Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

Frank Press • Raymond Siever • John Grotzinger • Thomas H. Jordan

Para Entender a Terra

Capítulo 5

Rochas ígneas:

Apresentação de slides preparada por Peter Copeland • Bill Dupré

Traduzido e modificado por

Maria josé Mesquita

Granito Basalto

Visto

com lupa

Visto com

microscópio

Classificação genética de

rochas ígneas

• Intrusiva: cristalizada a partir de

um magma intrusivo na crosta

terrestre que resfriou

lentamente.

e.g. granito, gabro.

• Extrusiva: cristalizada de um

magma que resfriou rapidamente

na superfície terrestre, extrudido

na forma de lava ou a partir de

uma erupção de material

piroclástico.

Classificação genética de

rochas ígneas

Piroclastos Cinza vulcânica Púmice

Rochas extrusivas

Rochas intrusivas Fenocristais

Porfirítica

Máfica Félsica

Basalto Riolito

Gabro Granito

Porfirítica

Rochas ígneas extrusivas

incluem:

• Rochas formadas pelo resfriamento

de lavas.

• Rochas formadas pelo resfriamento

de material piroclástico i.e., porções

fragmentadas de magma e material

ejetado no ar.

Intrusão granítica Rocha sedimentar

metamorfisada

Grupo de

composição

Mineral ou

grupo

Composição

química

Estrutura dos

tetraedros (Si-O)

FÉLSICA

Quartzo SiO2 Arranjo 3D

K-feldspato KAlSi3O8 Arranjo 3D

Plagioclásio NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8 Arranjo 3D

Muscovita

(mica)

KAl3Si3O10(OH)2 Folhas

MÁFICA

Biotita

(mica)

[K, Mg, Fe, Al] + Si3O10(OH)2 Folhas

Anfibólio

(grupo)

[Mg, Fe, Ca, Na] + Si8O22(OH)2 Cadeias duplas

Piroxênio

(grupo)

[Mg, Fe, Ca, Al] + SiO3 Cadeias simples

Olivina (Mg, Fe)2SiO4 Isolados

Minerais comuns em rochas ígneas

Atenção: Alguns dos minerais NÃO SÃO EXCLUSIVOS de rochas máficas ou félsicas.

Composição e classificação

de rochas ígneas

Mineralogia

Félsica

Intermediária

Máfica

Ultramáfica

Feldspato + Sílica

Magnésio + Férrica

Composição e classificação

de rochas ígneas

Química (% em peso de SiO2)

Ácida > 66% SiO2

Intermediária 52 - 66% SiO2

Básica 45 - 52% SiO2

Ultrabásica < 45% SiO2

Félsica Intermediária Máfica

Granito Granodiorito Diorito Gabro

Basalto Andesito Dacito Riolito

Granulação grossa (intrusiva)

Granulação fina (extrusiva)

Aumento da viscosidade

Aumento da temperatura de fusão

Si

Na

K

Ca

Mg

Fe

Composição

Tipos de

rochas P

erc

en

tag

em

de

min

era

l p

or

vo

lum

e

Félsica Intermediária Máfica Ultramáfica

olivina

piroxenio

feldspato

K

anfibolio

Na Plagioclasio

feldspato

Ca

Rochas ígneas félsicas

Rochas ígneas ricas em minerais

com alta quantidade de sílica e

baixa quantidade de Ferro e

Magnésio. Elas incluem:

Granito

Riolito

Rochas ígneas máficas

Rochas ígneas ricas em minerais

com baixa quantidade de sílica e

alta quantidade de Ferro e

Magnésio. Elas incluem:

Gabro

Basalto

Granodiorito - Diorito

Dacito - Andesito

Rochas ígneas

intermediárias

Rochas ígneas com composição

intermediária entre rochas félsicas

e máficas. Elas incluem:

Peridotito

Rochas ígneas ultramáficas

Rochas ígneas com conteúdo muito

baixo de sílica e alto de magnésio.

