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Minerais formadores de rochas Ígneas Parte 2: Minerais félsicos Frederico Vilalva GEO-324 Petrologia Ígnea I 2019.2 félsicos Minerais félsicos em rochas ígneas • TECTOSSILICATOS: o Grupo dos feldspatos: feldspato alcalino, plagioclásio o Grupo da SiO2: quartzo, tridimita, cristobalita, calcedônia o Grupo dos feldspatoides: nefelina, leucita, sodalita o Grupo das zeólitas: natrolita, chabazita, heulandita • secundários Classificação das rochas ígneas plutônicas (diagrama QAPF) Q = quartzo A = feldsp. alcalino (potássico) P = plagioclásio F = feldspatoide Grupo dos feldspatos • Tectossilicatos mais importantes e diversificados • Félsico essencial em qualquer rocha ígnea não ultramáfica • Unidade fundamental [(Si,Al)O4] x-. o Substituição Si4+ ↔ Al3+ K(AlSi3)O8 Na(AlSi3)O8 Ca(Al2Si2)O8 Simetria monoclínica e triclínica • Fórmula geral MT4O8 o T – Si e Al. o M – K, Na, Ca, Rb, Sr, Ba (mais raramente NH4 +, Pb e Eu). • Forma duas séries de soluções sólidas: o plagioclásio. o feldspato alcalino. Grupo dos feldspatos plagioclásio Feldsp. alcalino • O que são soluções sólidas? o corresponde a uma estrutura mineral na qual um sitio atômico específico é ocupado por dois ou mais elementos químicos (ou grupos) em proporções variáveis. • Esses elementos se trocam em escala atômica o Depende: • Do tamanho relativo de átomos, íons ou grupos iônicos. • Da carga do íon envolvido na substituição. • Da temperatura em que a substituição ocorre. Soluções Sólidas anortoclásio albita oligoclásio andesina labradorita bytownita KAlSi3O8 (Or) CaAl2Si2O8 (An) NaAlSi3O8 (Ab) Plagioclásios Na+ + Si4+ = Ca2+ + Al3+ Feldspato alcalino K+ = Na+ sanidina, ortoclásio ou microclinio porcentagem molecular não há feldspatos com esta composição!!! soluções sólidas nos feldspatos: K+ = Na+ (simples) Na+ + Si4+ = Ca2+ + Al3+ (acoplada) Composição dos feldspatos • Série dos plagioclásios (Na-Ca): o albita, oligoclásio, andesina, labradorita, bytownita, anortita • Série dos feldspatos alcalinos (Na-K): o albita, anortoclásio, sanidina/ortoclásio/microclínio (polimorfos) • Outros feldspatos o celsiana (Ba), etc. Principais feldspatos Sanidina/Ortoclásio/Microclínio Os feldspatos alcalinos • Feldspatos potássicos (baixo Na e Ca): polimorfos sanidina, ortoclásio (monoclínicos) e microclínio (triclínico): >T p/ <T • Feldspatos sódicos (baixo Ca e K): albita, anortoclásio • Si e Al podem ser distribuídos de maneira totalmente aleatória entre os sítios T1 e T2 até de maneiras bem ordenadas • A distribuição aleatória é comum de feldspatos cristalizados em altas temperaturas = simetria monoclínica • A distribuição mais ordenada é comum em feldspatos cristalizados em temperaturas mais baixas = simetria triclínica • Mais evidente nos feldspatos alcalinos (Na-K) Os feldspatos possuem 2 tipos de sítios tetraédricos: T1 e T2 Feldspato potássico [KAlSi3O8]: sanidina: monoclínico, alta temperatura, desordem total do Al nos sítios T1 e T2; ortoclásio: monoclínico, temperatura intermediária, desordem do Al entre os sítios T1; microclínio: triclínico, baixa temperatura, ordenamento do Al no sítio T1. Os feldspatos dependem de sua história geológica! A velocidade de resfriamento/cristalização do feldspato determina a inversão (polimorfismo) da simetria • A solução sólida entre K e Na nos feldspatos alcalinos: o É completa em altas temperaturas (altas P): feldspato homogêneo o É parcial em baixas temperaturas (baixas P): ? >1000 oC <300 oC • Com exceção dos feldspatos alcalinos