Mecanismos de resfriamento, estruturação e processos pós-magmáticos em basaltos da Bacia do Paraná : região de Frederico Westphalen (RS) - Brasil

Abstract

Na região norte do estado do Rio Grande do Sul, localizada entre as cidades de Frederico Westphalen - Iraí - Planalto, foram individualizados 12 derrames basálticos pertencentes à Fm Serra Geral do Cretáceo da Bacia do Paraná. As características estruturais e petrográficas destas rochas levaram à definição de dois tipos de derrames: (1) tipo I, com espessuras entre 15 e 30 metros e estruturação interna constituída por um estreito nível vesicular de topo, zona intensamente fraturada abaixo, seguida pela presença de uma zona macrovesicular interna e uma zona central maciça e, na base um estreito nível vesicular pode ou não estar presente; (2) tipo II, com espessuras entre 30 e 50 metros, caracterizados pela presença de nível vesicular no topo e na base e uma zona central intensamente fraturada, em alguns casos com a formação de três níveis diferenciados pelo padrão de fraturamento como colunado superior, entablamento e colunado inferior. Os derrames do tipo I são portadores de mineralização de ametistas na forma de geodos na zona macrovesicular interna. Os derrames desta sequência são classificados, segundo a proposição de Peate (1989) como tipo Pitanga (derrames 1,2,3,5,6,8 e 10) e tipo Paranapanema (derrames 4,7,9 e 11), e seu posicionamento estratigráfico mostra a intercalação destes dois tipos magmáticos. Estudos de detalhe foram desenvolvidos no derrame de Frederico Westphalen (décimo primeiro da sequência na região). Este derrame possui, na área estudada, 50 metros de espessura, uma estruturação do tipo II e características químicas do tipo Paranapanema. O modelo de resfriamento por condução, baseado nos trabalhos de Jaeger (1968), aplicado a esse derrame, se mostrou compatível com as características estruturais, texturais e mineralógicas. As variações observadas são reflexo das diferenças no comportamento do resfriamento ao longo do perfil vertical do derrame. Nos níveis vesiculares, as texturas intersertais, geradas pelo arranjo entre os minerais primários: olivina, Ti-magnetita, augita e plagioclásio, as vesículas e a mesóstase, são compatíveis com uma velocidade de resfiamento de 0,03 graus/hora e uma velocidade de avanço das isotermas de 0,09 cm/hora, que resulta na cristalização de 33% do líquido, nas proximidades das vesículas. Nos níveis colunados, o modelamento prevê uma velocidade de resfriamento de 0,0034 graus/hora e uma velocidade de avanço das isotermas de 0,023 cm/hora, que resultam na formaçãe de olivina, Ti-magnetita, augita e plagioclásio e um resíduo correspondente a 70% de cristalização. A parte central do demame apresenta a menor velocidade de resfriamento, em torno de 0,0008 gaus/hora e a menor velocidade de avanço das isotermas, em torno de 0,012 cm/hora, que propiciaram um maior grau de cristalização da matriz, constituída por Ti-magnetita, augita, pigeonita e plagiocláso e um resíduo compatível com 81% de cristíslização. Este processo de cristalização magmática, que resulta na construção do arcabouço cristalino se dá no período de 31 anos.

Dans la région nord de l'état du Rio Grande do Sul, localisée entre les villes de Frederico Westphalen-Iraí-Planalto, on été individualisées 12 coulées basaltiques appartenant à la Formation Serra Geral du Crétacé du Bassin du Parana. Les caractéristiques structurales et pétrographiques de ces roches ont conduit à la définition de deux types de coulées: (1) type I, à épaisseurs entre 15 et 30 mètres et à structuration interne constituée par un niveau étroit vésiculaire au sommet, une zone intensément fracturée au-dessous, suivie de la présence d'une zone macrovésiculaire interne, d'une zone centrale massive et, à la base, un étroit niveau vésiculaire pouvant ou non être présent; (2) type II, à épaisseurs entre 30 et 50 mètres, caractérisées par la présence de niveaux vésiculaires au sommet et à la base et par une zone centrale intensensément fracturée, dans certains cas avec formation de trois niveaux différenciés par le schéma de fracturation selon une colonnade supérieure, un entablement et une colonnade inférieure. Les coulées du type I sont porteuses de minéralisation d'amétistes sous la forme de géodes dans la zone macrovésiculaire interne. Les coulées de cette séquence sont classées, selon la proposition de Peate (1989) comme type Pitanga (coulées 1,2,3,5,6,8 et 10) et type Paranapanema (coulées 4,7,9 et 11), et leur positionnement stratigraphique indique l'intercalation de ces deux types magmatiques. Des étude de détail ont été développées pour la coulée de Frederico Westphalen (la onzième dans la séquence de la région). Cette coulée possède, dans la zone étudiée, 50 mètres d'épaisseur, une structuration du type II et des caractéristiques chimiques du type Paranapanema. Le modèle de refroidissement par conduction, basé sur les travaux de Jaeger (1961), appliqué a cette coulée, s'est avéré compatible avec les caractéristiques structurales, texturales et minéralogiques. Les variations observées sont le reflet des différences de vitesse du refroidissement le long du profil vertical de la coulée. Dans les niveaux vésiculaires, les textures intercertales, générées par l'arrangement entre les minéraux primaires: olivine, Ti-magnétite, augite et plagioclase, les vésicules et la mésostase, sont compatibles avec une vitesse de refroidissement de 0,03 degré/heure et une vitesse de lávancée du front de solidification de 0,09 cm/heure, correspondan à la cristallisation de 33% du liquide, aux proximités des vésicules. Aux niveaux des colonnades, le modèle prévoit une vitesse de refroidissemenet de 0,0034 degré/heure et une vitesse de lávancée du front de solidification de 0,023 cm/heure, correspondant à la formation d'olivine, Ti-magnétite, augite et plagioclase et d'un résidu correspondant à 70% de cristallisation. La partie centrale de la coulée présente les plus petites vitesses de refroidissement, autour de 0,0008 degré/heure et de lávancée du front de solidification (0,012 cm/heure), qui ont permis un plus grand degré de cristallisation de la matrice, constituée de Ti-magnétite, augite, pigeonite et plagioclase et d'un résidu compatible avec 81% de cristallisation. Ce processus de cristallisation magmatique, qui aboutit a la construction du squelette cristrallin, a lieu dans une période de 31 ans. Les processus de fracturation de la roche en réponseà la contraction provoquée par l'accumulation de stress thermique lors du refroidissement, commencent à se manifester avant même la solidification totale de la coulée. Des "fractures" précoces, caractérisées par l'ouverture de vides par dilatation, sans rupture de la roche, sont rencontrées dans les parties supérieures de la coulée. Celles-ci sont remplies par le liquide résiduel de même composition que la mésostase adjacente. Le principal événement de fracturation commence à s'établir peu après la solidification (T=900°C), dans les régions proches des bords du corps et plus tardivement au centre de la coulée (T=750°C), engendrant, respectivement, les schémas caractéristiques de colonnades et d'entablement. Les phases minérales secondaires cristallisent dans les vides intergranulaires, remplissant egalement les vésicules et les fractures de la roche. Elles sont formées à partir du liquide résiduel résultant du processus de fractionnement de la matrice, et représentent différents degrés d'évolution de ce résidu. Feldspath-K et quartz sont les phases tardimagmatiques caractéristiques formées dans les vides intersticiels. La cristallinité de ce matériel est contrôlée par des taux de refroidissement régnant à l'endroit de leur formation. L'evolution du fluide conduit à la concentration de H2O, avec formation de minéraux argileuses, aussi bien dans les interstices des grains que dans les remplissages des fractures. Le mélange du fluide résiduel de la mésostase avec les vapeurs condensées dans les vésicules, produit les phases tardives du niveau vésiculaire, dont la cristallisation se fait à basse température à cause des vitesses de refroidissement elevées dans la partie superieur de la coulée. Ce fluide, en déséquilibre avec la matrice de la roche, produit une altération des phases primaires, avec une déstabilisation complète de l'olivine et une altération du pyroxène. Les fractures tardives, qui coupent toutes les structures de la roche, sont remplies par des zéolithes, du quartz et des carbonates.