Relações físico-químicas entre magmas silicáticos-carbonatados em condições hidratadas na litosfera

Abstract

Fusões carbonatíticas e silicáticas-carbonatadas no manto são teorizadas como líquidos parentais de fusões ultramáficas e alcalinas encontradas na natureza. Neste estudo, experimentamos um sistema silicático-carbonatado hidratado com misturas sintéticas de diferentes proporções de carbonatitos e kimberlitos (Carbonatito 10%/Kimberlito 90% = CK-10/90; e Carbonatito 30%/Kimberlito 70% = CK-30/70) com o objetivo de entender a relação e composição de fases e dos líquidos gerados em condições litosféricas. Resultados para CK-10/90 mostraram aumento da fração de líquido e aumento de H2O e SiO2 nos líquidos em pressões mais baixas, enquanto nos experimentos CK-30/70 foi observado aumento de CO2 e diminuição de SiO2 em maiores temperaturas e pressão. Em 4 GPa e 1200°C ambos os sistemas mostraram duas fases líquidas presentes, uma como inclusões em minerais (melt inclusions) e outra fase líquida separada dos cristais. Experimento da mistura CK-10/90 à 6 GPa apresenta composição carbonatítica Fe-dolimítica que evoluiu para silicática-carbonatada alcalina com diminuição de pressão. Experimento da mistura CK-30/70 a 6 GPa e 1200°C possui uma composição silicato-carbonatítica que evolui para uma composição carbonatítica Fe-dolomítica com o aumento da temperatura. Por outro lado, a fusão a 4 GPa apresenta a mesma evolução com aumento da temperatura, no entanto, o líquido de maior temperatura possui uma composição mais transicional evoluindo para silicático-carbonatado, do que uma composição carbonatítica.. Em resumo, os experimentos dessa dissertação mostram a relação de líquidos hidratados carbonatíticos e silicáticos (ricos em CO2) e a evolução da interação de ambos para líquidos puramente carbonatíticos a silicáticoscarbonatados em função da dissolução de CO2 e H2O no líquido e suas interações com as fases minerais cristalizadas. Tudo isso sob condições de pressão e temperatura litosféricas.

Carbonatitic and silicate-carbonatitic melts in the mantle are theorized as parental liquids of ultramafic and alkaline melts found in nature. In this study, we investigated a hydrated silicate-carbonatitic system using synthetic mixtures of different proportions of carbonatites and kimberlites (Carbonatite 10%/Kimberlite 90% = CK-10/90; and Carbonatite 30%/Kimberlite 70% = CK-30/70) with the aim of understanding the phase relationship and composition of melts generated under lithospheric conditions. Results for CK-10/90 showed an increase in the liquid fraction and an increase in H2O and SiO2 in the melts at lower pressures, while in CK-30/70 experiments, an increase in CO2 and a decrease in SiO2 were observed at higher temperatures and pressures. At 4 GPa and 1200°C, both systems showed the presence of two liquid phases: one as melt inclusions within minerals and another separate liquid phase from the crystals. The CK-10/90 mixture experiment at 6 GPa exhibited a Fedolomitic carbonatitic composition that evolved into an alkaline silicate-carbonatitic composition with decreasing pressure. The CK-30/70 mixture experiment at 6 GPa and 1200°C had a silicate-carbonatitic composition that evolved into a Fe-dolomitic carbonatitic composition with increasing temperature. On the other hand, the fusion at 4 GPa showed the same temperature-dependent evolution; however, the higher temperature liquid had a more transitional composition evolving towards a silicatecarbonatitic composition rather than a carbonatitic composition. In summary, the experiments in this dissertation demonstrate the relationship between hydrated carbonatitic and silicate (CO2-rich) melts and the evolution of their interaction towards pure carbonatitic to silicate-carbonatitic melts, based on the dissolution of CO2 and H2O in the melt and their interactions with crystallized mineral phases. All experiments represent the evolution of these melts under lithospheric pressure and temperature conditions.