Petrologia Ígnea e Metamórfica

Caracterização geral

Pré-requisitos

Frequência a Mineralogia e Geologia Geral.

Bibliografia

Botelho da Costa, J. (1998) - Estudo e classificação das rochas por exame macroscópico. 9ª edição, Fundação Calouste Gulbenkian.

Cox, K. G.; Bell, J. D.; Pankhurst, R. J (1981) - The Interpretation of Igneous Rocks. London.

Frank Press, Raymond Siever (2003) - Understanding Earth, fourth edition, W. H. Freeman.

Kerr, P. C. (1977)- Optical Mineralogy. Mcgraw-Hill College.

Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius (1999) - Manual of Mineralogy (after D. DANA). 21th Edition revised. Jonh Wiley and Sons, Inc.

Le Maitre, R.W. (1989) - A classification of Igneous Rocks and glossary of terms. Recommendatios of the International Union of Geological Sciencies Subcommition on the Systematics of Igneous Rocks- Blackwell Scientific Publications.

Mackenzie, W. S.; Guilford, C. (1980) – Atlas of rock forming minerals in thin section. Longman Group Ltd.

Mackenzie, W. S.; Donaldson, C.H.; Guilford, C. (1982) – Atlas of igneous rocks and their textures. Longman Group Ltd.

Manuel Bravo – Textos de apoio da disciplina de Petrologia Ígnea e Metamórfica. DCT/FCT/UNL.

Miyashiro, A. (1994) – Metamorphic Petrology. UCL Press Limited, London, 404 p.

Yardley, B. W. D.; Mackenzie, W. S.; Guilford, C. (1990) – Atlas of metamorphic rocks and their textures. Longman Group Ltd, 120 p.

Wilson, M. (1991). Igneous Petrogenesis. A Global tectonic Approach. Harper Collins Academic. 466p.

Método de ensino

Petrologia é uma unidade lecionada em aulas teóricas e práticas. As aulas teóricas são ministradas com recurso à projeção de slides ilustrativos da matéria lecionada. Há a preocupação de demonstrar com materiais e exercícios os conteúdos lecionados sempre que necessário. Estes slides são disponibilizados aos alunos imediatamente após o final das aulas conjuntamente com o sumário na plataforma CLIP.
As aulas práticas têm uma forte componente de trabalho do aluno onde se pretende que adquiram grande autonomia na descrição e identificação de rochas ígneas e metamórficas em amostra de mão e em lâmina delgada ao microscópio petrográfico. Os alunos trabalham com toda a sistemática das rochas, desde as mais básicas às mais ácidas nas ígneas e das de
mais baixo ao mais alto grau de metamorfismo nas metamórficas. Os alunos elaboram relatórios das rochas mais importantes em termos geológicos e económicos.

Método de avaliação

4 minitestes, 2 teóricos (60%) e 2 práticos (40%).

Perguntas de escolha múltipla no final das aulas teóricas (máximo 2 valores).

Trabalho de pesquisa sobre vulcanismo (2 valores).

Exame de Recurso.

Para frequência é obrigatória a presença em dois terços das aulas práticas.

Conteúdo

Noção de rocha. Petrografia e Petrologia. Petrogénese. História e desenvolvimento da petrologia. O Ciclo Geológico e os três tipos fundamentais de rochas: rochas ígneas, rochas metamórficas e rochas sedimentares. Estrutura e Composição da terra.

Noção de magma. Rochas plutónicas (abissais); rochas filonianas (hipabissais); rochas vulcânicas (lávicas ou efusivas ou extrusivas).

Relação entre cristalinidade das rochas ígneas e seu modo e local de formação: rochas holocristalinas, hemicristalinas e vítreas.

Referência ao metassomatismo e granitização. Minerais formadores de rochas. Minerais essenciais, acessórios e secundários.

Modo de jazida das rochas ígneas: carácter intrusivo, extrusivo e subjacente.

Formas intrusivas concordantes: filão camada ("sill", soleira), lacólito; lapólito; facólito.

Formas intrusivas discordantes: dique (circular, cónico, radial, oblíquo, periférico); filão; veio; apófise; chaminé; bismálito; etnólito; harpólito; conólito.

Formas extrusivas: erupções lineares; erupções centrais; mantos; escoadas; cúpulas.

Tipos de vulcanismo. Formas subjacentes: batólito (homogéneo, diferenciado, simples, compósito); " stock"; bossa.

Produtos secundários da actividade vulcânica (piroclásticos): cinzas; lapili; blocos; bombas. Fenómenos de disjunção.

Disjunção: paralelipipédica (rochas graníticas); prismática (rochas basálticas); esferoidal (rochas doleríticas). Aspecto peculiar da disjunção em almofada ("pillow-lavas"), característica do vulcanismo submarino.

Conceito de textura e de estrutura.

Características texturais (estruturais) das rochas ígneas. Sua relação com o modo de formação. Granularidade das rochas ígneas.

Texturas: fanerítica; microfanerítica; afanítica; vítrea.

Fenocristais. Textura porfiróide ou porfírica.

Forma dos minerais constituintes: euédrica (idiomórfica); subédrica; anédrica (xenomórfica ou alotriomórfica).

Hábito dos cristais: tabular; alongado; acicular, equidimensional.

Descrição dos principais tipos texturais (estruturais) das rochas ígneas: ofítica (dolerítica); intersectal; poecílitica; intersticial; granofírica; porfírica; traquítica; granular (panidiomórfica, hipautomórfica ou hipidiomórfica, alotriomórfica ou xenomórfica); amigdalóide; vesicular; perlítica; microlítica; lamprofírica.

Geração e evolução dos magmas. Referência à constituição da crosta e do manto terrestre e o seu papel como gerador de magmas.

Relação entre a localização dos fenómenos de vulcanismo e os mecanismos de construção e destruição da crosta terrestre no quadro geral da tectónica global (movimentos das placas tectónicas; expansão do fundo dos mares). Cadeias montanhosas dos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico. Cinturões orogénicos Americanos e Arcos insulares do Pacífico (anel de fogo do Pacífico).

Os magmas primários como provável produto de fusão parcial de rochas peridotíticas do manto terrestre. Fusão parcial. Mecanismo e produtos da fusão parcial do manto. Diferenciação magmática, assimilação e mistura de magmas. Exemplos clássicos de diferenciação magmática.

Factores de que pode depender a composição inicial de um magma primário: grau de fusão parcial da rocha-mãe: percentagem de H2O; profundidade da formação (P, T); presença e tipo de voláteis.

Diversificação magmática: causa externas (contaminação, assimilação, mistura de magmas). Causas internas (diferenciação). Cristalização fraccionada. Silicatos e Séries reaccionais de Bowen: série contínua e série descontínua. Separação gravítica. Cristais zonados. Cristalização fraccionada nos Complexos estratiformes de Bushveld, Skaergaard e Stillwater.

Possibilidade de algumas rochas graníticas terem sido formadas por diferenciação magmática de magmas básicos.

Referência à dualidade da origem das rochas graníticas. Anatexia.

Consolidação magmática. Minerais pirogénicos e minerais pneumatogénicos.

Análise e interpretação do diagrama de Niggli: fases ortomagmáticas; pegmatítica - pneumatolítica e hidrotermal.

Referência às condições de formação de jazigos: de segregação magmática (cromite); jazigos hidrotermais (Sn; Cu; Zn; Pb); de exalação [(ex:S)condições vulcânicas].

Composição química das rochas ígneas: elementos maiores, elementos menores, traço ou vestigiais). Critério de cidez e alcalinidade. Diagramas TAS.

Conceito de MODA (composição modal) e NORMA (composição normativa). Referência ao esquema de classificação das rochas ígneas elaborado por Cross, Iddings, Pearson e Washington (C.I.P.W). Utilidade do estabelecimento das normas não obstante o seu caracter artificial (ex: distinção entre basaltos com hiperstena normativa (toleíticos) e com nefelina normativa (alcalinos).

Princípios gerais em que se baseia o estabelecimento da composição normativa. Grupos de minerais considerados: félsicos ou máficos. Regras gerais para conversão das percentagens ponderais de óxidos fornecidos pela análise química em minerais normativos.

Cálculo de uma norma.

Classificação modal das rochas ígneas segundo Streckeisen. Grupos de minerais utilizados na classificação modal das rochas ígneas (Q,A,P,F,M).

Principais critérios de classificação: cor (rochas leucocráticas, mesocráticas, melanocráticas); rochas ultramáficas; alcalinidade; acidez ou saturação.

Estimativa de possíveis composições químicas de diversos tipos de rochas ígneas considerando os característicos limites e tendências de variação das percentagens de Al2O3, CaO, FeO e Fe2O3.

Possibilidade de evidenciar relações químicas e genéticas de conjunto de rochas derivadas do mesmo magma parental através de diagramas de variação (diagramas de HARKER). Noção de província petrográfica.