Consiste basicamente de minerais

máficos.

A rocha ultramáfica mais comum é:

Como os magmas se formam?

Quando as rochas fundem

(ou fundem parcialmente).

Quando as rochas fundem?

Quando a temperatura excede o ponto de fusão da rocha ou de

alguns minerais da rocha.

Fusão Parcial

Ocorre quando alguns dos

minerais que formam a rocha

fundem a temperaturas mais

baixas do que outros

minerais da mesma rocha.

O que controla a temperatura

de fusão dos minerais?

Pressão

Conteúdo de água

Composição da rocha

Fatores que afetam a fusão

de minerais (e de rochas)

Pressão: aumento da pressão aumenta o

ponto de fusão

Conteúdo de água: aumento no conteúdo de

água diminui o ponto de fusão

Composição: minerais félsicos fundem a

temperaturas mais baixas que minerais máficos

Fatores que afetam a fusão de

minerais (e de rochas)

Pressão

Temperatura

Conteúdo de água

Composição da rocha

Félsica Máfica

FUSÃO RESISTATO

Formação de

Câmaras

Magmáticas

Fusão Parcial

Magma ascende

Magma menos denso

Magma se agrupa em

Câmaras magmáticas

Alguma relação

com composição

da crosta?

Diferenciação Magmática

Processo no qual rochas de

várias composições podem

ser produzidas, a partir de um

magma de composição

uniforme.

Ocorre porque diferentes

minerais cristalizam a

temperaturas diferentes

(i.e., o oposto da fusão parcial)

Diferenciação Magmática

Cristalização Fracionada

Processo no qual os cristais

que estão se formando em um

magma que está resfriando

são segregados do líquido

restante (ainda em fusão).

Séries de Reação de Bowen

Sequência experimental de

cristalização de minerais a

partir de um magma máfico

(basáltico) sob resfriamento

gradual…

Séries de Reação de Bowen

T (°C)

~ 600°C

Cristalização

tardia, de

baixa

temperatura

~ 1200°C

Cristalização

precoce, de

alta

temperatura

Cristalização

simultânea

piroxenio

olivina

anfibólio

Biotita

mica

Ultramáfica

Baixa Silica

Máfica

basalto

Muscovita

quatzo

Feldspato K

Interm.

andesito

Félsica

Riolito

Alta

sílica

Composição

Do magma

Rico Ca

Rico Na

Evidência de cristalização fracionada

no Sill de Palisades (New Jersey, EUA)

Arenito

Basalto

Olivina

Principalmente Na-

plagioclásio; sem

olivina

Ca-plagioclásio e

piroxênio; sem olivina

Arenito

Intr

usã

o b

asá

ltic

a

Basalto

Evidência de cristalização fracionada

no Sill de Palisades (New Jersey, EUA)

Cristais de olivina

Magma de composição C

Magma de composição A

Plagioclásio

Piroxênio

Magma de composição B

Plagioclásio

Piroxênio

Plagioclásio

Magma de composição D

A cristalização fracionada de um

magma basáltico primitivo

(máfico) pode gerar um magma

granítico (félsico)?

Sim, mas não na

quantidade presente na

crosta continental!

1. Fusão parcial gera um

magma com uma

composição específica

Idéias atuais sobre Diferenciação

Magmática

Minerais

cristalizando

Fusão parcial

de rochas

encaixantes

Magma

basáltico

Câmara

magmática A

Câmara

magmática B

2. Resfriamento faz com

que os minerais

derivados da fusão

cristalizem e

depositem

3. Uma câmara

magmática basáltica

irrompe, causando fluxo

turbulento

4. Os cristais misturam-se

e são depositados nas

paredes da câmara

5. A mistura dos dois

magmas (miscíveis) gera

um magma de composição

andesítica, por exemplo

Idéias atuais sobre Diferenciação

Magmática

Câmara

magmática A

Câmara

magmática B Intermediário

Fusão Parcial e a

Origem dos Magmas

Fusão parcial do manto superior

Félsico

Fusão parcial de rochas sedimentares e da litosfera máfica

Fusão parcial de rochas da crosta continental

Máfico

Intermediário

Magmatic Stoping: geração de espaço para intrusões

• Intrusão forçada por acunhamento das rochas sobrejacentes

• Rompimento de grandes blocos de rocha (remanescentes, chamados de xenólitos)

• Fusão das rochas encaixantes

Magma ascendendo gera intrusão

forçada, fraturando as rochas

sobrejacentes na forma de cunha

Rochas

encaixantes

Magma

Fraturas na

forma de

cunha Fraturas na

forma de

cunha

Lembra

algo?

As rochas sobrejacentes

arqueiam-se para cima

O magma funde as

rochas encaixantes

Que se misturam e mudam

a composição do magma

O magma também rompe

blocos de rocha sobrejacente

(xenólitos) que afundam no

magma (não fundem)

Tipos de estruturas ígneas:

intrusivas e extrusivas Rochas

encaixantes Vulcão

Derame

de lava

Queda de

cinzas e

piroclastos

Neck vulcânico

com diques

radiados

Plútons

Grandes corpos ígneos

formados em profundidade,

na crosta terrestre.

Tipos de Plútons

• Batólito: Enorme corpo de rochas ígneas, intrusivo, discordante, maciço, de granulação grossa, cobrindo mais de 100 km2 de área;

• Stock: Idem, porém cobre menos de 100 km2 de área;

• Dique: Corpo tabular, intrusivo, discordante; • Sill: Corpo tabular, intrusivo, concordante.

Sill

Dique

Como diferenciar um Sill de

um derrame de lava? • Sills não têm texturas típicas de extrusão

(e.g. vesículas, corda…)

• Sills podem ter granulação mais grossa

• Sills podem mostrar evidências de contatos intrusivos e aquecimento de rochas encaixantes sobrepostas e superpostas

• Sills não devem ter evidências de intemperismo, ao contrário dos derrames

VEIOS

Ex: Pegmatito

de composição

granítica

Onde a maioria dos magmas

se forma?

• Limites de Placa Divergentes

• Limites de Placa Convergentes

• Plumas do Manto (Hot Spots)

Limites de Placa Divergentes

e.g. Dorsais Mesoceânicas

Arcos-de-ilha

Subducção de

Placas

Vulcanismo de Hot

Spots (pontos

quentes)

Divergência

de Placas

Arco Continental

Subducção de

Placas

Arco-de-ilha

Subducção de Placas

e.g. Java, Indonésia

Arcos-de-ilha Subducção de Placas

Vulcanismo de Hot Spots

(pontos quentes)

Divergência

de Placas

Arco Continental

Subducção de Placas

Arco Continental

Subducção de Placas

e.x. Andes

Arcos-de-ilha

Subducção de Placas

Vulcanismo de Hot Spots

(pontos quentes)

Divergência

de Placas Arco Continental

Subducção de Placas

Vulcanismo de

Hot Spot

e.g., Hawaii e

Yellowstone Arcos-de-ilha

Subducção de Placas Vulcanismo de Hot Spots

(pontos quentes)

Divergência

de Placas

Arco Continental

Subducção de Placas

Crosta

oceânica

Moho

Manto

Centro de

Expansão

Sedimentos finos

mais novos

Sedimentos espessos

mais antigos

Câmara magmática

Camada peridotítica

Água do

mar fria

Diques

laminados

Água

aquecida

contendo

minerais

dissolvi-

dos

Camada peridotítica

Diques Diques intrudindo

diques…

…intrudindo diques

Crosta

oceânica

Moho

Manto

Centro de

Expansão

Sedimentos finos

mais novos

Sedimentos espessos

mais antigos

Diques

laminados

Camada peridotítica

Pillow lava de 2 Ga em Sequência ofiolítica do Quebec, Canadá.

Geração de magma em Limites

de Placas Divergentes

A astenosfera (peridotito)

parcialmente fundida ascende em

dorsais mesoceânicas, causando

fusão por decompressão de até

15% da rocha para formar um

magma máfico.

• Uma porção do magma máfico resfria em câmaras magmáticas maciças para formar gabros maciços (assentamento de cristais pode formar uma camada basal de peridotito)

• Uma porção do magma intrude na forma de diques laminados

• Estes diques são alimentadores de derrames basálticos, os quais formam estruturas do tipo “almofadas” (pillows) características, assim que extrudem no fundo oceânico

Geração de rochas ígneas em

Limites de Placas Divergentes

?

Limite divergente

Seção idealizada

Lâmina delgada de um gabro

Lâmina delgada de um peridotito

Diques

Basalto cortado

por diques

Basalto em

almofada

(pillow)

Sedimentos de mar

profundo: folhelhos,

calcários, chert,

turbiditos, fósseis de

organismos marinhos

pelágicos

Gabro

(metamorfisado)

Peridotitos e

outras rochas

ultramáficas

(frequentemente

metamorfisadas)

SUÍTE OFIOLÍTICA

Geração de magma em Limites

de Placas Convergentes

Subducção “puxa” a litosfera oceânica…

(incluindo uma “cunha” de sedimentos úmidos)

… para baixo da placa adjacente

A quantidade de voláteis baixa o ponto

de fusão do manto adjacente,

privilegiando a fusão induzida por

fluidos para formar um magma máfico.

Este magma se tornará mais

intermediário em composição à medida

que ascende na crosta superposta.

Geração de magma em Limites

de Placas Convergentes

Astenosfera

Grãos de

sedimentos Água

Fossa

Sedimentos

oceânicos Basalto de crosta

oceânica

Manto

litosférico

oceânico

Câmara magmática

x

Antearco

Fossa Arco-de-ilha vulcânico

Voláteis e fusões ascendendo

da placa oceânica subduzida

Manto

Fusão

máfica

Félsica Intermediária Máfica

Granito Granodiorito Diorito Gabro

Basalto Andesito Dacito Riolito

Granulação grossa (intrusiva)

Granulação fina (extrusiva)

Aumento da viscosidade

Aumento da temperatura de fusão

Si Na K

Ca Mg Fe

Variações na composição de elementos

químicos entre rochas félsicas e máficas

Classificação de magmas baseado no ambiente geotectônico

Arco de ilha Arco continental Colisão continental Pós-orogênico

Soerguimento/

colapso

Fusão do manto

A baixo da placa

magma

Classificação de magmas baseado no ambiente geotectônico

Pós-orogênico Rifting continental

hot spot

Dorsais

mesoceânicas

Fusão do manto

A baixo da placa

magma

Básico

Intermed.

Intermediá

rio /Ácido

ácido ácido Ácido básico

Basaltos

andesito

diorito

Alto Ca

Baixo K

Andesitos

dacito

grano-

diorito

Alto Ca

médio K

Leucogra-

nito

Granitos

Fusão

crustal

riolitos

granitos

alto K

Riolitos

dacitos

monzonitos

granitos

alto Na-K

Alcalinos

basaltos

gabros

Alto Fe

Mg

Cu-Au

Cu-Mo

Sn e W

elem raros

Sn e W

Sn, Nb, U,

Th

Cu, Fe,

Ni

Classificação r. ígneas baseado no ambiente geotectônico

Arco de ilha Arco continental Colisão

continental Pós-orogênico Rifting, hot spot Dorsais

mesoceânicas

Simplificado de Pitcher (1993) e Barbarin (1990).

rocha

magma

quimica

metal

Relação composição do magma e tipo de

metal concentrado – depósito mineral

Fe

Au

Cu Zn

W

Mo Sn

Paulo

Batólito Dom Feliciano

Faixa Ribeira

Batólito de Florianópolis

Terreno Paranaguá