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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.1997.tde-29102015-110231
Documento
Autor
Nome completo
Angela Beatriz de Menezes Leal
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 1997
Orientador
Banca examinadora
Girardi, Vicente Antonio Vitorio (Presidente)
Correia, Ciro Teixeira
Nilson, Ariplinio Antonio
Roisenberg, Ari
Silva, Maria da Gloria da
Título em português
Contribuição à petrologia e geoquímica do magmatismo basáltico mesozóico do Estado de Roraima
Palavras-chave em português
Brasil
Geologia
Geoquímica
Petrologia ígnea
Resumo em português
O magmatismo basáltico mesozóico da porção nordeste do estado de Roraima, presente no Escudo das Guianas, compreende rochas de caráter intrusivo (diques máficos) e extrusivo (derrames basálticos) que constituem a Suíte Básica Apoteri. Os diques máficos (DM) intrudem unidades geológicas pré-cambrianas, são orientadas predominantemente N40-50E e NNE-SSW, possuem espessuras que variam de poucos centímetros a centenas de metros (predomínio entre 3-8 metros) e extensões variáveis. Os derrames basálticos (DE) dispõem-se em colinas e pequenos morros e correspondem a basaltos maciços e amigdaloidais. Os DM são caracterizados por apresentar texturas subofíticas a ofíticas, tendo como minerais predominantes plagioclásio ('An IND.43-70') e piroxênios [augita ('Wo IND. 31-42'; ortopiroxênio ('Wo IND.1-4') e pigeonita ('Wo IND.10-16')]. Quartzo foram intercrescimento gráfico com feldspato alcalino. Minerais opacos, anfibólio (ferro-hornblenda e ferro-actinolita-hornblenda), biotita e apatita ocorrem como minerais acessórios. Os DE apresentam texturas intergranulares a intersertais, predominando o plagioclásio (bastante sericitizado/saussuritizado) e piroxênio do tipo augita ('Wo IND.34-40') comumente bordejado por clorita e rara pigeonita ('Wo IND. 9-11'). Minerais opacos e apatita constituem os minerais acessórios. O material intersticial comum é o vidro, e quando as amígdalas estão presentes são preenchidas por quartzo, carbonato, apatita e zeólitas. As temperaturas obtidas para a cristalização dos piroxênios e plagioclásio (DM e DE) nos leva a admitir que o magma atingiu, no mínimo, temperaturas da ordem de 1110 graus C. Os DM são predominantemente basaltos toleíticos e andesi-basaltos e os DE são representados por andesi-basaltos e lati-basaltos. Geoquimicamente, os DM possuem valores de mg# ['Mg POT.+2'/('Mg POT. + 2' + 'Fe POT.+2'); 'Fe IND.2 O IND.3'/FeO = 0,15] variando de 0,37 a a 0,57, representando portanto magmas evoluídos. Com a evolução magmática observa-se empobrecimento de CaO, 'Al IND.2 O IND.3', Ce, Ni e Sc e enriquecimento de 'SiO IND.2', 'TiO IND.2', FeOt, 'K IND.2 O', 'Na IND.2 O', 'P IND.2 O IND.5' e elementos incompatíveis. Os padrões de elementos terras raras (ETR) normalizados para condritos mostram um moderado enriquecimento de ETR leves em relação aos ETR pesados. Os valores de (La/Yb)n variam de 2,43 a 4,48 (média de 3,41 '+ OU -' 0,85) os de (La/Sm)n de 1,87 a 2,71 (média de 2,19 '+ OU -' 0,36) e de (Sm/Yb)n de 1,25 a 1,78 (média de 1,54 '+ OU -' 0,16). O Zr versus elementos incompatíveis indica fonte relativamente homogênea e que os DM foram originados por cristalização fracionada. Cálculo de balanço de massa (elementos maiores) mostra que a passagem dos DM menos evoluídos para os mais evoluídos é compatível com o modelo de cristalização fracionada do tipo gabro com fracionamento de plagioclásio e piroxênio, bem como para os elementos traços e terras raras (fracionamento de Rayleigh) que demonstrou diferenças mínimas entre as concentrações dos elementos observados e calculados a exceção do Cr e Ni. Em relação aos DE, os valores de mg# ['Mg POT.+2'/('Mg POT.+2' + 'Fe POT.+2'); 'Fe IND.2 O IND.3'/ FeO = 0,15] variam de 0,45 a 0,53 e possuem comportamento geoquímico dos elementos maiores, traços e terras raras bastante semelhantes aos DM, exceto para o 'K IND.2 O', 'Na IND.2 O' e 'H IND.2 O' que mostram valores um pouco mais elevados, provavelmente associado a presença de zeólitas nas amígdalas. Razões (La/Yb)n variam de 3,48 e 3,72 (média de 3,64 '+ OU -'0,11), (La/Sm)n entre 2,21 e 2,39 (média de 2,22 '+ OU -'0,09) e (Sm/Yb)n entre 1,55 e 1,66 (média de 1,61 '+ OU -'0,04). Através dos diagramas de elementos maiores, menores e traços verifica-se que o processo de cristalização fracionada é compatível com o processo evolutivo destas rochas. O padrão de distribuição dos elementos incompatíveis normalizados para o manto primitivo tanto para os DM como para os DE mostra padrão mais enriquecido em Rb em relação ao K e Ba e nestes elementos em relação a todos os outros incompatíveis. Possuem altas razões Rb/Sr e são fortemente empobrecidos em Nb e Ti. O conjunto de dados isotópicos K-Ar referenciados na literatura revela picos de idades em torno de 200Ma para os DM e de 150Ma para os DE. De outra parte dados isotópicos Rb-Sr produziram idades de 311 '+ OU -' 40 Ma (1'sigma') e razão 'ANTPOT 87 Sr'/ 'ANTPOT. 86 Sr ' inicial ('Sr IND.1') em torno de 0,707 para os DM e idade de 136 '+ OU -'13 Ma (1'sigma') com razão inicial 'ANTPOT 87 Sr'/'ANTPOT 86 Sr' (Sr IND.1') de 0,710 para os DE. A evolução isotópica do Sr e Nd indica que os DM e os DE foram derivados de uma fonte mantélica enriquecida comparativamente a "Terra Global" e que fenômenos de contaminação crustal estiveram presentes na formação destas rochas. A correlação entre as razões iniciais 'ANTPOT 87 Sr'/'ANTPOT 86 Sr' e 'ANTPOT 143 Nd'/ 'ANTPOT 144 Nd' e 'SiO IND.2', 'K IND.2 O', Rb/Sr, Ba, La/Yb e mg# evidenciam este fato. Considerando as amostras menos contaminadas e recalculando-se para possíveis composições "primitivas" de um magma tipo olivina toleíto (mg# 0,86 - 0,88) observa-se que seriam necessários graus de fusão em torno de 10% para gerar os DM e DE. Atribuindo-se 10% de grau de fusão para a geração destas rochas, a fonte mantélica seria enriquecida em elementos LILE [K, Rb E Ba] e ETR leves (La e Ce) e empobrecida em Nb e Ti.
Título em inglês
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Palavras-chave em inglês
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Resumo em inglês
The mesozoic basaltic magmatism of the northeastern of the State of Roraima within the Guiana Shield is formed by dykes and flows of Apoteri Basic Suite. The mafic dykes (DM) intrude Precambrian rocks and are predominantly oriented N40-50E and NNE-SSW. Widths vary from a few cm to hundreds of m, with a predominance between 3 and 8 m, while lengths are very variable. The basaltic flows (DE) are massive and amygdaloid anf from small hills. The DM have subophitic to ophitic textures. The predominant minerals are plagioclase ('An IND.43-70') and pyroxenes (augite ('Wo IND. 31-42', ortopyroxene (Wo IND.1-4') and pigeonite (Wo IND.10-16')). Quartz occurs in graphic intergrowth with alkali feldspar. Opaques minerals, amphibole (ferrohornblende and ferro- actinolitic hornblende), biotite and apatite are accessory minerals. The DE have intergranular to interseral textures, with sericitized/saussuritized plagioclase and augite ('Wo IND.34-40') often with chlorite borders as the predominat minerals accompanied by scarce pigeonite ('Wo IND. 9-11'). The accessories are opaque minerals and apatite. Interstitial glass is common, and amygdales are filled by quartz, carbonate minerals, apatite and zeolites. Crystallization temperatures obtained for pyroxenes and plagioclase in DM and DE reveal a minimum temperature of about 1110°C. The DM are mainly tholeiitic basalts and andesi-basalts while the DE are andesi-basalts or lati-basalts. DM have mg# ('Mg POT.+2'/('Mg POT. + 2' + 'Fe POT.+2'; 'Fe IND.2 O IND.3'/FeO = 0,15) values between 0.37 and 0.57 and are therefore envolved types. During differentiation, CaO, 'Al IND.2 O IND.3', Ce, Ni and Sc decrease while 'SiO IND.2', 'TiO IND.2', 'Na IND.2 O', 'K IND.2 O', 'P IND.2 O IND.5' and incompatible elements increase. Condrite-normalized rare earth element (REE) patterns show moderate enrichment of the light REE relative to the heavy REE. (La/Yb)n values range between 2.43 and 4.88 (mean 3.41 '+ OU -' 0,85), (La/Sm)n fall between 1.87 and 2.71 (mean 2,19 '+ OU -' 0,36), and (Sm/Yb)n, between 1.25 and 1.78 (mean 1,54 '+ OU -' 0,16). Diagrams incompatible elements vs Zr suggest that the source composition was relatively homogeneous and that DM formed by fractional crystallization. Mass balance calculation for the major elements show that fractionation of gabbro (plagioclase+pyroxene) is adequate to produce the DM suite, while Rayleight fractionation of most trace elements including REE but excluding Cr and Ni results in minimal differences between observed and calculated compositions. Values of mg# in the DE range between 0.45 and 0.53. The geochemical behavior of the major and trace elements is similar to that observed in DM, except 'K IND.2 O', 'Na IND.2 O' and 'H IND.2 O' contents are slightly higher in DE, perhaps associated with the presence of zeolites in the amyddales. (La/Yb)n values are between 3.48 and 3.72 (mean 3.64 '+ OU -'0.11), (la/SM)n are 2.21-2.39 (mean 2.22'+OU -' 0.09), and (Sm/Yb)n are 1.55-1.66 (mean 1.61'+OU -'0.04). Variation diagrams show that fractional crystallization could be the petrogenetic process involved. Patterns of incompatible elements normalized to primitive mantle show that both DM and DE has enrichment of Rb relative to K and Ba, while these three elements are enriched relative to the other incompatible elements. Rb/Sr ratios are high, and the rocks are strongly impoverished in Nb and Ti. Published K-Ar data reveal age frequency peaks around 200Ma for DM and 150Ma for DE. Rb-Sr data yielded and age 311'+OU -'40Ma (1 'sigma') and an initial 'ANTPOT 87 Sr'/ 'ANTPOT. 86 Sr ' ratio (Sri) of about 0.707 for DM and an age of 136+-3Ma (1 'sigma') with Sri=0.710 for DE. The isotopic evolution of Sr and Nd show both DM and DE were derived from a mantle source which was enriched relative to the whole earth, and that crustal contamination also occurred in these rocks. Correlations between Sri, Ndi and 'SiO IND.2', 'K IND.2 O', Rb/S, Ba, La/Yb e mg# confirm this. Using the least contaminated samples, and calculating possible primitive composition of olivine tholeiites (mg# 0.86-0.88) show that about 10% partial melting would yield DM and DE magmas. With this degree of melting, the mantle source would have to be enriched in LILE (K, Rb and Ba) and light REE (La and Ce), are improverished in Nb and Ti.
 
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Data de Publicação
2015-11-03
 
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