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Geologia Magmatismo e Rochas Ígneas Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Me. Carlos Eduardo Martins Revisão Técnica: Prof.ª Me. Camila Moreno de Lima Silva Revisão Textual: Prof. Esp. Tiago Araújo Vieira 5 Nesta unidade trataremos do magmatismo e das rochas ígneas, e você terá acesso a diversos recursos. Veja o mapa mental, que sintetiza a estrutura do assunto tratado neste módulo. Fique atento aos prazos das atividades que serão colocados no ar. Recorra, sempre que possível, às videoaulas e ao slides narrado para tirar eventuais dúvidas sobre o conteúdo textual. Participe do fórum de discussão proposto para o tema. No seu tempo livre, procure pesquisar as fontes do material complementar. Além disso, pesquise o máximo que puder sobre o tema Magmatismo e Rochas Ígneas. Há inúmeros conteúdos na internet, por exemplo, que são bastante úteis para o seu estudo e para a sua formação profissional. A Unidade tem por objetivo analisar os principais aspectos que envolvem o vulcanismo e a formação das rochas ígneas, ou magmáticas, intrusivas e extrusivas. Demonstrar a relação que existe entre as formas da superfície e a dinâmica interna, considerada formadora, e os agentes externos, considerados modeladores das rochas ígneas. Magmatismo e Rochas Ígneas · Introdução; · Rochas Ígneas Plutônicas ou Intrusivas; · Rochas Ígneas Vulcânicas, Efusivas ou Extrusivas; · Rochas Hipabissais; · Vulcanismo. 6 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas Contextualização Dependendo da temperatura, da textura do magma, da espessura da crosta terrestre e da intensidade do vulcanismo, a forma dos vulcões varia significativamente. A seguir, você pode observar uma classificação dos tipos mais gerais de vulcões encontrados na superfície terrestre. Figura Fonte: Encyclopedia Britannica, Inc. #ParaTodosVerem: a imagem apresenta seis ilustrações que representam diferentes tipos de erupções vulcânicas, cada uma com características e intensidade distintas. As ilustrações são acompanhadas por legendas que identificam o tipo de erupção. Erupção Islandiana (Superior Direita): Mostra uma erupção efusiva, com lava basáltica fluida se espalhando por uma extensa área, formando um planalto de lava. A legenda “Erupção Islandiana” está presente na parte inferior da ilustração. Erupção Havaiana (Centro Direita): Mostra uma erupção efusiva, com lava basáltica fluida formando um vulcão em escudo de baixa altitude e grande diâmetro. A legenda “Erupção havaiana” está presente na parte inferior da ilustração. Erupção Vulcaniana (Centro): Mostra uma erupção explosiva, com ejeção de cinzas vulcânicas e frag- mentos de rocha. A legenda “Erupção vulcaniana” está presente na parte inferior da ilustração. Erupção Stromboliana (Centro Inferior): Mostra uma erupção explosiva, com ejeção de bombas vulcânicas e lapilli. A legenda “Erupção stromboliana” está presente na parte inferior da ilustração. Erupção Pliniana (Es- querda): Mostra uma erupção explosiva, com ejeção de grandes volumes de cinzas vulcânicas e gases, formando uma coluna eruptiva alta e densa. A legenda “Erupção pliniana” está presente na parte inferior da ilustração. Erupção Peleana (Inferior): Mostra uma erupção explosiva, com ejeção de nuvens ardentes de cinzas vulcânicas e gases, que se movem rapidamente pela encosta do vulcão. A legenda “Erupção peleana” está presente na parte inferior da ilustração. Fim da descrição. 7 Introdução Entende-se por rocha, os agregados de minerais naturais. A partir disso, é sabido que as rochas ígneas, ou magmáticas, são formadas pelo arrefecimento, ou esfriamento, e consequente solidificação (cristalização) do magma anteriormente fundido. Durante o processo de resfriamento ocorre a inversão da fusão, resultando na cristalização, isto é, a recombinação dos átomos, anteriormente difusos, em arranjos ordenados, ou cristais. O meio e o tempo que estas rochas levam para cristalizar (reação de Bowen) são os principais parâmetros para a distinção inicial das rochas ígneas, pois determinam as propriedades da rocha, como a granulação dos cristais. Tal diferenciação apresenta dois tipos: as rochas ígneas plutônicas ou intrusivas, e as vulcânicas, efusivas ou extrusivas. Esta diversidade manifesta-se de forma bastante variável, como é possível observar na Figura 1. Figura 1 – Manifestações físicas das rochas ígneas Fonte: harrimanrocks.rutgers.edu #ParaTodosVerem: a imagem mostra um diagrama tridimensional que ilustra as diferentes manifestações físicas das rochas ígneas, tanto extrusivas (vulcânicas) quanto intrusivas (plutônicas). Descrição detalhada do diagrama: Vulcão: Na parte superior direita do diagrama, um vulcão é representado, com um cone de cinzas e um fluxo de lava vermelha descendo pela encosta. Pescoço Vulcânico: À esquerda do vulcão, um pescoço vul- cânico é representado como uma estrutura vertical alongada, conectando a câmara magmática subterrânea à superfície. Pipe ou Tubo de Lava: Um tubo vertical que conecta a câmara magmática à superfície, por onde a lava ascende durante as erupções vulcânicas. Sill ou Soleira: Uma intrusão ígnea tabular que se forma entre as camadas de rochas sedimentares, com orientação horizontal. Dique: Uma intrusão ígnea tabular que se 8 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas forma entre as camadas de rochas sedimentares, com orientação vertical ou inclinada. Stock: Uma intrusão ígnea irregular e de grandes dimensões, que se forma na câmara magmática subterrânea. Batólito: Uma intrusão ígnea ainda maior que o stock, com dimensões quilométricas, que se forma na câmara magmática subterrânea. Lacólito: Uma intrusão ígnea em forma de cogumelo, que se forma quando o magma ascende e deforma as camadas de rochas sedimentares superiores. Facólito: Uma intrusão ígnea que se forma em dobras de rochas sedimentares, com o magma ocupando o espaço entre as camadas dobradas. Camadas de rochas sedimentares: As camadas de rochas sedimentares são representadas por diferentes cores e texturas, indicando a estratificação geológica. Magma: O magma é representado pela cor vermelha, indicando seu es- tado líquido e incandescente. Legendas: As legendas em português identificam as diferentes manifestações físicas das rochas ígneas. Fim da descrição. Rochas Ígneas Plutônicas ou Intrusivas A característica mais importante das Rochas ígneas Intrusivas é o fato de arrefecerem lenta- mente e à grandes profundidades. Tal particularidade faz dessas rochas, agregados de minerais com cristais bem formados e opticamente reconhecíveis (faneríticas). Minerais constituintes das Rochas Ígneas Intrusivas Em geral, nas rochas deste tipo, os minerais predominantes e o seu percentual médio de ocorrência são: • O feldspato (59%) – pode ocorrer em diversas cores, mais comumente, o vermelho e o branco; • Piroxênios e anfibólios (16%) – são cristais cristalizados antes ou durante a erupção do magma; • O quartzo (12%) – pode aparecer em forma cristalina ou amorfa (mais comum) em diversas cores e em diferentes tons e tamanhos; • Minerais acessórios (7%) – alumínio, ferro magnésio, cálcio, sódio, potássio, etc; • A mica (3,8%) – pode aparecer na forma de biotita (preta) e muscovita (branca). A sequência da cristalização tem a ver com a quantidade de óxido de silício, ou sílica (SiO2), presente no mineral. Assim, o processo tem início com os minerais acessórios. Em seguida, é cristalizada a mica, seguida pelo feldspato e por fim o quartzo. O fato de o quartzo ser o último a se cristalizar faz dele um mineral amorfo, raramente, um cristal; ao contrário dos anteriores, que têm cristais bem formados. São exemplos de Rochas ígneas Intrusivas o granito, o sienito, o diorito, o gabro, o peridotito, entre outros. A Figura 2 é um exemplo de granito róseo. Note na Figura 2, que os três minerais constituintes são observados: a biotita, o feldspato (rosa) e o quartzo (transparente). Um aspecto que marca profundamente as Rochas ígneas Intrusivas é o elevadoteor em sílica (SiO2), com minerais acessórios do tipo: alumínio, ferro magnésio, cálcio, sódio e potássio ocor- rendo de forma menos expressiva. Como as rochas do tipo aqui tratado ocupam a porção ma- joritária da superfície da Terra, este elemento pode ser considerado o mais abundante existente. 9 Figura 2 – Granito róseo com minerais primários Fontes: agrega.educacion.es, lh3.ggpht.com, Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra um conjunto de fotografias que ilustram a composição do granito, uma rocha ígnea plutônica comum. A fotografia principal apresenta um espécime de granito, enquanto as fotografias menores mostram os minerais que o compõem: biotita, feldspato e quartzo. Granito (Es- querda): A fotografia principal mostra um espécime de granito com textura granular e cores variadas, incluindo tons de rosa, branco e preto. As cores indicam a presença dos diferentes minerais que compõem o granito. Biotita (Superior Direita): A fotografia mostra um mineral de biotita, com sua clivagem basal característica e coloração escura, geralmente preta ou marrom. Feldspato (Centro Direita): A fotografia mostra um mineral de feldspato, com sua clivagem em duas direções e coloração que varia do branco ao rosa, dependendo da composição. Quartzo (Inferior Direita): A fotografia mostra um mineral de quartzo, com sua dureza característica e aparência translúcida ou transparente. Fim da descrição. O afloramento das Rochas ígneas Intrusivas em superfície se dá pela completa, ou parcial erosão do material sobrejacente, sem o qual elas permaneceriam oclusas. Em geral estas rochas formam imensos corpos plutônicos que, dependendo da sua forma, extensão e profundidades são classificados como batólitos, lacólitos, facólitos e stocks (Figura 1). Boa parte das terras emersas da superfície terrestre é sustentada por estruturas graníticas de gigantescas dimensões, denominadas escudo ou embasamento cristalino. Estas rochas têm entre 570 milhões a 3,5 bilhões de anos (períodos Pré-Cambriano e Proterozoico) o que as coloca entre as mais antigas. Em parte, estas rochas foram metamorfisadas devido aos movi- mentos crustais ocorridos após a sua cristalização, o que as transformou em rochas metamórfi- cas. A situação do escudo ou embasamento cristalino está representada na Figura 3. 