Petrografia Aula 05-09-2012

Petrografia Macroscópica

Daniel Penido

Engenheiro de Minas Sr.

MBA – Gestão de Recursos Minerais

Definições :

Mineral: Minerais, do latim minera , são compostos químicos naturais (raramente elementos nativos), formados a partir de diversos processos físico-químicos que operaram na crosta terrestre. A maioria esmagadora desses compostos ocorrem no estado sólido e compõem as rochas. Um mineral que pode ser explorado economicamente passa a ser denominado de minério e, à atividade referente à sua extração, chamamos mineração. Estudos experimentais demonstram que cada mineral é formado sob uma condição físico-química específica, ou seja, a uma determinada temperatura, pressão e concentração dos elementos químicos presentes no sistema. Os minerais se mantêm imutáveis até que as condições ambientais atinjam os limites de sua estabilidade, a partir do que são substituídos por outros mais estáveis sob a nova condição. Alguns minerais, porém, possuem limites de estabilidade muito amplos e são praticamente imutáveis, como o diamante, o coríndon, o grafite, etc. Os minerais possuem uma grande variedades de propriedades (cor, dureza, brilho, índice de refração, transparência, clivagem, peso específico, etc), das quais ao menos uma delas serve para distingui-lo de todos os demais.

Definições :

Rocha: Rocha é todo o material que compõe a crosta terrestre, exceto água e gelo, podendo ser formada por um único mineral ou por um agrupamento desses. Segundo a sua origem, a rocha pode ser: Ígnea - Quando é o resultado do resfriamento do material ígneo existente no interior da Terra, o que pode acontecer a grandes profundidades (plutônicas) ou na superfície (extrusivas). Metamórfica - Quando é o resultado da transformação de outras rochas através de altas temperatura e pressão.

Sedimentar - Quando é resultado da deposição de fragmentos de outras rochas (desagregadas e transportadas pela ação do vento, água, geleiras ou pela gravidade), formada a partir da decomposição química de uma rocha pré-existente ou, ainda, do acúmulo de detritos orgânicos. Podemos assim dizer que uma rocha sedimentar tem origem: Clástica - Quando são formadas por fragmentos e detritos de outras rochas (de qualquer origem), como areias, argilas, conglomerados, xistos, etc; Química - Quando são formadas pela dissolução ou por uma reação química e posterior precipitação, como os calcários e a calcita; Orgânica - Quando são formadas a partir da ação de seres vivos, como o carvão mineral.

O Começo de tudo

Certas rochas tais como basalto e sienito foram classificadas na época do império

romano. Drescrições Científicas e Classificações Organizadas foram iniciadas no final do século XVIII, por meio de observações a olho nu e a lupa,. No século XIX, foi

introduzido o microscópio equipado com polarizadores ópticos. Este isntrumento possibilitou a identificação exata dos minerais constituintes e classificações quantitativas de rochas. Tal estudo, que constitui uma parte da petrologia é denominado PETROGRAFIA e constitui de um todo chamado de petrologia.

Basalto

(A) (B)

• Vistas macroscópicas das rochas conhecidas desde a época do império romano, sienito e basalto: (A) Álcali Sienito, Caldas – MG; (B) Álcali Olivina Basalto, Mendoza - Argentina

O começo de tudo

• Como eles não compreediam muito bem a origem de nosso planeta as idéias primordias são chamadas de neptunismo. Ele atribuiu vulcanismo à combustão de carvão mineral em locais profundos. A presença de oxigênio e sua função química não eram conhecidas. Sob ponto de vista atual, a teoria dele é considerada como problemática, por outro lado, as descrições das amostras de mineral foram excelentes. Uma parte da coleção dele está conservada no museu do Rio de Janeiro.

A petrografia foi fundada no final do século XVIII por A. G. Werner (1749 – 1817), na Alemanha e foram baseados em observações a olho nú e lupas, por isso, as descrições foram parciais e limitadas.

O começo de tudo

• Ele observou o afloramento de um dique (corpo intrusivo) de forma tabular e de composição granítica, considerando que este graníto era de origem magmática e as rochas encaixantes foram metamorfoseadas pelo calor do magma. A idéia dele foi denominada de plutonismo e explica que nem todas as rochas são sedimentares, mas existem rochas originadas do resfriamento e consolidação do magma, denomiada de rochas ígneas, além disto, existem rochas transformadas pelo calor e pressões subterrâneas no estado já sólido deniminadas de rochas metamórficas. Por outro lado, as rochas formadas à partir da sedimentação são denominados de rochas sedimentares. Após seu falecimento houvera mmuitas discussões entre os neptunistas e plutonistas até a década de 20, quando o plutonismo prevalece no mundo científico.

• Juntos com J. Lamark e C. Lyell, J. Hutton é conhecido também como fundador do uniformitarismo, um princípio importante da geologia: “Tanto os fenômenos antigos quanto os atuais são controlados pelas mesmas leis físicas e químicas”. Este tinha como visão contrária a igreja que baseada no catastrofismo afiermava que estes mesmos fenômenos são controlados por forças incomuns.

• Na mesma época, apareceu um aristocrata inglês J. Hutton (1726 – 1797) que dedicou a ciência de vários ramos. Ele reconheceu a existência de Calor Subterrâneo, e considerou este calor como causa fundamental da geração de magmas e atividades vulcânicas. A expansão da Terra (paradigma daquele tempo), e as atividades tectônicas eram interpretadas como consequencia do calor subterrâneo.

Microscopia

• No meio do século XIX, foram iniciadas as análises químicas de rochas. O microscópio, que foi inventado na mesma época, provocou revoluções drásticas nos estudos de rochas e minerais. Junto com a aplicação da técnica de lâmina delgada, este instrumento possibilitou a análise granulométrica muito fina e com isso complementando os estudos detalhados dos minerais, ou seja, mineralogia óptica. O microscópio equipado de polarizadores é chamado de microscópio petrográfico e os principais pesquisadores são H.C Sorby (1858), Zirkel (1866), Michel – Lévy (1877)

A

B

Instrumentos Ópticos: (A) Microscópio Petrográfico (B) Lupa Binocular

Rochas

Sistema de Classificação e Nomeclatura das Rochas Ígneas

Definição: As Rochas ígneas, rochas magmáticas ou rochas eruptivas (derivado do latim ignis, que significa fogo). A formação das rochas ígneas vêm do resultado da consolidação devida ao resfriamento do magma derretido ou parcialmente derretido. Elas podem ser formadas com ou sem a cristalização, ou abaixo da superfície como rochas intrusivas (plutônicas) ou próximo à superfície, sendo rochas extrusivas (vulcânicas). O magma pode ser obtido a partir do derretimento parcial de rochas pré-existentes no manto ou na crosta terrestre.

Lava - Havaí

Rochas magmáticas

MAGMA BASÁLTICO

Arrefece à Superfície

—> BASALTO (Rocha Magmática Vulcânica)

Arrefece em Profundidade

—> GABRO (Rocha Magmática Plutónica)

MAGMA GRANÍTICO

Arrefece à Superfície

—> RIÓLITO (Rocha Magmática Vulcânica)

Arrefece em Profundidade

—>

GRANITO (Rocha Magmática Plutónica), constituído por: Quartzo, Feldspato e Micas


Magma: Rocha fundida em temperaturas entre 700 até 1200 °C. Tem consistência pastosa e mobilidade variando entre 5 – 16 km/h Constituintes: - Líquidos: Íons móveis: principalmente silício e oxigênio mais Al, Ca, Fe, Mg, K, Mn, Ti e P. - Sólido: Minerais já cristalizados ou em cristalização + eventuais fragmentos de rochas IMS (Xenólitos). - Voláteis (gases dissolvidos): Vapor de H2O (75 – 95%), CO2, SO2, CH4(metano), N+F, Cl, B


O magma resulta da fusão (altas temperaturas > 650 oC) de rochas ígneas, sedimentares e metamórficas. Esta

fusão ocorre no interior da Terra (Crosta e Manto)

Quando o magma se solidifica (cristaliza) em profundidade ou na superfície da terra, forma-se

a Rocha ÍGNEA ou MAGMÁTICA.


Vulcanismo: Quando o magma chega a superfície da terra, chama-se LAVA e forma vulcões


Cristalização: A lava resfriada, cristaliza-se e forma a rocha vulcânica ou extrusiva.

Basalto Riolito


Cristalização: Quando o magma permanece e critaliza-se no interior da terra forma-se a rocha plutônica ou intrusiva.

Gabros Granitos

Magma Ácido vulcanismo ácido é o tipo de vulcão q tem seu magma ácido... Vulcão do tipo estrato um vulcão assim possui características como: Porcentagem de sílica maior q 70% Composição riolítica Grande viscosidade A manifestação externa se dá em formação de piroclastos sem escoadas densidade e ponto de fusão mais baixos conclui-se q quanto maior é a porcentagem de sílica, maior é a sua viscosidade, mais baixa é a temperatura, menor é a tendência para formar lavas e maior para formar piroclastos. característica: Atividade de ejeção e derramamento de lava; atividades rítimicas. Estas atividades formam vulcões tipo estrato. A lava que fica na cratera e na chaminé‚ é rica em gases. A expansão dos gases proporcionam explosões jogando no ar, pedaços de lava bem como fragmentos das rochas adjacentes sob a forma de cinzas. Posteriormente, ocorrem os derrames de lava. As explosões e os derrames ocorrem seguindo uma certa ritmicidade. Então, temos uma alternância de lavas e material piroclástico.

