Aula04 Magma e Magmatismo
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MAGMA E MAGMATISMO
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3
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
Capítulos 16 e 17 Capítulo 6 Capítulos 5 e 6
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Magma
Material rochoso fundido, de consistência pastosa,
que apresenta uma mobilidade potencial e que, ao
consolidar, forma as rochas ígneas.
Altas temperaturas ( 700 a 1200ºC)
Constituído por três fases:
• Líquida – rocha fundida
• Sólida – minerais (cristais já formados) e fragmentos de rocha (xenólitos)
• Gasosa – voláteis dissolvidos no líquido (H2O, CO2)
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Magma
Por ser geralmente móvel e menos denso, o magma tende a
ascender no manto e na crosta. Neste caso ele pode:
1 – Atingir a superfície, extravasando como lava, e resfriar
formando rochas ígneas vulcânicas (= extrusivas)
2 – Acumular-se em câmaras magmáticas em profundidades
intermediárias e resfriar formando rochas ígneas plutônicas
(= intrusivas)
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Constituintes do magma
• O e Si
• Al, Fe, Ca, Na, K, Mg (+ Mn, Ti e P).
Elementos mais abundantes na Crosta Terrestre
Peso (%) Átomo (%) Volume (%)
O 46.60 62.55 93.80
Si 27.72 21.22 0.90
Al 8.13 6.47 0.50
Fe 5.00 1.92 0.40
Ca 3.63 1.94 1.00
Na 2.83 2.64 1.30
K 2.59 1.42 1.80
Mg 2.09 1.84 0.31
Total 98.59 100.00 100.01
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Constituintes do magma
• A quase totalidade dos magmas têm composição silicática
• Entretanto, existem outros tipos (muito raros):
• Carbonato
• Sulfeto
• Fosfato
Oxigênio (O2-)
Silício (Si4+) Tetraedros (SiO4)4-
+
Íons
(Al3+, Ca2+, Fe2+, Mg2+, Na+, K+, etc.)
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Classificação Composicional de Magmas
(e rochas ígneas) Silicáticos
Química : % SiO2
Ultrabásico < 45% SiO2
Básico 45 – 52% SiO2
Intermediário 52 – 66% SiO2
Ácido > 66% SiO2
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Variação composicional dos magmas
Teor de SiO2
(Ácido) (Intermediário) (Básico)
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Variação composicional dos magmas
Teor de SiO2
(Ácido) (Intermediário) (Básico)
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Mineralógica: % de minerais máficos e félsicos
Classificação Composicional de Magmas
(e rochas ígneas) Silicáticos
Minerais máficos
Geralmente escuros
Ricos em Fe, Mg
Exemplos
Olivina (Mg,Fe)2SiO4
Ortopiroxênio (Mg,Fe)2Si2O6
Clinopiroxênio Ca(Mg,Fe)Si2O6
Anfibólios, Micas, etc.
Minerais félsicos
Geralmente claros
Ricos em Si, K, Na
Exemplos
Quartzo SiO2
Feldspatos
Ortoclásio KAlSi3O8
Albita NaAlSi3O8
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Mineralógica: % de minerais máficos e félsicos
Ultramáfico > 90% minerais máficos
Máfico 50 – 90% minerais máficos
Félsico < 50% minerais máficos
Classificação composicional de magmas
(e rochas ígneas) Silicáticos
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Classificação genética/textural de rochas
Ígneas
Intrusiva (Plutônica): cristalizada de magma resfriando lentamente no interior da crosta terrestre (granito, gabro)
Extrusiva (Vulcânica): cristalizada ou solidificada por resfriamento rápido do magma que extravasa na superfície da Terra
Formada por resfriamento de lavas
Formada por resfriamento de material piroclástico (fragmentos de magma lançados no ar durante a erupção de vulcões)
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Riolito
Granito Gabro
Basalto
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Como se formam os magmas?
Quando a temperatura ambiente (em profundidade)
excede o ponto de fusão de alguns minerais dentro
da rocha.
FUSÃO PARCIAL
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Fusão Parcial
Apenas uma parte dos minerais (os de temperatura de fusão mais baixa) funde, deixando os outros (de mais alto ponto de fusão) como resíduo sólido
Na natureza os magmas sempre se formam por fusão parcial
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Fusão Parcial
SÓLIDO
LÍQUIDO
PR
ES
SÃ
O
TEMPERATURA
resíduo
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Fusão Parcial do manto superior: p. ex. em limites divergentes de placas
Fusão Parcial de manto + rochas sedimentares + rochas ígneas máficas: p. ex. em zonas de subducção
Fusão Parcial de rochas da crosta continental (Anatexia)
Magmas máficos
Magmas intermediários
Magmas félsicos
Fusão parcial e origem dos magmas
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O que controla a fusão dos minerais
e rochas?
Temperatura
Pressão
Conteúdo de água ou outros voláteis
Composição da rocha
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Fatores que afetam a temperatura de
fusão de minerais (e rochas)
Temperatura: aumento da temperatura favorece a fusão
Pressão: aumento da pressão aumenta o ponto de fusão (dificulta a fusão)
Conteúdo de água/outros voláteis: aumento do conteúdo de voláteis diminui o ponto de fusão (facilita a fusão)
Composição: minerais félsicos geralmente fundem a temperaturas mais baixas do que minerais máficos
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Diminuir a pressão
Pro
f. (
km
)
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Aumentar a temperatura
Pro
f. (
km
)
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Aumentar a temperatura
Ilha mais jovem
Hot Spot (fixo)
Pro
f. (
km
)
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Requer
metassomatismo
no manto
Acrescentar
voláteis
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Fossa
Sedimentos oceânicos
Basaltos de fundo oceânico
Manto litosférico
Manto astenosférico
Câmara magmática
Grãos de sedimento
Água
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Margens de Placas Divergentes
Margens de Placas Convergentes
Interior das Placas (Plumas do Manto /Hot Spots)
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Astenosfera (Peridotito) sobe nos centros de expansão, causando fusão por descompressão adiabática
Com cerca de 15% de fusão parcial formam-se os magmas máficos (basaltos) que vão gerar a crosta oceânica
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Fonte: Winter (2001) An Introduction to Igneous
and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
Controle por sistemas de falhas de
gravidade, em lineamentos
paralelos, porém não restringido por
esses sistemas
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Muitos dos magmas máficos gerados na astenosfera resfriam em câmaras magmáticas formando gabros (com camada basal de peridotito)
Outros preenchem fraturas formam enxame de diques
Estes diques alimentam derrames de lava no fundo oceânico, caracterizados por lavas em almofada (pillow-lavas)
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Vulcanismo sub-aquoso
Lavas em almofada
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Vulcanismo sub-aquoso
Lavas em almofada
Ofiolito Semail, Wadi Jizzi, Oman
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Crosta oceânica
Manto
Moho
Centro de Espalhamento
“Sheeted dikes” basálticos
Gabro
Camada peridotítica
Lavas almofadadas
Sedimentos jovens
(mais finos)
Sedimentos antigos
(mais espessos)
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Diques Diques intrudindo diques ...
... intrudindo diques
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Água do mar fria
“Sheeted dikes”
Água do mar
aquecida contendo
ions dissolvidos
Câmara magmática
Camada peridotítica
Manto
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Fossa
Sedimentos oceânicos
Basaltos de fundo oceânico
Manto litosférico
Manto astenosférico
Grãos de sedimento
Água
Câmara magmática
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Litosfera oceânica (incluindo sedimentos
“úmidos”) é arrastada para baixo na zona de
subducção
A perda de voláteis a partir da placa
subductada diminui o ponto de fusão do manto,
causando fusão induzida por fluídos, e gerando
magmas máficos e intermediários
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Requer
metassomatismo
no manto
Acrescentar
voláteis
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Fontes: Tatsumi (1989), J.
Geophys. Res., 94, 4697-
4707 and Tatsumi and
Eggins (1995). Subduction
Zone Magmatism.
Blackwell. Oxford.
Distância da fossa (km)
Pro
f. (
km
)
Crosta basáltica
Manto
Litosférico
Astenosfera
Crosta Diferenciação
Segregação
Arco frontal Arco secundário
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Fonte: Winter (2001) An
Introduction to Igneous and
Metamorphic Petrology.
Prentice Hall.