originalmente muito ricos nas moléculas de Or e Ab, os demais, cristalizados na forma de soluções sólidas homogêneas sob >T NÃO SERÃO ESTÁVEIS sob T baixas: O processo de exsolução de fases (Na e K): pertitas, mesopertitas e antipertitas Exsolução sólida: Definição • Exsolução (ou desmistura) refere-se ao processo na qual uma solução sólida inicialmente homogênea separa- se em dois (ou mais) minerais distintos, sem a adição ou remoção de material do sistema. • A solução sólida do feldspato alcalino envolvendo a troca Na+ = K+ (albita – feldspato potássico) é completa acima de 700oC e parcial a temperaturas inferiores a 700oC (P = 0,1 MPa): intercrescimento de duas fases (uma sódica e outra potássica) = desmistura de fases A exsolução nos feldspatos alcalinos Exsoluções no feldspato • Um feldspato homogêneo (Or50Ab50) submetido a um resfriamento lento (depois de cristalizado!) irá segregar os íons Na+ e K+ por conta das suas diferenças de tamanho. • Através da difusão, o Na+ irá formar porções ricas em Na (ex. albita) e o K+ irá formar porções ricas em K (ex. microclínio). • O grão de feldspato homogêneo original se tornará um grão heterogêneo com intercrescimento de fases. Exsoluções no feldspato • Esses intercrescimentos do feldspato sódico e potássico são conhecidos como pertitas, e são resultantes do processo de exsolução. • Quanto ao tamanho as pertitas podem ser: o macropertitas (visíveis ao olho nu); o micropertitas (visíveis no microscópio); o criptopertitas (identificadas apenas com microscópio eletrônico ou difração de raios-X). • Quanto a composição, podem ser: o pertitas: quando há lamelas de albita no feldspato potássico. o mesopertitas: quando há igual proporção das fases sódicas e potássicas. o antipertitas: quando há lamelas de feldspato potássico no plagioclásio. Exsoluções no feldspato alcalino pertita mesopertita Exsoluções no feldspato alcalino mesopertitas, Ilha Monte de Trigo, SP pertita x antipertita: Lembre-se: albita ou plag sódico têm sempre índices de refração e birrefringências superiores ao K-feldspato • A nomenclatura é dada pela composição, com base em limites arbitrários: o albita : < 10 % da moléc. anortita (An10) o An10 < oligoclásio < An30 o An30 < andesina < An50 o An50 < labradorita < An70 o An70 < bytownita < An90 o anortita > An90. o Para lembrar: A-O-A-L-B-A Série dos plagioclásios Série de cristalização de Bowen Série dos plagioclásios: Solução sólida “completa” Na+ + Si4+ ↔ Ca2+ + Al3+ Na+ + Si4+ = Ca2+ + Al3+ Composições mais sódicas (Ab) Composições mais cálcicas (An) Na+ + Si4+ ↔ Ca2+ + Al3+ Zonamento normal típico de plagioclásios: Núcleos mais cálcicos Bordas mais sódicas Exsoluções no plagioclásio Baixas T: • A solução sólida não é totalmente completa: • Exsoluções submicroscópicas entre Ca e Na • intercrescimentos provenientes da exsoluções dependem da composição: o Peristerita (An2 – An17) o Bøggild (An46 – An60) o Huttenlocher (An65 – An85) Luz difratada e refletida por lamelas crípticas em temperaturas mais baixas, formam-se apenas lamelas extremamente finas, não observáveis em microscópio labradorescência Exsoluções no plagioclásio Labradorita: comum em basaltos e gabros • Os feldspatos apresentam-se quase sempre geminados e esta é uma propriedade importante para sua identificação. • São de causas primárias (durante o crescimento) ou secundárias (transformações polimórficas) • Podem ser de contato ou de interpenetração o Envolvendo 2 (simples) ou >2 indivíduos (múltipla ou polissintética) Geminações em feldspatos