Sobre a evolução do magmatismo alcalino ultrabásico a intermediário: contribuições da petrologia e geoquímica experimentais

Autor(es)

Andres Fabian Salazar Naranjo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Geociências (IG/BT)
• Data de defesa: 2023-04-13

Membros da banca

Silvio Roberto Farias Vlach; Fernanda Gervasoni; Guilherme Mallmann

• Orientador: Silvio Roberto Farias Vlach

Resumo

Duas composições alcalinas ultrabásicas do enxame de diques da Província Alcalina MesoCenozóica Serra do Mar foram caracterizadas geoquímica e mineralogicamente e usadas como materiais de partida em experimentos de cristalização para examinar a evolução de magmas ultrabásicos a intermediários alcalinos e suas fases cristalinas em equilíbrio sob uma ampla faixa de parâmetros físico-químicos. A primeira amostra corresponde a um basanito com afinidade sódica, sua composição é próxima a magmas primários (Mg# = 63) e enriquecida em LILE, HFSE e REE em relação ao manto primitivo. Sua mineralogia compreende macrocristais de olivina em uma matriz de granulação fina de olivina, clinopiroxênio, espinélio e feldspato alcalino. A segunda amostra é um tefrito (sem olivina) com afinidade potássica, com Mg# = 48 e apresenta macrocristais de clinopiroxênio em uma matriz de granulação fina de clinopiroxênio, espinélio e plagioclásio. Simulações de cristalização foram realizadas sob pressão atmosférica (100kPa) e sob baixas a altas pressões (0.5-2.0 GPa). Sob 100 kPa, os experimentos foram realizados em uma faixa de fugacidades de O2 (O2), desde 2 unidades logarítmicas abaixo até 2 unidades logarítmicas acima do tampão fayalita-magnetita-quartzo (QFM), usando um forno vertical de alta temperatura acoplado com sistema de mistura de gases CO/CO2. Os experimentos de baixa a alta pressão foram conduzidos em um pistão-cilindro usando uma cápsula de Pt-grafite (tampão CCO) e uma assembleia de NaCl-pirex-grafite-MgO. Os fundidos apresentam diferentes trajetórias composicionais. A partir do basanito, uma liquid line of descent (lld) sódica e fortemente insaturada em SiO2 (basanito-tefrito-fonotefrito-tefrifonolito) é derivada. A partir do tefrito, obteve-se llds sódico-potássicas/potássicas, levemente insaturada em SiO2 (tefrito-álcalibasalto-fonotefrito) a saturada em SiO2 (tefrito-traquibasalto-traquiandesito), sob condições reduzidas e oxidadas, respectivamente. Com base nas porcentagens de vidros experimentais resultantes, conclui-se que quantidades significativas de magmas sódicos podem ser derivados por fracionamento de magmas originais basaníticos. Os coeficientes de troca ferro-magnésio entre minerais silicáticos máficos e fusões alcalinas (2+ ) são ligeiramente inferiores aos observados em fusões toleíticas, com valores de 0.29±0.02 para olivina e 0.25±0.02 para clinopiroxênio. Em ambas as composições iniciais, os clinopiroxênios cristalizados são ricos em Ti e Al, e pobres em Si, com uma trajetória composicional de evolução de augita rica em Mg para diopsídio ferroano. Indicadores termobarométricos como MgO-em-vidro e composição de clinopiroxênio foram aprimorados para aplicação em rochas alcalinas ultrabásicas a intermediárias, obtendo-se respectivamente as calibrações: (±5°) = 27.35 () + 984 para pressão atmosférica e condições anidras e, (±1.4 ) = 160.20 80.68 17.683+ + 6.36 para todo o intervalo experimental investigado, onde Na, Ti e Fe3+ são as proporções catiônicas relativas a 6O do clinopiroxênio. A partição de elementos traços entre titano clinopiroxênio cálcico e fusões alcalinas também foi estudada, resultando em valores otimizados que permitem modelamentos geoquímicos mais apropriados para a gênese e evolução das séries alcalinas. Os elementos traços investigados incluíram metais de transição da primeira série, lítio, elementos de baixo potencial iônico (litófilos, LILE), elementos de alto potencial iônico (HFSE) e os elementos de terras raras (REEs, incluindo Y). Os resultados mostram que os parâmetros P-T-O2 influenciam fortemente o comportamento dos cátions trivalentes, tanto no sítio M1 quanto no M2. / e / variam seguindo a trajetória composicional da evolução dos clinopiroxênios de acordo principalmente com uma substituição heterovalente de tipo tschermakita. O lattice-strain model ajusta muito bem os cátions divalentes e trivalentes no sítio M2. Os modelos de Wood e Blundy (1997) e Sun e Liang (2012) que preveem a partição dos REEs entre clinopiroxênio e fusões silicáticas não preveem as correlações negativas entre / e pressão. O modelo de Wood e Blundy (1997), baseado nas atividades do componente Na0.5(REE)0.5MgSi2O6, reproduz muito bem a partição do REE sob 100 kPa. Finalmente, os titano clinopiroxênios cálcicos são capazes de fracionar significativamente as razões U/Th, mas não as razões Zr/Hf e Ta/Nb. (AU)

• Processo FAPESP: 18/16755-4 - Estudos experimentais de partição de elementos traço entre minerais máficos e fusões alcalinas
• Beneficiário: Andres Fabian Salazar Naranjo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado