Leucita - Nefelina - Diopsídio a 4 GPa no estudo da estabilidade das fases potássicas no manto superior

Abstract

O diagrama de fase ternário Lc(leucita)-Ne(nefelina)-Di(diopsídio) pode ser utilizado para responder questões sobre o comportamento dos elementos alcalinos (Na e K) durante a evolução da Terra no seu período de acresção planetária, além de acrescentar informações importantes sobre a gênese de rochas alcalinas potássicas e sódicas. A sua construção pode ser realizada através de técnicas de petrologia experimental. O potássio, um elemento litófilo, móvel, incompatível e volátil para as temperaturas de acresção planetária tende a se concentrar na parte silicática do Planeta ou ser volatizado durante a acresção do planeta. Estudos mais recentes, entretanto, sugerem que ele possa ter sido aprisionado em porções mais profundas do manto durante esta fase de acreção. A finalidade deste estudo foi investigar quais as fases estáveis e em equilíbrio com um líquido, e suas composições no diagrama Lc-Ne-Di em temperaturas de até 1400°C e pressão de 4 GPa. Estudos experimentais neste diagrama foram realizados no Laboratório de Altas Pressões e Materiais Avançados (LAPMA) em prensa de 1000 tonf com câmaras de perfil toroidal a pressão de 4 GPa. O material inicial foi produzido a partir de óxidos e carbonatos em proporções estequiométricas e a célula de reação utilizada, composta por cápsula de platina, pirofilita, nitreto de boro hexagonal (h-BN) e grafite, e gaxeta de material carbonático. As fases cristalizadas obtidas nos experimentos incluem Cpx, Ks, Kf e Ne. O maior conteúdo de potássio (K2O) encontrado no Cpx foi de 2,02%peso, cujo coeficiente de partição foi de 0,34. O maior conteúdo de K2O no Cpx foi relacionado positivamente com a quantidade de Na2O e Al2O3. Essas quantidades de K encontradas no Cpx evidenciam uma possibilidade de existência de reservatório de K no manto.

The ternary phase diagram Lc (leucite) - Ne (nepheline) - Di (diopside) can be used to answer questions about the behavior of alkaline elements (Na and K) during the evolution of Earth in its period of planetary accretion, and add important information about the genesis of potassic and sodic alkaline rocks. Its construction can be accomplished through techniques of experimental petrology. Potassium, an element litófilo, mobile, incompatible and volatile at temperatures of planetary accretion tends to be concentrated in the silicate Earth or be volatilized during the accretion of the planet. More recent studies, however, suggest that he may have been trapped in the deeper portions of the mantle during this phase of accretion. The purpose of this study was to investigate which phases in stable equilibrium with a liquid, and their compositions in the diagram Lc-Ne-Di at temperatures up to 1400°C and pressure of 4 GPa. in this diagram experimental studies were performed at the Laboratory of High pressures and Advanced Materials (LAPMA) in press 1000 tonf profile toroidal chamber with a pressure of 4 GPa. The starting material was produced from oxides and carbonates in stoichiometric proportions and the reaction cell used consisting of a platinum dish and pyrophyllite , hexagonal boron nitride (h-BN) and graphite, and gasket carbonate material. The crystallized phases obtained in the experiments include Cpx, Ks, Kf and Ne. The highest content of potassium (K2O) Cpx was found in 2.02 wt%, whose partition coefficient was 0.34. The highest content of K2O in Cpx was positively related to the amount of Na2O and Al2O3. These amounts of K found in Cpx show a possibility of K in the mantle reservoir.