Vulcanismo Básico

A viscosidade das lavas (resistência em fluir) depende da: - capacidade de retenção do gás; - quantidade de sílica (quanto maior for a riqueza da lava em sílica, mais baixa é a temperatura necessária para a manter no estado líquido e maior é a sua viscosidade); - temperatura da lava relativamente à sua temperatura de solidificação (ponto de fusão). Da conjugação entre estas 3 variáveis resulta uma variedade de lavas, com diferentes graus de viscosidade e fluidez. As lavas básicas são pobres em sílica, têm facilidade em libertar os gases e têm ponto de fusão alto (1300 ºC), sendo expelidas a uma temperatura muito superior à da sua solidificação (1500 ºC), e daí a sua fluidez.


Serie Descontínua

Série Descontínua · Durante o arrefecimento, os minerais, ao reagirem com o magma residual, originam novos minerais com uma composição química e uma estrutura cristalina diferentes. Todos os minerais desta série possuem ferro (Fe) e magnésio (Mg).

Série Contínua

Série Contínua Os plagioclasios, uma vez formados, reagem com o magma residual, sendo o cálcio progressivamente substituído pelo sódio, originando plagióclasios Albiticos composição gradualmente diferente, mas que mantêm a sua estrutura interna.

Após a cristalização dos minerais das duas séries, o magma residual apresenta um baixo teor em Fe e Mg e um elevado teor em sílica (SiO2), K+ e Al: forma-se o feldspato potássico, moscovite e quartzo


Basaltico

Andesítico

Granitico


Olivina

Ortopiroxênio

Anfibólio


Biotita

Feldspato potássico

Muscovita


Quartzo

Plagioclásio Cálcico

Plagioclásico Sódico

Minerais Formadores

• Feldspatos – Alcalinos e Plagioclásios • Quartzo • Biotita e Muscovita • Olivina • Feldspatóides

Félsicos

• Feldspatos e Quartzos – considerados minerais claros

• Ricos em Si, Al, Ca, Na e K

• Feldspatos (FK e PI) e Quartzo

Máficos

• Minerais Densos

• Ricos em Fe e Mg • Piroxênios, anfibólios e Olivinas

Feldspatóides

• Leucita

• Nefelina • Sodalita

Nefelina (nicóis)

Leucita (nicóis)

Sodalita (nicóis)

Critérios de Classificação

A - Profundidade de cristalização • B – Estrutura* • C - Textura: é o tamanho e o arranjo dos minerais constituintes da rocha • D - Quantidade da Sílica (SiO2) ~ quartzo • E – Índice de Cor • F – Composição: quartzo, feldspato alcalino e plagioclásio • G – Casos especiais

Critérios de Calssificação

A - Classificação por Profundidade • Vulcânicas: riolitos, dacitos, andesitos e basaltos • Sub-vulcânicas* – microgranito, microgabro (diabásio) • Plutônicas: granitos, granodioritos, dioritos e gabros

Estruturas

B – Estruturas* • Maciça • Orientada • Vesicular • Amigdaloidal

Maciça

1- Maciça - isótropa

Distribuição caótica dos minerais.

Orientada

2- Orientada

Orientação dos minerais (amostra de mão) Ex. sienito com estrutura fluidal

Vesicular

3- Vesicular Com cavidades sem preenchimento (amostra de mão). Estas vesículas foram formadas por bolhas de gases dissolvidos no magma. Só ocorre em rochas vulcânicas

Amigdaloidal

4- Amigdaloidal Com cavidades preenchidas por minerais, Ex: quartzo (amostra de mão). Também só ocorre em rochas vulcânicas.

Textura

C - Classificação por texturas • Fanerítica – Equigranular – Porfirítica • Afanítica • Vítrea

Fanerítica

Textura Fanerítica É típica de rochas plutônicas em razão do resfriamento lento do magma no interior da crosta. Assim, só ocorre e é indicativa de rochas plutônicas (Ex:granito) Pode ser fina, média, grossa.

> 30 mm muito grossa 5 – 30 mm grossa 1 – 5 mm média < 1 mm fina

Porfirítica

Textura Porfirítica Grãos maiores que se sobressaem em relação à uma matriz mais fina (Ex: granitos e andesitos). Pode ocorrer em rochas plutônicas e vulcânicas.

