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O grau metamórfico
Refere-se à intensidade do metamorfismo: alto grau implica condições energéticas, de altas temperaturas, enquanto baixo grau define condições brandas, de temperaturas mais baixas. Entre estes dois extremos encontra-se o metamorfismo de médio grau. O aumento progressivo das condições de pressão e temperatura relaciona-se com diferentes graus de metamorfismo, sendo considerados o metamorfismo de baixo grau, o metamorfismo de grau intermédio e o metamorfismo de alto grau.
O aumento do grau de metamorfismo é acompanhado pelo aumento da intensidade dos fenómenos de recristalização e pelo aparecimento de determinados tipos de minerais-índice. Assim, através da textura e da composição mineralógica de uma determinada rocha metamórfica, é possível determinar o respectivo grau de metamorfismo e inferir as condições de pressão e temperatura nas quais se formou. Uma mesma rocha original pode vir a originar diferentes tipos de rochas metamórficas, conforme as condições e o grau de metamorfismo a que é sujeita.
Alguns minerais são estáveis numa gama ampla de condições de pressão e temperatura, pelo que permanecem, ou reaparecem, durante o processo de metamorfismo e são comuns a rochas metamórficas, sedimentares ou magmáticas. A calcite e o feldspato são exemplos deste tipo de minerais. Outros minerais formam-se apenas numa gama muito restrita de pressão e temperatura e são exclusivos das rochas metamórficas. O aparecimento destes minerais permite inferir, dentro de certos limites, as condições de pressão e temperatura a que a rocha se formou; são, por isso, designados minerais índice. São exemplos de minerais-índice a andalu-zite, a cianite e a silimanite, que são polimorfos de fórmula Al2SiO3.
Diversos minerais que se encontram nas rochas metamórficas são usados para estudar o metamorfismo, sendo usados para estudar o grau de metamorfismo.
À medida que as rochas vão sofrendo o progressivo aumento de pressão e temperatura a rocha original vai sofrendo diferentes graus de transformações (metamorfismo) e uma dada rocha inicial pode dar origem a outros tipos de rochas metamórficas. Estas transformações graduais que originam novas recristalizações formam assim certos tipos de minerais que são exclusivos destas rochas e por essa razão caracterizam as rochas onde se formam, são os minerais -índices ou minerais indicadores, considerados termómetros e barómetros geológicos. Exemplos: estaurolite, epídoto, granada, cordierite, clorite, etc.
Alguns minerais como a calcite, o quartzo e o feldspato são estáveis com as variações de pressão e temperatura, outros são exclusivos das rochas metamórficas. As diferentes zonas metamórficas são delimitadas por superfícies de igual grau de metamorfismo, chamadas isógradas, sendo definidas pelos pontos onde ocorrem pela primeira vez determinados minerais-índice.
Se as rochas metamórficas continuarem o seu “percurso” descendente pela litosfera, devido às pressões litostáticas, as pressões e temperaturas são tão elevadas que se chega ao domínio de transição com as rochas magmáticas, o Ultra metamorfismo, e as rochas aí formadas designam-se por migmatitos (são constituídos por uma parte clara que resulta da fusão da rocha e uma parte escura que não chegou a fundir). Depois de ultrapassar o ultra metamorfismo os migmatitos são fundidos e originam rochas magmáticas de segunda geração, magmatismo secundário.
Isógradas e as zonas de Barrow
Barrow (1893,1912, in Spear,1993), estudando o cinturão Dalradiano nas terras altas da Escócia, verificou a existência de zonas de metamorfismo progressivo identificadas pelo aparecimento de minerais-índices de grau metamórfico em rochas aluminosas, meta-pelíticas, a saber: clorita=>biotita=>granada=>estaurolita=>cianita=>sillimanita.
Estas zonas (zonas de Barrow) são caracterizadas pelo aparecimento do mineral índice que, entretanto, pode se manter em associação em zonas metamórficas de mais alto grau. A superfície do limite zoneográfico determinado pelo aparecimento do mineral índice foi designada de isógrada por Tilley (1924,1925, in Spear,1993) que realizou estudos na mesma região da Escócia que Barrow.
Superfície, representada por uma linha em mapa, na qual o grau metamórfico das rochas é igual e delimita duas zonas metamórficas. Normalmente, a isógrada é definida pelo aparecimento de um mineral índice ou por indicações de alguma reação metamórfica característica de determinadas condições de P e T, permitindo realizar o mapeamento zoneográfico das fácies metamórficas.
Zona metamórfica
Região ou faixa de um terreno metamórfico, delimitada por isógradas, apresentando um determinado grau de metamorfismo correspondente a determinadas condições termodinâmicas limites.
As zonas são designadas pelo aparecimento de minerais índices; por exemplo, para fácies metapelíticas em graus de metamorfismo crescente: z da clorita, z da biotita, z da granada, z da cianita, z da sillimanita. Em metamorfismo regional, os termos epizona, mesozona e catazona, apesar de considerados obsoletos pelo fato de referirem-se, essencialmente, a profundidades em que se realizou o metamorfismo, ignorando a noção de gradiente geotérmico, ainda são, por vezes, utilizados:
– epizona: zona mais superficial do metamorfismo dínamo-termal com a formação de ardósias, filitos e xistos finos;
– mesozona: zona intermediária com a formação de rochas metamórficas como xistos, anfibolitos e gnaisses finos;
– catazona: zona profunda do metamorfismo regional,onde se formam gnaisses, granulitos, pioxênio anfibolitos com reações metamórficas de desidratação significativa da rocha.
Mineral índice – Mineral que permite estabelecer uma zoneografia metamórfica em uma região submetida a um dado tipo de metamorfismo por representar produto de uma reação metamórfica em condições termo barométricas características considerando-se protólitos análogos.
Os minerais índices definem as etapas sequenciais do processo metamórfico. A linha definida pelos locais do primeiro aparecimento de cada um deles no terreno é chamada de isógrada, que separa faixas de disposição mais ou menos paralelas, as zonas metamórficas, estas, recebendo o nome do mineral da isógrada anterior. A zoneografia por minerais index foi inicialmente definida por George Barrow no fim do século XIX nas highlands da Escócia ao identificar as seguintes zonas de metamorfismo progressivo das fácies de metapelitos no Cinturão Caledoniano: clorita, biotita, granada, cianita.
Grau Metamórfico – é a intensidade do metamorfismo no qual a rocha ficou exposta;
- Alto grau – altas temperaturas;
- Médio grau – temperaturas intermediárias;
- Baixo grau – condições brandas, de temperaturas baixas;
Fácies Metamórficas
O conceito de fácies metamórfica corresponde a uma ampliação do conceito de zonas metamórficas. Foi proposto por Eskola (1914,1915, in Spear,1993) que, ao comparar auréolas metamórficas de duas intrusões distintas da Finlândia e da Noruega, verificou que diversas rochas apresentavam associações minerais típicas iguais em zonas metamórficas correlatas. Eskola atribuiu às fácies assim determinadas o nome de rochas típicas para caracterizar cada fácies, tais como como fácies albita epidoto hornfels, fácies honblenda hornfels, fácies anfibolito.
As fácies metamórficas são definidas pelas associações minerais e rochas características, que indicam as variações do grau metamórfico, essencialmente em função da temperatura e pressão. Com base neste princípio, podemos estabelecer o fato de que as rochas de mesma composição, mas de terrenos distintos, apresentarão paragêneses similares quando submetidas a metamorfismo sob condições idênticas.
A fácies metamórfica recebeu nomes de rochas características daquela fácies (f. xisto verde, f. anfibolito, f. xisto azul, f. eclogito, etc..). A identificação das fácies através de suas paragêneses típicas permite realizar o mapeamento zoneográfico dessas condições de metamorfismo e, por via de consequência, correlacionar estas condições com às de outras áreas onde são encontradas as mesmas associações.
- Uma mesma rocha apresenta associações minerais distintas quando submetidas a diferentes condições de T e P;
- Rochas com paragênese desenvolvida sob mesmas condições pertencem a uma mesma fácies metamórficas;
Séries de fácies metamórficas
Miyashiro (1961) verificou a existência, no Japão, de associação de cinturões de rochas metamórficas em pares, apresentando distintas associações litológicas e, associadamente, distintas paragêneses próprias de gradientes geotérmicos bem distintos para cada tipo de cinturão do par: enquanto um cinturão apresenta minerais que retratam alta P com relação a T, como glaucofano e jadeita, o outro apresenta minerais de alto gradiente geotérmico com andalusita e cordierita.
Conjunto de fácies metamórficas associadas, de graus metamórficos variados, típico de um determinado gradiente geotérmico crustal onde se realizou o metamorfismo. Além de identificadas por paragêneses metamórficas típicas, as séries de fácies também apresentam, geralmente, distintas associações litológicas. As séries de fácies, caracterizadas por Miyashiro (1961), são de tres tipos principais: Pressão alta, baixa e intermediária.
Os cinturões de rochas metamórficas de alta e de baixa P, com frequência, associam-se aos pares, lado a lado, conforme caracterizados por Miyashiro no Japão, separados abruptamente por faixa tectonizada.
A série de fácies de alta pressão, designada de Sanbagawa, ou metamorfismo tipo Sanbagawa, tem associações litológicas como xistos azuis e eclogitos que indicam rochas de crosta oceânica (meta-basaltos, meta-gabros, meta-radiolaritos e porções de peridotitos mantélicos) e minerais que retratam alta P com relação a T, como glaucofano, jadeita, onfacita, indicativos de metamorfismo de subducção (crosta oceânica “fria” em confronto de placas).
A série de fácies de baixa pressão, apelidado de Abukuma (Japão), ou metamorfismo tipo Abukuma, apresenta minerais de alto gradiente geotérmico (alta T/P) como andalusita e cordierita, sendo comuns as associações litológicas de xistos de origem pelítica, quartzitos, gnaisses, migmatitos e granitos predominantes, mais característicos de crosta continental, e correspondentes a metamorfismo regional realizado em faixas de arcos magmáticos, de ilha ou liminares.
A série de fácies intermediária, batizada de Barroviana em honra a Barrow que estudou o cinturão Dalradiano (Escócia) onde ela é tipificada, também chamada, ou metamorfismo tipo Barroviano, apresenta paragêneses e associações litológicas que combinam condições entre às de alta e baixa P, tendo a cianita, transicional para sillimanita, como mineral índice.
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Referências bibliográficas