10 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas Figura 3 – Grandes domínios geológicos da crosta terrestre Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra um mapa-múndi que representa as províncias geológicas do pla- neta, com diferentes cores e texturas para indicar os tipos de formações geológicas. O mapa possui um design informativo e detalhado, com legendas em português que explicam os símbolos e cores utiliza- dos. O mapa-múndi é representado em projeção de Mercator, com os continentes e oceanos visíveis. As províncias geológicas são representadas por diferentes cores e texturas, indicando os tipos de formações geológicas. Fim da descrição. No Brasil, o escudo cristalino manifesta-se em praticamente três unidades numeradas na Figura 3. Em 1, temos o Escudo das Guianas; em 2, o Escudo Brasil Central; e em 3, o Escudo Atlântico. Nesses domínios estão concentradas as maiores reservas de minerais metálicos e mi- nérios em geral. A morfologia destes terrenos apresenta-se bastante desgastada devido ao longo período geológico em que permaneceu exposta à erosão. Isso resultou em altitudes bastante modestas, no geral. Em termos de percentual de ocorrência, o embasamento cristalino mais antigo, ocupa cerca de 36% da superfície em que se encontra o Brasil. Os outros 64%, são ocupados por bacias sedimentares, mais recentes, já que estas recobrem aquele. Rochas Ígneas Vulcânicas, Efusivas ou Extrusivas Este tipo de rocha é formado devido ao esfriamento mais rápido e mais próximo, ou sobre, a superfície terrestre; a partir dos derrames de material magmático, graças às correntes de convecção que, devido às fortes pressões e calor, rompem a crosta e despejam o magma sobre a superfície sendo, a partir deste instante, denominado de lava (Figura 4). 11 Figura 4 – Lava sendo expelida pelo “Respiro de Pu’u O’o, do Vulcão Kilauea, Havaí - EUA Fonte: hvo.wr.usgs.gov #ParaTodosVerem: a imagem mostra uma erupção vulcânica intensa, com uma coluna de lava incandes- cente jorrando de uma cratera. A lava, de cor laranja-avermelhada brilhante, se eleva em um jato grosso e irregular, espalhando-se no ar em várias direções. A base da coluna de lava é cercada por rochas vulcâ- nicas escuras e irregulares, que formam uma paisagem acidentada. No canto inferior direito, há uma área de terra mais clara, sugerindo a presença de vegetação rasteira ou solo exposto. O céu acima da erupção é de um azul claro com algumas nuvens brancas, criando um contraste dramático com as cores vibrantes da lava e as rochas escuras. Fim da descrição. A lava em contato com a água dos oceanos, dos rios e lagos, ou com o ar, esfria e cristaliza-se rapidamente. Por este motivo, as rochas extrusivas apresentam granulação fina ou irreconhecível do ponto de vista óptico (afaníticas). Minerais constituintes das Rochas ígneas Extrusivas Os minerais comumente encontrados nas Rochas ígneas Extrusivas são a olivina – mineral dos mais abundantes na superfície, da família dos neossilicatos, ocorrendo na forma de silicatos de magnésio e ferro –, além dos piroxênios e os feldspatos. São Rochas ígneas Vulcânicas: o basalto, o riolito, o traquito, o andesito, o picrito, a pedra-pome, ou púmice, a obsidiana. Algumas Rochas ígneas Extrusivas como a pedra-pome são extremamente porosas e de baixíssima densidade, pois foram resfriadas em um ambiente com presença excessiva de gases produzidos pelo vulcanismo. Outro caso que deve ser mencionado é o das Rochas ígneas Vulcânicas como a obsidiana e o riolito vítreo. Estas rochas resfriaram tão instantaneamente que não formaram cristais. Sua aparência é a de uma massa opaca, homogênea e extremamente lisa e brilho sedoso. Por este motivo são chamadas de vidro vulcânico (Figura 5). 12 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas Figura 5 – Vidro vulcânico (obsidiana) Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra um pedaço de obsidiana, um vidro vulcânico natural, em close-up. A obsidiana é de cor preta brilhante, com algumas áreas que refletem a luz, criando um efeito de brilho metálico. A superfície da pedra é irregular, com fraturas e lascas visíveis, indicando que foi quebrada de um pedaço maior. A obsidiana está sobre um fundo cinza claro, o que ajuda a destacar a cor escura da pedra. Fim da descrição. Rochas Hipabissais As Rochas Hipabissais são aquelas originadas em subsuperfície, quando o magma emergente penetra na porosidade (planos de estratificação, falhas, fraturas, diáclases, etc.) da rocha sobrejacente e pré-existente denominada de encaixante. O resfriamento e a solidificação das rochas hipabissais produz uma série de feições (Figura 1), como os corpos tabulares de cristalização fina, denominados diques (dikes), quando são predominantemente verticais, e soleiras (sills), quando coincidem com os planos de estratificação horizontal das rochas encaixantes. Após longos processos morfodinâmicos, tanto os diques quanto as soleiras podem aflorar à superfície. O contato abrupto, a diferença de coloração e textura, além do resultado da erosão diferencial na descontinuidade com a rocha encaixante, caracterizam os corpos hipabissais (Figura 6). Em outros casos, ocorrem os resfriamentos do magma residual ao longo do duto que leva à cratera do vulcão, formando os pescoços (necks) vulcânicos. A erosão da rocha que envolve o magma solidificado pode exibi-lo em superfície, situação que vai promover, também, a sua deterioração física e química. Além desses, ocorrem os tubos (pipes) de lava que podem ser esvaziados após cessar a pressão vulcânica. Este processo é responsável pela formação de condutos subterrâneos, tipo cavernas, com comprimentos consideráveis, como o sistemade tubos de lava denominado Kazumura, na encosta do vulcão Kilauea, no Havaí, EUA. A cavidade soma 65,5 km de dutos horizontais e 1,1 km de profundidade, o que a coloca como o maior tubo de lava do mundo. As rochas de origem ígneas constituem cerca de 95% do volume total da crosta (se incluir- mos as metamórficas que têm origem magmática, as quais analisaremos em seguida), aflorando 13 em 25% da superfície. Este valor pouco expressivo é devido ao fato de as rochas ígneas serem sobrepostas pelas rochas sedimentares que, ainda que correspondam a apenas 5% do volume total da crosta, cobrem 75% da superfície da Terra. Figura 6 – Corpo hipabissal do tipo dique, Na Escócia, RU Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra uma vista aérea de uma formação rochosa, com uma textura ra- chada e coloração marrom-avermelhada. As rochas parecem estar divididas em grandes placas poligo- nais, separadas por finas rachaduras escuras. No centro da imagem, há uma faixa estreita de rocha escura, quase preta, que se estende verticalmente. A faixa contrasta fortemente com a coloração mais clara das rochas circundantes. A imagem é tirada de um ângulo alto, mostrando a extensão da formação rochosa e suas características distintas. Fim da descrição. Vulcanismo Os processos que levam à formação das Rochas ígneas Extrusivas envolvem uma série de fenômenos que podem ser concebidos como vulcanismo. Ou, nas palavras de Leinz e Amaral (1998) (...) o termo vulcanismo aborda todos os processos e eventos que permitam, e provoquem a ascensão de material magmático juvenil do interior da Terra à superfície. O vulcanismo é resultado das dinâmicas que ocorrem na astenosfera, abaixo da crosta, mas que afetam diretamente a esta. As pressões internas promovem a ascensão do magma através de fissuras pré-existentes nas rochas sobrejacentes, até que estas deem vazão à pressão, sendo os canais de despejo de magma na superfície. Há diversos tipos de manifestações vulcânicas decorrentes do comportamento do magma e das rochas encaixantes. Vulcanismo Fissural Este tipo de vulcanismo produz os chamados derrames de lava fluida sobre a superfície após ser expelida por profundas fissuras nas rochas. 14 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas A Bacia do Paraná, na porção centro-sul do Brasil, foi palco de um dos maiores derrames de lava da história geológica da Terra, cobrindo cerca de 1.200.000 km². Há cerca de 130 milhões de anos, um episódio denominado reativação Wealdeniana, produziu um intenso derrame de lava, conhecido como Derrame de Trapp, sobre os sedimentos paleozoicos da atual superfície que compreende o centro-sul do Brasil, e sendo, a partir daí, intercalado a depósitos sedimentares, principalmente arenitos, depositados posteriormente. Este fenômeno ocorreu durante a divisão do antigo supercontinente Gondwana, nos atuais continentes do Hemisfério Sul, e é responsável pela formação do Planalto Meridional, associado à Bacia Sedimentar do Paraná (Figura 7). Figura 7 – Bloco diagrama da Bacia do Alto Paraná Fonte: Ab’Saber, 1954 #ParaTodosVerem: a imagem é um desenho em perspectiva de uma paisagem com formações geológi- cas distintas. O desenho é em preto e branco, com linhas detalhadas que representam montanhas, vales, rios e a estrutura do solo. No canto superior esquerdo, há uma elevação chamada “Chapada dos Guima- rães”, com uma altitude de 850-900 metros. À direita, há outra elevação chamada “Cuesta do Caiapó”, com altitude de 850-950 metros. Na parte inferior esquerda, há uma área chamada “Cuesta de Maracaju”, com altitude de 800-850 metros. Na parte inferior direita, há outra área chamada “Cuesta de Botucatu”, com altitude de 900-950 metros. O desenho mostra um vale central com um padrão de drenagem de rios, com linhas que representam os cursos d’água. A estrutura do solo é representada por diferentes padrões de hachuras e pontos, indicando camadas de rochas e sedimentos. A imagem é informativa e detalhada, mostrando a topografia e a geologia da região. Fim da descrição. Outra manifestação de derrame fissural e de extrema importância para a configuração da superfície da Terra é aquele que resulta na expansão do assoalho dos oceanos e forma as crostas oceânicas. Coube ao geofísico da Universidade de Princeton – EUA, William Jason Morgan, estabelecer, em 1960, a prova comprobatória da expansão do assoalho oceânico por meio da correlação entre as anomalias magnéticas de polaridade alternada, nas rochas coletadas em ambos os lados da Dorsal Mesoatlântica (Figura 8). 15 Figura 8 – Anomalias magnéticas no assoalho oceânico atlântico: a) cerca de 5 milhões de anos; b) cerca de 2 ou 3 milhões de anos; c) atualidade Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem é um diagrama que ilustra o processo de expansão do assoalho oceânico e a formação de faixas de polaridade magnética. O diagrama mostra três estágios (a, b e c) da expansão do assoalho oceânico, com a crosta terrestre representada em marrom e o manto em rosa. No estágio a, uma pluma de magma (representada por uma forma triangular laranja) sobe do manto e solidifica, formando nova crosta oceânica. A crosta recém-formada tem polaridade magnética normal, representada por uma cor laranja mais escura. No estágio b, a direção da polaridade magnética da Terra se inverte. A nova crosta que se forma tem polaridade magnética invertida, representada por uma cor branca. A crosta antiga, com polaridade normal, se afasta da dorsal meso-oceânica (a área onde a nova crosta se forma). No estágio c, a direção da polaridade magnética volta a ser normal. A nova crosta que se forma tem polaridade normal, representada por uma cor laranja mais escura. As faixas de polaridade magnética normal e invertida se alter- nam, formando um padrão simétrico em relação à dorsal meso-oceânica. O diagrama também mostra setas pretas que indicam a direção do movimento das placas tectônicas. A legenda no canto superior esquerdo explica as cores usadas para representar a polaridade magnética normal e invertida. A imagem é informativa e detalhada, mostrando como a expansão do assoalho oceânico e as inversões do campo magnético da Terra criam um padrão de faixas de polaridade magnética no assoalho oceânico. Fim da descrição. O mapeamento do assoalho do Oceano Atlântico resultou em um escalonamento de derrames que alcança a impressionante marca de 180 milhões de anos (Figura 9). Figura 9 – Idades (em milhões de anos) do assoalho do Oceano Atlântico Fonte: Adaptado de Teixeira et al. (2009, p. 84) #ParaTodosVerem: a imagem é um mapa que mostra a Dorsal Mesoatlântica, uma cadeia montanhosa submarina que se estende pelo Oceano Atlântico. O mapa é colorido, com o oceano representado em azul 16 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas claro e as massas de terra em amarelo. A Dorsal Mesoatlântica é representada por uma linha vermelha grossa que serpenteia pelo centro do oceano. A linha vermelha é acompanhada por linhas pretas finas que representam as isócronas, que são linhas que conectam pontos de mesma idade na crosta oceânica. As isócronas são numeradas em milhões de anos, indicando a idade da crosta oceânica em diferentes pontos. O mapa também mostra as placas tectônicas que se encontram na região. A Placa Norte-Ameri- cana está localizada à esquerda da Dorsal Mesoatlântica, e a Placa Africana está localizada à direita. As placas são separadas por linhas tracejadas pretas. O mapa também mostra algumas ilhas e pontos de referência, como Açores, Bermuda, Cuba e Porto Rico. As ilhas são representadas por pequenos círculos amarelos, e os pontos de referência são rotulados com seus nomes. A imagem é informativa e detalhada, mostrando a Dorsal Mesoatlântica, as placas tectônicas e as isócronas. A legenda no canto inferior direito explica as cores e os símbolos usados no mapa. Fim da descrição. A combinação entre a datação das amostras coletadas e de medições radiométricas diversas, observadas na Figura 8, deu a dimensão sobrea expansão de todos os assoalhos oceânicos que compõem a superfície. O modelo que descreve o processo de expansão do assoalho oceânico pode ser observado na Figura 10, chamado de rift. Figura 10 – Expansão do assoalho oceânico por corrente de convecção divergente Fonte: Tasa Graphic Arts #ParaTodosVerem: a imagem é um diagrama que ilustra o processo de rifte continental, que é a separa- ção de placas tectônicas continentais. O diagrama mostra quatro estágios (a, b, c e d) do rifte continental, com a crosta continental representada em marrom e o manto em laranja. No estágio a, uma pluma de magma (representada por uma forma triangular laranja) sobe do manto e aquece a crosta continental, causando a formação de falhas e o início da separação das placas. No estágio b, a crosta continental se estica e se afina, formando um vale de rifte. O vale de rifte é preenchido por sedimentos e água, formando um lago ou mar interior. No estágio c, a crosta continental continua a se separar, formando um oceano 17 estreito. O oceano é preenchido por água e a crosta oceânica começa a se formar no centro do oceano. No estágio d, a crosta continental se separa completamente, formando um oceano maduro. A crosta oceâ- nica se expande à medida que a nova crosta é formada na dorsal meso-oceânica. O diagrama também mostra setas roxas que indicam a direção do movimento das placas tectônicas. As setas apontam para fora, indicando que as placas estão se afastando uma da outra. A imagem é informativa e detalhada, mostrando como o rifte continental leva à formação de um novo oceano. Fim da descrição. Na Figura 10, podemos observar a dinâmica paisagística que as correntes de convecção ascendentes de movimento divergente promovem. Em “a” tem início a pressão da astenosfera sobre a crosta, com a o aparecimento dos primeiros sinais de fraturamentos do terreno, expondo e sobrecarregando a plasticidade da crosta neste local (Hot Spot), ou ao longo de uma linha, com fortes atividades sísmicas. Em “b”, tem início a ruptura da plasticidade da crosta ou o rifteamento e a abertura do continente, com aumento da intensidade da atividade sísmica e vulcânica fissural. É importante observar que as marcas do rifteamento permanecem nas duas margens separadas. No Brasil, a Serra do Mar compreende os sinais do grande processo de rifteamento ocorrido a cerca de 200 milhões de anos e que separou a América do Sul e a África. Situação que já havia sido sugerida desde o século XVI, mas não comprovada. Em “c”, os continentes já apresentam um afastamento considerável. No lugar da superfície continental, o magma que emerge conduzido pela corrente de convecção, ao entrar em contato com o ar ou com a água, solidifica-se e passa a formar o que denominamos de crosta oceânica basáltica. A crosta oceânica tem duas características básicas: • São formadas basicamente por basaltos mais densos; • São mais finas (5 a 15 km de espessura) que as crostas continentais, geralmente formadas por granitos e bem mais espessas e densas. O limite central da crosta oceânica torna-se uma dorsal, contendo uma fossa que recebe material magmático oriundo da corrente de convecção que empurra os dois lados da crosta em direções opostas, reconstruindo as duas margens da fossa central, com basalto solidificado. Em “d” o estágio de expansão do assoalho ou crosta oceânica encontra-se bem mais avançado. A Dorsal Meso-Oceânica já está bem formada e bastante cisalhada pelo calor e pressão interna provenientes das correntes de convecção. O derrame fissural produz um tipo de feição conhecido como lava almofadada (pillow lava). São estruturas globulares formadas por pulsos de lava incandescente que entram em contato com a água fria. Rapidamente a camada mais externa do volume de lava esfria, formando um vidro vulcânico. Enquanto isso, a lava interna que é isolada do frio, esfria mais lentamente gerando um basalto. Assim, forma-se um edifício destes corpos globulares no fundo dos oceanos, onde as fissuras liberam, aos poucos, o material proveniente do magma (Figura 11). 18 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas Figura 11 – Erupção submarina por fissura com ocorrência de lava almofadada (pillow lava), no litoral do Havaí, EUA Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra um close-up de lava almofadada (pillow lava) no fundo do oceano. A lava almofadada é formada quando a lava vulcânica entra em erupção de uma fissura submarina e esfria rapidamente em contato com a água do mar. A lava resfriada forma estruturas arredondadas e interligadas, semelhantes a almofadas ou travesseiros. Na imagem, as estruturas de lava almofadada são de cor cinza claro a bege, com algumas áreas mais escuras. As estruturas têm uma textura rugosa e irregular, com algumas rachaduras e fissuras visíveis. A água do mar ao redor da lava almofadada é de um azul profundo, criando um contraste marcante com a cor clara da lava. A imagem é tirada de um ângulo próximo, mostrando os detalhes da textura e da forma da lava almofadada. Fim da descrição. Vulcanismo de erupção central Os vulcões são manifestações vulcânicas com formas relativamente cônicas e montanho- sas, variando, significativamente, em termos de altura e extensão horizontal. Eles podem ser classificados, também, de forma muito relativa, em: ativos, adormecidos e inativos. Tal rela- tividade está ligada ao fato de que a atividade magmática que dá origem aos vulcões, pode ser muito dinâmica. Os vulcões, normalmente, estão associados às zonas de bordas convergentes das placas tectônicas e, assim como os sismos, são resultantes de forças endógenas de choque entre essas placas, o que promove a subducção da mais densa, em geral formada de basalto, sob a menos densa, em geral formada de granito. São os casos da Cordilheira dos Andes, Apeninos, Arquipélago do Japão, etc. Como toda regra tem exceções, nem todas as áreas do mundo onde há convergência e consequente subducção, há a ocorrência de vulcões. É claro que em ambos os casos veremos a ocorrência de sismos (Figura 12). 19 Figura 12 – Dinâmica da crosta terrestre e zoneamento do vulcanismo Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem é um diagrama que ilustra os diferentes tipos de limites de placas tectôni- cas e os fenômenos geológicos associados a eles. O diagrama mostra uma seção transversal da Terra, com a crosta terrestre, o manto e o núcleo representados em diferentes cores e texturas. Na parte superior do diagrama, há quatro blocos que representam os diferentes tipos de limites de placas: convergente, trans- formante, divergente e zona de rifteamento continental. Cada bloco mostra o movimento relativo das placas e os fenômenos geológicos associados a eles, como vulcões, montanhas e falhas. Na parte inferior do diagrama, há uma seção transversal da Terra que mostra a crosta oceânica, a crosta continental, a astenosfera e o manto. A seção transversal também mostra o movimento das placas e os fenômenos ge- ológicos associados a eles, como subducção, vulcões e dobramentos. O diagrama é colorido e detalhado, com setas que indicam a direção do movimento das placas. A legenda no canto inferior direito explica os diferentes tipos de limites de placas e os fenômenos geológicos associados a eles. A imagem é informati- va e educativa, mostrando os diferentes tipos de limites de placas tectônicas e os fenômenos geológicos associados a eles. Fim da descrição. A observação da Figura 12 permite constatar que os processos que levam à expansão do assoalho oceânico, também podem gerar vulcões submarinos em zonas de cisalhamento. É o caso dos arcos de ilhas oceânicas ou das ilhas espalhadas de forma difusa em Hot Spot (pontos de ascensão e fuga de magma), no Oceano Pacífico, sem nenhuma relação com as bordas das placas ou demarcando antigos limites destas. O território brasileiro apresenta feições similares. O arquipélago de Fernando de Noronha, as ilhas de Trindade e Martin Vaz e os rochedos São Pedro e São Paulo, sãoilhas oceânicas brasileiras resultantes de vulcanismo central submarino. 20 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas A importância das erupções é medida pelo Índice de Explosividade Vulcânica (VEI – Volcanic Explosivity Index), adotado internacionalmente. Ele é determinado pelo volume de material expelido e pela altura a que chega esse material e só se aplica a erupções explosivas. O maior VEI já registrado, de valor 8, foi a erupção do monte Toba, onde é hoje Sumatra, há 74.000 anos. A explosão formou um imenso lago de 84 km por 24 km de largura e deixou camadas de poeira de 46 cm de espessura no fundo do oceano a quase 2.500 km de distância. O VEI 7 corresponde à erupção de 1815, do vulcão Tamboro, na mesma zona de subducção do Toba (BRANCO, 2014). O formato dos vulcões depende muito das características do magma que está logo abaixo da superfície. No caso do magma mais viscoso a forma do vulcão apresentará um cone de maior elevação, tendo vertentes mais declivosas e uma cratera com menor circunferência. Nos vulcões formados sobre magma mais viscoso as formas serão mais suavizadas e as crateras mais largas. A Figura 13 apresenta a forma básica de um vulcão, as suas estruturas internas e os possíveis produtos de uma erupção. Figura 13 – Erupção de vulcão, estrutura interna e produtos Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem é um diagrama ilustrativo de um vulcão em erupção, mostrando suas dife- rentes partes e processos. O vulcão é representado em corte transversal, revelando sua estrutura interna e externa. No topo do vulcão, há uma nuvem de cinzas vulcânicas cinza escura, indicando a erupção ativa. Abaixo da nuvem, há uma explosão de material vulcânico laranja e amarelo, representando as bombas vulcânicas sendo ejetadas da cratera. A cratera é um buraco circular no topo do cone vulcânico, que é representado em marrom e amarelo. A chaminé principal, um canal vertical que conecta a cratera 21 à câmara magmática, é mostrada em vermelho. No lado esquerdo do vulcão, há um cone secundário, que é um cone menor formado por erupções laterais. Há também um vulcão extinto, representado por uma montanha verde com uma fumarola, que é uma abertura que emite gases vulcânicos. No lado direito do vulcão, há camadas de cinza, que são depósitos de cinzas vulcânicas de erupções anteriores. Há também um fluxo de lava laranja, que desce pelas encostas do vulcão. Na base do vulcão, há antigos fluxos de lava solidificados, representados por camadas marrons. A câmara magmática, uma grande área subterrânea que contém magma, é mostrada em vermelho na parte inferior do vulcão. A imagem é colorida e deta- lhada, com setas e legendas que identificam as diferentes partes do vulcão e os processos vulcânicos. Fim da descrição. A estrutura do vulcão é formada pela câmara magmática que é o repositório de magma. Em condições de pressão excessiva, este magma é expelido pelo vulcão. O cone é o corpo de lava expelida e solidificada que se forma a partir das erupções subsequenciais. A chaminé é o canal por onde a lava passa, desde a câmara até a cratera, em uma erupção. As fumarolas são fissuras que exalam os gases e vapores produzidos pela atividade vulcânica. Dentre os produtos de uma erupção podemos reconhecer na Figura 13, o fluxo piroclástico formado pelas bombas vulcânicas, que são flocos de lava com dimensões superiores a 65 cm, lançados ao alto podendo solidificar antes de atingirem o solo. Além disso, o fluxo é composto pela nuvem de cinza. Um composto gasoso e particulado, expelido a elevadas altitudes e a grandes extensões do entorno do vulcão. A maioria dos desastres naturais envolvendo vulcões geraram perdas humanas e materiais, principalmente, devido à importância do fluxo piroclástico (nuvem piroclástica) e não, necessariamente, devido à lava em si. São inúmeros os casos históricos de regiões inteiras soterradas pelo fluxo. Uma das mais conhecidas e que se tornou um atrativo turístico, é a cidade de Pompeia, próxima à Nápoles, na Itália. Em 79 d. C. a cidade foi completamente soterrada após a explosão do vulcão Vesúvio (Figura 14). Figura 14 – Cratera do vulcão Vesúvio e o seu entorno densamente povoado nas proximidades de Nápoles, Itália Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra uma vista aérea do Monte Vesúvio, um vulcão adormecido lo- calizado na Itália. A cratera do vulcão é visível no centro da imagem, com uma forma circular e paredes íngremes. As encostas do vulcão são cobertas por vegetação verde escura, com algumas áreas rochosas 22 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas visíveis. Ao fundo, há uma paisagem urbana com edifícios e estradas, indicando a proximidade de áreas povoadas. O céu acima do vulcão é claro e azul, com algumas nuvens brancas espalhadas. A imagem é tirada de um ângulo alto, mostrando a extensão do vulcão e a paisagem ao redor. Fim da descrição. Após o adormecimento do vulcão, o entorno foi reocupado e a nova cidade foi sendo er- guida sobre os sedimentos piroclásticos. A partir do século XVIII, os primeiros levantamentos arqueológicos na região começaram a desenterrar os artefatos e edificações atingidos. Em meio aos escombros, os arqueólogos se depararam com a cinza solidificada em formas humanas, por conta da população que foi pega de surpresa pelo fluxo piroclástico. Na atual área de visitação da cidade, formas em gesso representam a posição em que os cor- pos foram encontrados séculos depois de terem sido soterrados e, praticamente, pulverizados pelo calor. Outro tipo de feição bastante recorrente na literatura é o tipo de derrame denominado como lava encordoada, bastante comum no Havaí. Como os vulcões havaianos são muito ativos, eles despejam toneladas de lava deste tipo; denominada pela língua local de Pahoehoe (macia). Conforme a lava vai se distanciando da cratera, ela vai perdendo a plasticidade tornando-se mais viscosa e quebradiça. Trata-se do tipo ‘A’a’ (pedregosa). A Figura 15 apresenta os dois tipos de lava descritos. Figura 15 – À Esquerda, derrame de lava do tipo pahoehoe. À Direita. Lava A’a’, Havaí, EUA Fonte: Wikimedia Commons #ParaTodosVerem: a imagem mostra duas fotos lado a lado, comparando dois tipos de lava vulcânica: pahoehoe e A’a’. Ambas as fotos foram tiradas no Havaí, EUA. A foto da esquerda mostra lava pahoehoe, que tem uma superfície lisa e ondulada, semelhante a cordas. A lava pahoehoe é muito fluida e se move rapidamente, formando padrões intrincados à medida que esfria. A foto mostra a lava pahoehoe brilhan- do em tons de laranja e vermelho, indicando que ainda está quente e fluida. A foto da direita mostra lava A’a’, que tem uma superfície áspera e fragmentada, composta por pedaços de rocha vulcânica. A lava A’a’ é mais viscosa e se move mais lentamente do que a lava pahoehoe, formando um campo de rochas irregulares à medida que esfria. A foto mostra a lava A’a’ brilhando em tons de laranja e vermelho, com algumas áreas escuras e fragmentadas. Fim da descrição. Erupções vulcânicas e o meio ambiente A atividade vulcânica tem efeitos sobre o ambiente natural e socioeconômico. Isso porque os vapores, os gases e o material particulado, expelidos durante as explosões vulcânicas, tendem a ser agregados aos outros componentes existentes na atmosfera. 23 Um dos efeitos mais significativos que a atividade vulcânica gera é denominado de neblina seca: uma densa massa de resíduos aéreos, parcialmente condensada, e contendo elementos tóxicos, ácidos e particulados, que afetam a visibilidade de modo geral, alterando tanto a inten- sidade da radiação solar, quanto às taxas de precipitação. No ano de 1991, o vulcão Pinatubo, localizado na Ilha Luzon, nas Filipinas entrou em erupção (Figura 16). O evento produziu cerca de 800 mortes humanas e perdas de diversos ecossistemas tropicais. Figura 16 – Fluxo piroclástico expelido pelo vulcão Pinatubo Fonte: volcanocafe.files.wordpress.com #ParaTodosVerem: a imagem mostra uma grande nuvem de cinzas vulcânicas,chamada de fluxo piro- clástico, sendo expelida pelo vulcão Pinatubo. A nuvem é densa e cinza, com uma textura irregular e fofa. Ela se eleva do topo do vulcão, que não é visível na imagem, e se espalha em direção ao céu. Abaixo da nuvem, há uma paisagem montanhosa com vegetação verde escura. No primeiro plano, há um campo aberto com alguns edifícios e um veículo. O céu acima da paisagem é azul claro com algumas nuvens brancas espalhadas. A imagem é tirada de um ângulo baixo, mostrando a imponência da nuvem de cinzas e a paisagem ao redor. Fim da descrição. Além de afetar diretamente a vida, o Pinatubo produziu efeitos realmente globais. A explosão alcançou a altitude de 10 km e lançou na atmosfera milhões de toneladas de partículas sólidas, gases e vapor. Acredita-se que a temperatura global tenha caído cerca de 0,5°C e as chuvas tenham elevado a sua acidez por semanas, devido à influência que a explosão do Pinatubo causou na atmosfera. Como vimos, tanto o vulcanismo como as rochas e a morfologia gerada por ele, estão muito presentes no nosso dia-a-dia. Muito embora não tenhamos vulcões ativos no Brasil e a atividade sísmica seja de pequena expressão, muito do que ocorre de vulcanismo na superfície terrestre, implica direta ou indiretamente no nosso modo de vida. 24 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 25 26 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 27 28 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 29 30 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 31 32 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 33 34 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 35 36 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 37 38 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas 39 40 Unidade: Magmatismo e Rochas Ígneas Material Complementar Sites: Sobre o embasamento cristalino: http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=23 Serviço geológico do Brasil: http://www.cprm.gov.br/ Glossário de termos geológicos do Serviço Geológico do Paraná: http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/glossario/conteudo.php?conteudo=A Glossário Geológico Ilustrado (SIGEP): http://sigep.cprm.gov.br/glossario/index.html Sociedade brasileira de Geologia: http://www.sbgeo.org.br/ http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=23 http://www.cprm.gov.br/ http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/glossario/conteudo.php?conteudo=A http://sigep.cprm.gov.br/glossario/index.html http://www.sbgeo.org.br/ 41 Referências BRANCO, P. 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