Exercícios: As rochas magmáticas

O que é um magma e que três componentes o constituem? Distingue entre magma e lava.

Distingue as rochas vulcânicas, filonianas e plutónicas de acordo com o local onde ocorre o arrefecimento, e indica um exemplo de cada classe.

O corte mostra um mesmo magma a arrefecer em três ambientes (1: câmara profunda; 2: conduto estreito; 3: escoada superficial), e as lupas mostram o aspeto da rocha formada em cada um. Explica, a partir do esquema, por que razão as rochas plutónicas apresentam cristais grandes e visíveis, enquanto nas vulcânicas quase não se distinguem.

O que é a lava e em que diferem as escoadas de superfície rugosa (aa) e as de superfície encordoada (pahoehoe)? O que controla cada morfologia?

O que são os piroclastos e que rochas formam ao consolidar (tufos, ignimbritos)? Que tipo de erupção os emite?

Emparelha cada rocha plutónica com o seu equivalente vulcânico: granito, diorito e gabro. Explica o que partilham e em que diferem as rochas de cada par.

O que é um batólito e o que é um lacólito? Em que diferem de um filão e de um filão-camada?

Que gases emite um vulcão e qual é o mais abundante? Por que razão o teor em gases influencia o caráter explosivo da erupção?

Relaciona o teor em sílica de um magma com a sua viscosidade e com o estilo eruptivo: explica por que razão os magmas basálticos produzem erupções efusivas e os riolíticos, erupções explosivas.

Descreve as diferenças entre uma erupção havaiana e uma pliniana: tipo de magma, produtos emitidos, forma do edifício vulcânico e perigos associados.

Um dique de pórfiro quartzífero corta calcários. Explica que tipo de corpo magmático é um dique, o que indica a textura porfírica sobre a sua história de arrefecimento e que efeito esperas encontrar nos calcários de contacto.

A série de reações de Bowen tem um ramo contínuo (plagioclases) e um ramo descontínuo (olivina, piroxena, anfíbola, biotite). Explica a diferença entre os dois ramos e o que acontece a um cristal de olivina que reage com o fundido residual até ficar isolado dele (coroa de reação).

O basalto flui formando escoadas longas; o riólito, domos e escoadas curtas e espessas. Relaciona essas morfologias com a viscosidade de cada lava e com o seu teor em sílica.

As disjunções colunares do basalto formam prismas hexagonais. Explica como têm origem por contração térmica ao arrefecer a escoada e o que indica a sua orientação sobre a direção de arrefecimento.

As lavas em almofada (pillow lavas) formam-se tipicamente em erupções submarinas. Explica o seu mecanismo de formação e o que indicam quando surgem no interior de uma cordilheira, longe do mar atual.

Alguns basaltos contêm xenólitos de peridotito. Explica o que são os xenólitos, de onde foram arrancados pelo magma na sua ascensão e que informação direta fornecem sobre a composição do manto.

Numa sondagem realizada numa intrusão ígnea bandada foram extraídas duas amostras a diferente profundidade:

• Amostra A (profunda): rocha ultramáfica composta por 75 % de olivina forsterítica e 25 % de plagioclase rica em anortite.

• Amostra B (mais superficial): rocha félsica rica em quartzo, feldspato potássico e biotite.

1. a) Justifica, a partir da série de Bowen e dos processos de diferenciação magmática por gravidade, como um único magma parental basáltico homogéneo pôde gerar ambos os tipos de rochas.
2. b) Prevê que anomalia composicional apresentaria a rocha B se os cristais precoces de olivina não se tivessem segregado do fundido e tivessem reagido continuamente com ele durante um arrefecimento muito lento num sistema fechado.
3. c) Um relatório petrológico preliminar afirma: «Como a olivina é um silicato, a sua precipitação massiva esgota rapidamente a sílica do fundido residual». Refuta esta afirmação empregando razões estequiométricas comparativas entre a proporção de sílica da olivina e a do magma basáltico original.

O complexo Teide-Pico Viejo (Tenerife) é um estratovulcão com erupções explosivas de lavas fonolíticas e domos viscosos, enquanto a erupção de Tajogaite (La Palma, 2021) formou um cone de escórias com lavas basaníticas muito fluidas. Tendo em conta que ambas as ilhas partilham uma origem ligada ao ponto quente canário:

1. a) Justifica como é possível que a partir de magmas primários mantélicos semelhantes se gerem edifícios vulcânicos e dinamismos eruptivos tão radicalmente díspares em duas ilhas do mesmo arquipélago.
2. b) Desenha uma hipótese sobre a arquitetura do sistema de alimentação magmática (câmaras, reservatórios e tempo de residência) sob Tenerife face ao de La Palma que explique a presença de magmas altamente evoluídos num caso e magmas primitivos no outro.
3. c) Prevê que perigos vulcânicos específicos derivados da reologia e composição do magma (para além do avanço de escoadas basálticas) devem ser contemplados na carta de risco da zona envolvente do Teide que não foram determinantes na erupção de Tajogaite.

Numa cartografia geológica estudam-se três amostras metapelíticas recolhidas ao longo de um transecto de 400 m que se aproxima perpendicularmente ao contacto de um plutão granítico pós-orogénico encaixado em ardósias:

• Amostra 1 (a 350 m do granito): ardósia argilosa com clivagem bem definida e pequenos agregados carbonosos milimétricos (ardósia mosqueada).

• Amostra 2 (a 120 m): rocha com porfiroblastos prismáticos de andaluzite na variedade quiastolite orientados ao acaso, cortando a foliação prévia.

• Amostra 3 (no contacto direto): corneana dura e maciça com fábrica granoblástica, composta por cordierite, andaluzite, biotite e feldspato potássico, sem qualquer xistosidade visível.

1. a) Justifica o desaparecimento progressivo da foliação tectónica à medida que se aproxima do plutão e interpreta as condições relativas de pressão e temperatura que controlaram este metamorfismo.
2. b) Prevê que alterações mineralógicas e texturais seriam observadas na Amostra 3 se a intrusão granítica tivesse ocorrido a 25 km de profundidade sob um regime orogénico compressivo ativo em vez de a 3 km numa crosta frágil e estática.
3. c) Um estudante classifica o silicato de alumina da Amostra 2 como disténio (cianite). Utilizando as relações de fase dos polimorfos de Al2SiO5, refuta fundamentadamente a sua identificação neste ambiente geológico.

O estudo geoquímico e textural de um batólito granodiorítico revelou os seguintes dados:

1. A razão isotópica 87Sr/86Sr varia de forma gradual desde 0,7045 no centro do plutão até 0,7110 nos bordos, onde encaixa em metassedimentos crustais antigos com 87Sr/86Sr = 0,7250.

2. Observam-se fenocristais de plagioclase com zonamento oscilatório complexo e descontinuidades de reabsorção recobertas por recrescimentos mais ricos em anortite (textura em crivo), juntamente com xenocristais de quartzo arredondados orlados por coroas de microcristais de clinopiroxena.

1. a) Interpreta que processo de evolução magmática explica a anomalia isotópica perimetral e deduz se este mecanismo provocou uma evolução para termos mais félsicos ou mais máficos.
2. b) Justifica a que fenómeno petrogenético respondem as texturas de corrosão e desequilíbrio mineralógico observadas na plagioclase e no quartzo.
3. c) Um relatório técnico sustenta que toda a variabilidade deste plutão se deve exclusivamente a cristalização fracionada num sistema fechado. Rebate esta afirmação apresentando pelo menos dois argumentos baseados nos dados fornecidos.

Um peridotito mantélico (lherzolito composto por 60 % de olivina, 20 % de ortopiroxena, 15 % de clinopiroxena e 5 % de espinela/granada) sofre fusão parcial por descompressão adiabática. As análises demonstram que, com uma taxa de fusão de 10 a 15 %, se obtém um líquido basáltico toleítico (teor de sílica de cerca de 49 %), deixando como resíduo sólido um harzburgito.

1. a) Justifica por que razão o fundido resultante possui uma concentração de sílica, alumínio e cálcio superior à do peridotito de origem (~42-44 % SiO2), especificando que fases minerais fundem primeiro e quais permanecem no resíduo.
2. b) Prevê que composição mineralógica e química teria o magma se a taxa de anatexia mantélica atingisse teoricamente 100 %, e fundamenta por que razão esse tipo de magmas ultramáficos foi frequente sobretudo no Arcaico (komatiitos) e é excecional na Terra moderna.
3. c) Explica como episódios repetidos de fusão parcial e reciclagem de placas em zonas de subducção conduziram à formação de uma crosta continental média de composição andesítica a partir de um manto peridotítico.

Durante a transição Pérmico-Triássico (há ~252 Ma), os Traps da Sibéria verteram mais de 3 000 000 km³ de lavas basálticas em menos de um milhão de anos. Este evento coincide com a maior extinção em massa do Fanerozoico, uma brusca excursão negativa no δ13C nos sedimentos mundiais e um aquecimento global de cerca de 8 °C a 10 °C.

1. a) Contrasta a escala temporal e o caudal de emissão magmática de uma Grande Província Ígnea (LIP) com o vulcanismo de crista médio-oceânica atual, justificando por que razão as cristas não provocam extinções globais apesar de gerarem enormes volumes de crosta basáltica.
2. b) O volume de CO2 desgaseificado diretamente pelo magma basáltico não é suficiente para explicar o drástico salto térmico nem a assinatura isotópica do δ13C observada no registo geológico. Delineia uma hipótese termodinâmica que envolva o efeito dos sills e diques basálticos sobre as bacias sedimentares encaixantes (ricas em carvão, xistos betuminosos e evaporitos) para solucionar este desfasamento.
3. c) Justifica a concatenação de causa e efeito que liga o pulso magmático à anóxia e acidificação das águas marinhas superficiais que aniquilaram a maior parte dos invertebrados bentónicos.

Num depósito piroclástico pliniano extrai-se um fenocristal de plagioclase de 2,5 mm e analisa-se mediante microssonda eletrónica ao longo de um perfil transversal desde o núcleo até ao bordo:

• Núcleo: composição homogénea An45 (andesina), euédrico.

• Zona intermédia: bordo interno corroído com reabsorção celular (textura em crivo), seguido de uma banda abrupta com composição An80 (bytownite).

• Bordo externo: zonamento contínuo normal que desce gradualmente de An80 a An62 nos últimos 40 micrómetros.

1. a) Interpreta a história térmica e composicional da câmara magmática que ficou registada cronologicamente no interior deste cristal.
2. b) Prevê que fenómeno atuou provavelmente como detonador físico da erupção vulcânica final e justifica a tua resposta considerando o contraste de densidade, temperatura e teor de voláteis entre os magmas envolvidos.
3. c) Estima-se mediante modelos de difusão de Fe-Mg na plagioclase que o intervalo entre a injeção do fundido anortítico e a saída do magma para a superfície foi de apenas 15 dias. Justifica como se pode aplicar esta informação petrológica ao desenho e interpretação de redes de vigilância sísmica e geodésica prévias a uma erupção.

Analisa os seguintes três dados geológicos sobre o arquipélago das Canárias:

1. Existe uma correlação geral decrescente entre as idades basais dos complexos submarinos/primeiras emissões e a posição geográfica: Fuerteventura (~20 Ma), Gran Canária (~15 Ma), Tenerife (~12 Ma), La Palma (~3,5 Ma) e El Hierro (~1,1 Ma).

2. O vulcanismo holocénico e histórico não se restringe a El Hierro e La Palma; registam-se erupções recentes em Tenerife (1909), e históricas extraordinariamente volumosas em Lanzarote (Timanfaya, 1730-1736).

3. A orientação das cristas vulcânicas («rifts») e os agrupamentos de centros de emissão nas ilhas seguem rumos preferenciais NNE-SSW e NE-SW, paralelos às estruturas transpressivas tectónicas da cordilheira do Atlas marroquino.

1. a) Justifica por que razão o dado 1 apoia a hipótese de uma pluma mantélica fixa sob a litosfera oceânica, mas o dado 2 contradiz o modelo clássico de ponto quente tipo Havai.
2. b) Avalia como os modelos geotectónicos alternativos (fratura propagante a partir do Atlas africano ou blocos levantados por compressão) explicam o dado 3 e propõe um modelo unificado que compatibilize a anomalia térmica do manto com o controlo tectónico regional.
3. c) Se a placa africana mantiver o seu vetor de deslocamento atual para este-nordeste à razão de cerca de 1,5 cm/ano, prevê a localização geográfica relativa e as características fisiográficas da futura ilha do arquipélago das Canárias.