Rochas metamórficas: como se formam, tipos e processos de metamorfismo

As rochas metamórficas são formadas a partir de diversos processos que atuam nas rochas em profundidade variáveis, desde a crosta superior até a crosta inferior. São reconhecidas por apresentarem mudanças texturais, composicionais e mineralógicas.

Por serem formadas a partir da  variação de pressão e temperatura, se tornam indicadoras de processos geológicos, elucidando assim o estudo de diversas regiões.

Como se formam as rochas metamórficas

As rochas metamórficas se formam quando rochas são submetidas a alto calor, alta pressão, fluidos quentes ricos em minerais ou, mais comumente, alguma combinação desses fatores.

Diferentemente das rochas sedimentares, as rochas metamórficas são submetidas a maiores pressões, e diferentemente das rochas ígneas, não há calor suficiente para que elas entrem em total fusão.

Portanto, os processos de metamorfismo ocorrem em um sólido, podendo ou não ter presença de fluidos, fato que será discutido depois.

Para que ocorra metamorfismo, é preciso ter um protólito. Protólito é um termo que designa a rocha original, que pertencia a uma determinada classe antes de passar pelo metamorfismo. Logo, protólitos podem ser ígneos, sedimentares e até mesmo metamórficos.

Estas rochas, antes na superfície ou em porções inferiores da crosta, são submetidas a novos gradientes de pressão e temperatura devido a movimentações da litosfera. Estas novas condições causam desequilíbrio, assim, reações acontecem propiciando novas conjunturas para o sistema.

As variáveis no metamorfismo

O metamorfismo pode ocorrer em vários lugares e gerar diferentes produtos, porém, para entendê-lo melhor, é preciso compreender os fatores que o influenciam.

• Pressão

Estudos mostram que a pressão aumenta aproximadamente 1 Kbar (unidade de pressão) a cada 3 quilômetros.

São identificados dois tipos de pressão: pressão confinante, gerada pelas rochas que estão ao redor da que sofre metamorfismo. É semelhante à pressão hidrostática, pois ocorre em todas as direções; e pressão dirigida, onde há uma força que age como vetor (direção específica).

• Temperatura

A temperatura, assim como a pressão, varia conforme a profundidade. Por isso, usa-se o gradiente geotérmico, uma curva exponencial que demonstra as variações de calor conforme extensão em quilômetros.

A crosta não apresenta temperatura homogênea. Locais onde foi espessada, como nos Himalaias, tende a ser mais fria, enquanto pontos de anomalia térmica, como vulcões, serão obviamente mais quentes.

Apesar deste fato, há uma média estabelecida: a temperatura geralmente varia 30ºC por quilômetro.

• Fluidos

Os fluidos hidrotermais apresentam grande importância na mudança da composição de rochas. Eles geram metassomatismo, processo induzido pela circulação de soluções hidrotermais nas fraturas. Estas soluções de H2O e CO2 podem carregar outros elementos, e por isso, são importantes agentes para a mineralização.

Processos de metamorfismo: onde se formam as rochas metamórficas

Reconhecendo a importância da pressão, da temperatura e da presença de fluidos para que aconteça metamorfismo, torna-se evidente que diferentes cenários geológicos implicam em diferentes resultados desse processo.

Confira abaixo os principais tipos de metamorfismo:

Metamorfismo regional

Ocorre em grandes áreas, tendo altas temperaturas e pressões. Este tipo de processo é característico de zonas de subducção, onde grandes cadeias de montanhas são formadas e seu soerguimento espessa a crosta, levando para maiores profundidades as rochas da base.

Metamorfismo de contato

Típico em intrusões ígneas. O calor do magma em contato com a rocha encaixante desequilibra os minerais, fazendo com que ocorra metamorfismo nas bordas. Este metamorfismo é local e se limita ao contato entre a litologia presente e o magma.

Metamorfismo hidrotermal

Resultado da percolação de líquido e gases nas rochas, gerando sua alteração. Um exemplo clássico é o que acontece no assoalho oceânico, onde a água do mar reage com os basaltos, os metamorfizando.

Metamorfismo dinâmico (ou cataclástico)

Ocorre em zonas de cisalhamento e de  falha transformantes. Os grãos da rocha são moídos pela tensão e recristalizados ao longo da falha.

Metamorfismo de soterramento

Neste tipo de metamorfismo, rochas sedimentares são expostas a maiores pressões em uma bacia, porém, estas não são suficientes para causar grandes mudanças. Por isso, as estruturas sedimentares costumam ser preservadas.

Metamorfismo de impacto

Ocorre quando um meteorito se choca contra a Terra, e seu impacto gera a transformação dos minerais, podendo até mesmo fundir parte da rocha. Uma das indicações da ocorrência da queda de um meteorito é a presença de coesita, polimorfo de quartzo de alta temperatura.

Tipos de rochas metamórficas

A identificação dessa classe de rochas permite estabelecer graus de metamorfismo. Estes variam conforme o nível de pressão e temperatura a qual um protólito foi submetido.

Os principais tipos de rochas metamórficas são: ardósia, filito, xisto e gnaisse.

Ardósia

Rocha de baixo grau metamórfico, possui uma característica marcante: sua repartição em placas. Esta é resultado da orientação de minerais placóides, como a muscovita e argilominerais. Geralmente apresenta coloração esverdeada ou preta.

Filito

Também é possível observar no filito certa foliação. A rocha apresenta um brilho característico devido a presença de clorita e mica.

Xisto

O grau metamórfico intermediário desta rocha permite um maior crescimento dos minerais, o que gera uma foliação ondulada chamada xistosidade.

Gnaisse

O grau médio a alto do metamorfismo que gera essa rocha cria uma feição característica: a segregação de minerais félsicos e máficos, chamado de bandamento gnáissico. Os grãos desta rocha são grossos.

Além destas rochas, cabe ainda destacar outras que são geradas pelo metamorfismo e são importantes para caracterizar esse processo.

Por exemplo, o mármore é resultado do metamorfismo de rochas carbonáticas e dolomíticas, apresentando valor econômico.

O quartzito é resultante do metamorfismo do quartzo-arenito. O mineral é recristalizado pelas condições de pressão e temperatura, resultando em uma rocha muito resistente.

Anfibolito é composto por plagioclásio e piroxênio, seu  grau de metamorfismo não permite alta foliação. Seu protólito são os basaltos.

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Os minerais que compõem rochas metamórficas podem apresentar orientação preferencial, por isso, são foliadas. Esta característica é importante para melhor identificação das rochas, diferenciando-as por estruturas.

A xistosidade é uma estrutura, assim como a aparência da ardósia, chamada clivagem ardosiana, e a gnaissificação.

É importante destacar que as rochas metamórficas também podem apresentar textura. Esta é dada pelo tamanho dos grãos, sua orientação e sua forma. Dentre as que são identificadas, cabe destacar:

• Lepidoblástica

Orientação dada por minerais placóides, como por exemplo a mica.

• Porfiroblástica

Presença de cristais grandes em uma matriz fina.

• Nematoblástica

Orientação dada por minerais prismáticos, como por exemplo a silimanita.

• Granoblástica

Os cristais não apresentam orientação, conferindo à rocha aspecto maciço.

A importância do estudo do metamorfismo para a interpretação geológica

Entender os processos que ocorrem na Terra é importante para desvendar a geologia, sendo assim, as rochas metamórficas compõem um importante campo de estudos, principalmente para a compreensão da pressão e temperatura em níveis mais profundos do planeta.

Razões P-T podem ser utilizadas para identificar o metamorfismo que uma rocha sofreu. Notando isso, o finlandes Pentti Eskola criou o conceito de fácies metamórficas em 1939. Fácies metamórficas são paragêneses que ocorrem em condições específicas.

Por exemplo, no metamorfismo de um basalto, o resultado será fácies eclogito, uma rocha metamórfica com granada e piroxênio rico em sódio.

A lateralidade de uma fácie, assim como sua mudança para outra, permite ao geólogo reconstruir a história do metamorfismo que agiu em determinada região.

As principais fácies metamórficas, da menor temperatura para a maior, são as seguintes :

• fácies xisto azul; 
• fácies xisto verde;
• fácies anfibolito; 
• fácies eclogito.

Desse modo, a estipulação dessas fácies permite conferir as seguintes nomenclaturas: metamorfismo retrógrado, quando as condições P-T diminuem, e metamorfismo progressivo, quando as condições P-T aumentam.

Aliado a esses conhecimentos, foram criadas as isógradas, linhas em mapas de regiões metamorfizadas que delimitam áreas que sofreram um mesmo tipo de metamorfismo.

Para estabelecer as isógradas, usam-se minerais índices. Estes caracterizam um grau de metamorfismo e por tanto aparecem de modo progressivo nos mapas. Por exemplo, na fácies xisto verde temos como minerais-índice muscovita, biotita e andaluzita.

Este entendimento foi proposto por George Barrow, que identificou esta característica ao estudar uma região metamorfizada na Escócia. Os minerais índices que ele observou foram clorita, biotita, granada e cianita.

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O estudo da petrologia é muito importante, pois é através dela que o geólogo tem acesso a informações não só sobre o interior da terra como também processos que ocorrem na superfície.

Estes dados permitem decifrar os eventos que ocorrem na litosfera, facilitando assim o entendimento da dinâmica interna do planeta.

Se deseja saber mais, leia os textos disponíveis no blog sobre rochas ígneas e sedimentares.

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Referências

PRESS, F.; GROTZINGER, J.; SIEVER, R.; JORDAN, T. H. Para entender a Terra. 4a edição. Bookman. 2006.

ROCHAS METAMÓRFICAS. Seção de materiais didáticos. 2022. Disponível em:<https://didatico.igc.usp.br/rochas/metamorficas/> Acesso em: 05 de Setembro de 2022.

Imagem da capa — Rocha metamórfica. Fonte: National Geographic.