"Apatitas da suíte alcalina Passo da Capela como monitoras da evolução do magmatismo alcalino mesozoico no Rio Grande do Sul - Brasil"

Abstract

A Suíte Alcalina Passo da Capela é constituída plugs, diques e pipes de fonolitos que representam o registro do último evento magmático do Rio Grande do Sul, no final do Mesozóico. Essas rochas possuem considerável importância econômica, devido ao seu alto teor de elementos voláteis, terras raras e incompatíveis. Embora as apatitas sejam as principais portadoras desses elementos, ainda não foi realizado nenhum estudo específico. Neste estudo foram analisadas lâminas delgadas de basanitos, fonolitos porfiríticos e afíricos através do microscópio polarizador e da microssonda eletrônica, visando a compreensão dos elementos voláteis e traço, especialmente as terras raras, e sua evolução nos processos magmáticos. Foi possível compreender pela correlação entre a forma e o tamanho das apatitas nas diferentes rochas, que elas não pertencem a gerações diferentes, mas sim, essas apatitas representam a continuidade da cristalização em diferentes momentos. As apatitas presentes nas basanitos possuem teor médio de 54% de CaO, 40% de P2O5 e 0,15% de Cl, além de 0,9% em peso de SiO2 e SO3. As apatitas dos fonolitos porfiríticos contêm em média teores de CaO de 52%, P2O5 de 38,42%, F acima de 3,2% e Cl de até 0,05%. Também são observados teores de SiO2, SO3, SrO e REE acima de 1% em peso. Em quantidades menores, MgO, FeO, Na2O e Cl estão presentes, menos de 0,5%. Nos fonolitos afíricos, as apatitas apresentam teores médios de CaO de 54%, P2O5 de 38%, F acima de 3% e Cl abaixo de 0,09%. Outros elementos presentes em quantidades significativas são SiO2, SO3, SrO e REE, acima de 1%. Em quantidades menores, são observados teores de até 0,2% de MgO, MnO, FeO e Na2O. O crescimento dessas apatitas possivelmente ocorreu no início da cristalização do magma, ao mesmo tempo que os piroxênios. Sua relação é indicada pela presença de apatitas ora incluídas nos piroxênios, ora presentes em suas bordas, e eventualmente com a continuação de sua cristalização, após o término da cristalização dos piroxênios, evidenciada pelos microfenocristais. Essa relação também é observada em granadas, porém não são observadas populações de apatitas constituindo a matriz dessas rochas. A partir da análise combinada de todos os dados apresentados, é possível estabelecer uma cronologia relativa da cristalização das apatitas em diferentes rochas. O magma que gerou essas apatitas era rico em F, com alta fugacidade de oxigênio, o que cristalizou as rochas em condições de alta temperatura, mas com ocorrência de cristalização inicial das apatitas nos basanitos, o que sugere uma queda repentina de pressão. As variações encontradas nas rochas porfiríticas e afíricas são compatíveis com o modelo de cristalização fracionada, e parece não haver influência de outros processos magmáticos e hidrotermais.

The Passo da Capela Alkaline Suite is constituted by plugs, dikes and pipes of phonolites that represents the register of the last magmatic event in Rio Grande do Sul, in the Mesozoic ending. Those rocks have a considerable economic importance, due to its high contents of volatile, Rare Earth and incompatible elements. Although apatites are the main bearer of these elements, no specific study has yet been carried out. In this study, were analyzed thin sections of basanites, porphyritic and aphyric phonolites through the Polarizing microscope and the Electron Microprobe Analyzer, aiming the comprehension of the volatile and trace elements, especially Rare Earths, and its evolution in magmatic processes. It was possible to understand from the correlation between the shape and size of apatites in different rocks, that they do not belong to different generations, but instead, these apatites represent the continuity of crystallization at different moments. Apatites present in basanites have an average content of 54 wt% CaO, 40 wt% P2O5 and 0,15 wt% Cl, and also 0,9 wt% SiO2 and SO3. The apatites of porphyritic phonolites contain on average CaO contents of 52 wt%, P2O5 of 38.42 wt%, F above 3.2 wt% and Cl up to 0.05 wt%. It is also observed SiO2, SO3, SrO and REE contents above 1 wt%. In smaller quantities, MgO, FeO, Na2O and Cl are present, less than 0.5 wt%. In aphyric phonolites, apatites show average CaO contents of 54 wt%, P2O5 of 38 wt%, F above 3 wt% and Cl below 0.09 wt%. Other elements present in significant quantities are SiO2, SO3, SrO and REE, above 1 wt%. In smaller quantities, contents of up to 0.2 wt% of MgO, MnO, FeO and Na2O are observed. The growth of these apatites possibly occurred at the beginning of magma crystallization, at the same time as pyroxenes. Their relationship is indicated by the presence of apatites sometimes included in the pyroxenes, sometimes present at their edges, and eventually with the continuation of their crystallization, after the end of the crystallization of pyroxenes, evidenced by the microphenocrysts. This relationship is also seen in garnets, however, populations of apatites constituting the matrix of these rocks are not observed. From the combined analysis of all presented data, it is possible to establish a relative chronology of the crystallization of apatites in different rocks. The magma that generated these apatites was rich in F, with high oxygen fugacity, which crystallized the rocks under high temperature conditions, but with the occurrence of initial crystallization of the apatites in the basanites, that suggests a sudden lowering of pressure. The variations found in porphyritic and aphyric rocks are compatible with the fractional crystallization model, and there seems to be no influence from other magmatic and hydrothermal processes.