As rochas encontram-se submetidas, devido à dinâmica da litosfera, a forças tectónicas. Tais forças levam ao aparecimento de diferentes estruturas, por deformação dos materiais rochosos. Entre essas estruturas encontram-se as falhas e as dobras. A tensão é a força exercida por unidade de área. Existem dois tipos de tensão: tensão normal e tensão cisalhante ou de corte. A tensão normal encontra-se orientada perpendicularmente ao plano considerado, enquanto que a tensão cisalhante é paralela. A deformação pode corresponder a alterações no volume ou alterações de forma. Na maior parte dos casos corresponde a ambos. Para cada tipo de tensão ocorre um tipo de deformação.
À temperatura ambiente, as rochas são materiais que se encontram no estado sólido. No entanto, por alteração das condições onde se encontram, devido aos fenómenos de geodinâmica, as rochas podem já se ter encontrado mais próximas do estado de fusão do que do sólido. Quando os materiais se encontram mais perto do estado de fusão do que do estado sólido, são mais facilmente alterados pelas forças de tensão.
Quando submetidos a diferentes estados de tensão os materiais podem apresentar diversos comportamentos:
Comportamento elástico – quando ainda não foi ultrapassado o limite de elasticidade, recuperando o material a sua forma inicial quando o cessam as forças que alteram a sua forma. Comportamento plástico -quando foi ultrapassado o limite de elasticidade, havendo alteração permanente da forma e volume do material. Após ter sido ultrapassado o limite de elasticidade o material pode ou não ultrapassar o limite de elasticidade. Se ultrapassar, dizemos que está em rutura. A rutura ocorre em regime frágil, onde há baixa P e T, associadas a menor profundidade. A não rutura ocorre em regime dúctil, onde há maior P e T, associadas a maior profundidade. A partir de experiências, concluiu-se que: A mesma rocha pode ter um comportamento frágil a baixas profundidades e dúctil a maiores profundidades. O tipo de rocha afeta a deformação. Em particular, as rochas ígneas e metamórficas que formam a base da crusta e estão debaixo da camada de sedimentos frequentemente comportam-se como materiais frágeis, fraturando-se ao longo de falhas, durante a deformação, enquanto rochas sedimentares que se encontram em cima destas, se comportam como materiais dúcteis, dobrando gradualmente. Uma formação rochosa que normalmente se comportaria como um material dúctil quando deformada devagar, se for deformada rápido, pode se comportar como um material frágil. As rochas partem mais facilmente quando sujeitas a tensões de estiramento do que de compressão. Por norma, do regime dúctil, resultam dobras e do regime frágil resultam falhas.
Ocorrem em regime frágil. São descontínuas, pois resultam da rutura do material geológico que ultrapassou o seu limite de plasticidade. É importante para o estudo das falhas definir e conhecer alguns elementos geométricos que as caraterizam. Entre vários, um dos mais importantes é o rejeito da falha que é o comprimento/distância entre dois pontos que anteriormente à atuação da falha estavam e contacto, para além do rejeito, também a atitude (direção, pontos cardeais; inclinação, ângulo formado pelo plano de falha e plano horizontal que interseta o da falha) da falha é importante para a caraterizar.
De acordo com o movimento relativo entre o teto e o muro as falhas podem ser classificadas como vários tipos.
Uma paisagem pode ser caracterizada por um conjunto de falhas associadas, assumindo um relevo com planos altos e baixos. São os chamados horsts e grabens.
Horst (palavra alemã que significa ninho de águia) – Bloco elevado em relação aos territórios vizinhos por ação de
movimentos tectónicos associados a falhas. São faixas alongadas de terreno (que podem ter centenas de quilómetros de comprimento) com um topo relativamente aplanado ladeado por escarpas íngremes. Também se chamam mesetas ou montanhas bloco.
Graben (palavra alemã que significa escavação ou vala) – Depressão de origem tectónica, geralmente com a forma de
um vale alongado com fundo plano, formada quando um bloco fica afundado em relação aos territórios vizinhos em resultado de movimentos combinados de falhas tectónicas.
Ocorrem em regime dúctil, em maior profundidade, onde há maior P e T. Nestas condições os materiais ultrapassam o limite de elasticidade, ficando em estado plástico. São deformações contínuas. Para o estudo das dobras, como nas falhas, utilizam-se certos aspetos da sua geometria.
As dobras podem ser classificadas segundo o seu aspeto geométrico (antiforma, sinforma e neutras) e segundo a idade das rochas que as constituem (anticlinal e sinclinal):
Antiforma - com a concavidade virada para baixo (forma de ∩), e se as rochas mais antigas se encontrarem no núcleo, designam-se por ANTICLINAIS. Sinforma - com a concavidade virada para cima (forma de U), e SINCLINAL se as rochas mais recentes se encontram no núcleo da dobra. Neutras - quando a concavidade é lateral e o plano e o eixo da dobra é vertical (dobras deitadas). Tomam o nome de Anticlinal e Sinclinal depois de se analisar a idade do núcleo das dobras. A grande maioria das vezes o anticlinal corresponde ao antiforma e o sinclinal ao sinforma mas em rochas em que a deformação intensa pode ter havido inversão na posição das camadas, por exemplo pode haver um sinforma anticlinal ou antiforma sinclinal.
O ambiente metamórfico possibilita a alteração das rochas preexistentes por desaparecimento de minerais não compatíveis com as novas condições. Desta forma, originam-se rochas com novos minerais e/ou texturas, consequência da ação de fatores ou agentes de metamorfismo. É importante ressalvar que todo o conjunto de transformações metamórficas ocorre em ambiente sólido, não havendo, por isso, presença de magmas.
Pressão/Tensão
À medida que as rochas aumentam de profundidade na crusta terrestre, são sujeitas a campos de tensões quer devido ao peso exercido pela coluna de material, quer devido aos movimentos tectónicos. A tensão litostática ou confintante é exercida pelo peso do material rochoso suprajacente. A ação desta tensão é exercida de modo igual em todas a direções. Devido a isto, sob esta tensão os materiais apenas diminuem o seu volume aumentando a densidade. A tensão não litostática não é exercida de igual modo em todas as direções. Está associada a movimentos tectónicos. As forças compressivas, distensivas e de cisalhamento definem diferentes estados de tensão não litostática. Esta tensão é a mais importante no metamorfismo pois tem influência sobre a textura da rocha, na medida em que influencia o alinhamento dos minerais que constituem a rocha, que tendem aficar alinhados perpendicularmente à direção em que é exercida a força. Calor
O calor afeta de forma significativa a mineralogia e a textura da rocha. Quando sujeitos ao calor os minerais estabelecem novas redes cristalinas. Este estabelecimento de novas estruturas faz com que os minerais sejam mais adaptados e estáveis no novo ambiente onde se encontram. Fluídos
Os fluídos que circulam nas rochas, por norma, encontram-se a alta P e T, para além de serem ricos em iões. Nestas condições, e tendo em conta a sua composição química, estes fluídos irão reagir quimicamente com os minerais da rocha alterando-os, desencadeando, assim, processos de metamorfismo. Tempo
O processo de metamorfismo é muito lento. Assim, como a duração de tal processo é longa, possibilita a reorganização mineralógica e os reajustamentos textural e estrutural das rochas. Há uma relação direta entre o tempo decorrido e o grau de metamorfismo.
Recristalização: formação de novos minerais devido à reorganização espacial das partículas constituintes dos minerais de uma rocha, quando fica submetida a novos parâmetros de pressão e de temperatura. Pode ocorrer recristalização induzida pela circulação de fluídos. Alguns minerais são específicos de ambientes metamórficos e podem caraterizar as condições presentes num determinado contexto metmaórfico.
Quando um dado mineral permite inferir condições em que uma rocha metamórfica foi gerada, é chamado de mineralindíce. Assim, é possível identificar diferentes graus de metamorfismo pela presença de minerais indicadores de P e T funcionando estes como paleobarómetros e paleotermómetros, respetivamente. Tendo em conta as condições onde ocorreu metamorfismo, podem considerar-se vários tipos de metamorfismo. As diferentes zonas de metamorfismo são delimitadas por superfícies imaginárias chamadas isógradas,que são definidas pelos pontos onde ocorrem pela primeira vez os minerais-indice.
Metamorfismo de contacto Os fatores dominantes são o calor e os fluídos libertados nas intrusões de rochas e as baixas pressões. A zona de alteração metamórfica designa-se auréola de metamorfismo. O grau de metamorfismo diminui com o afastamento da intrusão.
As baixas pressões que caraterizam o metamorfismo de contato não são suficientes para produzir foliação. Metamorfismo regional
O metamorfismo regional é provocado pela ação de altas pressões e altas temperaturas, e afeta extensas regiões da crosta terrestre, geralmente em áreas de atividade tectónica onde se formam montanhas. As rochas cuja génese é o metamorfismo regional são quase sempre foliadas, indicando a influência de diferentes pressões durante a recristalização. Durante o metamorfismo regional, dependendo das condições de pressão e temperatura, uma rocha específica preexistente pode recristalizar originando diversos tipos de rochas metamórficas.
A textura das rochas metamórficas é determinada pelo tamanho, forma e arranjo dos minerais. Em geral, o tamanho dos grãos aumenta à medida que o grau de metamorfismo também aumenta. Um tipo de característica textural, considerada como um importante critério de classificação de uma dada rocha metamórfica, é a existência ou ausência de foliação. A foliação é uma estrutura planar originada durante os processos
metamórficos e que resulta quer de um alinhamento preferencial de certos minerais anteriores ao processo metamórfico quer dos resultantes dos processos de recristalização. A existência de foliação pode estar relacionada com a presença de certos minerais com hábito tabular/lamelar, como, por exemplo, as micas, que sob a ação de tensões dirigidas (não litostáticas) tendem a ficar orientados numa posição perpendicular à da tensão que afetou a rocha. Existem 3 tipos de Foliação:
Clivagem: quando a rocha tem um grão muito fino e facilmente se divide segundo planos com superfície lisa,
correspondentes à orientação de minerais microscópicos. Característicos de rochas de baixo grau de metamorfismo. (ex. Filito e Ardósia )
Xistosidade: Se os cristais são mais desenvolvidos, são gerados em condições de metamorfismo de gr au mais
elevado (médio grau de metamorfismo), onde se notam perfeitamente os planos de foliação se se separar a rocha por esses planos, que podem apresentar uma superfície irregular devido ao desenvolvimento dos cristais. (Ex.: Micaxisto).
Bandado gnáissico: Durante o metamorfismo de grau muito elevado, os minerais podem ser segregados,
formando bandas alternadas de minerais claros e escuros. (Ex.: Gnaisse) Outro tipo de textura que pode ser identificada em rochas metamórficas é a textura não foliada ( também chamada granoblástica). As rochas que apresentam este tipo de textura resultam de processos metamórficos relacionados com o metamorfismo de contacto.
