Coeficientes de partição de elementos traços entre minerais máficos (clinopiroxênio e olivina) e líquidos ultrabásicos alcalinos (basanitos e tefritos): estudo de diques relacionados ao magmatismo cretáceo no sudeste da Plataforma Brasileira

Autor(es)

Mariana Robertti Ambrosio

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Geociências (IG/BT)
• Data de defesa: 2016-02-26

Membros da banca

Rogério Guitarrari Azzone; Jacinta Enzweiler

• Orientador: Rogério Guitarrari Azzone

Resumo

Os coeficientes de partição de elementos traços entre minerais máficos (clinopiroxênio e olivina) e matrizes assumidas como representativas dos fundidos magmáticos foram obtidos a partir de diques alcalinos ultrabásicos relacionados ao magmatismo cretáceo no sudeste da Plataforma Brasileira. Os quatro diques estudados, relacionados às Províncias alcalinas do Arco de Ponta Grossa (DAPGG) e Serra do Mar (DSMU, DSMPN e DSMB), são corpos porfiríticos de matriz fina a muito fina, melanocráticos, dos quais os três primeiros são caracterizados como lamprófiros (monchiquito ou camptonito) e o último como um olivina basalto. Os litotipos são potássicos a ultrapotássicos e classificados como tefritos e basanitos; os respectivos líquidos da última etapa de diferenciação magmática (matrizes de granulação fina a muito fina) também são classificados como tefritos e basanito. Estas rochas são enriquecidas em elementos incompatíveis, com teores de elementos terrasraras (ETR) leves e pesados apresentando valores em torno de 10 a 100 vezes maiores em relação ao reservatório condrítico, respectivamente; as concentrações mais elevadas são encontradas no dique da Província do Arco de Ponta Grossa (DAPGG). Os métodos experimentais para a obtenção da composição considerada representativa do líquido (fundido magmático) foram caracterizadas por meio de diferentes metodologias. A análise direta de matrizes por microssonda eletrônica (ME) e por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado e com amostrador por ablação a laser (LA-ICP-MS), empregando-se diâmetro de feixe em torno de 100 ?m para ambos os casos, tornou-se atrativa para aquelas mais finas e homogêneas (obtidas nas regiões de bordas de DAPGG e DSMU). Também foram realizadas análises globais por fluorescência de raios X e ICP-MS de material matricial separado manualmente a partir de amostras fragmentadas e excluindo-se (com auxílio de lupa binocular) as populações de mega- e macrocristais. Tais análises foram consideradas para as amostras em que tamanho e forma de macrocristais se sobressaiam em relação à matriz (DSMPN, amostras de borda e região intermediária de DAPGG). A escolha de amostras de borda de DSMB como representativa do líquido do dique foi uma alternativa encontrada a limitada disponibilidade de material, facilitada pelo zonamento mineralógico do corpo. No geral, as composições das matrizes se diferenciam das respectivas composições globais das amostras por uma maior abundância em minerais félsicos normativos, especialmente ortoclásio, albita e anortita, e pelo empobrecimento dos minerais máficos normativos olivina e/ou diopsídio, e também pelo enriquecimento em elementos incompatíveis. O estudo composicional de clinopiroxênio e olivina foi realizado por meio de determinações químicas por ME e LA-ICP-MS. Os cristais de clinopiroxênio analisados são zonados e são classificados como diopsídio, cuja composição molecular dos membros finais é restrita ao intervalo En26-46Wo42-52 Fs7-30. O enriquecimento de ETRs ocorre de 4 a 198 vezes em relação ao reservatório condrítico, com padrões de distribuição de ETR com formato côncavo para baixo e com maior enriquecimento de ETR leves em relação aos pesados, e estão mais concentrados nos clinopiroxênios de DSMPN e menos em DAPGG. Cristais de olivina se apresentaram como objeto de estudo apenas em DSMU e DSMB e estas são, predominantemente, magnesianas (Fo76-88). Dos elementos traços estudados em olivina (Na, P, Sc, Ti, V, Cr, Co, Zn e Y), há o empobrecimento máximo de 10-2 e o enriquecimento de até 10 vezes o manto primitivo. As zonas cristalinas dos clinopiroxênios e olivinas em equilíbrio com o líquido foram determinadas por meio da constante de equilíbrio de troca catiônica de Mg e Fe2+ entre minerais e líquido, KD Mg2+-Fe2+ . Segundo este critério, as bordas dos clinopiroxênios de DAPGG e DSMB e os centros de cristais de DSMU se encontram em equilíbrio com o líquido. Em DSMPN, a zona setorial mais pobre em Al, Ti e Fe e ETRs foi qualificada para o estudo do coeficiente de partição. Avaliaram-se as olivinas de textura e composição homogêneas de DSMB em equilíbrio com o líquido, ao contrário dos cristais de DSMU. Os coeficientes de partição obtidos, Di cpx/l, Di ol/l, tal qual o grau de incompatibilidade dos elementos traços variam de dique para dique e indicam ser dependentes da composição do cristal e do líquido. Os elementos envolvidos no estudo de partição em clinopiroxênio foram Sc, V, Cr, Mn, Co, Ni, Zn, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, ETRs, Hf, Ta, Th e U e, no estudo em olivina, foram Na, P, Ca, Sc, Ti, V, Mn, Cr, Co, Ni, Zn e Y. Os resultados de Di cpx/l, Di ol/l gerados integram o intervalo de dados da literatura. Observou-se que a crescente incorporação de high field strength elements (HFSE) está conectada a maior incorporação de Al no sítio T em clinopiroxênio. Da mesma forma, verificou-se que a menor estabilidade do Al no líquido diminui a incorporação HFSE nestes cristais. O grau de polimerização do líquido em DAPGG, evidenciada pelo parâmetro NBO/T, parece também influenciar nos baixos coeficientes de partição de elementos traços entre clinopiroxênio e o líquido. Em DSMU, DSMPN e DSMB, os valores de coeficientes são mais elevados que em DAPGG e apresentam líquidos com maior grau de polimerização. Os dados de Di cpx/l seguem o comportamento predito pelo diagrama de Onuma e pelo modelo Lattice Strain. Por outro lado, o modelo desenvolvido em Wood e Blundy (1997) parece não expressar a influência da estrutura do líquido na partição dos elementos traços, principalmente, no líquido estudado menos polimerizado. (AU)

• Processo FAPESP: 12/25288-4 - A partição de elementos traços em minerais formadores de rochas ígneas alcalinas: estudo de diques relacionados ao Magmatismo Meso-Cenozóico do Sudeste da Plataforma Sul-Americana
• Beneficiário: Mariana Robertti Ambrosio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado