Aula 4 - Texturas e estruturas das rochas metamórficas

Prof: Gel. Dr. Leonardo Cardoso Renner

Disciplina de Petrologia e Petrografia Metamrfica Texturas e estruturas das rochas metamrficas

Disciplina: PETROLOGIA E PETROGRAFIA METAMRFICA Professor: Gel. Dr. Leonardo Cardoso Renner ESTUDO COMPLEMENTAR: TEXTURAS E

cdigo: 0800034

ESTRUTURAS

DAS

ROCHAS

METAMRFICAS SUMRIO: 1 INTRODUO 2 - CLASSIFICAO DE TEXTURAS E ESTRUTURAS COM RELAO AO EVENTO METAMRFICO 3 - TEXTURAS E ESTRUTURAS METAMRFICAS E A REOLOGIA DAS ROCHAS 4 - ABRANGNCIA/EXTENSO DAS TEXTURAS E ESTRUTURAS METAMRFICAS 5 - TEXTURAS E ESTRUTURAS METAMRFICAS E ORIENTAO PREFERENCIAL 6 - TIPOS DE ESTRUTURAS 7 - TIPOS DE TEXTURAS 7.1. Texturas reliquiares 7.2. Texturas tipomorfas 7.3. Texturas cataclsticas 8 - ANLISE DE ESTRUTURAS/TEXTURAS METAMRFICAS 9 - BIBLIOGRAFIA 1 INTRODUO 1 2 3 4 4 6 10 10 11 13 16 17

uma rocha envolve nveis de abordagem distintos, mas inter-relacionados: elementos texturais intra-granulares e inter-granulares, ou seja, feies texturais internas de um gro ou cristal, como zonao, incluses, exsolues e feies texturais entre gros ou cristais, como tipos de contatos entre gros e padres, em tamanhos e formas, de organizao dos componentes minerais associados. A estrutura de uma rocha determinada pela organizao de homogeneidades e de heterogeneidades texturais e/ou composicionais definidas na escala de estudos. 1

A

textura de uma rocha determinada pelo tamanho, forma, disposio, contatos e arranjo ou organizao de seus componentes minerais. A escala de estudo das texturas , preferencialmente, microscpica. O estudo e interpretao da textura de



A escala de estudos das estruturas , principalmente, macroscpica (desde escala de amostra de mo, tambm chamada escala mesoscpica, at a escala de afloramento). Estes conceitos tm limites variveis e, como ser visto, texturas e estruturas da rocha so feies interdependentes. Muitas regies do globo terrestre so polimetamorfisadas, ou seja, sofreram mais de um metamorfismo. Cada processo metamrfico tende a modificar e at destruir ou apagar as texturas e estruturas de etapas anteriores. O estudo destes vestgios pode permitir se determinar, em certos casos com bastante segurana, qual foi a rocha original, quais foram os eventos que transformaram esta rocha e, com base em estudos sistematizados, quais foram as condies de presso e temperatura, a entrada ou sada de H2O, CO2 e outros componentes qumicos no sistema rocha/minerais ao longo desta sucesso de eventos. A base ou alicerce de tais pesquisas de evoluo da rocha metamrfica , sempre, um cuidadoso estudo petrogrfico de texturas e estruturas com desenhos esquemticos e anotaes precisas das relaes entre os diferentes minerais, o que ter como conseqncia imediata a decifrao da evoluo da Terra na regio de estudo.

2 - CLASSIFICAO DE TEXTURAS E ESTRUTURAS COM RELAO AO EVENTO METAMRFICO Com relao a um evento metamrfico, as feies texturais e estruturais de uma rocha metamrfica podem ser classificadas em: RELIQUIARES - herdadas, remanescentes, relicta ou palimpsetos: so prprias da rocha original, ou seja, anteriores ao metamorfismo, como, por exemplo: acamamento gneo ou sedimentar, textura oftica, textura porfirtica e que ficaram preservadas na rocha apesar das transformaes metamrficas; TIPOMORFAS - so geradas com o evento de metamorfismo que est sendo analisado; SUPERIMPOSTAS - so todas aquelas feies geradas aps o evento de metamorfismo que est sendo considerado como, por exemplo, uma segunda xistosidade, veios de quartzo cortando a rocha, alteraes minerais diversas, moagem de gros prximos a falhas e desenvolvida em etapas posteriores ao evento de metamorfismo; MIMTICAS - um tipo especial de textura ou estrutura superimposta, muito importante na anlise da evoluo metamrfica, a MIMTICA que corresponde a uma copia ou pseudomorfose de estrutura ou de textura pr-existente. Por exemplo, biotita crescendo sobre

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um suporte de clorita orientada em uma xistosidade, pode copiar ou imitar essa xistosidade mesmo crescendo em ambiente esttico, de fase ps-tectnica; PS-METAMRFICAS - so as estruturas ou texturas SUPERIMPOSTAS, posteriores as fases e eventos de metamorfismo, e decorrentes de processos no-metamrficos.

3 - TEXTURAS E ESTRUTURAS METAMRFICAS E A REOLOGIA DAS ROCHAS Na dependncia da intensidade e do tempo de atuao de cada um dos fatores de metamorfismo (Plitosttica, Pdirigida, Pfluidos, T), da composio da rocha, de seus componentes minerais e dos fluidos metamrficos inter e intragranulares, a evoluo das texturas e estruturas metamrficas ocorre segundo duas tendncias principais (CATACLASE e BLASTESE) que se contrapem: Triturao, moagem, quebramentos levando CATACLASE COM DIMINUIO E DEFORMAO dos gros minerais; Cristalizaes e recristalizaes metamrficas levando ao CRESCIMENTO ou BLASTESE (grego: blasto=brotar) dos minerais metamrficos.

Desta forma, pode acontecer, por um lado, que uma rocha originalmente muito fina como um pelito, por exemplo, d origem a um gnaisse ou a um granulito grosso com minerais que podem atingir a escala centimtrica com o metamorfismo regional, enquanto que, por outro lado, uma rocha muito grossa como um granito facoidal, com cristais centimtricos, d origem a um cataclasito, bem fino, aplitide, devido cominuio (moagem) dos gros sob forte presso dirigida do metamorfismo dinmico "a seco". Na realidade, gros minerais ao quebrarem sofrem recristalizaes em grau varivel para fases minerais estveis nessas novas condies de P, T e stress, apresentando-se, ento, como um agregado de sub-gros do mineral original com contatos geralmente serrilhados entre si. A rocha, como um todo, reage s tenses aplicadas segundo duas tendncias de deformao: de RPTIL a DCTIL com todas as gradaes intermedirias. O comportamento rptil aquele em que a rocha apresenta-se rgida ou quebradia e o comportamento dctil caracterizado por estiramentos e deformaes plsticas (ductilidade=refere-se a propriedade do material ser estirado em fios sem romper). Este comportamento varia, tambm, entre os componentes minerais ou litolgicos da mesma rocha que apresentam graus diferentes de ductilidade, influenciando o desenvolvimento de texturas diversas nas mesmas condies de P e T conforme os minerais que sofreram o esforo de deformao. Por exemplo, em um minrio a

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base de pirita e galena, esta ltima pode se apresentar deformada em fitas ou foliada (mais dtil) ao lado da pirita em cristais com pouca deformao ou mostrando quebramentos por ter reologia distinta (mais rptil) da galena nas mesmas condies termodinmicas.

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-

ABRANGNCIA/EXTENSO

DAS

TEXTURAS

E

ESTRUTURAS

METAMRFICAS As estruturas metamrficas, quanto EXTENSO atingida, so classificadas em PENETRATIVAS e NO-PENETRATIVAS: 1. PENETRATIVAS, PERVASIVAS ou NO-DISCRETAS, quando ocorrem em todas as partes da rocha; como, por exemplo, xistosidade, clivagem ardosiana; 2. NO-PENETRATIVAS, NO-PERVASIVAS ou DISCRETAS, partes da rocha no apresenta a estrutura, como, por exemplo, clivagem de crenulao que ocorre espaada milimtrica a centimetricamente entre pores da rocha (microlitons) que no a contem.

Este conceito, alm de apresentar um certo grau de subjetividade, depende da escala de anlise da estrutura. Por exemplo: uma clivagem com espaamento milimtrico pode ser entendida como penetrativa na escala de afloramento mas no na da lmina delgada.

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-

TEXTURAS

E

ESTRUTURAS

METAMRFICAS

E

ORIENTAO

PREFERENCIAL As estruturas metamrficas, quanto DISPOSIO GEOMTRICA, so classificadas em: 1. SEM ORIENTAO PREFERENCIAL OU ISTROPA; 2. COM ORIENTAO PREFERENCIAL e que pode ser: a. PLANAR - Ex: clivagem, xistosidade, bandamento; b. LINEAR - Ex: lineao mineral, eixos de crenulao, estiramento de seixos, minerais. As estruturas metamrficas com orientao preferencial so de dois tipos principais: Foliao metamrfica: um termo genrico que indica estrutura metamrfica planar em "folhas" como: planos paralelos de fissilidade; arranjo preferencial de minerais tabulares ou prismticos dispostos segundo planos paralelos; orientao preferencial de componentes originais da rocha como olitos, "pellets", concrees, bombas e outros fragmentos vulcnicos, seixos.., comprimidos e achatados paralelamente; variaes composicionais e/ou

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granulomtricas em bandas paralelas originadas ou modificadas por processos de deformao metamrfica. Lineao metamrfica: corresponde a uma estrutura metamrfica que se caracteriza por apresentar orientao preferencial segundo "linhas" paralelas como: eixos de microdobras; minerais metamrficos, prismticos ou aciculares, dispostos sub-paralelamente, seixos ou outros componentes litolgicos reliquiares ou pr-tectnicos estirados segundo uma direo linear preferencial. Foliaes e lineaes metamrficas podem coexistir em uma mesma amostra. Tanto a foliao quanto a lineao metamrfica so conseqncia de presses dirigidas que atuaram durante o metamorfismo, seja o metamorfismo ligado ao dobramento de cadeias de montanha (metamorfismo regional ou dnamo termal), seja durante o metamorfismo relacionado aos falhamentos e quebramento de rochas ao longo de zonas de falha (metamorfismo cataclstico ou dinmico). Assim, a maior parte das rochas transformadas por metamorfismo regional ou cataclstico, apresenta foliao e/ou lineao metamrfica. Esta orientao preferencial relaciona-se diretamente com as deformaes plsticas: a foliao tende a ser paralela ao plano axial (contm os eixos b e c de mdia e de mnima deformao do elipside de deformao), ou seja, tende a ser perpendicular ao eixo a de mxima deformao e a lineao tende a ser paralela s charneiras das dobras que se formaram sob o mesmo esforo metamrfico (paralelamente ao eixo "b" do elipside de deformao). Entretanto, granulitos, eclogitos, metaultramficas entre outras rochas de metamorfismo regional podem, excepcionalmente, se apresentar sem orientao preferencial. J as rochas de metamorfismo de contato (termal), como os hornfelses, so geralmente istropas, raramente apresentando orientao preferencial. Deve ser observado que muitas rochas metamrficas granoblsticas, sem orientao preferencial visvel macroscopicamente (gros equidimensionais), podem revelar, luz polarizada do microscpio, entretanto, componentes minerais (quartzo, por exemplo) com orientao preferencial definida pelos seus eixos cristalogrficos.

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6 - TIPOS DE ESTRUTURAS 1. Xistosidade - corresponde a estrutura penetrativa de minerais recristalizados segundo orientao preferencial em planos e/ou linhas (xistosidade planar e/ou linear). O trmo xistosidade mais usado para xistosidade planar. Obs.: quando a xistosidade torna-se mal definida devido a inexistncia ou pequena ocorrncia de minerais filitosos ou prismticos, sobressaindo a ocorrncia de minerais que tendem a ser equidimensionais como feldspatos, quartzo, piroxnio, o trmo foliao (uso genrico) mais aplicvel;

2. Clivagem ardosiana - corresponde a uma "protoxistosidade" decorrente de fraca recristalizao metamrfica acompanhada de rotao e quebramento de minerais prmetamrficos segundo planos penetrativos (Fig. 1); relaciona-se com metamorfismo de baixo grau de rochas pelticas ou tufceas principalmente;

Figura 1 Foto de afloramento mostrando a clivagem ardosiana em ardsia.

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3. Clivagem de crenulao ("Strain Slip Cleavage") - estrutura metamrfica, planar, no penetrativa, que se desenvolve em rochas incompetentes ou pouco plsticas ao esforo deformacional na forma de planos de descontinuidade fsica e/ou de recristalizao preferencial de minerais metamrficos e que se espaam entre si em at 2 cm no mximo paralela ou subparalelamente aos planos axiais de dobras micro (Fig. 2) a mesoscpicas de crenulao;

A

B

Figura 2 (A) Desenvolvimento da clivagem de crenulao (rotao) em rochas ricas em filossilicatos. (B) Fotomicrografia em luz polarizada mostrando clivagem de crenulao em muscovita-xisto.

O distanciamento dos planos de clivagem a mais de 2 cm leva a classificar-los de fraturas ou sistema de fraturas. Por outro lado, se os planos apresentam-se muito cerrados, em uma

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estrutura penetrativa e com pouca recristalizao, a clivagem de crenulao passa a ardosiana ou, se houver intensa recristalizao, passa a ser uma xistosidade. 4. Bandamento ("layering") - uma foliao em bandas (Fig. 3), geralmente milimtricas a centimtricas de variao composicional e/ou granulomtrica/textural da rocha. A sua origem pode ser: reliquiar, ou seja, anterior ao metamorfismo como estratificao sedimentar ou estratificao gnea e metamrfica por processo de segregao metamrfica. A segregao ou diferenciao metamrfica um processo comum na formao de gnaisses dando origem ao conhecido bandamento gnissico ("gnaissosidade"), mas ocorre tambm em diversas outras rochas metamrficas (xistos, eclogitos, anfibolitos, etc...);

A

B

Figura 3 (A) Amostra macroscpica mostrando bandamento gnissico em Cord-gt-qzofeldsp-biotita gnaisse (gnaisse peltico). (B) Fotomicrografia a luz polarizada mostrando bandamento por segregao mineral em gnaisse. 5. Lineao mineralgica - a estrutura definida pela orientao preferencial de minerais metamrficos (exemplo: anfiblios) ou de concentraes minerais (exemplo: biotita...) segundo "linhas";

6. Componentes

pr-metamrficos

estirados

-

seixos,

olitos,

xenlitos

so,

freqentemente, estirados segundo o eixo "b"das dobras originando-se uma lineao metamrfica de deformao;

7. Barras ("rods") - so elementos lineares milimtricos a decimtricos de material diferenciado por segregao metamrfica (principalmente quartzo) em charneiras de dobras. So comuns em xistos onde se confundem, muitas vezes, com seixos de quartzo

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estirado. Indicam tambm o eixo "b" das dobras da deformao metamrfica sob a qual se formaram;

8. Colunas ("mullions") - so elementos lineares decimtricos a mtricos formados nas charneiras de dobras por corrugao dos estratos ou bandas e geralmente acompanhados por segregao metamrfica produzindo barras associadas. Dispem-se, tambm paralelamente ao "b" de deformao, representando fisicamente a direo de estiramento dos componentes mineralgicos ou litolgicos;

9. Interseco de planos - a interseo de planos de clivagem entre si, de plano de clivagem com xistosidade, de xistosidades entre si ou de xistosidade com acamadamento etc, produz lneao(es) de interseo. Caso o plano mais antigo for deformado para uma superfcie curva, a lineao decorrente da interseo ser curva ao invs de veta;

10. Eixos de crenulao - charneiras de microdobras milimtricas a centimtricas constituem lineaes marcantes em rochas xistosas. (Ver foto: xistosidade crenulada em Xisto do Grupo Cachoeirinha, sul de Patos,PB);

11. Kinks

ou

Knicks

-

so

crenulaes que apresentam limbos em ngulos ou em joelho (sem arredondamento nas charneiras), simtricos

("chevron") ou assimtricos. Um pacote de xistos

crenulados em "Kinks", alm das lineaes bem evidentes, pode apresentar planos de justaposio dos flancos Figura 4 Fotomicrografia em luz polarizada mostrando Kink band em biotita.

formando bandas (kink bands, figura 4) que so subparalelas aos planos axiais dos "Kinks".

