Rocha ígnea

As rochas ígneas são classificadas de acordo com o modo de ocorrência, textura, mineralogia, composição química e geometria de o corpo ígneo.

A classificação dos muitos tipos de rochas ígneas pode fornecer informações importantes sobre as condições em que se formaram. Duas variáveis importantes usadas para a classificação das rochas ígneas são o tamanho da partícula, que depende muito do histórico de resfriamento, e a composição mineral da rocha. Feldspatos, quartzo ou feldspatoides, olivinas, piroxênios, anfibólios e micas são todos minerais importantes na formação de quase todas as rochas ígneas e são básicos para a classificação dessas rochas. Todos os outros minerais presentes são considerados não essenciais em quase todas as rochas ígneas e são chamados de minerais acessórios. Tipos de rochas ígneas com outros minerais essenciais são muito raros, mas incluem carbonatitos, que contêm carbonatos essenciais.

Em uma classificação simplificada, os tipos de rochas ígneas são separados com base no tipo de feldspato presente, a presença ou ausência de quartzo, e em rochas sem feldspato ou quartzo, o tipo de minerais de ferro ou magnésio presentes. Rochas contendo quartzo (sílica na composição) são saturadas com sílica. Rochas com feldspatoides são subsaturadas em sílica, porque feldspatoides não podem coexistir em uma associação estável com o quartzo.

Rochas ígneas que possuem cristais grandes o suficiente para serem vistos a olho nu são chamadas faneríticas; aqueles com cristais muito pequenos para serem vistos são chamados de afaníticos. De um modo geral, fanerítico implica uma origem intrusiva; afanítico um extrusivo.

Uma rocha ígnea com cristais maiores e claramente discerníveis embutidos em uma matriz de granulação mais fina é chamada de pórfiro. A textura porfirítica se desenvolve quando alguns dos cristais atingem um tamanho considerável antes que a massa principal do magma se cristalize como um material uniforme de granulação mais fina.

As rochas ígneas são classificadas com base em sua textura e composição. A textura refere-se ao tamanho, forma e arranjo dos grãos minerais ou cristais dos quais a rocha é composta.

Textura

A textura é um critério importante para a denominação de rochas vulcânicas. A textura das rochas vulcânicas, incluindo o tamanho, forma, orientação e distribuição dos grãos minerais e as relações entre os grãos, determinará se a rocha é denominada tufo, lava piroclástica ou lava simples. No entanto, a textura é apenas uma parte subordinada da classificação de rochas vulcânicas, já que na maioria das vezes é necessário haver informações químicas coletadas de rochas com massa fundamental extremamente fina ou de tufos aerados, que podem ser formados de cinzas vulcânicas.

Os critérios texturais são menos críticos na classificação de rochas intrusivas onde a maioria dos minerais será visível a olho nu ou pelo menos usando uma lente de mão, lupa ou microscópio. As rochas plutônicas também tendem a ser menos variadas texturalmente e menos propensas a apresentar tecidos estruturais distintos. Termos texturais podem ser usados para diferenciar diferentes fases intrusivas de grandes plútons, por exemplo, margens porfiríticas a grandes corpos intrusivos, estoques de pórfiro e diques subvulcânicos. A classificação mineralógica é mais frequentemente usada para classificar rochas plutônicas. As classificações químicas são preferidas para classificar rochas vulcânicas, com espécies fenocristais usadas como um prefixo, e. “picrito portador de olivina” ou “riolito ortoclase-fírico”.

Classificação mineralógica

O IUGS recomenda classificar as rochas ígneas por sua composição mineral sempre que possível. Isso é direto para rocha ígnea intrusiva de granulação grossa, mas pode exigir o exame de seções finas sob um microscópio para rocha vulcânica de granulação fina e pode ser impossível para rocha vulcânica vítrea. A rocha deve então ser classificada quimicamente.

A classificação mineralógica de uma rocha intrusiva começa determinando se a rocha é ultramáfica, carbonatita ou lamprófira.Uma rocha ultramáfica contém mais de 90% de minerais ricos em ferro e magnésio, como hornblenda, piroxênio ou olivina, e essas rochas têm seu próprio esquema de classificação. Da mesma forma, rochas contendo mais de 50% de minerais carbonáticos são classificadas como carbonatitos, enquanto lamprófiros são rochas ultrapotássicas raras. Ambos são posteriormente classificados com base na mineralogia detalhada.

