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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Letícia Freitas Guimarães
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Janasi, Valdecir de Assis (Presidente)
Polo, Liza Angelica
Ruberti, Excelso
Sommer, Carlos Augusto
Vasconcellos, Eleonora Maria Gouvêa
Título em inglês
Stratigraphy and eruptive model of the dacitic volcanism in the region of São Marcos (South Paraná Magmatic Province)
Palavras-chave em inglês
not available
Resumo em inglês
Voluminous silicic volcanic rocks from the Paraná-Etendeka Magmatic Province are exposed in the southern Brazil, where a regional synformal structure (Torres Syncline) allowed the deposition and favored the preservation of a thick sequence of these units. In the São Marcos region (Rio Grande do Sul state) the volcanic sequence comprises basaltic rubbly pahoehoe flows (Vale do Sol Fm.) overlapped by dacitic deposits (Caxias do Sul sub-type), both intruded by basaltic dykes (Esmeralda Fm.). The genetic correlation between the Caxias do Sul dacites and the Vale do Sol basalts by an AFC process, already well described in the literature, is confirmed here; the fractionation of the basaltic magmas (with the extraction of plagioclase, pyroxene and Ti-magnetite) is clear through the patterns of major and trace elements, whereas the assimilation of crust is evidenced by variations in the traces elements ratios such as Rb/Ba and Th/U. Part of the chemical variations observed in the Caxias do Sul dacites were interpreted as primary, revealing the existence of two distinct groups of samples, with subtle variations in trace elements contents (Ce, Sm, Y and Th/U), suggestive of different sources and/or variations in the assimilated crustal component. Sub-parallel to the axis of the Torres Syncline, a NW-SE-trending zone constituted by the alignment of complex structures was interpreted as the feeding system of silicic volcanism, characterized as fissural. Detailed mapping allowed the description of distinct morphological domains, designated as "breccia domain", "fragmentation domain", "regular domain" and "filaments domain", the first domain being recognized as the host rock (together with underlying banded dacites) of the intrusive flow represented by the latter. The vertical intrusive flow exhibits two preferential directions: NW, ranging from N272° to N 355°, and NE, varying from N20° to N85°. The stratigraphy of the dacitic sequence can be defined, from the base to the top, as: banded deposits, classified as rheoignimbrites, and volcanic breccias locally intruded by the dacitic feeder system referred to above, followed by hybrid deposits (characterized by synchronous volcanic breccias and lobated lavas) which gradually give place to lavas flows and finally to massive deposits. Macroscopic quantitative textural analysis (including size distribution and shape parameters analysis of fragments and vesicles) of the volcanic breccias indicate that these deposits were generated under low eruptive energy and comparative studies support the hypothesis that they correspond to block and ash deposits. An eruptive model is proposed as follows: high temperature volatile-poor dacitic magma raised in a fissural conduit system with no significant crystallization. The low content (or even absence) of crystals and high temperatures inhibited the drastic increases in the viscosity of the shallow magmatic system. A magmatic rise fast enough to inhibit intense crystallization may have led to late-stage bubble growth and, together with high magma outflow rates, to boiling over eruptions responsible for the generation of PDCs (rheoignimbrites) related either to low-explosivity events or magma fountains. This first pyroclastic phase may have allowed efficient magma degassing and viscosity increase, and was succeeded by dome extrusions. The dome structure reduced the permeability and degassing of the system, leading to a new overpressure and causing the collapse of the dome structure and originating block and ash deposits. Additionally, the fissural architecture of the feeding system possibly permitted magma migration along an extended and variably open/closed fissure, leading to the occurrence of isolated magma batches evolving differently in terms of viscosity and degassing. This condition would be responsible for the occurrence of active and inactive vents, or vents with distinct eruptive dynamics spatially and/or temporally separated along the fissure system. Over time, the dome extrusion evolved towards new explosive events as relatively gas-rich magma ascent through the active shallow plumbing system or lava dome collapse caused rapid decompression and fragmentation. Finally, a gradual loss of eruptive energy and the widening of the active vent may have led to the explosive-effusive transition responsible for the generation of the hybrid deposits and lava flows.
Título em português
not available
Palavras-chave em português
Análise textural
Geoquímica
Mapeamento
Província magmática Paraná
Vulcanismo dacítico
Resumo em português
Grandes volumes de rochas vulcânicas ácidas relacionadas à Província Magmática Paraná Etendeka afloram na região sul do Brasil, onde uma estrutura sinformal regional, o Sinclinal de Torres, permitiu a colocação e favoreceu a preservação de espessas sequências vulcânicas. Na região de São Marcos (Rio Grande do Sul) a sequência vulcânica compreende derrames basálticos tipo rubbly pahoehoe (Fm. Vale do Sol) sobrepostos por depósitos dacíticos (sub-tipo Caxias do Sul), além de diques basálticos (Fm. Esmeralda) intrudindo todo o pacote. A correlação genética entre os dacitos Caxias do Sul e os basaltos Vale do Sol, através de processos de AFC, já bem definida na literatura, é aqui confirmada; o fracionamento dos basaltos (com extração de plagioclásio, piroxênio e ti-magnetita) fica claro através dos padrões de elementos maiores e traço, enquanto que a assimilação crustal é evidenciada pelas variações observadas nas razões de elementos traço como Rb/Ba e Th/U. As variações químicas observadas nas amostras de dacito foram caracterizadas como primárias e revelam a existência de dois grupos distintos, com variações sutis no conteúdo de elementos traço como Ce, Sm, Y e nas razões Th/U, sugerindo variações de fonte e/ou do componente crustal assimilado. Sub-paralela ao eixo do Sinclinal de Torres, com uma direção NW-SE, uma zona marcada pelo alinhamento de estruturas complexas foi interpretada como o sistema alimentador do vulcanismo ácido, caracterizado como fissural. O mapeamento de detalhe de tais estruturas permitiu o reconhecimento de domínios morfológicos distintos, denominados como "domínio de brecha", "domínio de fragmentação", "domínio regular" e "domínio de filamentos", sendo o primeiro reconhecido como a rocha encaixante (juntamente com os depósitos dacíticos bandados subjacentes) do fluxo intrusivo caracterizado pelos últimos domínios. O fluxo intrusivo vertical exibe duas direções: NW - variando de N272° a N355°, e NE, variando de N20° a N85°. A estratigrafia dos depósitos dacíticos pode ser definida, da base para o topo, em: depósitos bandados, interpretados como reoignimbritos, e brechas vulcânicas, ambos localmente intrudidos pelo sistema alimentador descrito anteriormente. O conjunto é sobreposto por depósitos híbridos (caracterizados pela ocorrência síncrona de brechas vulcânicas e lavas lobadas) que transicionam para derrames de lava e depósitos maciços. Análise textural quantitativa macroscópica das brechas vulcânicas (incluindo freqüência de distribuição de tamanho e parâmetros de forma tanto dos fragmentos quanto das vesículas) indica que tais depósitos foram gerados em eventos de baixa energia e um estudo comparativo dá suporte ao modelo de depósitos tipo block and ash. O seguinte modelo eruptivo para o vulcanismo ácido da região é proposto: um magma dacítico de altas temperaturas e relativamente empobrecido em voláteis ascendeu por um conduto fissural sem cristalização significativa. O baixo conteúdo de cristais e as elevadas temperaturas inibiram o aumento da viscosidade do sistema raso. Uma ascensão suficientemente rápida para inibir intensa cristalização permitiu uma nucleação e crescimento de vesículas tardio que, juntamente com elevada taxa de extrusão, possivelmente acarretaram a ocorrência de erupções tipo boiling over, responsáveis pela geração dos PDCs (reoignimbritos), relacionados a eventos de baixa explosividade ou a magma fountain. Esta fase inicial piroclástica permitiu uma desgaseificação eficiente e um consequente aumento na viscosidade do magma, resultando em uma fase de extrusão de corpos dômicos. A estrutura dômica gerada reduziu a permeabilidade e a degaseificação do sistema, resultando em uma nova sobrepressão, levando ao colapso da estrutura e gerando os depósitos block and ash. Ademais, a arquitetura fissural do sistema alimentador possivelmente permitiu a movimentação lateral do magma em ascensão ao longo de fissuras extensas e variavelmente abertas e fechadas, permitindo a ocorrência de corpos de magma isolados evoluindo distintamente em termos de viscosidade e desgaseificação. Esta condição favoreceu a ocorrência de vents ativos e inativos, ou mesmo com dinâmicas eruptivas distintas, espacial e temporalmente lado a lado ao longo do sistema de fissuras. Ao longo do tempo, a extrusão sob a forma de domos evoluiu para nova fase explosiva conforme novos fluxos magmáticos relativamente enriquecidos em voláteis ascenderam pelo conduto ativo ou o colapso do domo causou rápida descompressão e fragmentação do magma subjacente. Finalmente, a perda gradual da energia eruptiva, junto ao alargamento do vent ativo, levou à ocorrência dos depósitos híbridos e derrames de lavas.
 
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Tese_LFGuimaraes.pdf (28.72 Mbytes)
Data de Publicação
2019-05-30
 
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