Magma

Recorda:

O Magma é um material que se encontra no interior da Terra e queresulta da fusão dos materiais que o constituem.

A sua composição varia com aprofundidade e vai influenciaro tipo de rocha que origina.

Magmas são formados por três fases principais:

• A fase líquida dos magmas é formada por silicatos fundidos (aindaque há outras possibilidades, como é o caso por exemplo dos magmascarbonatíticos - formados por carbonatos) com proporções variadasde catiões (Si, O, Mg, Fe, Ca, Na, K, Ti entre outros) junto comiões metálicos (Fe2+, Fe3+, Mg2+, Na+ entre outros).

• A fase sólida pode ser constituída por cristais que formam-seinicialmente a partir do próprio líquido ou serem incorporados nomagma (xenocristais), junto com fragmentos de rochas (xenólitos)incorporados durante a ascensão em direcção as porções superiores daTerra.

• A fase gasosa inclui vapor de água, dióxido de carbono, dióxido de enxofre e muitos outros.

Características do magma

• Temperatura : ~ 800°C a 1500°C

• A % de SiO2 é variável e interfere nas características e no comportamento do magma:

– > % SiO2 > polimerização

– > % SiO2 > viscosidade

– > % SiO2 < mobilidade

• A viscosidade do magma depende:

– Temperatura > T° < Viscosidade

– Composição > SiO2 > Viscosidade

– Voláteis > voláteis < Viscosidade

– Pressão > P > Viscosidade

• Mantendo-se o Vol magma constante, se P e T° aumentam

simultaneamente < viscosidade (T° é mais influente)

Wilson (1989) definiu quatro regiões distintas para a geração de magmas:

Placas Divergentes – Riftes

Intraplaca Continental e Intraplaca Oceânica - Pontos Quentes

Placas Convergentes – Zonas de subducção

Placas Convergentes – Zonas de convergência de placas continentais

Nestas regiões podem ser formados 3 tipos básicos de magma:

Magma BasálticoMagma AndesíticoMagma Riolítico

Este tipo de magma tem origem a partir de rochas do manto (peridotito)ao nível das placas divergentes - Riftes e do manto profundo em pontosquentes (hot-spots).

Magma Basáltico

Características: cerca de 50% de sílica, baixa viscosidade, fluido,retém poucos gases, apresenta pequena quantidade de água etemperatura superiores a 1200ºC

Rochas de origem basáltica

Nestas zonas duas placas tectónicas onde uma placa de maior densidade,normalmente a fracção oceânica, é empurrada para baixo de uma zonacontinental, levando à fusão e à geração de magmas andesíticos (misturaentre as composições do continente e do oceano), que chegam à superfíciesob a forma de extensos vulcões, como a cordilheira andina.

Magma Andesítico

Este tipo de magma tem origem a partir da fusão de rochas de uma placaoceânica e uma continental ao nível das zonas de subducção.

Características: cerca de 60% de sílica, viscosidade e fluidezintermediária, retém alguns gases, apresenta relativa quantidade deágua e temperatura de cerca de 1000ºC.

Rochas de origem Andesítica

Magma Riolítico

Este tipo de magma tem origem a partir de duas placas continentais queconvergem e se chocam gerando um aumento da temperatura e pressão oque leva à fusão dessas rochas.

Características: cerca de 70% de sílica, alta viscosidade, pouco fluido,retém muitos gases, apresenta grande quantidade de água etemperatura de cerca de 800ºC

Rochas de origem Riolítica

Minerais

Os geólogos definem os minerais como corpos sólidos homogéneos, de ocorrência natural, inorgânicos que

apresentam uma estrutura interna cristalina e que possuem uma composição

química específica. Este último aspecto leva a que, por um lado

a sua composição química só possa variar dentro de certos limites, e por outro, que eles

possam assumir formas poliédricas, os denominados

cristais.

O que representa afinal um cristal ?

Os minerais têm um arranjo interno atómico tridimensional. Os átomos ou iõesconstituintes de um mineral encontram-se distribuídos ordenadamente,formando uma rede tridimensional – o retículo ou rede cristalina.

Esta rede é gerada pela repetição de uma unidade atómica ou iónicafundamental que contém em si todos os constituintes do mineral nas suasdevidas proporções e que tem as propriedades físico-químicas do mineralcompleto.

Em meados do séc. XIX, um cristalógrafo de nome Bravais formula uma teoria– Teoria Reticular, segundo a qual, os átomos encontram-se dispostos deforma tridimensional, representando o cristal, onde a característica daestrutura cristalina, é a repetição do arranjo atómico interno dos cristais.Essa repetição resulta em unidades de desenhos idênticos, que se encontramdispostos em pontos do retículo tridimensional, que é definido pelas trêsdirecções e pelas distâncias, nas quais, o desenho é repetido. A unidade

atómica ou iónica fundamental que contém em si todos os constituintes do

mineral e que se repete é designada malha elementar, motivo ou célulaunitária.

Célula unitária

Sistema reticular ou rede cristalina

Fiadas (arestas)

Nó (átomos ou iões)

Fórmula química: NaCl

O arranjo atômico forma uma estrutura cúbica

Exemplo de mineral com estrutura cristalina - halite

sódio

cloro

O arranjo interno pode traduzir-se externamente no aparecimento deuma forma poliédrica com faces, arestas e vértices. Nem todos oscristais apresentam esta forma poliédrica externa já que na maior partedas vezes a cristalização dos cristais não ocorre em condições ideais.

Apatite

Mica biotita

Quartzo

OBS: As substância amorfas sãosubstâncias que não possuem estruturaatómica interna ordenada e regulartambém chamado de mineralóide (ex. vidrovulcânico, âmbar, carvão, opala…).

Obisidiana

Silicatos – Principais constituintes das rochas

Os silicatos representam o grupo mineral mais importante,constituindo mais de 90% da crosta terrestre.

A subdivisão deste grupo é feita com base em critériosestruturais, tendo como unidade fundamental o ião [SiO4]4-, ouseja, um tetraedro com um átomo de silício ocupando a posiçãocentral e quatro átomos de oxigénio dispostos nos vértices destetetraedro.

Os tetraedros de SiO4, tem tendência para se ligar uns aosoutros – polimerização.

Dependendo da geometria assumida, ou seja, do grau depolimerização e da amplitude de participação do oxigênio entreos tetraedros, a estrutura dos silicatos pode consistir emtetraedros independentes, em grupos tetraédricos múltiplos eindependentes, cadeias, folhas, etc.

Tetraedro de sílica: SiO4

Ponte de oxigénio

Estrutura molecular de um silicato

Tetraedro de sílica –

ligações fortes e híbridas

(50% covalentes e 50%

iónicas)

Essas estruturas são a

base dos minerais

silicatados

As estruturas dos silicatos

pode ser descrita pelo

número de pontes de

oxigénio. Quanto maior,

mais complexa é a cadeia

molecular.

OxigênioCations Fe, Mg

etc. etc.

etc. etc.

etc.

etc.

Sílica+

2+

2+

+

2+

2+

2+

2

2

+

2+

2+

+

2+

2+

2+

2

2

Cadeias lineares de silicatos: piroxena Estrutura linear dupla dos

anfibolas

Micas

Arranjo em folhas dos tetraedros de sílica

Nas micas moscovite (claras), esses tetraedros possuem pontes de ligação com catiões de potássio

Devido às fracas

ligações nos planos

entre camadas de

sílica, a mica pode ser

cortada facilmente

entre os sanduíches

moleculares

Camada planar de sílica

Os catiões servem

de ponte de ligação

entre duas camadas

de sílica

A explicação para a clivagem – planos de fraca ligação molecular

Arranjo dos tetraedros nos Silicatos

Principais minerais constituintes das rochas magmáticas

Micas (Biotite e Moscovite)

Olivina

Quartzo

Feldspatos

Piroxena

Basicamente estão presentes 6 grupos mineralógicos (silicatos) – feldspatos(plagióclases), quartzo, olivinas, piroxenas, anfibolas, micas (moscovite ebiotite) .

A % dos minerais essenciais é o critério básico para classificação dasrochas ígneas.

• Euédrico (idiomórfico): o cristal apresenta as faces perfeitamente desenvolvidas

• Subédrico (subidiomórfico): o cristal apresenta-se com suas faces imperfeitamente desenvolvidas

• Anédrico (informe): quando o cristal não apresenta faces.

Os minerais em condições ideais de formação cristalizam e a sua estruturainterna é manifestada externamente, formando minerais com faces planas.Na situação oposta, formam-se minerais sem faces planas. Assim definem-se 3 tipos de cristais:

Isomorfismo

Ocorrência de substâncias minerais de composição química diferente eestrutura cristalina (textura) semelhante.

Existem na natureza minerais que constituem séries isomorfas. Nosminerais das séries isomorfas, pode ocorrer a substituição de um átomo ouião por outro diferente (com afinidades químicas).

Ex: Série isomorfa das plagioclases ouSérie de Bowen

Nesta série o ião sódio pode sersubstituído pelo ião cálcio formandominerais de estruturas semelhantes.

A estrutura cristalina da Albinite (NaAlSi3O4) e da Anortite(CaAl2Si2O8) são semelhantes, podendo ocorrer a evolução de ummineral em outro por intersubstituição do sódio pelo cálcio,podendo a % de Albinite variar de 0% a 100% e a Anortite de100% a 0%.

Polimorfismo

Ocorrência de substâncias minerais de mesma composição química eestrutura cristalina (textura) diferente. Isto ocorre porque as condiçõesde cristalização desses minerais são diferentes.

