Modelização do arrefecimento e do mecanismo de fracturação em profundidade
Tese de doutoramento apresentada em co-tutela por José B.R. Brilha em 1997, na Universidade do Minho e na Universidade de Poitiers (França)
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Resumo
Este trabalho tem como objectivo principal o estudo da evolução dos processos de solidificação, arrefecimento e fracturação de rochas basálticas "subaéreas" com disjunção colunar. Pretende-se com este estudo compreender: (1) a cristalização fraccionada, cinética do arrefecimento e história da fracturação e (2) as alterações pós-magmática/hidrotermal de uma chaminé vulcânica.
O afloramento do Penedo de Lexim é um testemunho da conduta vertical de um antigo aparelho vulcânico do Complexo Vulcânico de Lisboa (55±18Ma.) que teria uma altura mínima de 2000m acima do nível erosivo actual. O tefrito, holocristalino e de textura porfirítica, apresenta uma disjunção colunar regular. Contém como fenocristais olivina, piroxena e ulvospinela. As fases principais da matriz são piroxena, ulvospinela, plagioclase e olivina e, na mesostase, ocorre calcite, apatite, feldspato alcalino, plagioclase, analcite, natrolite, interestratificados clorite/saponite e saponite. A olivina (crisólito), independentemente dos vários hábitos cristalinos que apresenta, encontra-se bastante alterada. Os interestratificados clorite/saponite+saponite± calcite constituem a respectiva paragénese de alteração.
A fracturação à escala do afloramento é isométrica. À escala do prisma foram definidos vários tipos de fissuras apresentando, quase na totalidade, um preenchimento constituído por uma paragénese relativamente homogénea, onde domina a associação natrolite+analcite+calcite.
O processo de cristalização da lava de Lexim ocorreu em três etapas essenciais: i) lento arrefecimento a baixos valores de sobre-arrefecimento, originando a cristalização intratelúrica de fenocristais de olivina, piroxena e ulvospinela; ii) arrefecimento rápido provocado por um episódio súbito de ascenção da lava, dando origem a texturas particulares em microcristais de olivina e ulvospinela; iii) arrefecimento lento na fase final do processo (praticamente sem movimento da lava) até à solidificação total da mesma, sem que ocorra a formação de vidro. Este arrefecimento lento permite também a formação da disjunção prismática regular e homogénea, característica da chaminé no Penedo de Lexim.
A conjugação dos resultados obtidos pelos modelos térmicos e pela petrografia possibilita o estabelecimento de uma interpretação sobre a cinética de cristalização e arrefecimento. Estes cálculos permitem concluir que o arrefecimento total da chaminé de Lexim terá demorado cerca de 76 anos. Marcando como referência a temperatura de 700°C para início da fracturação, verifica-se que esta terá alcançado o centro da chaminé de Lexim 11 anos após o início do processo de solidificação, numa fase em que a velocidade de arrefecimento seria de 120°C/ano. O facto da lava de Lexim ter solidificado e arrefecido em profundidade é decisivo para a tipologia da disjunção colunar, distinta dos prismas que estão associados à fracturação de escoadas subaéreas.
A formação de zeólitos e minerais associados, durante as últimas fases de cristalização fraccionada, está intimamente relacionada com o episódio de fracturação no tefrito de Lexim. A semelhança mineralógica nos preenchimentos dos vários tipos de fissuras sugere que o episódio de fracturação tenha ocorrido num curto intervalo de tempo e, consequentemente, num pequeno intervalo térmico.
A génese de minerais de argila está relacionada com uma cristalização pós-magmática. Esta hipótese está suportada num conjunto de argumentos, dos quais se destacam: i) todos os minerais de argila correspondem a interestratificados irregulares clorite/saponite (com diversas percentagens de cada um destes folhetos) e saponite, independentemente do microssítio de cristalização, o que sugere uma génese fortemente condicionada à temperatura e à composição do fluído pós-magmático; ii) a alteração dos minerais primários limita-se à olivina; iii) os dados petrográficos não evidenciam locais de circulação de outros fluidos responsáveis por uma alteração hidrotermal.