Afanítica

TEXTURA AFANÍTICA É formada por minerais muito finos (não visíveis). É típica de rochas vulcânicas em razão do resfriamento rápido do magma (lava) na superfície (Ex: basaltos e riolitos)

Vítrea

Textura vítrea formada por vidro vulcânico (obsidiana). É típica de rochas vulcânicas.

Quantidade de Sílica

D - Classificação por quantidade de sílica • Ácidas (félsicas): > 66% de SiO2 (quartzo presente e visível) • Intermediárias : 52 - 66% de SiO2 (quartzo de 0 a 5%). • Básicas (máficas) : 45 - 52% de SiO2 (quartzo ausente ou muito pouco e há muitos minerais de Fe e Mg ou máficos) • Ultrabásicas (ultramáficas) : < 45% de SiO2 (quartzo ausente e há muitos minerais de Fe e Mg ou máficos.

Índice de Cor

E – CLASSIFICAÇÃO POR ÍNDICE DE COR A cor das rochas ígneas é expressa pela % de minerais escuros presentes na rocha e dá o índice de cor: • Leucocráticas: 0 a 35% de minerais escuros. • Mesocráticas: 35 a 65% de minerais escuros. • Melanocráticas: 65 a 90% de minerais escuros. • Ultramáficas: 80-100% de minerais escuros

Mineralógica - Modal

F – Composição mineralógica – modal • Q – quartzo, tridimita, cristobalita • A – alkali-feldspato (ortoclásio, microclínio, pertita, anortoclásio, sanidina e albita (An0 - An5) • P – plagioclásio (An5 – An100) e escapolita • F – feldspatóides (nefelina, leucita, kalsilita, peseudoleucita, sodalita, cancrinita, analcima, hauynita) • M – minerais máficos e correlatos (mica, anfibólios, piroxênios, olivina, opacos, epidoto, granada, melilita, monticellita, carbonatos primários)

Diagrama QAPF

Classificação com base no Diagrama QAPF (Q=Quartzo, A=Feldspato Alcalino, P=Plagioclásio, F= Feldspatóide)

QAPF

Uso do gráfico QAPF e nomenclatura • Apropriado para rochas plutônicas e vulcânicas • Q+A+P+F= 100% - Q e F se excluem mutuamente • Nome raiz pode receber prefixos complementares • Não existe um gráfico único para todas as rochas ígneas • Minerais escuros são excluídos para efeito de classificação – Ex – rocha com Q=10%, A=30%, P=20% e M= 40% – Valores são recalculados para: • Q= 100x10/60 = 16,7% • A= 100x10/60 = 50% • P= 100x20/60 = 33,3% – Nome da rocha – QUARTZO-MONZONITO (campo 8)

Diagrama Triangular

Para plotar uma rocha com a composição: 70% X, 20% Y, e10% Z em diagrama triangular

Casos Especiais

Casos especiais • Rochas piroclásticas • Rochas piroclásticas-epiclásticas • Carbonatitos • Rochas lamprofíricas • Rochas melilíticas • Rochas charnoquíticas • Rochas ultramáficas • Classificação química (TAS – total alkali silica)

Classificação Piroclásticas

Classificação das Rochas Piroclasticas. a. Baseado no tipo de material. After Pettijohn (1975) Sedimentary Rocks, Harper & Row, and Schmid (1981) Geology, 9, 40-43. b. Baseado no tamanho do material. After Fisher (1966) Earth Sci. Rev., 1, 287-298.

Piroclásticas e Mistas

Rochas piroclásticas e mistas (piroclásticasepiclásticas)

Ultramáficas

Gabróicas

Vulcânicas

Carbonatitos

Lamprófiros

Melíticas

Charnoquitos

Quadro de Resumo

A chemical classification of volcanics based on total alkalis vs. silica. After Le Bas et al. (1986) J. Petrol., 27, 745-750. Oxford University Press.

Referências

Para saber mais • Decifrando a Terra Teixeira, Toledo, Fairchild & Taioli – Ed.Oficina de Textos • Para Entender a Terra Press, Siever, Grotzinger e Jordan – Ed. Bookman • Classification of Igneous Rocks and Glossary of Terms Le Maitre, R.W. e outros. Blackwell Scientific Publications. London, 1989. • Petrography of igneous and metamorphic rocks Philpotts, A.R.. Englewood Cliffs, N.J. Prentice Hall. 1998 • Petrografia Macroscópica das Rochas ígneas, sedimentares e metamórficas Sgarbi, G.N.C. belo Horizonte UFMG. 2007.

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