Carbono, água e rochas alcalinas do manto : estudo da fusão parcial de um manto metassomatizado via petrologia experimental

Abstract

A área de petrologia experimental como meio para responder problemas geológicos tem sido fundamental para área das geociências desde meados do século 20. Conforme a exploração geológica de rochas alcalinas (kimberlíticas, carbonatíticas) para fins econômicos avança, métodos da petrologia experimental para responder questões que envolvem a origem dessas rochas são cada vez mais requeridos. Esta monografia apresenta um estudo de petrologia experimental sobre a gênese de fusões de características kimberlíticas e carbonatíticas por imiscibilidade líquida . Foram confeccionadas misturas sintéticas, tendo como compo sição um sistema alcalino delimitado por diopsídio-nefelina-kalssilita, quantidades dos voláteis CO2 e H2O. Era esperado que o CO 2 iria coordenar e forçar partição de Na e Ca para um líquido imiscível carbonatítico e enriquecer um líquido silicático em Mg e K. Também foi testado um método diferente em que foram misturadas composições sintéticas com base n a literatura de kimberlito s e carbonatito s em proporções de 50/50 em contato com olivinas de xenólito representativo do manto, supondo que o experimento iria estabilizar composições carbonatíticas e kimberlíticas imiscíveis em equilíbrio. Cada mistura foi colocada em cápsulas para realização de experimentos com duração de 8 horas em uma prensa hidráulica de 1000tonf com câmaras de perfil toroidal em pre ssões de 4GPa, variando temperaturas de 900ºC a 1300ºC. Os experimentos foram analisados em microscópio eletrônico de varredura (MEV), (imageamento BSE e composições WDS). Os experimentos VMT03 a VMT07 não foram capazes de gerar fusões de características kimberlíticas e carbonatíticas por imiscibilidade. Ao invés disso, estabilizara m fusões sódico-potássicas e cálcicas com bastante carbono dissolvido nas fusões, além de possíveis composições de características silico-carbonatíticas (experimentos VMT03 a VMT07). Já o experimento VMT08 produz iu uma composição de características kimberlíticas com bastante carbono dissolvido. Em concordância com autores citados neste trabalho, os experimentos fornecem dados para questões sobre as relações genéticas de rochas ultracálcicas, carbonatitos e rochas sódico-potássicas e suas possíveis fontes relacionadas à metassomas no manto litosférico, além de estabilizar fusão de características kimberlíticas em equilíbrio com composições de manto metassomatizado.

The field of experimental petrology as a way to answer geological problems has been fundamental to the geosciences since mid 20 century. As geological exploration of alkaline rocks (like kimberlites and carbonatites) with economical ends advances, experimental petrology methods to answer qu estions that involve the origin of these rocks are more and more required. This work presents a experimental petrology study about the genesis of melts with kimberlitic and carbonatitic characteristics trough liquid immiscibility. Firstly, synthetic mixtur es were made, with compositions inside the alkaline system delimited by diopside- nepheline-kalsilite, with quantities of CO2 and H2O, on high temperatures and pressures, to generate this melts. It was expected that the CO2 would be capable of coordinating and forcing partitioning of Na and Ca to an immiscible carbonatite liquid while enrich a silicatic liquid in K and Mg. It was also used a different method where synthetic compositions based on kimberlite and carbonatite melt composition from literature in 50/50 proportions, in contact with olivine from xenolite representing the mantle, would be able to stabilize immiscible melts with carbonatitic and kimberlitic compositions. Each mixture of experiment was encapsulated and the experiments run on a hydraulic press of 1000tonf with toroidal profile chambers, under pressures of 4GPa, varying temperatures from 900ºC to 1300ºC. Experiments were then open, polished and analyzed in SEM-EDS. The experiments were not capable of generating melts with kimberlitic and carbonatitic compositions by liquid immiscibility. Instead, sodic-potassic and calcic melts with great amount of carbon dioxide dissolved were produced, in addition to melts w ith possible silicatic-carbonatitic characteristics (experiments VMT03 TO VMT07). On the other hand, VMT08 produced melt with kimberlitic characteristics with CO2 dissolved. In agreement with other works from authors mentioned in this work, this experiment s provide interesting data for questions of genetic relations ultracalcic, carbonatites and sodium - potassic rocks and possible sources related to metassomes in the litospheric mantle, besides stabilizing melt with kimberlitic characteristics under equilibr ium with metassomatized mantle compositions.