Estudo experimental de magmatismo granítico potássico

Abstract

Esta tese de Petrologia Experimental aborda simultaneamente os aspectos petroquímicos e experimentais da geração de magmas graníticos potássicos, a partir do estudo da fusão por desidratação de uma rocha tonalítica em condições equivalentes aquelas de uma crosta espessa (0.8, 1.0, 1.3, 1.5 e 1.9 GPa), sujeita a um gradiente geotérmico elevado (800_<T<1100°C). Os produtos da fusão foram analisados em microssonda eletrônica, utilizando procedimentos especialmente desenvolvidos para otimizar sua caracterização. A estabilidade do vidro (líquido da fusão) durante a análise é determinada pela taxa de contagens do sódio. que é notadamente sensível à razão I/2r entre a corrente e o diâmetro do feixe de elétrons. Análises com duração de 30 s à 15 kV com I/2r < 0.5x10-3 A/m mostraram-se apropriadas para evitar tal efeito. Dentro de certos limites, os efeitos da análise conduzida fora desta condição ideal podem ser corrigidos a posteriori enquanto que condições ainda mais severas requerem o resfriamento da amostra durante a análise, a fim de obter uma estimativa adequada da composição destes vidros (líquidos). A determinação da fração modal das fases sintetizadas foi feita pelo cálculo de balanço de massa, aferido pela análise modal via imagens de BSE. As fases encontradas no resíduo da fusão mostram uma mineralogia compatível com aquela de terrenos granulíticos, sendo dominada pelo par plagioclásio-ortopiroxênio à pressão de 0.8 GPa e por quartzo-granada à 1.9 GPa. O líquido inicial da fusão (teores de líquido <50%) mostra-se granítico, peraluminoso e alto potássio. O aumento do grau de fusão torna os líquidos granodioríticos, menos peraluminosos além de reduzir seus teores de potássio. A comparação entre a composição destes líquidos e algumas das litologias Neoproterozóicas encontradas no Cinturão Dom Feliciano - RS é fortemente correlacionada, especialmente no caso dos leucogranitos desta região. Esta correlação também sugere uma origem comum entre estes leucogranitos e outros corpos associados, de tendência cálcio-alcalina. Tais observações indicam que a fusão de uma crosta tonalítica é um processo viável para a geração dos granitos alto potássio brasilianos encontrados no sul do Brasil.

This Experimental Petrology thesis investigates both aspects - petrochemical and experimental, involved in the generation of K-rich granitic magmas by dehydration melting of a tonalitic rock, when it is subjected to conditions of a thickened crust (0.8, 1.0, 1.3, 1.5 and 1.9 GPa) and a higher geothermal gradient (800<r<1000°C). Melt products were analyzed by electron microprobe using routines specially developed to accomplish this task. Glass (melted liquid) stability during analysis is dependent on the sodium count rates which is very sensitive to the ratio I/2r between the electron current and the size of the beam. Counting times up to 30 s at 15 kV and I/2r 0.5x10-3 A/m were enough to avoid this effect. For some conditions beyond this limit these effects can be corrected a posteriori while for some more extreme conditions it is necessary to freeze the sample during the analysis in order to evaluate the real composition of these glasses (liquids). The modal fraction of phases present in these experiments was determined by mass balance calculations and checked by modal analysis using BSE images. The mineralogy of the restite is compatible with the one found in terrains subjected to granulite facies metamorphism. R is dominated by plagioclaseorthopyroxene at 0.8 GPa and by quartz-garnet at 1.9 GPa. First liquids (at melt fraction <50%) are granitic, peraluminous and K-enriched. At higher melt fractions these liquids change to granodioritic with a less evident peraluminous and potassic character. The comparison of the composition of liquids experimentally produced with some Early Proterozoic lithologies found in the Dom Feliciano Belt - RS shows a strong correlation, especially with the leucogranites of this region. The same correlation also suggests a common origin to these leucogranites and other bodies from the same area with a calco-alcaline affinity. These observations show that partia) melting of a tonalitic crust is a possible explanation to the generation of the high-K granites of brasiliano age found in southern Brazil.