Contextualização Geotectónica do Magmatismo

Os magmas são, geralmente, gerados em locais onde ocorre uma forte atividade tectónica. O magmatismo é um processo geológico que se encontra intimamente ligado à mobilidade da litosfera e ocorre maioritariamente associado aos limites das placas. Porém existem fenómenos de magmatismo que não ocorrem nestes limites. 

Contextualização Geotectónica do Vulcanismo
(adaptado de Press & Siever, 2006)

   Os fenómenos magmáticos surgem essencialmente associados a dois tipos de limites de placas:
limites divergentes ocorrentes em dorsais oceânicas, onde o movimento divergente de duas placas leva à formação de nova crosta oceânica, e limites convergentes associados a fenómenos de subducção, em que uma placa, mais densa, mergulha sob outra.

  No entanto, são também reconhecidos fenómenos magmáticos que não se relacionam diretamente com zonas de limites de placas. Esse tipo de magmatismo ocorre associado a pontos quentes, hot-spots com origem em plumas térmicas do manto, que resultam de fusão parcial que ocorre na interface entre o núcleo e o manto da Terra.

Limites de Placas e Magmatismo

Limites divergentes

Ao longo deste tipo de limites encontram-se as dorsais oceânicas, local onde ascende o magma. O magma que se forma neste contexto é basáltico, rico em ferro e magnésio, e dará origem ao gabro se consolidar em profundidade e ao basalto se a consolidação ocorrer à superfície.

Basalto e Gabro.

Limites convergentes 

Nos limites convergentes entre uma placa oceânica e uma placa continental existem zonas de subducção em que a placa  mais densa, a oceânica, mergulha sob a placa menos densa, a continental.O magma resulta da fusão parcial de partes do manto e da crusta sob determinadas condições de pressão e temperatura, na presença de água. A composição deste magma é intermédia dando origem ao andesito por consolidação à superficie e ao diorito por consolidação em profundidade.

Diorito e Andesito.

Nos limites convergentes entre placas continentais ocorre geralmente a formação de montanhas por enrugamento da crosta. Neste contexto geotectónico gera-se uma forte força de atrito que, conjugada com o  aumento da pressão e da temperatura, conduz à fusão as rochas da crusta. O magma formado é rico em sílica e originará o granito por consolidação em profundidade e o riolito por consolidação em profundidade.

Riólito e Granito.

Vulcanismo de Hot-spot 

Tipo de vulcanismo que ocorre no interior das placas litosféricas. O material rochoso do manto, sobreaquecido por transferência de calor do núcleo, ascende sob a forma de colunas designadas plumas térmicas. Durante a sua ascensão a rocha sobreaquecida pode fundir e originar magma.  Uma das possíveis explicações para a origem das plumas térmicas descreve a formação de uma estreita coluna ascendente de material mais quente com origem na “camada D”, localizada na transição entre o núcleo e o manto. Os hot spots são os locais da superfície terrestre onde emergem as plumas térmicas provenientes do interior da Terra.

Ponto Quente.

Visita: http://ees.as.uky.edu/sites/default/files/elearning/module03swf.swf

Diferenciação Magmática

Como se formam os magmas?

     Para entender como se formam os magmas é necessário entender o processo pelo qual as rochas fundem. O ponto de fusão de uma rocha depende da sua composição e das condições de temperatura e pressão a que é sujeita.

Lava.

   Experiências feitas em laboratório por Geólogos provaram que uma rocha nunca se funde completamente, seja qual for a temperatura. Este facto deve-se à composição mineralógicas das rochas, ou seja, os minerais que compõe uma determinada rocha fundem a diferentes temperaturas ocorrendo portanto a fusão da rocha de uma forma parcial.

Imagina que...

Imagina uma bolacha contendo pedaços de chocolate dispersos na massa. Ao ser aquecido o chocolate derrete mas a massa que forma a bolacha continua sólida. Este é um fenómeno de fusão parcial.

Pressão e Água

    A Pressão aumenta com a profundidade no interior da Terra, como resultado da acumulação do peso das rochas suprajacentes. O aumento da Pressão implica um aumento da temperatura de fusão das rochas, conclusão tirada após experiências realizadas.

   A quantidade de água é um fator que influencia de forma significativa a temperatura de fusão das rochas magmáticas. A sua presença diminui o ponto de fusão dos minerais que as constituem.

Influência da Pressão e da Temperatura na formação de Magmas.

Visita: http://higheredbcs.wiley.com/legacy/college/skinner/0471152285/animations/animations/mod_5/partial_melting.html

Sabias que...

Se colocares água num recipiente resistente e o comprimires com muita força a água pode congelar?

Como ocorre a Diferenciação Magmática?

   Referidos os factores que permitem que as rochas se fundam para formar magmas, importa refletir sobre qual o motor da diversidade de rochas ígneas existentes, ou seja, sobre a diversidade de magmas. 

  O processo, apelidado de diferenciação magmática, permite que rochas de proporções variadas possam surgir a partir de um magma parental uniforme dado que corresponde a um fenómeno e que os diferentes minerais cristalizam a diferentes temperaturas. Durante a cristalização que ocorre com a diminuição de temperatura do magma, a composição deste muda à medida que ele vai ficando cada fez deficitário nos elementos químicos retirados para formar os minerais que já cristalizaram.

Cristalização Fraccionada (exemplo)

   
     A diferenciação magmática resulta de uma sequência de processos nomeadamente assimilação, diferenciação gravítica, mistura de magmas e cristalização fraccionada. 

   O processo de cristalização por meio do qual os cristais formados a partir de um magma em arrefecimento são segregados do liquido remanescente designa-se cristalização fraccionada. A formação dos minerais durante o arrefecimento não ocorre de uma forma aleatória encontrando-se a ordem e sequência da sua formação representado na Série de Bowen. 

Série Reaccional de Bowen.

Visita: http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::640::480::/sites/dl/free/0072826894/90785/3_19.swf::Bowens%20Reaction%20Series; http://higheredbcs.wiley.com/legacy/college/skinner/0471152285/animations/animations/mod_5/bowen_reaction.html

As Rochas Magmáticas e o Magmatismo - Visão Geral

"Os minerais são os “caracteres”, que formam as “frases” - as rochas. Estes corpos líticos são os “livros” da história da Terra".

As Rochas Magmáticas no Ciclo Litológico   

   Atentando no ciclo litológico, pode reparar-se que as rochas ígneas em partir têm origem a partir da consolidação de uma magma, que pode ter composição diversa dado que pode provir da fusão de diferentes tipos de rochas.

Ciclo Litológico
(retirado de: http://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/imagem/ciclo.rochas.2.jpg)

Visita: http://www.learner.org/interactives/rockcycle/diagram2.html

O Material Inicial 

   O magma que gera as rochas magmáticas por arrefecimento, é caracterizado por ser  material fundido que se forma em profundidade e que inclui material gasoso dissolvido e material solidificado. Localiza-se normalmente dentro de câmaras magmáticas, entre os 15 e os 150 km de profundidade. É composto por uma massa silicatada a elevadas pressões e a altas temperaturas, entre 650 e 1200 ºC. Comparativamente à temperatura de ebulição da água a temperatura do magma pode chegar a ser 12 vezes superior.

                             O Arrefecimento do Magma e a Mineralogia das Rochas

       Atendendo à profundidade à qual o magma arrefece, as rochas magmáticas podem ser classificadas, genericamente, como:

1) Plutónicas ou Intrusivas -  formadas abaixo da superfície terrestre;

2) Vulcânicas ou Extrusivas - formadas à superfície da crusta.

Exemplo de rocha vulcânica (basalto) e rocha plutónica (granito).

    Em relação com esta profundidade de arrefecimento, está também a formação de cristais mais ou menos desenvolvidos. Quando o arrefecimento do magma é lento, permite a organização da matéria cristalina, sendo os minerais que compõe a rocha visíveis a olho nu. Quando o arrefecimento do magma ocorre rapidamente, o desenvolvimento de cristais é condicionado, não se observando minerais à vista desarmada nas respectivas rochas ígneas.

   Os minerais mais comuns nas rochas ígneas pertencem ao grupo dos silicatos, sendo eles quartzo, feldspato, olivina, piroxena, micas e anfibolas.

                                        Rochas Magmáticas e a Tectónica de Placas

    O enquadramento geotectónico condiciona o magmatismo vigente na região. Assim, ao sobrepor um mapa de placas tectónicas e um mapa que identifique zonas com atividade vulcânica, e sísmica, é perceptível a sua intima relação.

Localização de Zonas sísmicas e vulcânicas; Mapa Superficial das Placas Litosféricas.
(retirado de: http://pipauniverso.pbworks.com/f/1321916246/placas_tectonicas%20(1).jpg; 
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/galerias/imagem/0000001806/0000021655.gif)

     Dependendo do enquadramento geotectónico, as rochas magmáticas formadas possuem diferentes composições químicas e mineralógicas.

Rochas Ígneas e respetivo contexto geotectónico de formação

     O magmatismo é um fenómeno geológico que ocorre significativamente em zonas de limites tectónicos divergentes e em limites convergentes. No entanto também se registam fenómenos magmáticos sem relação directa com processos que ocorrem nos limites de placas.

Visita: http://ees.as.uky.edu/sites/default/files/elearning/module03swf.swf

Os Minerais

Os Minerais

"As rochas constituem a capa rígida que envolve a Terra, correspondendo, geralmente, a associações de minerais. Assim, falar no ciclo das rochas e dos ambientes geradores das rochas é falar do berço dos minerais que as constituem" (in Introdução ao estudo dos Minerais, Galopim de Carvalho, 2008). 

     Um Mineral define-se como uma substância de ocorrência natural, sólida, cristalina, geralmente inorgânica, com uma composição química especifica. Os minerais não podem ser divididos por meios mecânicos em componentes menores. Cada mineral é classificado e denominado não apenas com base na sua composição química, mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem. Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composição química podem constituir minerais totalmente distintos como consequência de diferenças estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam espacialmente. Os átomos que constituem um mineral podem corresponder a um ou mais elementos que se ligam entre si. 

Recordando…

      Um átomo é composto por um núcleo que é constituído por protões carregados positivamente e neutrões eletricamente neutros. O núcleo é rodeado por uma nuvem de eletrões carregados negativamente, o número de protões presentes no núcleo de um átomo decide a que elemento irá pertencer esse átomo. 

Exemplo de um átomo: átomo de carbono.

(Press & Siever, 2006)

Como se ligam os átomos? 

Os átomos ligam-se através de forças eletromagnéticas. As propriedades dos minerais dependem também do tipo e da intensidade das forças de ligação. A dureza, a solubilidade, a clivagem, as condutibilidades térmicas e elétricas, entre outras, estão intimamente associadas aos tipos de ligações existentes nos minerais.

 Destacam-se dois tipos de ligações importantes presentes nos minerais: a grande parte das ligações nos minerais são combinações de ligações iónicas e covalentes.

1) Ligações covalentes: neste tipo de ligação os átomos ficam fortemente ligados entre si. Esta ligação é muito forte quando comparada com outras ligações químicas, sendo responsável por um conjunto de propriedades características como: grande dureza, insolubilidade, pontos de fusão muito elevados, entre outros.

2) Ligações iónicas: tipo de ligação que une entre si aniões e catiões pela atração das respetivas cargas electroestáticas opostas. Ligações menos forte que a ligação do tipo covalente conferindo aos minerais que a possuem pouca dureza e fraca densidade. Os cristais dos minerais onde esta ligação prevalece apresentam, em geral, um grau de simetria elevado.

Outras ligações podem ser também identificadas como ligações metálicas, ligações de Van der Waals, ligações fracas entre partes eletricamente neutras de um mineral, e ligações de hidrogénio.

Visita: http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp02/02020.html e selecciona: Ionic Bonds e Covalent Bonds no separador Animation - Narrated.

Os Silicatos e o Tetraedro de SiO4

       Na Natureza o silício ocorre ligado ao oxigénio formando um tetraedro (poliedro composto por quatro faces triângulares, três delas encontrando-se em cada vértice) de SiO4.

Estrutura do Tetredro de SiO4.

    Este tetraedro constitui uma unidade fundamental para a formação dos minerais que se enquadram no grupo dos silicatos, sendo este o grupo de minerais mais abundantes.

  Os tetraedros de SiO4 podem ocorrer isolados nas estruturas cristalinas dos minerais - nesossilicatos- ou quando polimerizados podem também aparecer sob a forma de cadeias -inossilicatos- ou sob a forma de anéis – ciclossilicatos.

  Duas cadeias simples de tetraedros de SiO4 podem combinar-se para formar uma cadeia dupla ou até mesmo os tetraedros de SiO4 podem ligar-se três a três formando uma estrutura tipicamente de filossilicatos.

Estrutura do Silicatos e Exemplos.

Visita:http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0073369365/student_view0/chapter7/silicate_mineral_structures.html