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title: "As rochas ígneas"
book: "Ciências da Terra e do espaço do ensino médio"
subject: earth
language: pt
chapter: 17
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/17-as-rochas-igneas
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 17 — As rochas ígneas

Na costa norte da Irlanda, colunas de pedra encostadas umas nas outras descem em degraus até o mar: a Calçada dos Gigantes, um basalto que esfriou a partir de uma lava. Em Yosemite, na Califórnia, a parede de granito do El Capitan se eleva uns $900\,\mathrm{m}$ acima do fundo do vale, um único corpo de rocha de grão grosso. Os dois cristalizaram a partir de um magma. O basalto esfriou na superfície, com cristais pequenos demais para serem vistos; o granito esfriou no fundo do subsolo, com cristais grandes o bastante para serem vistos, e só é visível hoje porque as rochas acima dele foram desgastadas. Este capítulo lê nos grãos de uma rocha com que rapidez, e a que profundidade, ela esfriou.

![À esquerda: colunas de basalto da Calçada dos Gigantes, na Irlanda do Norte. Fotografia Adam Bishop (CC BY-SA 3.0). À direita: o El Capitan, em Yosemite, na Califórnia, uma parede de granito de cerca de 900\, m de altura. Fotografia U.S. Geological Survey (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-4efd2c9d0738.jpg)

![À esquerda: colunas de basalto da Calçada dos Gigantes, na Irlanda do Norte. Fotografia Adam Bishop (CC BY-SA 3.0). À direita: o El Capitan, em Yosemite, na Califórnia, uma parede de granito de cerca de 900\, m de altura. Fotografia U.S. Geological Survey (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-84a0c311b331.jpg)

*À esquerda: colunas de basalto da Calçada dos Gigantes, na Irlanda do Norte. Fotografia Adam Bishop (CC BY-SA 3.0). À direita: o El Capitan, em Yosemite, na Califórnia, uma parede de granito de cerca de $900\,\mathrm{m}$ de altura. Fotografia U.S. Geological Survey (CC0).*

**O que você já sabe.**

O magma é rocha fundida sob a superfície; ele irrompe como lava, de modo calmo ou explosivo (Livro 1, 7º ano). Uma rocha ígnea é uma rocha formada quando rocha fundida esfria e se torna sólida (Livro 1, 6º ano). O basalto é uma [rocha vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) escura, o granito uma rocha clara feita de feldspato, quartzo e mica (Livro 1, 6º ano). O [peridotito](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-peridotite) do manto funde em parte ao subir sob uma dorsal, dando o basalto e o [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) da [crosta oceânica](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) ([Capítulo 14](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#ch-g11-ocean-ridges)). Os [silicatos formadores de rochas](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#def-g11-minerals-rock-forming) são a olivina, os piroxênios, os anfibólios, as micas, os feldspatos e o quartzo; os feldspatos são o feldspato potássico e o plagioclásio, uma série que vai do rico em cálcio ao rico em sódio ([Capítulo 16](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#ch-g11-minerals)). O calor se espalha por condução por uma distância de cerca de $\sqrt{\kappa t}$ num tempo $t$, onde $\kappa$ é a difusividade térmica ([Capítulo 15](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/15-as-zonas-de-subduccao#ch-g11-subduction-zones)).

## 17.1 Rochas vulcânicas e rochas plutônicas

**Definição 17.1 (Rocha vulcânica; rocha plutônica).**

Uma rocha ígnea, formada pela cristalização de um magma, é *vulcânica* (ou extrusiva) quando o magma se solidificou na superfície da Terra, como lava, e *plutônica* (ou intrusiva) quando cristalizou em profundidade, dentro de outras rochas.

A diferença aparece no tamanho dos cristais. Um cristal cresce acrescentando átomos tirados do líquido em volta dele, e isso leva tempo. Na superfície, uma lava perde o seu calor para o ar ou para a água depressa: o material lançado no ar ou na água esfria em segundos, um derrame de lava em dias ou semanas. No fundo, as rochas em volta são quentes e o magma perde o seu calor devagar: uma [intrusão](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) rasa esfria em meses ou anos, uma grande e profunda pode levar milhões de anos. O resfriamento rápido dá muitos cristais pequenos, ou nenhum; o resfriamento lento dá menos cristais, muito maiores.

**Definição 17.2 (Textura).**

A *textura* de uma rocha é o tamanho, a forma e o arranjo dos seus grãos. Uma rocha ígnea é *vítrea* quando não tem cristais, *de grão fino* quando os seus cristais são pequenos demais para serem distinguidos a olho nu, e *de grão grosso* quando todos podem ser vistos.

Uma lava resfriada bruscamente antes que qualquer cristal possa crescer se torna um vidro: a obsidiana, preta e vítrea, se quebra com a [fratura](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#def-g11-minerals-cleavage) conchoidal de uma garrafa. O basalto é de grão fino: na mão, os seus minerais não podem ser identificados, e mesmo em [lâmina delgada](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#def-g11-minerals-thin-section) os cristais são pequenos (o basalto do [Capítulo 16](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#ch-g11-minerals)). O granito, o [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) e o [diorito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names) são de grão grosso: todos os grãos aparecem.

**Definição 17.3 (Fenocristal; porfirítica).**

Um *fenocristal* é um cristal grande inserido numa massa de cristais muito menores ou de vidro, a *matriz*. Uma rocha com fenocristais é *porfirítica*.

Uma [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture) [porfirítica](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) registra duas etapas de resfriamento: primeiro lenta, em profundidade, enquanto os [fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) cresciam num magma ainda quase todo líquido; depois rápida, quando o magma subiu e irrompeu, ou foi injetado em rocha fria, e o resto do líquido congelou formando a matriz.

![Da esquerda para a direita: obsidiana, um vidro vulcânico, com a sua fratura conchoidal curva (9.5\, cm de largura); uma rocha porfirítica, fenocristais de plagioclásio em blocos numa matriz mais fina (9\, cm); depois duas lâminas delgadas entre polarizadores cruzados: um granito, com todos os grãos grandes e encaixados — biotita marrom, uma muscovita de cores vivas, plagioclásio listrado, quartzo cinza e branco; um andesito, fenocristais de plagioclásio e de anfibólio numa matriz de grão fino. Fotografias Twyla Baker, Mike Davis e Darla Sondrol, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-4ee1179f99aa.jpg)

![Da esquerda para a direita: obsidiana, um vidro vulcânico, com a sua fratura conchoidal curva (9.5\, cm de largura); uma rocha porfirítica, fenocristais de plagioclásio em blocos numa matriz mais fina (9\, cm); depois duas lâminas delgadas entre polarizadores cruzados: um granito, com todos os grãos grandes e encaixados — biotita marrom, uma muscovita de cores vivas, plagioclásio listrado, quartzo cinza e branco; um andesito, fenocristais de plagioclásio e de anfibólio numa matriz de grão fino. Fotografias Twyla Baker, Mike Davis e Darla Sondrol, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-992e3185c904.jpg)

![Da esquerda para a direita: obsidiana, um vidro vulcânico, com a sua fratura conchoidal curva (9.5\, cm de largura); uma rocha porfirítica, fenocristais de plagioclásio em blocos numa matriz mais fina (9\, cm); depois duas lâminas delgadas entre polarizadores cruzados: um granito, com todos os grãos grandes e encaixados — biotita marrom, uma muscovita de cores vivas, plagioclásio listrado, quartzo cinza e branco; um andesito, fenocristais de plagioclásio e de anfibólio numa matriz de grão fino. Fotografias Twyla Baker, Mike Davis e Darla Sondrol, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-6064d5f1cc1f.jpg)

![Da esquerda para a direita: obsidiana, um vidro vulcânico, com a sua fratura conchoidal curva (9.5\, cm de largura); uma rocha porfirítica, fenocristais de plagioclásio em blocos numa matriz mais fina (9\, cm); depois duas lâminas delgadas entre polarizadores cruzados: um granito, com todos os grãos grandes e encaixados — biotita marrom, uma muscovita de cores vivas, plagioclásio listrado, quartzo cinza e branco; um andesito, fenocristais de plagioclásio e de anfibólio numa matriz de grão fino. Fotografias Twyla Baker, Mike Davis e Darla Sondrol, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-d2608673a8c9.jpg)

*Da esquerda para a direita: obsidiana, um vidro vulcânico, com a sua [fratura](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#def-g11-minerals-cleavage) conchoidal curva ($9.5\,\mathrm{cm}$ de largura); uma rocha [porfirítica](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic), [fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) de plagioclásio em blocos numa matriz mais fina ($9\,\mathrm{cm}$); depois duas [lâminas delgadas](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#def-g11-minerals-thin-section) entre polarizadores cruzados: um granito, com todos os grãos grandes e encaixados — biotita marrom, uma muscovita de cores vivas, plagioclásio listrado, quartzo cinza e branco; um [andesito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names), [fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) de plagioclásio e de anfibólio numa matriz de grão fino. Fotografias Twyla Baker, Mike Davis e Darla Sondrol, Geology Digital Image Library (CC0).*

## 17.2 Dar nome às rochas ígneas

A segunda chave de uma rocha ígnea é a sua química, e acima de tudo o seu teor de sílica, $\ce{SiO2}$, que nos magmas comuns vai de cerca de $45\,\%$ a cerca de $75\,\%$ da massa.

**Definição 17.4 (Máfico; intermediário; félsico).**

Um magma, ou a rocha que ele forma, é *máfico* quando contém cerca de $45\,\%$ a $55\,\%$ de $\ce{SiO2}$ e é rico em ferro, magnésio e cálcio; *intermediário* entre $55\,\%$ e $65\,\%$; *félsico* quando contém cerca de $65\,\%$ a $75\,\%$ de $\ce{SiO2}$ e é pobre em ferro, magnésio e cálcio, mas rico em sódio e potássio.

Cada tipo de magma dá duas rochas, uma [vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) e de grão fino, outra [plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) e de grão grosso, com a mesma química. O basalto e o [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) são o par [máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), visto com a [crosta oceânica](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere); o granito é a [rocha plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic). Três nomes completam o conjunto.

**Definição 17.5 (Andesito; diorito; riolito).**

O *andesito* e o *diorito* são a [rocha vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) e a [rocha plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) de composição [intermediária](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), feitas principalmente de plagioclásio com anfibólio ou piroxênio. O *riolito* é a [rocha vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) de composição [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), o equivalente de grão fino do granito.

![Dar nome às rochas ígneas comuns (um desenho). Colunas: o teor de sílica do magma; linhas: rochas de grão fino (vulcânicas) e de grão grosso (plutônicas). Embaixo, onde cada mineral formador de rochas é comum: olivina e piroxênio nas rochas máficas, com plagioclásio rico em cálcio; anfibólio e plagioclásio nas rochas intermediárias; feldspato potássico, quartzo, plagioclásio rico em sódio e micas nas rochas félsicas. Os limites são graduais.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/fig-9f0ad0099633.svg)

*Dar nome às rochas ígneas comuns (um desenho). Colunas: o teor de sílica do magma; linhas: rochas de grão fino ([vulcânicas](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic)) e de grão grosso ([plutônicas](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic)). Embaixo, onde cada mineral formador de rochas é comum: olivina e piroxênio nas rochas [máficas](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), com plagioclásio rico em cálcio; anfibólio e plagioclásio nas rochas [intermediárias](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic); feldspato potássico, quartzo, plagioclásio rico em sódio e micas nas rochas [félsicas](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic). Os limites são graduais.*

**Método 17.6 (Dar nome a uma rocha ígnea).**

1. Observe a [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture) : vítrea, de grão fino ou de grão grosso; [porfirítica](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) ou não. Grão fino ou vítrea indica [vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) (ou uma [intrusão](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) pequena, resfriada depressa); grão grosso indica [plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) .
2. Identifique os minerais que podem ser vistos ( [Método 16.4](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#met-g11-minerals-identify) ): o quartzo e o feldspato potássico apontam para [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) , o anfibólio com plagioclásio para [intermediária](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) , a olivina e o piroxênio para [máfica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) . Numa rocha de grão fino, use os [fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) , a cor da matriz — escura para [máfica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) , clara para [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) — como indício, ou uma análise química.
3. Leia o nome no cruzamento da linha e da coluna do quadro.

**Exemplo 17.7 (Dois basaltos).**

Uma rocha escura de um derrame de lava é de grão fino em toda a sua massa; outra, do mesmo vulcão, mostra grãos verdes de olivina de alguns milímetros numa matriz escura. As duas são [máficas](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) e de grão fino: as duas são basaltos. A segunda é um basalto [porfirítico](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic): a sua olivina cresceu primeiro, lentamente, no magma sob o vulcão, antes que a lava irrompesse e congelasse em volta dela.

![Os três pares de rochas ígneas, de máfica a félsica, da esquerda para a direita: vulcânicas em cima, plutônicas embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um andesito, pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de 10\, cm); um riolito rosa. Embaixo: gabro (9\, cm); diorito, hornblenda preta e plagioclásio vítreo (10\, cm); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda (10\, cm). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-e0e1e2dd64cb.jpg)

![Os três pares de rochas ígneas, de máfica a félsica, da esquerda para a direita: vulcânicas em cima, plutônicas embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um andesito, pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de 10\, cm); um riolito rosa. Embaixo: gabro (9\, cm); diorito, hornblenda preta e plagioclásio vítreo (10\, cm); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda (10\, cm). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-2a9cb1f80250.jpg)

![Os três pares de rochas ígneas, de máfica a félsica, da esquerda para a direita: vulcânicas em cima, plutônicas embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um andesito, pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de 10\, cm); um riolito rosa. Embaixo: gabro (9\, cm); diorito, hornblenda preta e plagioclásio vítreo (10\, cm); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda (10\, cm). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-44da9b8458dd.jpg)

![Os três pares de rochas ígneas, de máfica a félsica, da esquerda para a direita: vulcânicas em cima, plutônicas embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um andesito, pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de 10\, cm); um riolito rosa. Embaixo: gabro (9\, cm); diorito, hornblenda preta e plagioclásio vítreo (10\, cm); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda (10\, cm). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-494bd48ac81b.jpg)

![Os três pares de rochas ígneas, de máfica a félsica, da esquerda para a direita: vulcânicas em cima, plutônicas embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um andesito, pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de 10\, cm); um riolito rosa. Embaixo: gabro (9\, cm); diorito, hornblenda preta e plagioclásio vítreo (10\, cm); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda (10\, cm). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-784e1516f210.jpg)

![Os três pares de rochas ígneas, de máfica a félsica, da esquerda para a direita: vulcânicas em cima, plutônicas embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um andesito, pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de 10\, cm); um riolito rosa. Embaixo: gabro (9\, cm); diorito, hornblenda preta e plagioclásio vítreo (10\, cm); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda (10\, cm). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/img-9e4f370f62cf.jpg)

*Os três pares de rochas ígneas, de [máfica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) a [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), da esquerda para a direita: [vulcânicas](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) em cima, [plutônicas](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) embaixo. Em cima: um basalto de grão fino; um [andesito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names), pequenos cristais de anfibólio numa matriz de grão fino (cerca de $10\,\mathrm{cm}$); um [riolito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names) rosa. Embaixo: [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) ($9\,\mathrm{cm}$); [diorito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names), hornblenda preta e plagioclásio vítreo ($10\,\mathrm{cm}$); um granito grosso com grandes feldspatos potássicos rosa-claros, plagioclásio cinza, quartzo, biotita e hornblenda ($10\,\mathrm{cm}$). Fotografias Nessa Eull, Twyla Baker, Joseph H. Hartman, Darla Sondrol e Dexter Perkins, Geology Digital Image Library (CC0).*

## 17.3 A ordem de cristalização

Um magma não congela a uma única temperatura, como a água. Os seus minerais aparecem um depois do outro à medida que ele esfria, cada um na sua própria faixa de temperatura, de modo que um magma que esfria pode conter cristais e ainda ser quase todo líquido.

**História — Os experimentos de Bowen.**

Norman L. Bowen (1887–1956) entrou no Laboratório de Geofísica da Instituição Carnegie, em Washington, em 1912. Trabalhando sobretudo com magmas basálticos, ele fundia uma rocha num forno, deixava-a esfriar lentamente até uma temperatura escolhida, de modo que alguns minerais se formassem, e então a resfriava bruscamente, tão depressa que o líquido restante se tornava um vidro. Ao microscópio, os cristais mostravam que minerais tinham se formado acima daquela temperatura. Repetido a temperaturas cada vez mais baixas, o experimento dava a ordem em que os minerais aparecem. Bowen publicou essa ordem como uma série de reação em 1922, e o seu livro *The Evolution of the Igneous Rocks* em 1928.

![A ordem em que os minerais cristalizam a partir de um magma que esfria (a série de reação de Bowen, um desenho). A olivina se forma primeiro; o plagioclásio começa mais ou menos onde começa o piroxênio, rico em cálcio no início, depois cada vez mais rico em sódio. O feldspato potássico, o quartzo e às vezes a muscovita se formam por último, a partir do que resta de um líquido rico em sílica.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/fig-c1ed66d74573.svg)

*A ordem em que os minerais cristalizam a partir de um magma que esfria (a série de reação de Bowen, um desenho). A olivina se forma primeiro; o plagioclásio começa mais ou menos onde começa o piroxênio, rico em cálcio no início, depois cada vez mais rico em sódio. O feldspato potássico, o quartzo e às vezes a muscovita se formam por último, a partir do que resta de um líquido rico em sílica.*

A palavra *reação* importa. A olivina só é estável a alta temperatura: à medida que o magma esfria, os cristais de olivina reagem com a sílica do líquido e se transformam em piroxênio,

$$
\ce{Mg2SiO4 + SiO2 -> 2 MgSiO3},
$$

e assim por diante ao longo do ramo, enquanto houver sílica no líquido. Ao longo do outro ramo, os cristais de plagioclásio continuam crescendo, mas cada nova camada é mais rica em sódio que a anterior: um cristal de plagioclásio pode ser zonado, de um núcleo rico em cálcio a uma borda rica em sódio, como os [fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) de plagioclásio do [andesito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names) acima.

A série explica o quadro. Um magma [máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) esgota a sua sílica cedo: ele cristaliza olivina, piroxênio e plagioclásio rico em cálcio, e dá um [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) se esfria devagar no subsolo, um basalto se esfria depressa na superfície. Só um magma rico em sílica chega ao fim da série e forma feldspato potássico e quartzo: os minerais do granito e do [riolito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names). Como um magma muda de composição no caminho, quando os seus primeiros cristais são separados do líquido, é assunto do segundo ano da universidade.

## 17.4 As intrusões

O magma sobe porque é menos denso que as rochas em volta, abrindo caminho pelas fraturas e alargando-as. Grande parte dele nunca chega à superfície: ele cristaliza na crosta em [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion), que só são vistas depois que a erosão retirou as rochas de cima.

**Definição 17.8 (Dique; soleira; plúton).**

Uma *intrusão* é um corpo de rocha ígnea que cristalizou dentro de outras rochas. Um *dique* é uma lâmina de rocha ígnea que corta as camadas ou as estruturas das rochas em que penetra; uma *soleira* é uma lâmina paralela às camadas, entre elas. Um *plúton* é uma grande intrusão de qualquer forma, formada em profundidade; muitos plútons reunidos formam um batólito ([Capítulo 22](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/22-o-magmatismo-das-zonas-de-subduccao#ch-g12-subduction-magmatism)).

Os [diques](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) têm em geral menos de $20\,\mathrm{m}$ de largura, e as [soleiras](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) menos de $50\,\mathrm{m}$ de espessura; uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) costuma ser alimentada por um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion). Os [diques](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) e as [soleiras](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) rasos esfriam depressa: eles são de grão fino, às vezes [porfiríticos](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic). Contra a rocha fria em que penetram, as suas bordas esfriam mais depressa ainda e têm grão ainda mais fino que o centro: uma *margem resfriada*, a marca de um corpo que estava quente quando se instalou. A Sierra Nevada da Califórnia, onde fica Yosemite, é um batólito: as rochas graníticas cuja densidade foi medida no [Capítulo 16](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/16-os-minerais#ch-g11-minerals) vêm de cerca de duzentos dos seus [plútons](#def-g11-igneous-rocks-intrusion).

![Intrusões (um desenho, fora de escala). Um plúton cristaliza em profundidade; diques cortam as camadas das rochas acima dele, um deles alimentando um vulcão; uma soleira se espalha entre duas camadas. Só a erosão das rochas de cima deixa esses corpos expostos na superfície.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/fig-962d2add971a.svg)

*[Intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) (um desenho, fora de escala). Um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) cristaliza em profundidade; [diques](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) cortam as camadas das rochas acima dele, um deles alimentando um vulcão; uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) se espalha entre duas camadas. Só a erosão das rochas de cima deixa esses corpos expostos na superfície.*

Quanto tempo uma [intrusão](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) leva para cristalizar? Considere uma lâmina de magma — um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) ou uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) — de espessura $b$, que perde o seu calor por condução para a rocha dos dois lados. As únicas grandezas que ditam o ritmo são a espessura $b$, em metros, e a difusividade térmica $\kappa$, em $\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}$; o único tempo que se pode construir com elas é $b^2/\kappa$.

**Proposição 17.9 (O tempo de resfriamento de uma lâmina de magma).**

Uma lâmina de magma de espessura $b$ que esfria por condução se solidifica num tempo

$$
t = C\,\frac{b^2}{\kappa},
$$

onde $\kappa$ é a difusividade térmica das rochas e $C$ um número fixado pelas temperaturas do magma e da rocha em volta e pelo calor liberado quando o magma cristaliza. Dobrar a espessura multiplica o tempo por quatro. (Admitido; o valor de $C$ vem de um modelo calculado.)

Para um magma basáltico intrudido a $1150{}^{\circ}\mathrm{C}$ numa rocha a $50{}^{\circ}\mathrm{C}$, que cristaliza completamente a $950{}^{\circ}\mathrm{C}$ e libera $900\,\mathrm{MJ}$ de calor para cada metro cúbico que cristaliza, com $\kappa = 1 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}$, o modelo dá $C \approx 0.21$. Uma lâmina de $2\,\mathrm{m}$ de espessura se solidifica então em cerca de dez dias, uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $20\,\mathrm{m}$ em cerca de dois anos e meio, uma de $100\,\mathrm{m}$ em cerca de sessenta e cinco anos. Sem o calor de cristalização, os tempos seriam três vezes mais curtos: o magma que cristaliza mantém a si mesmo aquecido.

![Uma lâmina de magma basáltico que esfria por condução (modelo calculado). À esquerda: o tempo que ela leva para se solidificar, em função da sua espessura, em eixos logarítmicos: uma reta de inclinação 2, com o tempo crescendo como o quadrado da espessura. À direita: as temperaturas através de uma soleira de 20\, m de espessura (sombreada), intrudida a 1150 C numa rocha a 50 C. As bordas caem abaixo do solidus de imediato, o centro só depois de cerca de dois anos e meio.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g11-igneous-rocks/fig-6482cf55494a.svg)

*Uma lâmina de magma basáltico que esfria por condução (modelo calculado). À esquerda: o tempo que ela leva para se solidificar, em função da sua espessura, em eixos logarítmicos: uma reta de inclinação 2, com o tempo crescendo como o quadrado da espessura. À direita: as temperaturas através de uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $20\,\mathrm{m}$ de espessura (sombreada), intrudida a $1150{}^{\circ}\mathrm{C}$ numa rocha a $50{}^{\circ}\mathrm{C}$. As bordas caem abaixo do solidus de imediato, o centro só depois de cerca de dois anos e meio.*

O modelo também mostra a margem resfriada se formando. A rocha no contato salta de imediato para cerca de $690{}^{\circ}\mathrm{C}$, muito abaixo do solidus: os primeiros centímetros da [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) congelam em menos de um dia, enquanto o seu centro continua líquido por anos. As [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) reais são mais complicadas — as propriedades das rochas mudam com a temperatura, a água circula, um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) profundo fica numa rocha que já está quente e pode ser realimentado várias vezes —, e é por isso que as grandes [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) profundas levam muito mais tempo para esfriar do que a lei, com uma rocha encaixante fria, sugeriria.

## 17.5 Exercícios

**Exercício 17.1 ★.**

Defina uma [rocha vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) e uma [rocha plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic). Dê os três pares de [rochas vulcânicas](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) e [plutônicas](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) de mesma composição, de [máfica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) a [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic).

**Solução de Exercício 17.1.**

Uma [rocha vulcânica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) se formou a partir de um magma que se solidificou na superfície, como lava; uma [rocha plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) cristalizou em profundidade, dentro de outras rochas. Pares: basalto e [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) ([máficos](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic)), [andesito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names) e [diorito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names) ([intermediários](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic)), [riolito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names) e granito ([félsicos](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic)).

**Exercício 17.2 ★.**

Associe cada rocha à sua [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture) — vítrea, de grão fino, de grão grosso, [porfirítica](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic): (1) a obsidiana; (2) o granito; (3) um basalto com cristais verdes de olivina de alguns milímetros numa matriz escura; (4) um basalto em que nenhum mineral pode ser visto.

**Solução de Exercício 17.2.**

(1) Vítrea. (2) De grão grosso. (3) [Porfirítica](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) ([fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) de olivina numa matriz fina). (4) De grão fino.

**Exercício 17.3 ★.**

Três magmas contêm $48\,\%$, $60\,\%$ e $72\,\%$ de $\ce{SiO2}$. Classifique cada um, e dê o nome da rocha que cada um forma quando esfria lentamente em profundidade.

**Solução de Exercício 17.3.**

$48\,\%$: [máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro). $60\,\%$: [intermediário](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), [diorito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names). $72\,\%$: [félsico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic), granito.

**Exercício 17.4 ★.**

Defina um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion), uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) e um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion). No desenho das [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) deste capítulo, que corpo alimentou o vulcão?

**Solução de Exercício 17.4.**

Um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) é uma lâmina de rocha ígnea que corta as camadas das rochas em que penetra; uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) é uma lâmina paralela às camadas, entre elas; um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) é uma grande [intrusão](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de qualquer forma, formada em profundidade. O [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) vertical que sobe do [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) alimentou o vulcão.

**Exercício 17.5 ★.**

Na série de reação de Bowen, que mineral se forma primeiro, e que minerais se formam por último? Como o plagioclásio muda à medida que o magma esfria?

**Solução de Exercício 17.5.**

A olivina se forma primeiro; o feldspato potássico, o quartzo e às vezes a muscovita por último. O plagioclásio começa rico em cálcio e fica cada vez mais rico em sódio à medida que o magma esfria.

**Exercício 17.6 ★★.**

Duas rochas são analisadas (porcentagens em massa). Rocha A: $\ce{SiO2}$ 74, $\ce{Al2O3}$ 14, $\ce{FeO}$ 3, $\ce{CaO}$ 3, $\ce{MgO}$ 0.5, $\ce{Na2O}$ 5, $\ce{K2O}$ 4. Rocha B: $\ce{SiO2}$ 47, $\ce{Al2O3}$ 14, $\ce{FeO}$ 8, $\ce{CaO}$ 10, $\ce{MgO}$ 8, $\ce{Na2O}$ 1, $\ce{K2O}$ 2. (1) Classifique cada uma. (2) Verifique a sua resposta com os outros óxidos. (3) A rocha A é de grão fino: dê o seu nome. A rocha B é de grão grosso: dê o seu nome.

**Solução de Exercício 17.6.**

(1) A: $74\,\%$ de $\ce{SiO2}$, [félsica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic); B: $47\,\%$, [máfica](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic). (2) A é pobre em $\ce{FeO}$, $\ce{MgO}$ e $\ce{CaO}$ e rica em $\ce{Na2O}$ e $\ce{K2O}$, como um magma [félsico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic); B é rica em $\ce{FeO}$, $\ce{MgO}$ e $\ce{CaO}$, pobre em $\ce{Na2O}$, como um magma [máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic). (3) A é um [riolito](#def-g11-igneous-rocks-rock-names); B, um [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro).

**Exercício 17.7 ★★.**

Um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $2\,\mathrm{m}$ de espessura se solidifica em cerca de dez dias. Usando a proposição sobre o tempo de resfriamento, quanto tempo leva um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) do mesmo magma com $1\,\mathrm{m}$ de espessura? Uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $20\,\mathrm{m}$? Uma de $200\,\mathrm{m}$?

**Solução de Exercício 17.7.**

O tempo cresce como o quadrado da espessura. $1\,\mathrm{m}$: $10/4 = 2.5$ dias. $20\,\mathrm{m}$: $10 \times 10^2 = 1000$ dias, cerca de 2.7 anos. $200\,\mathrm{m}$: $10 \times 100^2 = 100\,000$ dias, cerca de 270 anos.

**Exercício 17.8 ★★.**

(1) Mostre que $b^2/\kappa$ é um tempo. (2) Calcule-o para $b = 20\,\mathrm{m}$ e $\kappa = 1 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}$, em segundos e em anos ($1\text{ ano} \approx 3.16 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$). (3) Com $C = 0.21$, quanto tempo a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) leva para se solidificar?

**Solução de Exercício 17.8.**

(1) $\mathrm{m}^{2}$ dividido por $\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}$ dá segundos. (2) $400/10^{-6} =
4 \times 10^{8}\,\mathrm{s}$, isto é, $4 \times 10^8 / 3.16 \times 10^7 \approx 12.7$ anos. (3) $0.21 \times 12.7 \approx 2.7$ anos.

**Exercício 17.9 ★★.**

Uma rocha mostra cristais de plagioclásio em blocos de cerca de um centímetro de comprimento numa matriz cujos grãos não podem ser vistos. Descreva a sua [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture), e conte a história do seu resfriamento em duas etapas.

**Solução de Exercício 17.9.**

Ela é [porfirítica](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic): [fenocristais](#def-g11-igneous-rocks-porphyritic) de plagioclásio numa matriz de grão fino. Primeiro o magma esfriou devagar em profundidade, e os cristais de plagioclásio cresceram muito enquanto a maior parte do magma continuava líquida; depois ele subiu e esfriou depressa, e o líquido restante cristalizou formando a matriz fina.

**Exercício 17.10 ★★.**

A olivina reage com a sílica do líquido: $\ce{Mg2SiO4 + SiO2 -> 2
MgSiO3}$. (1) Verifique que a equação está balanceada. (2) Com as massas molares $140.7\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ($\ce{Mg2SiO4}$) e $60.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ($\ce{SiO2}$), que massa de sílica $1\,\mathrm{kg}$ de olivina tira do líquido? (3) Por que um magma pobre em sílica conserva a sua olivina?

**Solução de Exercício 17.10.**

(1) À esquerda: 2 Mg, 2 Si, 6 O; à direita: 2 Mg, 2 Si, 6 O. (2) $1\,\mathrm{kg}$ de olivina são $1000/140.7 \approx 7.11$ mol, que tiram o mesmo número de mols de sílica: $7.11 \times 60.1 \approx 427\,\mathrm{g}$. (3) Sem sílica restante no líquido, a reação não pode continuar: a olivina fica.

**Exercício 17.11 ★★.**

Uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $20\,\mathrm{m}$ de espessura e $1\,\mathrm{m}^{2}$ de área esfria de $1150{}^{\circ}\mathrm{C}$ a $50{}^{\circ}\mathrm{C}$. (1) A sua capacidade térmica é de $2.5\,\mathrm{MJ}$ por metro cúbico e por grau: que calor ela perde ao esfriar? (2) Ela também libera $900\,\mathrm{MJ}$ por metro cúbico ao cristalizar: que calor é esse? (3) Compare os dois.

**Solução de Exercício 17.11.**

(1) $2.5 \times 20 \times 1100 = 55\,000\,\mathrm{MJ}$, $5.5 \times 10^{10}\,\mathrm{J}$. (2) $900 \times 20 = 18\,000\,\mathrm{MJ}$, $1.8 \times 10^{10}\,\mathrm{J}$. (3) O calor de cristalização é cerca de um terço do calor perdido pelo resfriamento, um quarto do total: o bastante para retardar muito o congelamento, porque ele é todo liberado acima do solidus.

**Exercício 17.12 ★★★.**

No modelo calculado de uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $20\,\mathrm{m}$ de espessura, a rocha a $12.5\,\mathrm{cm}$ do contato cai abaixo do solidus depois de cerca de $0.6$ dia, a rocha a $5\,\mathrm{m}$ do contato depois de cerca de 545 dias, e o centro depois de cerca de 950 dias. (1) Em que lugar da [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) você espera os cristais menores, e onde os maiores? (2) A velocidade com que a camada sólida cresce é constante? (3) Por que a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) é de grão fino mesmo no centro, em comparação com um granito?

**Solução de Exercício 17.12.**

(1) Os cristais menores no contato, que congelou em menos de um dia; os maiores no centro, que continuou líquido por cerca de 950 dias. (2) Não: os primeiros $5\,\mathrm{m}$ levaram cerca de 545 dias, os últimos $5\,\mathrm{m}$ cerca de 400 dias; a frente desacelera no início, e depois acelera perto do centro, onde o calor que sai pelos dois lados se encontra. (3) Mesmo no centro, a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) congelou em menos de três anos; um granito de cristais grandes precisa de um tempo muito mais longo.

**Exercício 17.13 ★★★.**

Um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) tem $2\,\mathrm{km}$ de espessura. (1) Usando a proposição e a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) de $20\,\mathrm{m}$ (cerca de 2.6 anos), estime o seu tempo de resfriamento. (2) Sabe-se que as grandes [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) profundas levam até milhões de anos para esfriar. Dê duas razões pelas quais a lei simples subestima o tempo.

**Solução de Exercício 17.13.**

(1) O [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) é 100 vezes mais espesso: $2.6 \times 100^2 = 26\,000$ anos. (2) Por exemplo: um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) profundo fica numa rocha que já está quente, e por isso perde calor mais devagar do que para uma rocha a $50{}^{\circ}\mathrm{C}$; ele pode ser realimentado por magma novo várias vezes; um [plúton](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) não é uma lâmina infinita; as propriedades da rocha mudam com a temperatura.

**Exercício 17.14 ★★★.**

Os magmas [félsicos](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) irrompem a cerca de $650\text{ a }800{}^{\circ}\mathrm{C}$, os magmas [máficos](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) a cerca de $1000\text{ a }1200{}^{\circ}\mathrm{C}$. Usando a série de reação de Bowen, explique por que um granito contém feldspato potássico, quartzo e plagioclásio rico em sódio, e nenhuma olivina, enquanto um [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro) contém olivina, piroxênio e plagioclásio rico em cálcio, e nenhum quartzo.

**Solução de Exercício 17.14.**

Um magma [máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) é quente e pobre em sílica: ele cristaliza os primeiros minerais da série — olivina, piroxênio, plagioclásio rico em cálcio — e esgota a sua sílica antes que o quartzo possa se formar. Um magma [félsico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) é mais frio e rico em sílica: a olivina não é estável nele, e ele chega ao fim da série, formando plagioclásio rico em sódio, feldspato potássico e quartzo.

**Exercício 17.15 ★★★.**

O material lançado no ar esfria em segundos, os derrames de lava em dias ou semanas, as [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) rasas em meses ou anos. (1) Usando a proposição, que espessura de lâmina se solidifica em cerca de um dia? (2) Um derrame de lava de $5\,\mathrm{m}$ de espessura se solidifica em cerca de um mês: isso é coerente com a lei para uma lâmina resfriada dos dois lados? (3) Que [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture) você espera em cada caso?

**Solução de Exercício 17.15.**

(1) $b = \sqrt{t\kappa/C} = \sqrt{86400 \times 10^{-6}/0.21} \approx
0.64\,\mathrm{m}$. (2) A lei dá $0.21 \times 25/10^{-6} \approx
5.3 \times 10^{6}\,\mathrm{s}$, cerca de dois meses: a mesma ordem que um mês (um derrame de lava também perde calor para o ar pelo seu topo). (3) Vítrea para o material lançado no ar ou na água; de grão fino para os derrames de lava e as lâminas finas; mais grossa, mas ainda pequena, para as [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) rasas e espessas.

## 17.6 Problema: uma soleira e os seus cristais

**Problema 17.1.**

Problema de fim de semana — quanto tempo uma soleira leva para congelar

Na encosta de um vale, uma lâmina escura de rocha ígnea de $20\,\mathrm{m}$ de espessura fica entre duas camadas de arenito, paralela a elas. Amostras são coletadas da sua borda até o seu centro. No contato, a rocha é de grão muito fino, quase vítrea; $1\,\mathrm{m}$ para dentro, os seus cristais têm cerca de $0.1\,\mathrm{mm}$; no centro, cerca de $1\,\mathrm{mm}$, e o plagioclásio e o piroxênio mal podem ser distinguidos com uma lupa.

**Parte I — As texturas.**

1. A lâmina é um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) ou uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) ? Por quê?
2. Descreva a [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture) no contato e no centro.
3. Por que a rocha tem o grão mais fino no contato?
4. Como se chama essa borda de grão fino, e o que ela prova sobre a temperatura da lâmina quando se instalou?
5. A lâmina é alimentada por baixo por uma lâmina vertical da mesma rocha, de $2\,\mathrm{m}$ de espessura, que corta o arenito. O que é ela?

**Parte II — Dar nome à rocha.**

6. Uma análise dá $49\,\%$ de $\ce{SiO2}$ , $10\,\%$ de $\ce{FeO}$ , $7\,\%$ de $\ce{MgO}$ e $10\,\%$ de $\ce{CaO}$ . O magma é [máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) , [intermediário](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) ou [félsico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic) ?
7. Que minerais você espera, pela série de Bowen?
8. Que nome convém à rocha do contato? Que [rocha plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) tem a mesma composição?
9. Por que um único corpo de magma pode dar rochas de [texturas](#def-g11-igneous-rocks-texture) diferentes?
10. Em que ordem a olivina, o piroxênio e o plagioclásio começaram a cristalizar?

**Parte III — O tempo de resfriamento.**

11. Calcule $b^2/\kappa$ para a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) , com $\kappa = 1 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}$ , em segundos.
12. O modelo dá $C = 0.206$ . Calcule o tempo que a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) levou para se solidificar, em segundos, e depois em anos ( $1\text{ ano} \approx 3.16 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$ ).
13. Quanto tempo levou a lâmina alimentadora, de $2\,\mathrm{m}$ de espessura?
14. Sem o calor de cristalização, $C$ seria de cerca de $0.07$ . Quanto tempo a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) levaria? Por que a cristalização retarda o resfriamento?
15. O modelo dá cerca de $0.6$ dia para a rocha a $12.5\,\mathrm{cm}$ do contato. Quantas vezes mais depressa ela congelou que o centro?

**Parte IV — O que os cristais contam.**

16. Os derrames de lava esfriam em dias ou semanas, as [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) rasas em meses ou anos. Onde a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) se encaixa?
17. Um granito com cristais de um centímetro ou mais esfriou muito mais devagar. Estime, com a lei, a espessura de uma lâmina que levaria mil vezes mais tempo que a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) .
18. Por que um corpo assim precisa ter se formado no fundo da crosta?
19. A [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) é vista na superfície hoje. O que deve ter acontecido com as rochas que ficavam acima dela?
20. Conclua: quanto tempo a [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) levou para se solidificar?

**Solução de Problema 17.1.**

**1.** Uma [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion): ela é paralela às camadas, entre elas.

**2.** No contato, de grão muito fino, quase vítrea; no centro, de grão fino a médio, com os minerais mal visíveis com uma lupa.

**3.** O contato perdeu o seu calor mais depressa, para o arenito frio: os cristais não tiveram tempo de crescer.

**4.** Uma margem resfriada. Ela prova que o magma estava quente quando se instalou, e o arenito frio.

**5.** Um [dique](#def-g11-igneous-rocks-intrusion), o alimentador da [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion).

**6.** [Máfico](#def-g11-igneous-rocks-felsic-mafic): $49\,\%$ de $\ce{SiO2}$, rico em ferro, magnésio e cálcio.

**7.** Olivina, piroxênio e plagioclásio rico em cálcio.

**8.** Um basalto; a [rocha plutônica](#def-g11-igneous-rocks-volcanic-plutonic) de mesma composição é o [gabro](https://one-course.com/books/earth/2/pt/chapter/14-as-dorsais-oceanicas-e-a-litosfera-oceanica#def-g11-ocean-ridges-gabbro).

**9.** A [textura](#def-g11-igneous-rocks-texture) depende da velocidade de resfriamento, que difere do contato ao centro, e não da composição.

**10.** A olivina primeiro; o plagioclásio começando mais ou menos no mesmo ponto que o piroxênio.

**11.** $b^2/\kappa = 400/10^{-6} = 4 \times 10^{8}\,\mathrm{s}$.

**12.** $0.206 \times 4 \times 10^8 \approx 8.2 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$, isto é, $8.2 \times 10^7 / 3.16 \times 10^7 \approx 2.6$ anos.

**13.** $0.206 \times 4/10^{-6} \approx 8.2 \times 10^{5}\,\mathrm{s}$, cerca de 9.5 dias.

**14.** $0.07 \times 4 \times 10^8 = 2.8 \times 10^{7}\,\mathrm{s}$, cerca de 0.9 ano. O magma que cristaliza libera calor, que também precisa ser levado embora antes que o magma se torne sólido.

**15.** Cerca de 950 dias contra 0.6 dia: cerca de 1600 vezes mais depressa.

**16.** Cerca de 950 dias, uns 2.6 anos: muito mais que um derrame de lava, dentro dos meses a anos das [intrusões](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) rasas.

**17.** Mil vezes mais tempo exige uma espessura $\sqrt{1000} \approx
32$ vezes maior: cerca de $630\,\mathrm{m}$.

**18.** Perto da superfície, um corpo de magma irromperia, ou esfriaria depressa demais; um corpo grande que esfria durante muito tempo precisa estar no fundo, numa rocha que já está quente.

**19.** Elas foram desgastadas pela erosão.

**20.** A [soleira](#def-g11-igneous-rocks-intrusion) levou cerca de **2.6 anos** para se solidificar.