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7 - TIPOS DE TEXTURAS 7.1. Texturas reliquiares - As texturas originais, pr-metamrficas, quando puderem ser identificadas nas rochas metamrficas, recebem o prefixo BLASTO (Fig. 5), indicando estar relacionado com rocha metamrfica. Assim, por exemplo: um metagabro com textura oftica ainda reconhecvel, mesmo que o plagioclsio e o piroxnio estejam metamorifcamente alterados, ser dito ter textura BLASTO-OFTICA;

Figura 5 Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura blastointergranular de metadiabsio plag-ca-hb-bt. Anortosito Capivari, Pntano Grande-RS.

um arenito metamorfisado no qual ainda se reconhecem os gros detrticos (Fig. 6), ter uma textura BLASTO-PSAMTICA.

Figura 6 Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura blastopsamtica de nvel de areia.

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7.2. Texturas tipomorfas - As texturas relacionadas com cristalizao ou

recristalizao

metamrfica recebem a terminao BLSTICA para significar que se originaram com o metamorfismo estudado. As principais texturas associadas com a blastese metamrfica so as seguintes: GRANOBLSTICA - como o nome indica, trata-se de uma textura na qual o arranjo dos minerais se d na forma de gros que tendem a ser equidimensionais (Fig. 7). Rocha que freqentemente apresenta textura granoblstica o gnaisse, cujos componentes principais so o quartzo e feldspatos que mostram esta tendncia equidimensional;

Figura 7 - Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura granoblstica inequigranular poligonal fina. 11



LEPIDOBLSTICA - textura definida por minerais lamelares como as micas e as cloritas dispondo-se sub-paralelamente (Fig. 8). Os micaxistos so rochas com textura geralmente lepidoblstica;

Figura 8 - Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura lepidoblstica em muscovita-xisto.

NEMATOBLSTICA (nemato=vermes) - os minerais que definem esta textura so os que apresentam hbito alongado, prismtico ou acicular, como os anfiblios, a sillimanita, etc. dispondo-se sub-paralelamente (Fig. 9). Anfibolitos e anfiblioxistos so rochas que apresentam freqentemente textura nematoblstica;

Figura 9 - Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura nematoblstica do Complexo Brusque-SC.

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DIABLSTICA (di=duplicidade) - textura sem orientao preferencial, diferente da granoblstica porque os minerais placosos ou aciculares (micas, anfiblios, epidotos outros) que definem esta textura no formam gros, no so equidimensionais; ou

PORFIROBLSTICA - quando uma ou mais espcies cristalinas tendem a se desenvolver por crescimento metamrfico com dimenses significativamente maiores do que s da matriz, a textura recebe o nome de porfiroblstica em analogia com a matriz porfirtica das rochas gneas (Fig. 10A e 10B).

A

Figura 10A - Fotomicrografia a luz natural e luz polarizada de porfiroblasto sin-tectnico de granada-estaurolita. Complexo Passo feio-RS.

B

Figura 10B - Fotomicrografia a luz natural e luz polarizada de porfiroblasto sin-tectnico de granada. Complexo Brusque-SC.

7.3. Texturas cataclsticas - As texturas com indicios de quebramentos e deformaes dos gros recebem a designao de CATACLSTICAS ou de MILONTICAS: CATACLSTICA - o comportamento rptil ou quebradio dos minerais ao metamorfismo dinmico proeminente e, por isto, a rocha tende , muitas vezes, a mostrar pouca orientao

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(Fig. 11A e 11B). Rochas essencialmente quartzo-feldspticas com poucos minerais micaceos ou filitosos comumente desenvolvem texturas cataclsticas.

A

Figura 11A Foto de amostra de mo de cataclasito.

B

Figura 11B Fotomicrografia de cataclasito.

MILONTICA - textura decorrente de metamorfismo dinmico ou de falha em rocha que apresenta significativamente, mineral com comportamento dctil ou plstico, orientando-se em planos ou linhas (Fig. 12);

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Figura 12 Fotomicrografia de Milonito.

PORFIROCLSTICA - quando alguns minerais que resistem mais as deformaes ficam em destaque entre a massa cataclstica mais finamente moida ou milonitica fina, a textura recebe o nome de porfiroclstica e esses minerais em destaque so designados de PORFIROCLASTOS (Fig. 13);

A

B

Figura 13A - Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura porfiroclstica identificando porfiroclsto de calcita em mrmores. (B) Fotomicrografia em luz polarizada mostrando textura porfiroclstica identificando porfiroclsto de opx com exosoluo de cpx. MORTAR TEXTURE ou EM ARGAMASSA uma textura cataclstica que se desenvolve, geralmente, em graus menores de cataclase: os gros minerais, com comportamento rptil, tensionados uns contra os outros, quebram e trituram-se preferencialmente em suas bordas resultando em subgros, muito pequenos, dinamicamente recristalizados, rodeando os gros maiores remanescentes do quebramento (lembra uma mistura concretada de argamassa). A

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evoluo desta textura pode vir a ser uma textura porfiroclstica a medida em que a matriz triturada aumenta percentualmente deixando em destaque gros maiores, porfiroclastos.

As texturas CATACLSTICAS e MILONTICAS so designadas, tambm, pelo grau de quebramento e/ou moagem de seus componentes, consistentemente com o nome que atribuido a rocha, recebendo o prefixo PROTO e ULTRA, respectivamente, para percentagem menor (1050%) e maior (>90%) de matriz quebrada/triturada da rocha. Assim, por exemplo, uma textura ultracataclstica mostra mais de 90% de seus componentes finamente quebrados e triturados.

8 - ANLISE DE ESTRUTURAS/TEXTURAS METAMRFICAS O estudo de uma lmina delgada de rocha metamrfica pode nos permitir estabelecer uma sucesso de eventos da histria geolgica local. Entretanto, analisar e interpretar as texturas e estruturas das rochas metamrficas, sejam herdadas, tipomorfas ou ps-metamrficas, tarefa que, geralmente, envolve mais do que o estudo de uma amostra e sua lmina delgada ou seo polida e, mesmo, mais do que o estudo de um afloramento, ou seja, para termos segurana de nossos estudos, temos que ter uma boa base de cartografia geolgica e correlao de estruturas e texturas observadas, analisadas e interpretadas na regio. A anlise e interpretao de texturas e estruturas metamrficas, alm desta abrangncia geogrfica, exige conhecimento e entendimento multidisciplinar porque no se estudam texturas e estruturas de rochas metamrficas sem se conhecer, entre outras:

Quais texturas primordiais, gneas ou sedimentares, que possam ter sido deixadas como vestgios ou que possam ter influenciado no desenvolvimento das texturas transformadas; Qual a mais provvel composio inicial, qumica e mineralgica, que auxilie na interpretao do protlito; Qual a geologia estrutural da regio, analisada desde o nvel macro at micro, e quais os fatores tectnico/estruturais envolvidos; Quais os processos de reaes qumico/mineralgicos envolvidos, considerando-se fatores composicionais da rocha e dos fluidos durante os processos de transformao.

Assim, tal tipo de estudos um quebra-cabeas onde as peas que vo se encaixando durante a pesquisa correspondem a eventos que devem ser correlacionados, na medida do

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possvel, em nveis locais, regionais a continentais e em um tempo geocronolgico, procurandose determinar a rocha original e sua provvel ambincia geotectnica e as etapas transformantes, cada uma dessas etapas caracterizada pelos fatores fsicos (P, Pdirigida, Pfluidos, T), qumicos (processos metassomticos) e sua correlao com processos e ambiente geolgico.

9 BIBLIOGRAFIA ANTENOR ZANARDO. 2006. Anotaes de aula. MANFREDO WINGE. 1996. Anotaes da aula. Universidade de Braslia. Instituto de Geocincias. MRIO VICENTE CAPUTO. 2010. Anotaes de aula. ROBERTO SACKS DE CAMPOS. 2011. Anotaes de aula e fotos. Universidade Federal do Esprito Santo. Centro de Cincias agrrias.

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