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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.44.2013.tde-03092013-092317
Document
Author
Full name
Horstpeter Herberto Gustavo Jose Ulbrich
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1984
Committee
Gomes, Celso de Barros (President)
Coutinho, Jose Moacyr Vianna
Fuck, Reinhardt Adolfo
Valença, Joel Gomes
Wernick, Eberhard
Title in Portuguese
A petrografia, a estrutura e o quimismo de nefelina sienitos do maciço alcalino de Poços de Caldas, MG-SP
Keywords in Portuguese
Petrografia
Poços de Caldas (MG)
Abstract in Portuguese
O maciço alcalino de Poços de Caldas, MG-SP, apresenta-se como ocorrência de forma subcircular e tamanho superior a 800 km2. É constituído principalmente por fonolitos e nefelina sienitos, e subordinadamente por rochas piroclásticas. Da antiga cobertura sedimentar, restam ainda afloramentos geralmente esparsos de arenitos e siltitos interestratificados, atribuídos ao Grupo Tubarão (Neo-Paleozóico). Constituídos predominantemente por feldspato potássico, nefelina e piroxênio, os nefelina sienitos do distrito (143 km2) são rochas monótonas do ponto de vista mineralógico, e devem sua diversidade a variações na textura e nos teores de minerais acessórios. Esta característica permite o mapeamento faciológico detalhado das rochas faneríticas, diferenciando-se no distrito mais de 54 fácies de nefelina sienitos diferentes, distribuídos em mais de 43 corpos ígneos distintos. A manifestação mais importante é o cojunto faciológico dos chamados "nefelina sienitos da Pedreira", aflorando como faixa central contínua por mais de 80 km2. Uma primeira classificação permite dividir os nefelina sienitos em agpaíticos e não agpaíticos (miasquíticos e intermediários). Os tipos miasquíticos e intermediários são os predominantes, e caracterizam-se pela ausência de "silicatos de metais raros" (principalmente eudialita), que estão presentes, como minerais indicadores, nos fácies agpaíticos. Com raras exceções, as rochas agpaíticas aparecem como corpos separados, distintos dos corpos que mostram os fácies miasquíticos ou intermediários. Em geral, os tipos agpaíticos são posteriores aos não agpaíticos. A maioria dos corpos é descrita petrograficamente, com certo detalhe. Quando possível, identifica-se também a forma do corpo. Chama a atenção que muitos corpos de nefelina sienitos colocaram como massas magmáticas com contatos subhorizontais ou de mergulho moderado; entre estes, destacam-se principalmente os dóis corpos ) lujauríticos-chibiníticos do Anel Norte e o do Morro do Taquari, claramente zonados e com grosseira estrutura interna "lopolítica". Observações geológicas gerais, bem como dados petrográficos, são utilizados como base para estabelecer colunas estratigráficas tentativas tanto para as rochas do distrito como para os nefelina sienitos. As várias possibilidades petrogenéticas são discutidas em detalhe, apresentando-se como complemento 52 análises químicas dos principais tipos faciológicos (elementos maiores e menores convencionais, além de teores de C1, F, S, Ba, Zr, Sr, Rb, Nb, Pb e Y); estes nefelina sienitos são, em geral, tão ricos em 'K IND.2 O' que o maciço converte-se em verdadeira "província perpotássica". Rejeita-se, como impossíveis ou menos prováveis, as hipóteses de geração de magmas de nefelina sienitos por fusão de rochas crustais, por "diferenciação líquida", e por reomorfismo de fenitos. A hipótese da derivação de magmas de nefelina sienitos por cristalização fracionada é a única aceitável, à luz das características a químicas dos nefelina sienitos do distrito. Admite-se como possível a existência de magmas parentais ultrabásicos enriquecidos em álcalis, dos quais derivariam magmas de nefelina sienitos por fracionamento wehrlítico (i.e., separação de Mg-olivina e Ca-piroxênio). Com efeito, este fracionamento possibilita a extração eficiente de CaO e MgO do magma parental, enriquecendo paralelamente o líquido residual em 'Al IND.2 O IND.3', 'SiO IND.2' e álcalis. O teor elevado em álcalis dos magmas de nefelina sienitos dever-se-ia à acentuação de características já presentes no magma parental, suposto produto de fusão parcial (ou total?) de rochas mantélicas previamente enriquecidas em álcalis, por eventos metassomáticos de enriquecimento. Considera-se que os magmas agpaíticos derivam dos miasquíticos, por simples extração de minerais formadores de rochas: a separação de feldspato) potássico, ou de feldspato potássico e nefelina, possibilita a derivação de um "trend" magmático sódico, enquanto que o fracionamento de nefelina e/ou soda augita determina a aparição de uma tendência potássica. Algumas considerações adicionais, utilizando-se de dados químicos e isotópicos-geocronológicos, permitem localizar na astenosfera a fonte mais provável dos magmas parentais dos nefelina sienitos de Poços de Caldas. Com fundamentos derivados em parte de datações Rb/Sr (isócronas verdadeiras) considera-se exagerado o intervalo de atividade magmática sugerido pelas datações K/Ar a (mais de 30 ma). Estas características, junto com modelos estruturais simples propostos para a crosta subjacente à Bacia do Paraná, sugerem que irregularidades na interface litosfera-astenosfera são, em parte, as responsáveis pela criação de condições favoráveis (alívios de pressão) para a fusão localizada de astenosfera (a litosfera?), sob condições termais anômalas
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
The subcircular Mid-Cretaceous Poços de Caldas alkaline massif, States of Minas Gerais and São Paulo, southern Brazil, covers over 800 km², and has as its main rock types phonolites and nepheline syenites, with subordinate amounts of pyroclastic rocks. The former sedimentary cover is partly preserved as scattered remnants of sandstones and interstratified siltstones, supposedly of the Late Paleozoic Tubarão Group. Nepheline syenites (covering over 140 km²) are mineralogically monotonous rocks, consisting mainly of k-feldspar, nepheline and pyroxene; diversity is attained by variations both in texture and content of \"rare-meta1 silicates\" (mainly eudialyte). These variations a1low the distinction and mapping of more than 50 facies, outcropping as at least 43 igneous bodies. The most important occurrence is that of the so-ca11ed \"Pedreira nepheline syenite\", which outcrops as a broad central band, covering over 80 km². A useful petrographic division is that which classifies the rocks into agpaitic and non-agpaitic (miaskitic or intermediate) types. The latter varieties, characterized by the absence of rare-metal si1icates, are predominant by far; agpaitic types are easily recognized by the presence of eudialvte and other rare-metal silicates. Usual1y, agpaitic and non-agpaitic nepheline syenites are found as separate bodies representing different magmatic pulses; agpaitic rocks were emplaced later than other types. Both petrographic and, as far as possible, structural descriptions as well are given for most of the mapped nepheline syenite bodies; many bodies show subhorizontal or moderatelydipping contacts with their country rocks. The best examples of this structure are the two lujauritic-chibinitic bodies of the northern rim area and the equivalent body found near Morro Taquari; these occurrences are clear1y zoned, showing a crude \"lopolitic\" structure. A tentative general stratigraphic column is provided for the several areas within the district. Fifty-two chemical analyses (major and minor elements, plus C1, F, S, Ba, Zr, Sr, Rb, Nb, Pb and Y) of the main facies types are used to discuss the petrogenesis of the nepheline syenites; chemically, these show, on the whole, high alkali contents (12-15%) and commonly very high ‘k IND.2’0 abundances, so that most nepheline syenites are actually perpotassic rocks (‘k IND.2’O>’Na IND.2’O, weight %). After examining some possible petrogenetic schemes (e.g., “liquid differentiation”, rheomorphism of fenites, fusion of crustal rocks), it is concluded that the nepheline syenites are very probably derived from more basic parental liquids,mainly by crystal fractionation. As a possibility, it is assumed that the parental magmas are ultrabasic alkaline liquids, which turn into nepheline syenite magmas mainly by an efficient wehrlitic fractionation (i.e., separation of Mg-olivine and Ca-pyroxene), thus depleting the initial liquid in CaO and MgO, and concentrating Si’O IND.2’, ‘Al IND.2’’O IND.3’and alkalies in the residual magma. The high alkali content of the nepheline syenites is only partly due to fractionation enrichment, however, since this trend probably only enhances a pre-existing a1ka1i abundance in the primitive magma, supposedly derived by partial (or total?) fusion of LIL-rich mantle rocks. Agpaitic magmas, on the other hand, are derived from more miaskitic liquids by simple fracionation of rock-forming silicates: fractionation of k-feldspar, or of k-feldspar and nepheline, produces soda-enriched nepheline syenites, while nepheline and/or soda augite fractionation will give rise to a potassic trend. Chemical as well as additional isotopic and Geochronological (Rb/Sr) data suggest that the asthenosphere is the source of parental magmas of the Poços de Caldas nepheline syenites. The same arguments are used to reject, as unlikely, the magmatic activity interval (over 30 my) given by previously published k/Ar ages. Simple structural models of the crust and lithosphere in the area of the Paraná Basin, coupled with the westward plate movement, suggest that irregularities at the asthenosphere-lithosphere decoupling surface (enhanced at the rim region of the Basin), are probable sites for melting of asthenospheric (and lithospheric?) rocks induced by pressure re1ief.
 
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Publishing Date
2013-09-03
 
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