O Elo entre a sepentinização, transporte de sílica, carbonatos e sedimentação rift

Abstract

As reações de serpentinização são fundamentais para entender a atividade hidro-geotérmica em cordilheiras meso-oceânicas, ofiolitos e maciços ultramáficos, bem como a transferência de fluidos e elementos entre o manto e a crosta terrestre. Em margens divergentes, o rifteamento e extensão levam ao afinamento crustal, tornando o manto litosférico subcontinental suscetível à infiltração de água e desencadeando sua serpentinização generalizada. Neste trabalho demonstramos experimentalmente que a interação de água salina com peridotitos a 230 °C e 13,4/20,7 MPa com razão fluido/rocha constante (4:1) gera fluidos hipercalcalinos altamente redutores enriquecidos em hidrogênio, metano, cálcio e sílica em menos de 6 semanas. Os fluidos derivados da serpentinização desenvolvem pH cada vez mais elevado (até 11,3 ± 0,1), sustentando concentrações cada vez maiores de sílica dissolvida e, portanto, tornam-se potenciais agentes transportadores. Propomos um novo modelo de serpentinização e também que a circulação de fluidos através de falhas em escala litosférica influencia diretamente a sedimentação e diagênese em riftes. Tais fluidos de serpentinização forneceriam os elementos necessários e condições de pH e oxi-redução para que carbonatos com mineralogias exóticas (± silicatos magnesianos ± polimorfos de silica) possam se formar em bacias restritas, como as do pré-sal do Atlântico Sul. O transporte de sílica tem implicações para a evolução de bacias ao longo da história do planeta, desde a sedimentação química nos oceanos arqueanos à silicificação moderna nos lagos do rift africano.

Serpentinization reactions are paramount to understand hydro-geothermal activity at mid-ocean ridges, ophiolites and komatiite-peridotite massifs, as well as fluid and element transfer between the Earth’s mantle and crust. At divergent margins, rifting and extension lead to crustal thinning, making the shallow subcontinental lithospheric mantle susceptible to water infiltration, hence triggering widespread serpentinization. Here we experimentally demonstrate that saline water-peridotite interaction at 230°C and 13.4/20.7 MPa under constant water/rock ratio (4:1) generates highly reducing, hyperalkaline fluids enriched in hydrogen, methane, calcium and silica in under 6 weeks. Serpentinization-derived fluids develop increasingly higher pH (up to 11.3 ± 0.1), sustaining larger concentrations of dissolved silica and, thus, become suitable transport agents. We propose a new serpentinization model and that fault-controlled lithospheric-scale fluid circulation directly influences rift sedimentation and diagenesis, providing necessary elements, pH and redox conditions for exotic carbonate ± Mg-silicate ± silica polymorphs mineral assemblages to form in restricted basins, such as those of South Atlantic pre-salt. Silica transport has implications for the evolution of basins throughout the planet`s history, from chemical sedimentation in Archean oceans to modern silicification in African rift valley lakes.