O documento descreve as rochas ígneas, incluindo sua origem a partir do resfriamento de magma em profundidade. Discutem-se os processos de formação de magma e sua composição variável, assim como os mecanismos de solidificação e cristalização que levam à formação de diferentes tipos de rochas ígneas. Explica-se a relação entre a composição química dos magmas, particularmente o teor de sílica, e suas propriedades físicas como viscosidade e temperatura.

1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Departamento de Engenharia de Minas
Geologia de Engenharia I
Rochas ígneas
Aula 6
Prof. Rodrigo Peroni
Abril 2003

2. Geologia de Engenharia I – ÁREA1
1. ROCHAS ÍGNEAS
Rochas ígneas são as rochas que tiveram origem a altas temperaturas, a partir de matéria
mineral fundida em grandes profundidades. O material fundido no interior da Terra é chamado de
magma.
As rochas são classificadas tradicionalmente em três categorias por sua gênese: 1) ígneas; 2)
sedimentares; e 3) metamórficas. As rochas ígneas são formadas por meio do resfriamento de
magmas, sendo consideradas como rochas primárias, ou seja, de origem líquida. A energia
formadora das rochas ígneas de magmas é o calor interno da Terra. O resfriamento dos magmas
pode ocorrer tanto na superfície quanto no interior da Terra.
Figura 1 – Ciclo das rochas e formação das rochas ígneas.
Figura 2 – Escala de estudo dos minerais, rochas e corpos rochosos.
2. PETROLOGIA ÍGNEA
Ramo da geologia que estuda a origem e as características das rochas ígneas. Inclui o estudo
da procedência e consolidação dos magmas formadores das rochas ígneas, os diversos ambientes
que esse magma pode consolidar, as características mineralógicas e texturais/estruturais que a
diversidade de composição dos magmas, combinada com o ambiente de deposição imprimem às
rochas ígneas.
São conhecidos três tipos principais de processos formadores de rocha:
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Magmatismo → Rochas Ígneas ou Magmáticas (primeiras rochas a se formarem na crosta)
Intemperismo e (Soterramento) → Rochas Sedimentares
Metamorfismo e (Tectonismo) → Rochas Metamórficas
3. O MAGMA
O termo geológico "magma" corresponde ao material subterrâneo de composição silicática em
fusão devido à alta temperatura. Mesmo sendo um líquido subterrâneo, a água de fontes térmicas
não é o magma, porque não é silicato. Mesmo sendo líquido silicático, o vidro em fusão na caldeira de
fábricas não é o magma, porque a energia térmica não é subterrânea. Na literatura geológica, este
termo é utilizado comumente para líquidos silicáticos, eventualmente para os carbonáticos, com
inclusão de voláteis (gases) e cristais (sólidos). Quando o magma se resfria e se consolida, são
formadas as rochas ígneas.
Os magmas apresentam altas temperaturas, da ordem de 700º a 1400º C e são constituídos
por:
1. uma parte líquida, representada pelo material rochoso fundido;
2. uma parte sólida, que corresponde a minerais já cristalizados e a eventuais fragmentos de
rocha (xenólitos) transportados em meio à porção líquida;
3. uma parte gasosa, constituída por voláteis dissolvidos na parte líquida, predominantemente
H20 e CO2.
Magma, portanto, é uma massa de rocha fundida, composto por soluções complexas e
substâncias minerais (que ao cristalizarem formam minerais) e gases dissolvidos. É composto por
uma grande variação de composições, no qual a sílica predomina, é caracterizado por altas
temperaturas e tem propriedades de um líquido (mistura de cristais e líquido). Quando atinge a
superfície tem o nome de lava, uma vez que durante o processo vulcânico sofre algumas
modificações físico-químicas, que a diferenciam do magma retido e cristalizado em profundidade.
As características físicas dos magmas, como a temperatura e a viscosidade, estão
intrinsecamente relacionadas com a composição dos mesmos. Magmas basálticos são mais quentes,
com temperaturas de 1000º a 1400º C e têm viscosidade menor. Já os magmas graníticos são
significativamente mais viscosos e apresentam temperaturas da ordem de 700 a 800º C. A
viscosidade de um magma silicático é a propriedade de uma substância oferecer resistência ao fluxo,
a qual está diretamente relacionada com a sua composição e temperatura.
Temperatura alta: magma menos viscoso
Temperatura baixa: magma mais viscoso
Teor sílica alto: magma mais viscoso (maior rede de tetraedros de sílica)
Teor sílica baixo: magma menos viscoso (menor polimerização de tetraedros de sílica)
A consistência física de um magma se reflete na sua mobilidade e é função dos parâmetros,
mencionados:
1. composição química (teor de sílica);
2. grau de cristalinidade (proporção que o magma já contém de material cristalizado)
3. teor de voláteis;
4. temperatura.
Essa consistência física (viscosidade) implica em menor ou maior facilidade de fluir. Magmas
pouco viscosos (basálticos) se esparramam com facilidade, formando derrames que podem se
estender por dezenas ou centenas de quilômetros. Ao contrário, magmas mais viscosos (ex. riolíticos)
tem dificuldade até mesmo de extravasar, formando freqüentemente tampões no condutos
vulcânicos, o que provoca aumento de pressão por conta do magma e gases, quando a pressão
supera o peso do material sobrejacente ocorrem os fenômenos de vulcanismo explosivo.
Composição: é controlada pelos elementos químicos ocorrentes em determinado magma:
Três tipos principais:
i. Magma basáltico (básico, pobre em sílica);
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ii. Magma andesítico (intermediário);
iii. Magma riolítico (ácido, rico em sílica).
É importante frisar que não existe um “oceano de magma” contínuo por baixo da litosfera: o
comportamento reológico anômalo (plástico) da astenosfera deve-se à perda de rigidez das rochas
que a constituem em função das altas temperaturas, mas no estado fundamentalmente sólido.
Conforme a figura abaixo, os sítios de formação de magmas concentram-se em locais específicos na
astenosfera ou na litosfera em função dos mecanismos tectônicos responsáveis pelas variações nos
parâmetros físicos que controlam o processo de fusão das rochas. Nas dorsais meso-oceânicas, o
manto quente é conduzido para as regiões mais rasas através de células de convecção sofrendo
descompressão e produzindo, por fusão parcial, o grande volume de magma basáltico que alimenta o
vulcanismo das dorsais meso-oceânicas e dá origem ao assoalho oceânico. Já nos arcos de ilha e
nas cadeias de montanhas das margens continentais convergentes, os magmas andesiticos são
produzidos pela fusão da crosta oceânica conduzida em direção ao manto, por mecanismos de
subducção. Adicionalmente, sítios anomalamente aquecidos, denominados plumas mantélicas, que
trazem calor das partes mais profundas do manto produzindo fusão parcial localizada (ex. ilhas
vulcânicas do Havaí).
Figura 3 – Zonas de atividade vulcânica e tipos de magma formados.
O magma, uma vez gerado, tende a se deslocar em direção à superfície, por apresentar
densidade menor do que as rochas sobrejacentes. Sempre que possível os magmas ascendem
através de grandes falhas e fraturas, quando não existem essas descontinuidades, formam-se
bolsões de magma.
3.1. CONSTITUIÇÃO DOS MAGMAS
A variação composicional dos magmas, assim como das rochas ígneas, é descrita
principalmente pelo seu teor de sílica, que indica o percentual em peso de SiO2.
A composição do magma depende de basicamente três fatores:
i. da constituição da rocha geradora;
ii. das condições em que ocorreu a fusão dessa rocha e da taxa de fusão correspondente;
iii. da história evolutiva desse magma, desde seu local de origem até seu sítio de consolidação.
Magmas diversos são produzidos em função da área fonte, contudo a profundidade em que
ocorre a fusão da rocha também é importante. Magmas basálticos pela fusão dos peridotitos
mantélicos, rochas formadas principalmente por olivina e piroxênios (minerais ferro-magnesianos),
principalmente nas regiões abaixo das dorsais meso-oceânicas. Já os magmas graníticos estão
associados à fusão de partes profundas da crosta continental, enriquecida em sílica em relação à
crosta oceânica. Magmas andesíticos são característicos dos arcos de ilha ou de cadeias de
montanhas de margens continentais convergentes. Por razões termodinâmicas, magmas gerados a
partir de uma determinada rocha-fonte são mais ricos em sílica em relação à mesma. Portanto, a
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fusão de peridotitos forma magmas basálticos, a fusão de basaltos gera andesitos e granitos podem
se formar a partir da fusão parcial de rochas andesíticas. Magmas hidratados (ácidos) atingem
temperaturas. menores que magmas anidros (básicos).
SiO2 entre
SiO2 entre
45 e 52% SiO2 > 65%
52 e 65%
Figura 4 – Classificação das rochas segundo composição química (SiO2).
A Figura 5 apresenta um gráfico de pressão x temperatura, em relação à proporção de minerais
cristalizados e fundidos dentro do magma. Ou seja, quanto maior a pressão (profundidade) que uma
rocha estiver submetida, maior deverá ser a temperatura para fundir seus minerais constituintes.
Figura 5 – Gráfico pressão x temperatura e proporção de minerais fundidos e cristalizados
Comportamento x composição dos magmas
A origem do magma:
1) Onde e como os magmas se formam?
2) Linha de vulcões andesíticos?
3) Seqüência BAR?
4) Relação entre magmatismo/vulcanismo e tectônica de placas?
1) O magma se forma por fusão parcial (diferenciação por fusão parcial) ou completa de
rocha pré-existente.
2) A atividade vulcânica/magmática moderna é concentrada, principalmente, ao longo das
margens de placa. Linha de vulcões andesíticos ocorre ao longo das margens com subducção gerado
por fusão de crosta oceânica (observar Figura 3).
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3) Seqüência Basaltos-Andesitos-Riolitos:
Vulcanismo basáltico: ocorre principalmente relacionado a zonas de acreção de placas,
espalhamento oceânico, gerado por fusão mantélica associada à hot spots;
Vulcanismo andesítico: é produzido pela fusão da crosta oceânica conduzida em direção ao
manto.
Vulcanismo riolítico: ocorre em margens colisionais, em rift valleys continentais e onde a subida
do magma basáltico causa fusão crustal.
4) Regiões de margem de placa ativa tem forte concentração de atividade vulcânica e
magmática resultante de esforços tectônicos, alta temperatura e subducção de placa.
A Tabela 1 apresenta o resumo das propriedades dos magmas.
Tabela 1 – Resumo das propriedades dos magmas.
Ácidos Básicos
Temperatura 650 - 700ºC 1350 - 1400ºC
Polimerização Alta Baixa
Viscosidade Alta Baixa
Teor de Mg e Fe Baixo Alto
Teor de H2O 10 - 15% 1 - 2%
Ocorrência Solidificação em profundidade 10 - 15% Ascensão e derrame na superfície
3.1.1. A SOLIDIFICAÇÃO DO MAGMA
Os processos de solidificação e cristalização dos magmas formam as rochas magmáticas. Os
processos (ex. esforços que geram uma intrusão) que separam a fusão remanescente dos cristais
formados durante o resfriamento do magma geram a diversidade de rochas ígneas existentes. O
processo básico é denominado diferenciação magmática por cristalização fracionada. O magma
idealmente líquido encontra-se a temperaturas elevadas, quando então todos os seus componentes
estão dissolvidos no material fundido. Quando o magma se instala em porções superiores mais frias
da crosta, perde calor para as rochas encaixantes por condução e sua temperatura diminui
paulatinamente. Quando a temperatura atinge um determinado valor crítico, inicia-se a cristalização
magmática.
A formação das rochas ígneas se dá pelo resfriamento do magma. As características das
rochas vão depender fundamentalmente das condições de resfriamento. A cristalização fracionada é
o mais importante desses mecanismos que permitem a obtenção de magmas de composição
modificada, porém existem outros processos, também formadores de rochas.
i. Cristalização fracionada: A diferenciação magmática por cristalização fracionada pode ser
reconhecida por meio das Séries de Bowen,
ii. Imiscibilidade de magmas: durante a evolução de um volume de magma, originalmente
homogêneo, podem separar-se em frações imiscíveis (como água e óleo), e cristalizar em
separado;
iii. Assimilação de rochas: ocorre em condutos magmáticos durante o trajeto de ascensão do
magma ou mesmo das rochas encaixantes após o alojamento no sítio de consolidação final.
3.1.2. SÉRIES DE BOWEN
A seqüência ideal de cristalização dos minerais foi originalmente estabelecida por Bowen
(1928), onde teoricamente é possível obter a partir de um magma “primário” basáltico, toda a série de
rochas ígneas, desde as ultrabásicas (peridotíticas) até as ácidas (graníticas), por processos de
fracionamento do magma basáltico original durante sua cristalização. É importante salientar que as
Séries de Reação de Bowen representam um modelo genérico e simplificado ilustrativo de um
processo natural muito mais complexo.
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Quando há condições de cristalização de fases minerais a partir do magma, esta se dá de
forma seqüenciada, seguindo a ordem dos pontos de fusão dos minerais. A seqüência de
cristalização é concedida como a série de Bowen. Nos estágios iniciais de cristalização, as diferentes
fases minerais não cristalizam concomitantemente: algumas se formam primeiro, e só depois que a
composição do magma remanescente tiver sido modificada pela cristalização das primeiras fases, e
sua temperatura tiver diminuído ainda mais, é que as demais fases de cristalização irão se juntar às
que já se encontram em processo de cristalização, ou mesmo irão substituí-las nesse processo.
Figura 6 – Séries de Bowen.
A figura a seguir mostra a formação de um depósito mineral por assentamento cristalino, grãos
de três minerais se depositam com diferentes taxa se produzem três tipos de rochas de diferentes
composições. Observa-se nesse exemplo, camadas de cromita (preta) e plagioclásio (branco)
formado durante a cristalização.
Figura 7 – Cristalização fracionada.
4. VARIEDADE E CARACTERÍSTICAS DAS ROCHAS ÍGNEAS
A variedade de composição das rochas ígneas é conseqüência natural da variedade
composicional dos magmas a partir dos quais se consolidaram. Há tipos de rochas ígneas mais
comuns como constituintes fundamentais da crosta: granitos e basaltos são os mais representativos.
4.1. CLASSIFICAÇÃO
4.1.1. QUANTO AO MODO DE OCORRÊNCIA
Quanto ao modo de ocorrência ou posicionamento de ocorrência, as rochas magmáticas
podem ser classificadas em:
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i. Intrusivas ou plutônicas (formadas em grande profundidade): são halocristalinas, de textura
fanerítica grossa, devido ao resfriamento lento; são aquelas originadas pela solidificação de
uma lava vulcânica no interior da crosta.Ex: gabro, granito.
ii. Hipabissais (formadas em profundidades intermediárias): podem ser halocristalinas ou conter
componentes vítreos e em geral são porfiríticas ou faneríticas finas;
iii. Extrusivas ou vulcânicas: são resultantes da solidificação de uma lava na superfície, tendem
a ser vítreas ou afaníticas, devido ao resfriamento rápido. Podem ser porfíriticas. Ex: basalto,
riolito:
Nas rochas extrusivas, em geral os cristais dos minerais não têm tempo de crescer, por isto
são de tamanho microscópico (invisíveis a olho nu). Já nas rochas intrusivas ocorre o contrário e os
cristais são grandes, visíveis a olho nu. Ex: granito.
4.1.2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS ROCHAS
i. Ácidas SiO2 > 65%;
ii. Intermediárias 52% < SiO2 < 65%;
iii. Básicas 45% < SiO2 < 52%;
iv. Ultrabásicas SiO2 < 45%.
4.1.3. QUANTO À CRISTALINIDADE
A textura de uma rocha é determinada pelo: grau de cristalização, granulação, forma e arranjo
dos cristais. Expressa as condições de consolidação de um magma. É dependente da taxa de
resfriamento x velocidade de difusão das substâncias x composição do magma.
Grau de cristalização: refere-se à proporção entre a parte cristalizada e a parte vítrea ou
amorfa da rocha. De acordo com essa proporção é classificado pelas seguintes texturas:
i. Holocristalina (Cristalina): a maior parte dos minerais é formada inteiramente por cristais,
forma-se em condições de resfriamento lento. Ex: granito;
ii. Hipocristalina (Vítreo-cristalina): quando parte dos minerais é formada por cristais imersos em
matriz vítrea, forma-se em condições de resfriamento rápido, mas não repentino. Ex: basalto,
andesito, riolito;
iii. Holohialina (Vítrea): constituída inteiramente por vidro, formada em regime de resfriamento
brusco. Ex: obsidiana.
4.1.4. QUANTO À FORMA DOS MINERAIS
É considerada sob dois aspectos e está relacionada a ordem de cristalização:
a) Quanto à presença ou não de faces planas nos minerais:
i. Idiomórficos, automórfos, euédricos: apresentam todas as faces planas;
ii. Hipidiomórficos, hipautomórficos, subédricos: minerais c/ algumas faces planas;
iii. Xenomórfos, alotriomórfos, anédricos: minerais c/ faces irregulares.
b) Quanto as três dimensões no espaço:
Equidimensionais, tabulares ou lamelares, prismáticos, irregulares,…
4.1.5. QUANTO AO TAMANHO DOS MINERAIS
É o modo pelo qual os minerais se articulam entre si, seus tamanhos relativos,
Chama-se de textura ao conjunto de propriedades geométricas das rochas que decorrem da
morfologia e do arranjo de seus constituintes fundamentais.
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i. Afanítica (vítrea ou mocrocristalina): quando a maior % dos minerais é invisível a olho nu. Ex:
basalto, riolito, andesito.
ii. Sub-Afanítica: quando maior parte dos minerais é visível a olho nu. Ex: diabásio.
iii. Fanerítica: quando a totalidade dos minerais é visível a olho nu. Ex: granito, gabro, sienito.
iv. Textura vítrea: quando os minerais não são identificáveis, formando uma massa amorfa. Ex.
obsidiana
v. Textura fragmentária.
vi. Textura porfirítica: quando se observam cristais maiores (fenocristais) imersos em uma
massa fundamental cristalina ou vítrea.
4.1.6. QUANTO À GRANULAÇÃO
Indica o tamanho dos grãos minerais. Pode ser de:
i. Granulação grossa: minerais > 5mm diâmetro;
ii. Granulação média: minerais entre 5 e 1mm diâmetro;
iii. Granulação fina: minerais < 1mm diâmetro.
4.1.7. QUANTO AO TIPO DE FELDSPATO PRESENTE
i. Sódica (Na): quando o mineral for de cor esbranquiçada. Ex: granito.
ii. Potássica (K): quando o mineral for de cor rósea. Ex: alguns granitos.
4.1.8. QUANTO AO TIPO DE ESTRUTURA
A estrutura de uma rocha diz respeito aos aspectos de conjunto, observáveis, via de regra, em
afloramentos. Está relacionada às condições de formação das rochas e devem-se, muitas vezes, à
ação de esforços aplicados às mesmas durante ou após os estágios de cristalização. São as
descontinuidades apresentadas pelas rochas e todas as modalidades de variações texturais em
escala geológica de corpos rochosos, nem sempre observáveis em amostras de mão.
i. Maciça: quando a rocha não apresenta vazios na amostra. Ex: granito - alguns basaltos.
ii. Vesicular: quando a rocha apresenta vazios na amostra. Ex: basalto.
iii. Amigdaloidal: quando a rocha apresenta vazios preenchidos parcialmente por minerais
secundários;
iv. Disjunção colunar (diaclasada);
v. Estrutura lamelar ou linear (fluidal).
4.1.9. QUANTO AO ÍNDICE DE COR
Um parâmetro muito útil na caracterização composicional expedita de rochas ígneas é o índice
de cor (M), que diz respeito à proporção entre minerais máficos e félsicos, e é definido pelo número
puro correspondente ao percentual de minerais máficos na constituição volumétrica de uma rocha
ígnea qualquer. Segundo esse parâmetro as rochas ígneas podem ser subdivididas em
i. Félsicas minerais escuros (M) < 30%;
ii. Mesocráticas 30% < minerais escuros (M) < 60%;
iii. Máficas 60% < minerais escuros (M) < 90%;
iv. Ultramáficas minerais escuros (M) > 90%.
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Figura 8 - Gráfico do índice de cor.
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