Factores de Metamorfismo

A metamorfização de rochas pré-existentes, por alteração da sua composição mineralógica e/ou textura, depende do tipo e da intensidade de certos factores – factores de metamorfismo – que determinam o grau de instabilidade dessas rochas.

As rochas metamórficas devem as suas características a diversos factores, dos quais os mais importantes são: a composição das rochas preexistentes e que experimentam fenómenos de metamorfismo, a temperatura e a pressão durante o processo de metamorfismo, e os efeitos dos fluidos de circulação.

Composição das rochas preexistentes - Durante os processos de metamorfismo, em geral, não ocorre a adição de novos elementos ou compostos químicos. Contudo, a composição mineralógica das rochas metamórficas é condicionada pela composição química das rochas preexistentes.
Por exemplo, muitas rochas metamórficas apresentam grande teor de sílica, o que indica que as rochas preexistentes eram também ricas em sílica.
Uma rocha basáltica metamorfizada pode apresentar nos novos minerais, no seu conjunto, cerca de 50% de sílica e percentagens de óxidos de ferro, magnésio, cálcio e alumínio resultantes da rocha anterior.
Por outro lado, um calcário, composto essencialmente por calcite (CaCO3), não pode, ao ser metamorfizado, originar uma rocha com sílica.

Temperatura - Um mineral é estável se, durante um determinado tempo, não reage ou não se transforma num novo mineral ou substância. Todos os minerais são estáveis dentro de determinados intervalos de temperatura. Alguns minerais são estáveis entre amplos intervalos de temperatura. Pelo conhecimento do intervalo de temperatura em que o mineral se mantém estável, os geólogos podem deduzir a temperatura de metamorfismo da rocha onde se inclui o mineral.
Quando a temperatura aumenta, os iões vibram com mais intensidade nos seus locais da estrutura cristalina. Se o calor resultante dessas vibrações é também significativo, os iões separam-se e a substância torna-se líquida.
O calor é importante porque as altas temperaturas aumentam a velocidade das reacções. Quando submetidas a temperaturas superiores a 200ºC, as rochas iniciam processos de metamorfismo. Contudo a níveis mais próximos da superfície da Terra podem também atingir temperaturas superiores a 200ºC, por exemplo, com o contacto de intrusões magmáticas. Quando as rochas são submetidas a temperaturas de 800ºC, inicia-se a transição do metamorfismo para o magmatismo, e as rochas entram em estado de fusão.
As fontes de calor para o metamorfismo são o gradiente geotérmico, a fricção, as plumas quentes do manto, a radioactividade e o calor transferido das formações magmáticas próximas.

Tensão - Os minerais são sensíveis à pressão/tensão. Se os átomos de um cristal forem submetidos a pressões muito elevadas, as ligações entre os átomos podem quebrar-se. Os átomos reorganizam-se em novos minerais que são estáveis quando submetidos a altas pressões.
No interior da Terra, as rochas estão sujeitas a dois tipos de tensão: a tensão litostática e a tensão não litostática.

No entanto, normalmente, quando falamos de tensão referimo-nos à tensão confinada, também designada pressão geostática/ litostática. Esta é a tensão a que as rochas na crosta terrestre estão sujeitas, provocado pela carga de massa rochosa suprajacente, isto é, um tipo de tensão com as características da pressão atmosférica que actua em todos os sentidos.
Um mineral que tenha cristalizado em condições de alta pressão tende a ocupar menos espaço (diminuição do volume) que os minerais que não tenham sido formados nessas condições. A densidade dos minerais está relacionada com a pressão, pois com a diminuição do volume da rocha, a sua densidade aumenta.

 

Em I existe predominio do factor temperatura, mas em 2 existe predominio da pressão não listática.

Além da tensão confinada ou litostática, outro tipo de tensão actua, a denominada pressão não litostática também designada por diferencial, orientada ou dirigida, que é diferente nas diferentes direcções do objecto sujeito à sua acção. É um tipo de pressão que está relacionada com movimentos tangenciais da litosfera. Este tipo de tensão é consequência da deformação, em geral, por compressão, como as que ocorrem nos domínios orogénicos.
A tensão diferencial influencia fortemente a textura das rochas metamórficas porque força os constituintes das rochas a tornarem-se paralelos uns aos outros. O alinhamento paralelo característico das rochas denomina-se foliação. A foliação das rochas pode manifestar-se de diferentes maneiras. As texturas das rochas metamórficas são variações da foliação e são importantes na sua classificação.

Fluidos de circulação - A água na forma de vapor é, sem dúvida, o mais importante fluido envolvido nos processos metamórficos. Outros gases, tais como dióxido de carbono, também desempenham um papel importante. O novo mineral formado é estável nas condições existentes durante a sua génese. A água permite uma transferência de iões no interior da rocha.
Por exemplos, os fluidos libertados por um magma podem transportar iões de sódio, potássio, silício, cobre, zinco e, em solução, outros elementos solúveis em águas quentes sob pressão. Aparentemente, a água a grande pressão força o seu caminho entre os grânulos minerais, dissolve os seus iões e transporta-os para qualquer outra parte da rocha onde podem reagir com os iões de um outro mineral. Desta reacção resulta a metamorfização da rocha, por alteração da sua composição química e mineralógica. Por vezes, ocorre a substituição completa de um mineral por outro, sem que se verifique uma alteração da textura da rocha.
No decurso do próprio metamorfismo, também se podem formar fluidos.

Tempo - Um outro factor importante no metamorfismo é o tempo, o que nem sempre é fácil de compreender. Muitas rochas metamórficas são compostas por minerais silicatados, e os compostos silicatados são caracterizados pela sua lenta taxa de reacção química. Recentemente, o estudo de granadas revelou que a sua taxa de crescimento foi de 1,4 milímetros por milhão de anos. Muitos laboratórios têm visto frustradas as suas experiências para obter reacções metamórficas, em virtude do factor tempo. Os vários milhões de anos durante as quais uma específica combinação de temperatura e pressão prevaleceu são impossíveis de repetir nos laboratórios.