Efeito do ângulo
de subducção
Alto
Baixo
Arco Vulcânico
Crosta
Crosta
Manto
litosférico
Manto litosférico
Manto
litosférico
M. litosférico
Astenosfera
Astenosfera
Astenosfera
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Fontes: Thorpe e Francis (1979) Tectonophys., 57, 53-70; Thorpe et al. (1982) In R. S. Thorpe (ed.), (1982). Andesites. Orogenic Andesites and Related Rocks. John Wiley & Sons. New York, pp. 188-205; Harmon et al. (1984) J. Geol. Soc. London, 141, 803-822. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
Vulcões Ativos
Vulcões Alcalinos
Crosta Precambriana
(> 50 km de espessura)
Crosta Cretácea
ou mais jovem
Limite
Divergente
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Distância da fossa (km)
Pro
f. (
km
)
Astenosfera
Manto
Litosférico
![Page 43: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/43.jpg)
Figure 18-7. Seção vertical esquemática dos Himalaias mostrando as zonas de desidratação e fusão parcial que
produziram leucogranitos. Fonte: France-Lanord and Le Fort (1988) Trans. Roy. Soc. Edinburgh, 79, 183-195. Winter
(2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
Sub-
Himalaia
Himalaia menor
Alto Himalaia
Leucogranitos
Trans-Himalaia
Ofiolitos
Placa
Eurasiana
Desidratação
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Aumento de temperatura e/ou acréscimo de voláteis
Migmatito
Rocha com granulação média a grossa, constituída
por quartzo+feldspato (faixas claras – material
fundido) e minerais máficos (faixas escuras, resíduo
da fusão)
Estrutura bandada e caótica
![Page 45: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/45.jpg)
47
![Page 46: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/46.jpg)
1) Fusão parcial da crosta (Anatexia), mais raramente do manto.
2) Resíduo da diferenciação (cristalização) de magmas mais máficos de várias origens.
![Page 47: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/47.jpg)
Placa oceânica
descendente
Trilha de vulcões
submarinos Cadeia Meso-
Oceânica
Manto Superior
Manto Inferior
Pluma
ascendente
Núcleo
![Page 48: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/48.jpg)
Cadeia de vulcões
Hawaiianos
Variação crescente de
idade de sudeste para
noroeste
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Crough (1983) Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 11, 165-193.
![Page 50: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/50.jpg)
![Page 51: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/51.jpg)
![Page 52: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/52.jpg)
Províncias de Basaltos de Platô antes da separação do
Gondwana. Fonte: Cox (1978) Nature, 274, 47-49.
![Page 53: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/53.jpg)
Figure 15-3. Relationship of the Etendeka and Paraná plateau
provinces to the Tristan hot spot. After Wilson (1989), Igneous
Petrogenesis. Kluwer.
![Page 54: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/54.jpg)
T = 1000 °C
Comp. = A
T = 900 °C
Comp. = B
T = 800 °C
Comp. = C
T = 700 °C
Comp. = D
T = 600 °C
Comp. = E
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Cristalização dos Magmas
![Page 56: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/56.jpg)
Cristalização Fracionada
• Segregação por Gravidade (Assentamento ou Flotação)
Assentamento de cristais: minerais densos cristalizam no magma e se depositam no fundo da câmara, formando camadas
Massa de magma basáltico
Camadas já cristalizadas
Condutos de magma
Espessura do magma pode atingir vários quilômetros
![Page 57: Aula04 Magma e Magmatismo](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081723/55cf9d98550346d033ae5083/html5/thumbnails/57.jpg)
Cristalização Fracionada Acamamento Magmático
Fontes: McBirney e Noyes (1979) J.Petrol., 20, 487-554
McBirney (1993) Igneous Petrology. Jones and Bartlett
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Magma abre fraturas e penetra na rocha encaixante sobrejacente
A penetração do magma solta grandes blocos de rocha encaixante (os restos preservados destes blocos são os xenólitos)
Fusão da rocha encaixante por aquecimento
“Magmatic Stoping”
criando espaço para a intrusão do magma
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Magma abre fraturas e penetra na rocha encaixante
sobrejacente
Rocha
Encaixante
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As rochas encaixantes podem ser arqueadas pela intrusão
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Blocos de rocha encaixante (xenólitos) se desprendem e
afundam no magma
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Tipos de estruturas ígneas intrusivas e extrusivas
Rocha encaixante
Derrame de lava
Depósitos piroclásticos Chaminé vulcânica com
diques radiais
Pluton
Batólito
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Plutons
Grandes corpos ígneos formados em profundidade na crosta
Batólito: Massivo, corpo discordante intrusivo cobrindo uma área de 100 km2
Stock: Massivo, corpo discordante intrusivo com menos de 100 km2
Dique: Tabular, corpo discordante intrusivo
Sill: Tabular, corpo intrusivo concordante
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Fonte: USGS.
Plutons de grandes
dimensões (batólitos)
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Fig. 5.9
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Sill
70
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Fig. 5.9
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Dique
Fig. 5.9
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VULCANISMO
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Morfologia
de um
vulcão
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Cratera
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Caldeira
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Influência da composição sobre
o comportamento dos magmas
Viscosidade
• teor de sílica
• temperatura
• conteúdo de voláteis
Relações entre composição (teor de sílica), temperatura
e viscosidade dos principais tipos de magmas.
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Temperatura
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Influência da composição sobre
o comportamento dos magmas
As erupções vulcânicas podem ser divididas em duas
grandes categorias:
Erupções efusivas: Relativamente calmas, típicas de
magmas de baixa viscosidade (máficos e ultramáficos),
com baixo conteúdo de voláteis
Erupções explosivas: típicas de magmas de alta
viscosidade (intermediários a ácidos) com alto conteúdo
de voláteis
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Influência da composição sobre
o comportamento dos magmas
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Erupções Efusivas
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• Erupções fissurais
Erupções Efusivas
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Devido à baixa viscosidade, lavas
basálticas podem fluir por grandes
distâncias, produzindo derrames
de grande volume e baixa relação
espessura/área (aspect ratio)
Magmas ácidos tendem a formar
erupções explosivas, e não
derrames de lava.
Em condições particulares
magmas ácidos desgaseificados
podem gerar lavas, em erupções
não explosivas
Os derrames de magmas ácidos
são mais espessos e tem relação
espessura/área maior do que os
derrames de magmas básicos
Derrame basáltico
Derrame (ou domo) riolítico
Derrame andesítico
Espinha riolítica
Erupções Efusivas
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• Lavas pahoehoe ou em corda
Erupções Efusivas
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• Lavas aa ou em blocos
Erupções Efusivas
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Vulcanismo
sub-aquoso
Lavas em almofada Ofiolito Semail, Wadi Jizzi, Oman
Erupções Efusivas
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Erupções Explosivas
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Região de
fragmentação
Bolhas 60-
70% em
volume
Chaminé
Nível de
exsolução
Magma com voláteis
exsolvidos
Cámara magmáticacom voláteisdissolvidos
(H O, CO , SO )2 2 2
CraterCratera
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Expansão
Processo de fragmentação
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Cúspide
“Prato”
Vesiculado
Erupções Explosivas
Tipos de partículas
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Magnitude do cogumelo explosivo do vulcão
Krakatoa (Indonésia) em 1883, que alcançou a
estratosfera. A inexistência de nuvens impediu o
retorno mais rápido das cinzas e poeira para a superfície da Terra por
meio da chuva, obliterando a luz solar durante vários meses a anos. Com isso a temperatura média global sofreu redução de 0,5 °C.
•Extensão das cinzas 700.000 km2
• Cogumelo l = 400 km e h = 34 km
• ondas de 40m de altura
• 36.00 mortos
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Depósito de queda - Estruturas de impacto de bombas balísticas
Erupções Explosivas
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Colapso da coluna eruptiva
Quando o empuxo da mistura diminui (diminuição da explosividade ou alargamento do conduto) pode ocorrer colapso parcial ou total da coluna. Gera-se assim um fluxo piroclástico em direção radial ao vulcão
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Fluxo piroclástico
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IGNIMBRITOS: depósito de fluxo piroclástico
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Depósitos de “Surge”
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Estruturas tipo dunas – fluxos diluídos (surges)
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Distribuição dos depósitos de
queda, com espessuras
decrescentes para longe do vulcão.
Parâmetros D e F.
D se calcula do gráfico (a),
F representa a porcentagem das
partículas com tamanho <2mm.
Grau de explosividade em Erupções