Ex: Calcite e Aragonite (CaCO3) / Diamante e Grafite (associação deátomos de carbono)

Grafite Diamante

O processo de geração de magmas raramente é uma fusão completa, sendo oque normalmente ocorre é uma fusão parcial das rochas do manto naastenosfera, ou do manto superior ou crosta inferior na litosfera, aonde sevai produzindo de forma progressiva a fusão dos componentes mineraismenos refractários entre os que compõe a rocha que está sendo fundida. Osmagmas formados dessa maneira (in situ) e que não tenham sofridoprocessos de diferenciação são denominados de Magmas Primários.

Diferenciação Magmática

Quando o magma ascende as substâncias minerais que o constituem ficamexpostos a determinadas temperaturas e pressões podendo deste modocristalizar. A cristalização desses minerais ocorre em condições diferentesjá que os seus pontos de solidificação são igualmente diferentes. A génesedos minerais ocorre segundo uma ordem definida – CristalizaçãoFraccionada.

Durante a ascensão do magma até asuperfície ou para porções mais rasas nacrosta e com a cristalização fraccionadapodem se produzir uma série de processosde diferenciação magmática que variam acomposição do magma. Com oarrefecimento, do contínuo processo decristalização fraccionada resulta umMagma Residual de composiçãocontinuamente alterada.

Um cientista chamado Bowen, observou que a cristalização dos mineraisdurante o arrefecimento de um magma segue, de maneira geral, uma sequênciadeterminada, que pode-se dividir em dois grandes ramos: a denominada sériedescontínua (minerais ferromagnesianos; olivina - piroxenas - anfíbolas -biotite) e a série contínua (plagioclases cálcicas e sódicas; anortite ..albite),que convergem para um tronco comum, que corresponde a cristalização dofeldspato potássico e do quartzo, sempre os últimos a cristalizar. Isto seconhece com o nome de Série de Bowen. A maior ou menor evolução da sériedepende fundamentalmente do conteúdo inicial de sílica, visto que as reacçõesdos minerais ferromagnesianos implicam um consumo crescente dessecomponente.

Série de Bowen

Série Descontínua: é a série representada pelos minerais ferromagnesianosmais importantes: olivinas, piroxenas, anfibolas e biotite. À medida que atemperatura decresce, os minerais formados em temperatura maiselevadas, tornam-se instáveis e tendem a reagir com a sílica (SiO2), queestá em fusão no magma para tornar-se mais estáveis. Por exemplo aolivina forma-se no início do arrefecimento do magma, portanto emtemperaturas mais elevadas. À medida que o magma arrefece a olivinareage com a sílica do magama residual:

Forsterita (olivina) + Sílica enstatita (piroxena)

Mg2SiO4 + SiO2 2Mg2SiO3

Observa-se que à medida que o magma arrefece, os minerais se tornam maisricos em sílica. Olivinas (SiO4), piroxenas (SiO3), anfíbolas(SiO4), biotite(Si2O5), ou seja, os minerais ferromagnesianos cristalizam-se no magmanuma ordem crescente de acidez:

SiO4 SiO3 Si4O4 Si2O5

Obs: Esta série é denominada descontínua porque origina minerais comcomposição química e estrutura cristalina diferentes.

Série Contínua: é expressada pelos minerais do grupo das plagioclases Aocontrário da série descontínua, as reacções ocorrem continuamente comreajuste das composições à medida que a temperatura diminui.As primeiras plagioclases a se formarem são as cálcicas. Havendo no magmaCa 2+ e Na+, à medida que se forma as plagioclases cálcicas, vai sobrando oNa+, aumentando o seu teor durante o arrefecimento, passando a formarplagioclases sódicas. Como o teor de SiO2 em anortite (CaAl2Si2O8) é menordo que da albite (NaAlSi3O8), observa-se que também nas plagioclases aordem é crescente do seu teor de sílicica. Quando ocorre o esgotamento desílica no local de formação o arrefecimento prossegue até o final com oplagioclase já formada.

Obs: Esta série é denominada contínua porque origina minerais com composiçãoquímica variável , entretanto com a mesma estrutura cristalina.

• As duas séries de reacção processam-se simultaneamente,convergindo para uma única.

• O quartzo (SiO2) é o último mineral a ser formado, só se forma depoisde formados os minerais possíveis e se ainda restar SÍLICARESIDUAL. Se não restar sílica a rocha formada não terá quartzo.

• Uma rocha pode ser formada pela associação de olivina-plagioclasecálcica, pois são formadas ao mesmo nível de temperatura. Se houver,também, sílica suficiente para formar a plagioclase sódica, a sériedescontínua não seria interrompida na olivina, mas se prolongaria até abiotite.

Quartzo e Olivina não ocorrem na mesma rocha;

Moscovite não se associa a piroxenas e olivina;

Quartzo normalmente não se associa a plagioclases cálcicas;

Em rochas ricas em sílica, os minerais ferromagnesianos mais

frequentes são as micas, nas intermédias as anfíbolas e nas pobres

os piroxenas. Quanto maior o teor de sílica, maior será a relação

Si:O no mineral ferromagnesiano;

Se o magma for muito deficiente em sílica, em vez de formar

ALBITE (NaAlSi3O8) ou ORTOCLASE (KAlSi3O8), que são

feldspatos, formam-se silicatos mais pobres em sílica do que os

feldspatos.

A sequência de cristalização de Bowen permite estabelecer algumas regras de associação de minerais, conhecidos como NORMAS DE COEXISTÊNCIA PARAGENÉTICA. O exame da sequência permite afirmar que:

Por outra parte, a composição do magma impõe restrições a esta sequências,de forma que se o magma é pobre em sílica e rico em Mg, Fe, Ca (magmasbásicos) somente cristalizarão os primeiros termos das duas séries (olivina,piroxenas, plagiocláse cálcica), ainda que em magmas mais ricos em sílica epobres em Mg e Fe (magmas ácidos) os minerais ferromagnesianos seformarão durante os primeiros estágios da cristalização magmática, mas irãoreagir com o magma residual sucessivamente até gerar termos maisevoluídos da série. No final a rocha será formada por plagioclase sódica,biotite, feldspato potássico e quartzo. Nas rochas formadas a partir demagmas de composição intermediária encontraremos, por tanto, plagioclasesintermediários, anfíbolas e piroxenas como minerais característicos.

Processo de separação dos cristais do Magma residual: compressão da câmara magmática e diferenciação gravítica

A partir da diferenciação um só tipo de magma primário pode dar origem a várias rochas diferentes.

Soluções Hidrotermais

São constituídas pelas últimas fracções do magma ( água , gases,sílica e outros solutos minerais) e podem preencher fendas dasrochas e solidificar. O resultado dessa solidificação dá origem aosfilões ( de um só ou mais minerais).

CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS

MAGMÁTICAS OU ÍGNEAS

As rochas magmáticas são classificadas tendo em conta as seguintes características:

• Local de sua génese

• Composição química ou mineralógica

• Cor

• Textura

Classificação Genética– Quanto ao local da sua génese

• INTRUSIVAS (ou plutónicas = grãos variam de 1mm a 1cm)

• EXTRUSIVAS (ou vulcânicas = grãos < 1mm).

Extrusivas

A composição química varia com a composição mineralógica.

Com base na riqueza em sílica (SiO2), as rochas magmáticas dizem-se:

CLASSIFICAÇÃO % DE SÍLICA ROCHAS

Ácidas 65 granito e riólito

Intermédias 65-52 sienito, traquito, diorito e andesito

Básicas 52-45 gabro e basalto

Ultrabásicas 45 peridotito e kimberlito

Classificação quanto a composição química

Classificação quanto a cor

Para a classificação das rochas magmáticas, faz-se a distinção entreminerais mais claros, denominados de félsicos (quartzo, feldspatos) eminerais mais escuros, designados de máficos (ricos em Fe e Mg -biotite,piroxenas, anfíbolas e olivinas).As proporções relativas entre estes dois tipos de minerais, permitemclassificar as rochas

Rochas Leucocratas De cor clara, ricas em minerais félsicos e portanto, pobres em máficos.Ex. Granito, Riólito, Sienito, Traquito.

Rochas Mesocratas De cor intermédia, com proporções aproximadas dos dois tipos de minerais.Ex. Diorito, Andesito.

Rochas Melanocratas De cor escura, ricas em minerais máficos. Ex. Gabro, Dolerito, Basalto.

Um dos parâmetros que permite distinguir as rochas magmáticas é a dimensão dos grãos dos seus minerais, ou seja, a sua textura.

Textura Fanerítica - quando a rocha é formada por minerais bem visíveis e identificáveis à vista desarmada.

Textura Afanítica - quando a rocha é formada por minerais muitopequenos, em regra só identificáveis ao microscópio.

Classificação Quanto a textura

Granito

Textura Fanerítica

Composição química:

Minerais comuns: Quartzo Feldspatos

Plagioclases Cálcicas Anfíbolas

Micas (Biotite, Moscovite)

14%

1%

10%

3%

72%

silica

óxidos de

alumínio

óxidos de ferro

óxidos de

magnésio

outros

Legenda:

Basalto

Textura Afanítica

Composição química:

Minerais comuns: Plagioclases Piroxenas

Olivinas Anfíbolas

16%

7%

13%

8% 50%

silica

óxidos de

alumínio

óxidos de ferro

óxidos de

magnésio

outros

Legenda: