FOLIACOES

TIPOS DE FOLIAÇÃOTIPOS DE FOLIAÇÃOGeologia EstruturalGeologia Estrutural

Professores:

Celso Celso Dal Dal Ré CarneiroRé Carneiro

DGAE/IG/UNICAMPDGAE/IG/UNICAMP

Carlos Roberto de Souza FilhoCarlos Roberto de Souza Filho

DGRN/IG/UNICAMPDGRN/IG/UNICAMP

Mário Neto Cavalcanti de AraújoMário Neto Cavalcanti de Araújo


Outubro de 2003

Ticiano Ticiano José Saraiva dos SantosJosé Saraiva dos Santos


Wanilson Wanilson Luiz SilvaLuiz Silva


Foliações

FOLIAÇÕES

1. Introdução

Grande parte das estruturas em rochas é definida pela orientação preferencial de minerais ou elementos da trama. Esta ultima inclui o arranjo espacial e geométrico de todos os constituintes da rocha, congregando feições texturais, estruturais e orientações cristalográficas preferenciais. Os elementos da trama são aquelas feições que se repetem sistematicamente na rocha. Uma falha isolada cortando um nível composicionalmente diferente da rocha não é considerada um elemento da trama, enquanto que planos de foliação paralelos regularmente distribuídos são.

A palavra foliação pode ser usada como um termo genérico para descrever feições planares que se reproduzem de forma penetrativa no meio rochoso. Nesse sentido podemos então classificar como foliação um acamamento rítmico de uma rocha metamórfica, o bandamento composicional de rochas ígneas, ou outras estruturas planares de rochas metamórficas. Juntas são normalmente excluídas dessa classificação por não serem suficientemente penetrativas.

Foliações podem ser definidas por

variação espacial na granulometria dos minerais constituintes da rocha, pela orientação preferencial de minerais alongados, placosos ou agregados minerais, por descontinuidades planares como microfraturas, ou ainda pela combinação desses elementos (Fig.1). Fig.1 – Representação dos vários elementos da trama que definem uma foliação. a. bandamento composicional, b. orientação preferencial de minerais placosos (e.g. micas), c. orientação preferencial de limites de grãos deformados (e.g. quartzo e carbonato. d. variação no tamanhos dos grãos. e. orientação preferencial de minerais placosos imersos em uma matriz isenta de orientação preferencial. f. orientação preferencial de agregados minerais lenticulares. g. orientação preferencial de fraturas e microfalhas (e.g. quartzitos de baixo grau). h. combinação dos elementos das figuras a,b e c. Figura extraída de Passchier & Trouw (1996).

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GEOLOGIA ESTRUTURAL/UNICAMP

2. CLASSIFICAÇÃO MORFOLÓGICA DE FOLIAÇÕES

Ao observar uma foliação em uma rocha existem algumas perguntas que devem ser feitas: Será uma estrutura pré-deformacional? (e.g. acamamento ou plano de fissilidade) É a única foliação da rocha? (e.g. não existem foliações prévias?) É uma estrutura mais nova? (e.g. existem foliações anteriores?)

Fig.2 - Dois tipos de foliação secundária. (A-B) mostram clivagens de crenulação S2 afetando uma foliação mais antiga S1. (C) Relação entre uma foliação interna (S1), presente no interior de porfiroblastos, e uma mais jovem S2. Como distinguir uma foliação primária de uma tectônica? Foliações primárias são estruturas relacionadas aos processos formadores da rocha, o acamamento primário em uma rocha sedimentar e o magmático numa ígnea são bons exemplos. Uma outra foliação primária é a diagenética, formada por compactação. Foliações secundarias se formam posteriormente a gênese da rocha, depois da litificação das rochas sedimentares ou da solidificação de uma rocha ígnea, ou por segregação metamórfica. Estas resultam da deformação e metamorfismo, sendo as mais comuns a clivagem, xistosidade, bandamento diferenciado, foliação milítica, etc. Embora foliações também possam se desenvolver em algumas zonas catacláticas, o desenvolvimento de uma foliação secundária é usualmente interpretado como sendo o produto da deformação dúctil. Foliações secundárias que se desenvolvem de modo heterogêneo são difíceis de distinguir das primárias. O reconhecimento de uma foliação primária é importante, pois elas ajudam na investigação a evolução estrutural (S0, S1, S2,

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S3, Sn...) e reconstituição de estruturas regionais (e.g. padrões de redobramento) de faixas orogênicas. CRITÉRIOS DE DISTINÇÃO ENTRE FOLIAÇÕES PRIMÁRIAS E SECUNDÁRIAS Foliações primárias Foliações secundárias Estruturas sedimentares podem está presentes (e.g. gradação granulométrica reconhecida em escala meso ou microscópica, Fig.3a-b) Irregular em espessura e arranjo das bandas (Fig.4a) Alinhamento de grãos ou agregados minerais sem que haja estiramento/recristalização (Fig.4b) Composição e tamanho dos grãos pode variar em cada camada ou no interior de uma mesma camada. Foliações primárias nunca ocupam o plano axial de dobras.

Estruturas sedimentares são ausentes. Pequena variação de espessura ao longo da direção da camada. As camadas mostram composição bimodal Foliação é normalmente (sub)paralela ao plano axial de dobras marcadas em uma foliação mais antiga.

2.1 Foliações/estruturas primárias

Em rochas de baixo grau metamórfico pouco deformadas, o reconhecimento do acamamento é uma tarefa relativamente fácil, uma vez que as características principais de uma seqüência sedimentar, incluindo estruturas primárias, podem estar bem preservadas. No caso de rochas mais intensamente deformadas e metamorfisadas, é usualmente mais difícil a distinção entre um bandamento primário e outro secundário. Em muitas rochas metamórficas, como gnaisses, por exemplo, um bandamento composicional pode ter sua origem ligada a processos sedimentares, ígneos ou metamórficos; ou ainda pode ter uma origem complexa. Fig.3 – (a) Acamamento S0 definido pela alternância de níveis peliticos (leitos argilosos em marrom claro) e níveis psamíticos em metasedimentos do domínio Estância (Faixa Sergipana, NE do Brasil). No interior de cada um dos níveis pelíticos a cor marrom torna-se progressivamente mais intensa para a direita. Isso indica granodecrescência para a direita, ou seja, topo estratigráfico na mesma direção. Afloramento de metapelitos do domínio Estância, Faixa Sergipana (NE do Brasil). (b) feição semelhante a observada em (a). Níveis pelíticos de coloração cinza azulada. Notar a gradação inversa definida pelo escurecimento dos tons de cinza para baixo. Afloramento de muscovita biotita xistos da região de Carrancas (Minas Gerais).

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3.a

3.b

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Fig.4 – (a) Fotomicrografia mostrando o acamamento S0 dobrado (foliação primário é subhorizontal) de um filito, cortado por uma clivagem de dissolução por pressão S1 subvertical marcada por finos filmes de material insolúvel (linhas escuras subverticais). Uma foliação mais antiga S1 subparalela ao acamamento também é presente na foto. Sudoeste de Queensland (Austrália). (b) Foliação primária (magmática) definida pelo alinhamento de enclaves máficos em leucogranito róseo da Faixa Sergipana.

4.a

4.b

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2.2 Foliações secundárias

Começamos esse item mostrando uma classificação morfológica das foliações secundárias e discutindo os principais processos envolvidos nas suas respectivas formações. Foliações secundárias podem mostrar uma grande variedade de feições morfológicas (Fig.5). Com base nas suas características, um número significativo de terminologias descritivas tem sido usado como, por exemplo: clivagem ardosiana, xistosidade, bandamento diferenciado, clivagem de fratura e clivagem de crenulação. Infelizmente, o uso desses termos não é uniforme e alguns deles têm sido usados com implicações genéticas. Por exemplo, o nome clivagem de fratura tem sido usado para fazer referência a uma foliação descontínua com um bandamento composicional fino e espaçado, possivelmente originado por dissolução preferencial ao longo de fraturas não mais visíveis em escala microscópica. Outras interpretações genéticas dessas estruturas que não envolvem a presença de fraturas são possíveis de modo que o uso de termo s clivagem de fratura deve ser evitado. Assim a utilização de terminologias genéticas nesse capítulo será evitada. Aqui nos restringiremos à utilização de termos descritivos.

Clivagem e xistosidade O termo clivagem é alusivo as foliações secundárias presentes em rochas finas, nas quais a observação a olho nu dos grãos minerais (principalmente micas) e impossibilitada.

Existem dois tipos principais de clivagens. Aquelas que se repetem sistematicamente desde a escala de afloramento até a de lâmina delgada, e as mais discretas, muitas vezes identificadas apenas ao microscópio. As clivagens mais penetrativas ou contínuas são as Ardosianas. Elas são tipicamente associadas a rochas pelíticas finas (<0.5mm), metamorfisadas em baixo grau. Onde podemos encontrar clivagens Ardosianas? A clivagem ardosiana não é uma foliação restrita as Ardósias. Embora o nome seja bem sugestivo, toda e qualquer rocha de baixo grau metamórfico que tenha tendência a desenvolver planos de fissilidade pode desenvolver clivagem Ardosiana (Fig.6a-f). Fissilidade - Facilidade de quebrar segundo planos subparalelos bem definidos (e.g. margas, metacarbonatos, metarenitos finos e é claro as ardósias).

Ilustração esquemática de uma clivagem ardosiana.

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Fig.5 – Classificação morfológica de foliações com uso do microscópio óptico. Extraído de Passchier & Trouw (1996). Fonte original: Powell (1979) e Borradaile et al. (1982). Fig.6 – (A) Clivagem Ardosiana em mecarbonato impuro da Faixa Sergipana. Mina de Calcário da Votorantin em Simão Dias (SE). As placas de carbonato caídas no solo são nada mais nada menos que planos de foliação soltos da sua posição original pelas detonações diárias. (B) Clivagem ardosiana em metaturbiditos Cambro-Ordovicianos da Nova Escócia.

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continuação Fig.6 – (c) Clivagem ardosiana desenvolvida segundo o plano axial de dobras abertas dos metatubirditos mostrados na Fig.6b. (d) Aspecto geral da clivagem ardosiana da Fig.6b. Notar a penetratividade da foliação, a qual pode ser classificada como uma clivagem contínua, com alguma contribuição de dissolução por pressão marcada pelos leitos escuros subhorizontais.

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Continuação. Fig.6 – (e-f) Clivagem ardosiana em metapelitos da Faixa Sergipana.

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Clivagem disjuntiva Existem dois tipos principais de clivagem disjuntiva: clivagem de crenulação e a clivagem espaçada. Clivagem de crenulação Normalmente corta uma clivagem continua pré-existente, preservada no interior de microlintons. É mais notável quando afeta uma xistosidade ou uma estrutura filítosa (foliação de filitos. Itermediária entre a clivagem ardosiana e a xistosidade). Em rochas que contém clivagens de crenulação a foliação pré-

existente é normalmente afetada por microdobras. São reconhecidos dois tipos de clivagem de crenulação. A clivagem de crenulação discreta que se desenvolve segundo domínios de clivagem estreitos trucando fortemente a foliação prévia dos microlintons, similarmente ao que acontece com microfalhas (Fig.7).

Fig.7 – Clivagem de crenulação discreta afetando o acamamento S0 e uma foliação subparalela S1 de metapelitos da Faixa Sergipana. Note que o nível psamítico no centro da foto é trucado e levemente deslocado pela clivagem de crenulação dando o aspecto de uma microfalha. Clivagem de crenulação zonal – possui domínios de clivagem largos que coincidem com o flanco de microdobras apertadas afetando a foliação pré-existente (Fig.8 a-b).

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Fig.8 – (a) Aspecto microscópico de clivagem de crenulação zonal em metapelitos da Faixa Sergipana. (b) foto de afloramento mostrando clivagem de crenulação zonal em quartzitos da Faixa Seridó, Rio Grande do Norte.

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Clivagem espaçada Normalmente arranjada segundo um sistema anastomosado, estilolítico a suave, freqüentemente ocupado por material carbonáceo ou argiloso. A clivagem espaçada é tipicamente encontrada em rochas sedimentares dobradas isentas de metamorfismo. Especialmente calcáreos e alguns arenitos impuros. O espaçamento entre os domínios de clivagem normalmente varia de 1 a 10cm, de forma que os microlitons são relativamente largos quando comparados com outros tipos de clivagem. Fig.9 – Clivagem espaçada produzida por impacto meteórico. Cratera Ries Alemanha.

Xistosidade

Foliação secundária normalmente definida por lamelas de mica de granulometria grossa (1-10mm) em associação com quartzo e outros minerais. A granulometria maior que a das ardósias é resultante da alta recristralização mineral, típica dos graus metamórficos mais elevados nos quais a xistosidade é característica. O aspecto mesoscópico característico da xistosidade é a definição de planos de foliação pelo alinhamento de micas como muscovita, biotita, clorita e sericita. Xistos raramente se partem segundo planos perfeitos como as ardósias. Muito pelo contrário, eles quebram formando discos e soltam muita mica, que normalmente fica grudada na pele dos geólogos.

Fig.9

Fig.10 – Xistosidadesubvertical bemdesenvolvida emmicaxistos da FaixaSergipana. Notar apreservação de umafoliação pré-existente nointerior de pods de baixostrain (centro da foto).

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Ao microscópico a xistosidade mostra aspectos morfológicos semelhantes aos da clivagem ardosiana. Os domínios de clivagem em rochas xistosas são normalmente definidos por micas subparalelas, que eventualmente definem lentes ou formas discóides com quartzo e/ou feldspato no interior (Fig.11). Estes podem mostrar bordas de clorita.

Fig.11 – Xistosidade definida pelo alinhamento de muscovita. Notar a presença de quartzo e feldspato na forma de lentes ou sigmóides, ligeiramente assimétricos. Quartzitos feldspáticos da Faixa Sergipana

Fig.12 – xistosidadeem muscovita xistosdo Novo México.

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3. ALGUNS TERMOS GENÉTICOS Esta seção lista algumas terminologias genéticas usadas para descrever foliação. Ressaltasse que todas as foliações secundárias se desenvolvem em resposta a processos deformacionais, de forma que os termos usados no item anterior podem também ser classificados de forma genética. Como a relação entre os processos morfológicos e genéticos é usualmente complexa, decidimos por separar as duas classificações em itens diferentes. Contudo enfatizamos que embora as pesquisas tenham conseguido considerável êxito com o passar dos anos, o conhecimento atual sobre os processos de gênese de foliações ainda é incompleto. Aqui nos restringimos a listar os principais tipos genéticos de foliações. 3.1 CLIVAGEM DE DISSOLUÇÃO Foliação normalmente marcada pelo truncamento de limbos de microdobras, veios (Fig.13-15) ou por um bandamento diferenciado que alterna faixas escuras ricas em minerais insolúveis (micas e opacos) com faixas ricas em quartzo e outros minerais constituintes da rocha.

Fig.13 - Aspecto mesoscópico de uma clivagem de dissolução subvertical em metasiltitos. Note que os veios subhorizontais em branco são truncados pelos planos de clivagem ressaltando o processo de dissolução por pressão envolvido na formação da clivagem. Localização do afloramento desconhecida.

Fig.14 – Clivagem de dissoluçãomarcada pelo rompimento do flancode minidobra apertada afetando veiode quartzo que corta uma clivagemcontínua de micaxistos da FaixaSeridó (Rio Grande do Norte). Notara concentração de opacos norompimento do flanco da dobra.

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Fig.15 – Clivagem de dissolução em metamargas. Notar as frentes de dissolução demarcadas pela concentração de minerais insolúveis (planos subverticais). Dissolução realçada pelo trucamento de veios oblíquos a clivagem contínua precoce (planos subhorizontais dobrados). Localização desconhecida. 3.1 FOLIAÇÃO MILONÍTICA

As rochas miloníticas formam uma família de rochas fortemente foliadas e deformadas, constituindo o que se conhece como série milonítica. Essas rochas são um tipo de “rocha de falha” no qual a granulometria do protólito é dramaticamente reduzida em resposta às altas magnitudes de deformação atingidas no interior de zonas de cisalhamento. A redução granulométrica característica dos milonitos é o resultado da deformação dúctil ou de uma mistura com mecanismos de deformação dúctil-frágeis. Os principais mecanismos responsáveis pela geração das foliações miloníticas são os de plasticidade cristalina, recristalização dinâmica e fraturamento de grãos mais competentes. A deformação que gera as rochas miloníticas é denominada milonitização.

A foliação milonítica gerada por mecanismos de plasticidade cristalina evolui por meio da ativação de deslocamentos no interior do retículo dos minerais, gerando grãos alongados segundo uma determinada orientação preferencial. Em casos extremos, tem-se a formação de ribbons (fitas) de quartzo monocristalino alongados segundo a trama milonítica. A evidência da deformação intracristalina é definida principalmente pela forte extinção ondulante dos grãos minerais (Fig.16). Fig.16 – (a) Grãos detríticos de quartzo em quartzito milonitizado do oeste da Austrália. Notar a extensiva participação de mecanismos de plasticidade cristalina denotada pela forte extinção ondulante. Notar também que outros mecanismo como a rotação de subgrão atuou na formação da foliação milonítica. (b) Ribbons monocristalinos de quartzo definindo a foliação milonítica de xistos da Faixa Sergipana (NE do Brasil). Notar a forte extinção ondulante.

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a

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A recristalização dinâmica é produto de uma tendência dos corpos rochosos a diminuir a sua energia livre, por meio da redução granulométrica para que ela que mais se ajuste as condições da deformação (pressão dirigida, temperatura, presença de fluidos, composição da rocha,etc). A formação de kinks ou microdobras em micas, por exemplo, acumula energia suficiente no interior do grão deformado para que este ative mecanismos de recristalização por migração de borda de grão para dissipala através da rocha. Em grãos de feldspato e quartzo, mecanismos de recuperação podem atuar gerando subgãos alinhados segundo a foliação milonítica que, em muitos casos, envolvem grãos reliquiares no que se conhece como estrutura manto e núcleo.

Fig.17 – foliação milonítica definida pela forte recristalização de quartzo em feldspato de granitos deformados da Faixa Sergipana (a) e do oeste Australiano (b). Notar a forte cominuição granulométrica de porfiroclastos de feldspato, inclusive com o desenvolvimento de estruturas do tipo manto-núcleo (a). (b) forte recristalização por mecanismos de migração de borda de grão, forçando o desenvolvimento de ribbons de feldspato formados pela coalescência dos grãos.

a

b

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De um modo geral, a maioria das rochas miloníticas possui uma aparência placosa devido a forte foliação impressa (Fig.18). A foliação que normalmente é associada ao forte achatamento no interior das zonas de cisalhamento é definida pela disposição subparalela de grãos, pequenas juntas e algumas superfícies de cisalhamento. Em rochas monominerálicas a foliação tem um aspecto planar bem desenvolvido, enquanto que em rochas poliminerálicas é comum o desenvolvimento de uma foliação milonítica de aspecto anastomosado.

Fig.18 – contato ultramilonito (porção superior)- milonito em granitos deformados do oeste da Austrália.

Fig. 19 – Foliaçãomilonítica contínua emultramilonitos de granitos dooeste australiano. No centrotêm-se feldspatos reliquiaresrotacionados mostrandouma movimentação dextral.

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3.2 – Foliação gnáissica

Caraterizada pelo alinhamento de minerais de granulometria grossa, dispostos segundo leitos composicionalmente diferentes ou alongados segundo uma determinada direção preferencial. Os tipos mais comuns de foliação gnáissica são os brandamentos gnáissicos ou as foliações de augen gnaisses. Esta ultima também pode ser formada pela milonitização, por isso ao identificar uma foliação em um augen gnaisse veja se ele tem texturas miloníticas. Rochas que portam uma foliação gnáissica são produzidas pela exposição a altas pressões e temperaturas, atingidas mediante condições de alto grau metamórfico.

Fig.18 – Exemplos de foliação gnáissica. (a) bandamento gnáissico. (b) foliação gnáissica em augen gnaisse. Localização desconhecida.

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3.3 – Bandamento migmatítico Trama planar de geometria complexa, muitas vezes sem nenhuma orientação definida, associada à fusão parcial da rocha (anatexia) em resposta a condições de alto grau metamórfico. Existem muitos tipos de migmatitos: migmatitos venulados contendo uma grande quantidade de segregações quartzo feldspáticas, produzidas em situ ou injetadas ao longo de fraturas ou zonas de cisalhamento. Agmatitos que lembram brechas, com fragmentos angulosos de gnaisses escuros ou anfibolitos envoltos por material granítico. E os Migmatitos nebulíticos que são consideravelmente mais homogêneos que as outras variedades de migmatitos. O bandamento migmatítico nessas rochas é representado por um bandamento diferenciado definido pela alternância de níveis máficos e félsicos (Fig.19a-b), produzidos por processos de segregação metamórfica, possivelmente associados a época de fusão do protólito. A sua diferença de uma foliação contínua ou de uma foliação primária é que o bandamento migmatítico é normalmente descontínuo e irregular. Fig.18 – Exemplos de bandamento gnáissico. (A) migmatito bandado. Nova York. Notar a alternância de bandas máficas e félsicas definindo o bandamento migmatítico da rocha. (B) Migmatítico nebulítico. Bandamento migmatítico definido por níveis felsicos. Notar que este é afetado por dobras abertas de charneira espessada. Faixa Sergipana (Província Borborema).

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