecimento, que, devido a essa cristalização, vão variando de composição. Em trabalhos laboratoriais, estabeleceu a sequência de reações que ocorrem no magma durante a diferenciação.

É possível ver na imagem acima que na série descontínua de reações (ou série dos minerais ferromagnesianos) que á medida que a temperatura vai baixando oas rochas tornam-se progressivamente mais ricas em sílica sendo, consequentemente, mais ácidas. Primeiro formam-se as olivinas, depois as piroxenas, as anfíbolas e, por fim, as biotite.

Na série contínua (ou séria das plageoclases), à medida que a temperatura vai baixando na rede cristalina da anortite, o cálcio pode ser progressivamente substituido por sódio em todas as proporções, originando a série das plageoclases sucessivamente mais ricas em sódio. Esta substituição faz-se de uma forma contínua, dependendo da composição do magma inicial.

Nota: A temperaturas mais baixas, o magma formará feldspato potássico, moscovite e, finalmente, quartzo, que cristaliza nos espaços existentes entre os cristais já formados.

As últimas frações do magma, constituídas por água com voláteis e outras substâncias em solução, como a sílica, a plageoclase sódica e o feldspato potássico, que constituem as soluções hidrotermais, podem preencher fendas das rochas, onde os materiais remanescentes cristalizam, formando filões.

Composição mineralógica

Dos minerais que constituem as rochas magmáticas destacam-se, os silicatos.

- O óxido mais abundante é o dóxido de silício (sílica), sendo ele que condiciona, fundamentalmente, o tipo de rocha magmática.

Minerais félsicos (feldspato + sílica): ex quartzo, moscovite e feldspato; minerais de cor clara (leucocratas) e pouco densos; rochas ácidas.

Minerais máficos (magnésio + ferro): ex: biotite, piroxenas, anfíbolas e olivina; minerais de cor escura (melocrata); rochas básicas.

Nota: minerais de colaração intermédia - mesocrata.

Textura:

Nas rochas magmáticas consideram-se 2 grandes grupos de texturas: textura fanerítica e textura afanítica, que segundo alguns autores, são designadas, respetivamento, por granular e agranular.

Textura fanerítica (granular) - formada por cristais relativamente desenvolvidos e vísiveis a olho nu. Este tipo de textura é caraterístico das rochas intrusivas e pode ser apresentar aspetos variados. ex. gabro.

Textura afenítica (agranular) - os minerais podem apresentar-se todos cristalizados, mas de pequeníssimas dimensõe, ou pode mesmo formar-se uma pequena porção de matéria não cristalizada. ex: basalto.

Deformação das rochas

Desde há muitos milhões de anos que parte da energia interna da Terra provoca a deformaão da litosfera, um processo que tem sido responsável pela formação das cadeias montanhosas.
Como consequência da dinâmica da litosfera, originam-se forças tectónicas que tendem a produzir a deformação dos materiais rochosos. Tal deformação traduz-se pelo aparecimento de estruturas geológicas como falhas e dobras.

- As rochas que integram a litosfera estão sujeitas a tensões, forças exercidas por unidade de área, resultantes dos movimentos tectónicos.

Fig. 1: Granito - Serra da Gardunha.

Fig. 2: Basalto - Faial.

Fig. 3: Tipos de magmas.

Fig. 4: Malha elementar e sistema reticular do cloreto de sódio.

Fig. 5: Série de reações de Bowen.

Deformações plásticas

Deformações por fratura

Fig. 6: Tipos de tensão.

Na figura 6 mostra os diferentes tipos de tensões: tensão compressiva, tensão distensiva e tensão de cisalhamento/de desligamento.

Tensão compressiva - dobramento e falhamento (falhas inversas);

Tensão distensiva - falhamento e estiramento (falhas normais);

Tensão cisalhante - falhamento ou cisalhamento (falhas transformantes).

O comportamento dos materiais quando submetidos a estados de tensão pode ser elástico ou plástico.

Comportamento elástico - quando cessa o estado de tensão, o material recupera a forma inicial - falha - deformação em regime frágil;

Comportamento plástico - acima do limite de elasticidade (ponto de cedência), em que a alteração da forma ou do volume dos materiais mantém-se de modo permanente - dobra - deformação em regime dúctil.

Falhas

Quando se ultrapassa o limite de plasticidade a rocha cede e entra em rotura, fraturando. Nestas superfícies de fratura ocorrem movimentos relativos entre dois blocos, e podem-se identificar alguns elementos geométricos característicos:

De acordo com o movimento reativo entre dois blocos da falha (tecto e muro), as falhas podem ser classificadas como normais, inversas e de desligamento (ver figura 8).

Dobras

As dobras são um tipo de deformação que se traduz pelo encurvamento de camadas inicialmente planas.

Quando se ultrapassa o limite de elasticidade das rochas estas deformam-se permanentemente e em resposta a forças compressivas formam-se dobras. Uma dobra é uma deformação em que se verifica o encurvamento de superfícies originalmente planas. Resultam de rochas com comportamento dúctil. Podem ser caracterizadas pelos seguintes elementos:

As dobras podem ser classificadas de acordo com a sua disposição espacial e a idade das rochas que as constituem.
Quanto à sua disposição espacial podem ser:

antiforma – se a concavidade ou abertura se encontra virada para baixo;

sinforma – se a concavidade ou abertura se encontra virada para cima;

neutra – se a concavidade ou abertura estiver disposta horizontalmente.

Em relação à idade, a dobra pode ser anticlinal se apresentar no seu núcleo as rochas mais antigas, e sinclinal se tiver no seu núcleo as rochas mais recentes (ver figura 10).

Fig. 7: Elementos geométricos que caraterizam uma falha.

Fig. 8: Tipos de falhas.

Fig. 9: Elementos geométricos que caraterizam uma dobra.

Fig. 10: Tipos de dobras.

Bibliografia