Utilização do diagrama SiO2 / álcalis para distinguir séries de rochas basálticas: basaltos toleíticos, basaltos aluminosos e basaltos alcalinos. Basaltos e sua evolução. Tipos de basaltos. Classificação de Yoder & Tiley. Basaltos MORB e basaltos OIT. Sistemática das rochas ígneas. Rochas ultrabásicas, dunitos, peridotitos, etc. Rochas básicas granulares: doleritos e gabros de diferentes tipos. Mineralogia, texturas, ocorrências.

Tipos litológicos originados por diferenciação de magmas toleíticos (andesitos, dacitos, riolitos) e de magmas alcalinos (hawaitos, mugearitos, traquiandesitos, traquitos, riolitos alcalinos). Prováveis profundidades de formação dos diferentes tipos de magmas basálticos.

Rochas Intermédias Dioritos e andesitos, granodioritos e dacitos. Mineralogia, associação calcialcalina, ocorrências e relação com a tectónica de placas. Exemplos. Sienitos, traquitos (e tipos subsaturados em sílica). Ocorrência formação de depósitos minerais a eles associados. Anortositos. Características composisional e textural dos anortositos, origem, ocorrência, factos e problemas relacionados. Mineralizações associadas.

Rochas Ácidas, Granitos e riolitos. Tipos e origens dos granitos: ígneo, Sedimentar e anorogénico.

Rochas Especiais Pegmatitos. Ocorrência e paragénese. Exemplos portugueses. Carbonatitos. Kimberlitos.

Variação dos teores de SiO2 e de álcalis em diferentes tipos de rochas vulcânicas. Extensão dos domínios de variação da composição química de diversos tipos de rochas vulcânicas: diagramas SiO2 versus álcalis e outros componentes (MgO, CaO, FeO+Fe2O3,Al2O3, K2O/Na2O).

Utilização de índices para obtenção de indicações sobre a sequência de processos evolutivos de rochas ígneas. Referência aos índices de Wager & Deer; ao índice de solidificação (I.S.) de Kuno; ao índice de diferenciação (I.D.) de Thornton & Tutle; e ao índice de cristalização (I.C.) de Poldervaart & Parker.

Referência aos índices baseados nos denominados elementos incompatíveis (dispersos ou higromagmatófilos).

Noção de coeficiente de distribuição: kD= Cs/Cl. Tradução gráfica desta expressão. Limitação da utilização destes índices a determinados intervalos de cristalização. Construção de diagramas de variação com base na relação F= Co/C (Co = concentração do elemento no líquido inicial; C =concentração do elemento no líquido residual; F=percentagem do líquido residual).

Resolução de exercícios de aplicação.

Maciços intrusivos portugueses: Sintra, Sines e Monchique, Complexo vulcânico de Lisboa- Mafra. Litologias, modos de ocorrência, associações litológicas. Relação dos maciços com a tectónica global.

O Ciclo Petrogenético. Conceito de Metamorfismo e de rocha metamórfica. Limites do metamorfismo: a importância da pressão e dos fluidos na definição do limite metamorfismo /magmatismo; limite diagénese / metamorfismo. Gradientes geotérmicos e diferentes regimes de metamorfismo.

Factores condicionantes do metamorfismo: a temperatura; a pressão (confinante e dirigida); os fluidos e as modificações da composição química; o tempo.

Noção de grau metamórfico. Tipos de metamorfismo: metamorfismo de impacto; metamorfismo cataclástico; metamorfismo de contacto; metamorfismo hidrotermal; metamorfismo de afundamento; metamorfismo regional.

O Metamorfismo Regional e a sua importância no contexto global da Terra como planeta dinâmico. Posição relativa das condições de pressão e temperatura de cada um dos tipos de metamorfismo num diagrama P-T.

Noção de fácies metamórfica, segundo Eskola. Pressupostos envolvidos na definição do conceito de fácies metamórfica. Fácies metamórficas e suas posições relativas no espaço P-T.

Soluções sólidas, reacções químicas e fácies metamórficas. Composições químicas dos protólitos como condicionantes das paragéneses metamórficas.

Isógradas. Séries de fácies metamórficas em metamorfismo progressivo.

Classificação do Metamorfismo Regional baseada na razão P/T: baixa, média e alta razão P/T.

Critérios para a classificação das rochas metamórficas: desenvolvimento de foliação e sua relação com a composição do protólito e com a acção da pressão dirigida; granularidade e sua relação com a temperatura de cristalização e com a natureza dos minerais.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: