Caracterização de um veio glimerítico como evidência de processos metassomáticos mantélicos no Campo Vulcânico de Pali-Aike, Patagônia Austral

Abstract

Apesar de extremamente complexo e heterogêneo, o manto terrestre é comumente simplificado por modelos petrológicos. Esta simplificação ocorre por conta da dificuldade do estudo desta porção da Terra, visto que é fisicamente inacessível. O estudo de xenólitos mantélicos é essencial para a melhor compreensão da evolução geoquímica do manto sublitosférico. O Complexo Vulcânico de Pali-Aike, no sul da Patagônia, é conhecido pela ocorrência de granada-espinélio peridotitos trazidos à superfície por basaltos alcalinos. Xenólitos de vários pontos da região apresentam assinaturas geoquímicas características de manto litosférico metassomatizado, porém raramente esse metassomatismo apresenta-se como modal. Este estudo tem como principal objetivo o estudo de um xenólito mantélico coletado no Campo Vulcânico de Pali-Aike (PM-18-3) com veios de composição glimerítica, de forma a contribuir significativamente para a melhor compreensão e caracterização dos fluidos metassomáticos que percolam o manto litosférico na região. A amostra PM-18-3 foi coletada em trabalho de campo pelo Projeto Manto (PM) e estudada por meio de descrições macroscópicas, seguida pela confecção de três lâminas delgadas para caracterização petrográfica, análises de Microscopia Eletrônica de Varredura com Sistema de Dispersão de Energia (MEV-EDS) e de microssonda eletrônica, para a aquisição de dados qualitativos e quantitativos de química mineral. Como resultados, o xenólito foi caracterizado como granada-espinélio ortopiroxenito rico em Mg-ilmenita com textura protogranular I, enquanto que os veios glimeríticos são compostos por flogopita rica em TiO2 (~ 6% em peso) e quantidades subordinadas de enstatita com Al2O3 (3-4% em peso), diopsídio com Al2O3 (5-6% em peso), piropo, Mg-ilmenita, rutilo e Al-espinélio. A flogopita é euédrica a subédrica tanto no ortopiroxenito, quanto nos veios, possuindo bordas corroídas e inclusões de ilmenita. A enstatita é frequentemente poiquilítica e varia de euédrica a anédrica, com inclusões de diopsídio, flogopita e Mg-ilmenita, além de possuir tamanho anômalo quando próxima à granada, que por sua vez apresenta textura kelifítica. líquidos intersticiais e "veinlets" são muito frequentes em todas as lâminas, ocorrendo de forma ainda mais expressiva nas porções glimeríticas. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que os líquidos identificados nas porções glimeríticas reproduzem a feição de fusão incongruente, enquanto que a química desses líquidos corroboram com a hipótese de que os líquidos aprisionados entre os cristais do glimerito sejam resultado do processo de fusão parcial da rocha, posterior ao seu processo metassomático de formação. A textura kelifítica evidencia o processo tectônico de soerguimento do manto. Líquidos intersticiais e "veinlets" evidenciam eventos de fusão parcial, condizendo com a textura kelifítica. A geração dos ortopiroxenitos está relacionada a passagem de um líquido andesítico-basáltico hidratado por meio de fraturas translitosféricas que reage com a paragênese peridotítica (hazburgitos e lherzolitos). A formação dos glimeritos resultada de processos metassomáticos de enriquecimento do manto sublitosférico. Através de petrologia experimetal, Forster et al. (2019) gera uma rocha semelhante ao xenólito estudado nesse trabalho por meio da reação de um basanito com um dunito. Desta forma, é possivel concluir que o xenólito mantélico PM18-3 é representativo de dois ou mais eventos metassomáticos, além de registrar um processo de descompressão e soerguimento do manto na região.

Although extremely complex and heterogeneous, the terrestrial mantle is commonly simplified by petrological models. It occurs due to the difficulty of studying this portion of the Earth, as it is inaccessible. The study of mantle xenoliths is essential for the comprehension of the sublithospheric mantle chemical evolution. The Pali-Aike Volcanic Complex, located in the South of Patagonia, is known by the occurrence of garnet-spinel peridotites that reach the surface through alkaline basalts. Several xenolites from this region present geochemical signatures of metasomatized lithospheric mantle, though these features are hardly present as modal. The aim of this study is to characterize a mantle xenolith with glimeritic veins collected in the Pali-Aike Volcanic Field (PM-18-3), contributing significantly for a better understanding and characterization of the metasomatic fluids that pass through the lithospheric mantle in this region. Sample PM-18-3 was collected during a field work by the Mantle Project (Projeto Manto – PM) and studied through macroscopic descriptions, followed by the confection of three thin sections for petrographic characterization and Scanning Electron Microscopy with Dispersive Energy system (SEM-EDS) and Electron Microprobe analyses for the acquisition of mineral chemistry qualitative and quantitative data. As a result, the xenolith was described as garnet-spinel orthopyroxenite, rich in Mg-ilmenite with protogranular texture, while the glimeritic veins were composed by titaniferous phlogopite and subordinately by ensatite with Al2O3 (3-4wt%), diopside with Al2O3 (5-6 wt%), piropo, Mg-ilmenite, rutile and Al-spinel. The phlogopite is euhedral to subhedral in both the orthopyroxenite and in the veins, with corroded edges and ilmenite inclusions. Ensatite is frequently poikilitic and varies from euhedral to anhedral, with diopside, phlogopite and Mg-ilmenite inclusions and present anomalous grain-sizes when close to the garnet, which presents kelifitic texture. Interstitial melts and veinlets are frequent in all the thin sections, most expressively occurring in the glimeritic portions. Results obtained suggest that the fluids identified in the glimeritic portions reproduce incongruent melting features, while their chemistry leads to the hypothesis that they are a result of the partial melting of the rock after its formation metasomatic process. The kelifitic texture evidences the tectonic process of mantle uplifting. The intersitital fluids and veinlets show partial melting events, in accordance to the kelifitic texture. The formation of the orthopyroxenites is related to the passage of a hydrated andesitic-basaltic fluid through fractures in the lithospheric mantel, which reacts with the peridotitic paragenesis (harzburgites and lherzolites). The glimerites formation results from metasomatic process of enrichment of the sublithospheric mantle. Through experimental petrology, Forster et al. (2019) generates a rock similar to the xenolite studied in this work by reacting a basanite with a dunite. Thus, it is possible to conclude that the mantle xenolith PM18-3 is representative of two or more metassomatic events and registers a process of mantellic decompression and uplifting in the region.