Na grande maioria dos casos, a rocha tem uma composição mineral mais típica, com quartzo, feldspatos ou feldspatóides significativos. A classificação é baseada nas porcentagens de quartzo, feldspato alcalino, plagioclásio e feldspatoide na fração total da rocha composta por esses minerais, ignorando todos os outros minerais presentes. Essas porcentagens colocam a rocha em algum lugar no diagrama QAPF, que geralmente determina imediatamente o tipo de rocha. Em alguns casos, como no campo de diorito-gabro-anortita, critérios mineralógicos adicionais devem ser aplicados para determinar a classificação final.

Onde a mineralogia de uma rocha vulcânica pode ser determinada, ela é classificada usando o mesmo procedimento, mas com um diagrama QAPF modificado cujos campos correspondem aos tipos de rochas vulcânicas.

Classificação química e petrologia

Quando é impraticável classificar uma rocha vulcânica pela mineralogia, a rocha deve ser classificada quimicamente.

Existem relativamente poucos minerais importantes em a formação de rochas ígneas comuns, porque o magma a partir do qual os minerais se cristalizam é rico em apenas alguns elementos: sílico n, oxigênio, alumínio, sódio, potássio, cálcio, ferro e magnésio. Esses são os elementos que se combinam para formar os minerais silicatados, que representam mais de noventa por cento de todas as rochas ígneas. A química das rochas ígneas é expressa de forma diferente para elementos maiores e menores e para oligoelementos. Os conteúdos dos elementos principais e secundários são expressos convencionalmente como óxidos percentuais em peso (por exemplo, 51% SiO2 e 1,50% TiO2). Abundâncias de oligoelementos são convencionalmente expressas como partes por milhão em peso (por exemplo, 420 ppm de Ni e 5,1 ppm de Sm). O termo “oligoelemento” é tipicamente usado para elementos presentes na maioria das rochas em abundâncias inferiores a 100 ppm ou mais, mas alguns oligoelementos podem estar presentes em algumas rochas em abundâncias superiores a 1.000 ppm. A diversidade de composições de rochas foi definida por uma enorme massa de dados analíticos – mais de 230.000 análises de rochas podem ser acessadas na web por meio de um site patrocinado pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA (consulte o link externo para EarthChem).

O componente mais importante é a sílica, SiO2, ocorrendo como quartzo ou combinada com outros óxidos como feldspatos ou outros minerais. Rochas intrusivas e vulcânicas são agrupadas quimicamente pelo conteúdo total de sílica em categorias amplas.

• As rochas félsicas têm o maior conteúdo de sílica e são compostas predominantemente por minerais félsicos quartzo e feldspato. Essas rochas (granito, riolito) são geralmente de cor clara e têm uma densidade relativamente baixa.
• As rochas intermediárias têm um conteúdo moderado de sílica e são predominantemente compostas por feldspatos. Essas rochas (diorito, andesito) são tipicamente mais escuras do que as rochas félsicas e um pouco mais densas.
• As rochas máficas têm um conteúdo de sílica relativamente baixo e são compostas principalmente de piroxênios, olivinas e plagioclásio cálcico. Essas rochas (basalto, gabro) são geralmente de cor escura e têm uma densidade maior do que as rochas félsicas.
• A rocha ultramáfica é muito baixa em sílica, com mais de 90% de minerais máficos (komatiita, dunita).

Esta classificação está resumida na seguinte tabela:

A porcentagem de óxidos de metais alcalinos (Na2O mais K2O) só perde para a sílica em sua importância para a classificação química Rocha vulcânica.As porcentagens de sílica e óxido de metal alcalino são usadas para posicionar a rocha vulcânica no diagrama TAS, o que é suficiente para classificar imediatamente a maioria das rochas vulcânicas. Rochas em alguns campos, como o campo de traquianandesita, são posteriormente classificadas pela razão de potássio para sódio (de forma que traquianandesitas potássicas são latitas e traquianandesitas sódicas são benmoreitas). Alguns dos campos mais máficos são subdivididos ou definidos pela mineralogia normativa, na qual uma composição mineral idealizada é calculada para a rocha com base em sua composição química. Por exemplo, a basanita se distingue da tefrita por ter um alto teor de olivina normativa.

Outros refinamentos da classificação TAS básica incluem:

Na terminologia mais antiga, as rochas saturadas de sílica eram chamadas de sílica ou ácido onde o SiO2 era maior que 66% e o termo familiar quartzolito foi aplicado à maioria dos silícicos. Um feldspatóide normativo classifica uma rocha como subsaturada em sílica; um exemplo é nefelinita.

Magmas são divididos posteriormente em três séries:

• A série toleítica – andesitos basálticos e andesitos.
• A série cálcio-alcalina – andesitos.
• A série alcalina – subgrupos de basaltos alcalinos e as raras lavas com alto teor de potássio (isto é, shoshoníticas).

A série alcalina é distinguível das outras duas no diagrama TAS, sendo maior em óxidos alcalinos totais para um dado teor de sílica, mas as séries toleítica e cálcico-alcalina ocupam aproximadamente a mesma parte do diagrama TAS. Eles são distinguidos pela comparação de álcali total com conteúdo de ferro e magnésio.

Essas três séries de magma ocorrem em uma variedade de configurações de placas tectônicas. Rochas da série de magma toleítico são encontradas, por exemplo, nas dorsais meso-oceânicas, bacias de arco posterior, ilhas oceânicas formadas por pontos quentes, arcos insulares e grandes províncias ígneas continentais.

Todas as três séries são encontradas relativamente perto proximidade uns dos outros em zonas de subducção onde sua distribuição está relacionada com a profundidade e a idade da zona de subducção. A série do magma toleítico está bem representada acima das zonas de subducção formadas por magma de profundidade relativamente rasa. As séries cálcio-alcalina e alcalina são vistas em zonas de subducção maduras e estão relacionadas ao magma de maiores profundidades. Andesito e andesito basáltico são as rochas vulcânicas mais abundantes no arco da ilha, o que é indicativo dos magmas cálcio-alcalinos. Alguns arcos de ilha distribuíram séries vulcânicas, como pode ser visto no sistema de arco de ilha japonês, onde as rochas vulcânicas mudam de toleiita — calc-alcalina — alcalina com o aumento da distância da trincheira.

História da classificação

Alguns nomes de rochas ígneas datam de antes da era moderna da geologia. Por exemplo, basalto como uma descrição de uma composição particular de rocha derivada de lava data de Georgius Agricola em 1546 em sua obra De Natura Fossilium. A palavra granito remonta pelo menos à década de 1640 e é derivada do granito francês ou granito italiano, significando simplesmente “rocha granulada”. O termo riolito foi introduzido em 1860 pelo viajante e geólogo alemão Ferdinand von Richthofen. A nomeação de novos tipos de rochas acelerou no século 19 e atingiu o pico no início do século 20.

Grande parte da classificação inicial de rochas ígneas baseou-se na idade geológica e na ocorrência das rochas. No entanto, em 1902, os petrólogos americanos Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson e Henry Stephens Washington propuseram que todas as classificações existentes de rochas ígneas deveriam ser descartadas e substituídas por uma classificação “quantitativa” baseada em análises químicas. Eles mostraram o quão vaga, e muitas vezes não científica, grande parte da terminologia existente era e argumentaram que, como a composição química de uma rocha ígnea era sua característica mais fundamental, ela deveria ser elevada à posição principal.

Ocorrência geológica, estrutura, constituição mineralógica – os critérios até então aceitos para a discriminação de espécies de rocha – foram relegados a segundo plano. A análise de rocha concluída deve ser interpretada primeiro em termos dos minerais formadores de rocha que podem ser esperados a serem formados quando o magma cristaliza, por exemplo, feldspatos de quartzo, olivina, akermanita, feldspatoides, magnetita, corindo, e assim por diante, e o as rochas são divididas em grupos estritamente de acordo com a proporção relativa desses minerais entre si. Este novo esquema de classificação causou sensação, mas foi criticado por sua falta de utilidade no trabalho de campo, e o esquema de classificação foi abandonado na década de 1960.No entanto, o conceito de mineralogia normativa perdurou, e o trabalho de Cross e seus coinvestigadores inspirou uma enxurrada de novos esquemas de classificação.

Entre eles estava o esquema de classificação de MA Peacock, que dividiu as rochas ígneas em quatro séries : o alcalino, o alcalino-cálcico, o cálcico-alcalino e a série cálcica. Sua definição da série alcalina e o termo calc-alcali continuam em uso como parte da classificação de Irvine-Barager amplamente usada, junto com W.Q. Série tholeiítica de Kennedy.

Em 1958, havia cerca de 12 esquemas de classificação separados e pelo menos 1.637 nomes de tipos de rocha em uso. Naquele ano, Albert Streckeisen escreveu um artigo de revisão sobre a classificação de rochas ígneas que acabou levando para a formação da Subcomissão de Sistemática de Rochas Ígneas da IUGG. Em 1989, um único sistema de classificação foi acordado, que foi revisado em 2005. O número de nomes de rochas recomendados foi reduzido para 316. Estes incluíam uma série de novos nomes promulgados pela Subcomissão.