Geminações em Feldspatos • feldspatos monoclínicos (sanidina e ortoclásio): apresentam em geral geminações simples (lei de Carlsbad) • feldspatos triclínicos (anortoclásio, microclínio e plagioclásios):podem apresentar geminações simples ou múltiplas (leis de Carlsbad e/ou Albita, Periclínio) Geminações em Feldspatos • Lei de Carlsbad: geminação primária simples de tipo paralela, com eixo binário de geminação [001] o caracteriza um feldspato potássico (sanidina, ortoclásio ou microclínio) • Lei da Albita: geminação polissintética , eixo perperdicular a (010) o típica dos plagioclásios e dos anortoclásios (geminação primária) o Nos feldspatos potássicos é uma geminação secundária característica, que resulta da transformação polimórfica (sanidina ou ortoclásio para os microclínio). • Lei do Periclínio: geminação polissintética, eixo paralelo a (010) o Geminação primária típica dos plagioclásios e dos anortoclásios. o Geminação secundária nos microclínios, sendo originada como no caso da Lei da Albita por inversão de simetria. Geminações simples (Carlsbad): Caracterizam um feldspato potássico (sanidina, ortoclásio ou microclínio) Geminação polissintética (lei da Albita): • Típica dos plagioclásios • Pode aparecer combinada com a geminação simples de Carlsbad ou com a polissintética do Periclínio • Quando as geminações da Albita e Periclínio aparecem no mesmo plagioclásio, elas consitutem domínios próprios, distintos: domínios em que aparecem somente geminados da albita e outros onde aparecem apenas geminados do periclínio Cristais de plagioclásio com geminações combinadas Poly: lei da Albita Peri: lei do Periclínio Carls: Carlsbad (simples) Geminações combinadas em feldspatos alcalinos • “Geminação do Microclínio” (ou geminação “em grade” ou “tartan”) o Combinação da lei da albita + periclínio o Ao contrário dos plagioclásios, neste caso aparecem entrelaçadas, formando um padrão em xadrez o geminação secundária devido à transformação polimórfica (mudança de simetria) durante o resfriamento • Mudança de simetria: monoclínico para triclínico Geminação em grade ou “tartan”: • Caracteriza um microclínio (feldspato potássico triclínico) • Quando não é observada: KF pode corresponder tanto a ortoclásio (sanidina em rochas vulcânicas) quanto a microclínio: chamar simplesmente de KF, FA, pertita etc Determinação do teor de anortita (An) do plagioclásio através do método de Michel-Lévy (geminações • No mínimo 6 medições: considerar maior valor • Diferença entre X1 e X2 até 5-6o • Mirmequitas são intercrescimentos de quartzo vermiforme com morfologias muito variadas. o São originados em sua maioria por processos subsolidus de reação entre feldspatos potássicos e plagioclásios (ocorrem com frequência na interface dos dois grãos) • Hidrotermalismo x deformação • Intercrescimentos micro- granofíricos/gráficos: são intercrescimentos de quartzo com morfologia cuneiforme em feldspatos, mais frequentemente os alcalinos. o É uma feição de cristalização eutética (final da cristalização magmática, onde os minerais cristalizam juntos). o Intrusões rasas, subvulcânicas Intercrescimentos entre quartzo e feldspatos mirmequitas Intercrescimentos granofíricos material para estudo: • DHZ • Klein & Dutrow (2012): Manual de Ciência dos Minerais Apostila (recomendável o download: servirá também para a parte de diagramas de fases): • Vlach, S.R.F. (2002). A classe dos tectossilicatos: guia geral da teoria e exercício. Geologia USP séria didática. 49p: o Pdf da apostila estará disponível no SIGAA