Séries de Rochas Ígneas

É um conjunto de rochas ígneas que relacionam-seem sua genêse (em tempo e espaço) e possuem uma similaridade composicional que evidencia suaco-origem magmática (mineralógica e química)

Na atualidade se distinguem três séries litológicas principais:

Série TOLEÌTICASérie ALCALINASérie CÁLCIO - ALCALINA

E duas séries menores

Série TRANSICIONALSérie POTÁSSICA

Cada série caracteriza-se por seu aspecto químico – mineralógico e pela abundância de alguma rocha em especial.

Ex: basaltos - são os constituintes mais característicos das Séries Toleíticas e Alcalinas - são considerados constituintes subordinados na Série Cálcio-alcalina, na qual predominam as rochas intermediárias e ácidas (andesitos e dacitos)

S É R I E S T O L E Í T I C A S

Características geoquímicas

-SiO2 < 52%

-São pobres em elementos LIL e relativamente ricos en sílica e Al2O3.

-Elevada relação em Na/K-

-Possuem Hy normativo

-Baixas concentrações de:

K2O, TiO2, Rb, Ba, Zr, Cr, Ni, Pb, U e terras raras

-Seu mineral característico é a pigeonita e o ortopiroxênio

Ambientes geodinâmicos associados

-Se refletem nos basaltos menos fracionados das dorsais oceânicas.

-Rift e fundos oceânicos.

-Também existem basaltos toleíticos nos continentes (plateau).

-Em arcos de ilhas ocasionalmente.

DIAGRAMAS DOS ELEMENTOS TRAÇOS DE TOLEÍTOS DE DORSAIS E ILHAS OCEÂNICAS

MODELOS DAS TERRAS RARAS NAS SÉRIES ALCALINAS E SUBALCALINAS

ROCHAS DAS SÉRIES

TOLEÍTICAS DE DORSAL OCEÂNICA

SUA GEOQUÍMICA

DIAGRAMA DISCRIMINATÓRIO

DOS AMBIENTES GEOTECTÔNICOS

AMBIENTE DE DORSAIS MESO OCEÂNICA

SERIES TOLEITICAS

Características geoquímicas

- Baixas porcentagens de SiO2

-Apresentam um elevado conteúdo em K2O, as vezes superior a 12 % em rochas ultrapotássicas.

-Altas concentrações de:

-CaO-

-Mg

-TiO2

-Ba, Sr, Rb, Z r, Nb, Y

-Terras raras.

-Olivina e nefelina normativa.

S É R I E S A L C A L I N A S

Ambientes geodinâmicos associados

-As séries alcalinas estão ausente em dorsais e fundos oceânicos.

-Estão representadas nas rochas dos rifts continentais.

-Em algumas plataformas basálticas.

-Em muitas ilhas oceânicas

- Ocasionalmente em arcos de ilhas.

MODELOS DE TERRAS RARAS

EM SÉRIES ALCALINAS E

SUBALCALINAS

ROCHAS DAS SÉRIES

ALCALINAS

DE UM RIFT

SUA GEOQUÍMICA

DIAGRAMA DISCRIMINATÓRIO

DOS AMBIENTES GEOTECTÔNICOS

Vulcanismo Intraplaca

Ilhas vulcânicas do Hawai

MARGEMPASSIVO

DORSAL MARGEM ATIVA

HOT SPOT

ILHASVULCÂNICAS

ILHAS MAIS JOVENS

HOT SPOT

SÉRIES ALCALINAS

SÉRIES ALCALINAS

VULCANISMO ASSOCIADO A UM RIFT CONTINENTAL

SÉRIES

ALCALINAS

Ambientes geodinâmicos

associados

-É típica dos arcos dee ilhas.

-Margem continental ativa.

S É R I E S C ÁL CI O A L C A L I N A

Características geoquímicas

-SiO2 = 56- 75%

-Elevado conteúdo em Al2O3 ( 14-17%).

-Conteúdo total de álcalis moderado a alto, aumenta suavemente com o incremento de SiO2.

-Razão MgO/FeO constante ao longo de toda a série.

- Altos conteúdos de Ba,Sr,Zr, Rb,Th,U.

-Ricos em LIL

-Apresentam grandes fenocristais de olivina plagioclásio, ortopiroxênio, clinopiroxênioo, hornblenda, biotita e quartzo.

ELEMENTOS TRAÇOS

EM ROCHAS

CÁLCIO-ALCALINAS

ELEMENTOS TRAÇOS

EM ANDESITOS BASALTÍCOS DA CVZ

ROCHAS DA SÉRIES (T),

(CA)

E (SHO) EM ARCO-ILHA

SUA GEOQUÍMICA

DIAGRAMA DISCRIMINATÓRIO DOS AMBIENTES GEOTECTÔNICOS

AMBIENTE DE MARGEM CONTINENTAL ATIVA

SERIES CALCOALCALINAS

AMBIENTE COMPRESSIVO- ARCOS DE ILHAS

SERIES DE ROCAS TOLEITICAS

SERIES CALCOALCALINAS

S É R I ES S H O S H O N Í T I C A

Características geoquímicas

-Associada geograficamente a série calcioalcalina.

-Em transição desta última.

-Se caracteriza por seu alto conteúdo em potássio.

- Empobrecida em Al, Ca, Ti, Zr e TTRR.

-Abundância em minerais como sanidina,leucita, biotita, flogopita.

Ambientes geodinâmicos

associados

-Margem continental ativa.

-Arcos insulares

AMBIENTE DE MARGEN CONTINENTAL ATIVA

SERIES SHOSHONITICAS

AMBIENTE COMPRESSIVO- ARCOS DE ILHAS

SERIES DE ROCAS TOLEITICAS

SERIES SHOSHONITICAS

Série MagmáticaSérie Magmática

Sua química pode ser utilizada para distinguir famílias de magmas?

Foram considerados alguns parâmetros químicos que são indicativos para agrupar os magmas

Total de Alcalis (Na2O + K2O)

– Sílica (SiO2) and saturação em sílica

– Alumínio (Al2O3)

DIAGRAMA TASDIAGRAMA TAS Classifica rochas vulcânicas frescasClassifica rochas vulcânicas frescas

3 5 4 5 5 5 6 5 7 50

5

1 0

1 5

S iO 2 ( % )

Na2

O +

K2O

( %

)

B

B A S A LT O

A N D E S I T AB A S A LT I C A

A N D E S ITAD A C ITAS 1

S 2S 3

R

R IO L ITA

B A SA N ITA

P c

H A W A I T A ST R A Q U I B A S A LT O

M U G E A R I TA

T R A Q U I B A S A LT OA 1

A 2

A 3

T

B E N M O R T IE R I TAT R I S TA N IT AL A C I TA

T R A Q U ITA

F 1

F 2

F 3

P hF O N O L I TA

T E F R I T A

U

F O I D I T A

BA

SALT

OP IC

RIT

I CO

C L A S I F I C A C I O N Q U I M IC A D E L E M A IT R E (1 9 8 8 )

D I A G R A M A TA S

S= Séries subalcalinas (sobresaturadas).

A=Séries alcalinas (transicionais).

F= Séries foídicas (subsaturadas).

1,2,3=Trend de evolução

Nomenclatura para classificar as rochas vulcânicas de arco de ilha-margem continental ativa, é baseada em parâmetros químicos como o conteúdo de K2O vs SiO2, permitindo estabelecer limites entre as séries toleíticas, cálcio-alcalina e shoshonítica destes ambientes.

CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS VULCÂNICAS

Diagrama Alcalis vs. Sílica de vulcânicas do Hawai:Diagrama Alcalis vs. Sílica de vulcânicas do Hawai:Podem ser distinguidosdois grupos: Podem ser distinguidosdois grupos: alcalinasalcalinas e e subalcalinassubalcalinas

Figure 8-11. Total alkalis vs. silica

diagram for the alkaline and sub-alkaline rocks

of Hawaii. After MacDonald (1968).

GSA Memoir 116

DIAGRAMA PARA DISCRIMINAR AS ROCHAS

CÁLCIOALCALINAS E TOLEÍTICAS

(MIYASHIRO 1978)

% F eO to t% M g O

1

5 0

5 5

6 0

6 5

7 0

7 5

2 3 4 5 6

% S

i O2

CA

LC

OA

LC

AL

I NO

TH

OL

EIT

ICO

O Tetraedro de Basalto com a base Ne-Ol-Q O Tetraedro de Basalto com a base Ne-Ol-Q

Os campos Acalino and subalcalino são novamnete Os campos Acalino and subalcalino são novamnete distintosdistintos

Left: the basalt tetrahedron (after Yoder and Tilley, 1962). J. Pet., 3, 342-532. Right: the base of the basalt tetrahedron using cation normative minerals, with the compositions of subalkaline rocks (black) and alkaline rocks (gray) from Figure 8-11, projected from Cpx. After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.

Campos de projeção dos diferentes tipos de basaltos no sistema nefelina-olivina-clinopiroxênio-quartzo, segundo Yoder e Tilley (1962): Os basaltos toleíticos se projetam em volume compreendido entre a vértice Qz e o plano Cpx-Pl-Opx (plano de saturação de sílica). Os basaltos alcalinos se projetam em volume compreendido entre o planp Cpx-Ol-Pl (plano de subsaturação em sílica) e a vértice Ne. Os basaltos transicionais se projetam em volume compreendido entre os planos de saturação e subsaturação.

C p x C p x C p x C p x C px

O l O l

O l

O l

P l

Pl

P lP l

O p x O p x

O p x

N e Q z

Q z

Ur t

it a

B A S A N ITA

Tefrita

B a sa lto m e lilítico

Nef

e lin

ita (i

jolit

a )Fas

inita

Pic

r ita E

ucr

ita

Alli

v alit

a

Ne fe lin ita

o livín ica

A n

Gab

ro (

basa

lto)

P iroxen ita

Webst er it a

BASA

LTO

HIPER

STE NIC

O

(GA

B RO

)

N orita

T O L E I TAD o le r ita Q z

T O L E I TA O L I V IN I C A

BA

SAL

TO

OL

IVIN

ICO

A nortos ita

B ron zi

tita

B a sa lto

p i cr í

t ico

B a s a ltoa lto A l2 O 3

D u n ita S axon itaP er ido titaL herzo lita

Troct

olita

N e

G ru p o d e los b a sa lto s a lca lin o s

G ru p o d e las to le ita s o liv ín ica s

G ru p o s d e lo s b a sa lto s to le ític os

Classificação dos basaltos

sobre a base de minerais

normativos

F

A M

Calc-alkaline

T

ho leiitic

Diagrama AFM :Diagrama AFM : podem se subdividir a série podem se subdividir a série subalcalina entre as série toleítica e cálcioalcalinasubalcalina entre as série toleítica e cálcioalcalina

AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circles) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.

Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand

(1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid Rocks. Chapman Hall.

Plot of CaO (green) and (Na2O + K2O)

(red) vs. SiO2 for the Crater Lake data.

Peacock (1931) used the value of SiO2

at which the two curves crossed as his “alkali-lime index” (dashed line). b. Alumina saturation indices (Shand, 1927) with analyses of the peraluminous granitic rocks from the Achala Batholith, Argentina (Lira and Kirschbaum, 1990). In S. M. Kay and C. W. Rapela (eds.), Plutonism from Antarctica to Alaska. Geol. Soc. Amer. Special Paper, 241. pp. 67-76.

CharacteristicSeries Convergent Divergent Oceanic ContinentalAlkaline yes yes yesTholeiitic yes yes yes yesCalc-alkaline yes

Plate Margin Within Plate

A tabela de características utilizada mundialmente A tabela de características utilizada mundialmente para destacar as importantes diferenças entre as três para destacar as importantes diferenças entre as três sériesséries

After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman - Kluwer

INCORPORAÇÃO DOS ELEMENTOS TRAÇOS NOS MINERAIS DAS ROCHAS ÍGNEAS

Os elementos traços entram na estrutura de um mineral por substituição iônica dos elementos majoritários, quando mais próximo seu raio iônico e sua

eletronegatividade o elemento que irá substituir.

Substitução dos elementos maiores por traços Feldspatos Ca,Na,K,

Al,Si

Ba, Eu, Pb, Rb

Ge

Olivina Mg,Fe

Si

Co, Cr, Mn, Ni

Ge

Clinopiroxênios Ca,Na,

Mg,Fe,

Si

Ce, La, Mn

Co, Cr, Ni, Sc, V, Ge

Micas K

Al,Mg,Fe

Si, Al

Ba, Cs, Rb

Co, Cr, Li, Mn, Sc, V, Zn

Ge

Apatita Ca

P

Ce, La, Mn, Sr, Th, U, Y

As, S, V

Zircão Zr

Si

Ce, Hf, La, Lu, Th, Y, Yb

P

Elementos traços

abundantes, formam minerais

acessórios Ex:. O

zirconio forma o zircão.

ELEMENTOS TRAÇOS INDICADORES, E A EVOLUÇÃO DOS MODELOS PETROGENÉTICOS

Ni, Cr.

Altos valores destes elementos (Ni=250-300ppm,Cr=500-600), indicam a derivação do magma, de um peridotito. A disminuição progressiva de Ni em uma série de rochas, sugere fracionamento de olivina. Disminuição do conteúdo de Cr sugere fracionamento de espinélio e clinopiroxênio.

Ba Sustituição do K do feldp K, hornblenda e biotita.Trocas de conteúdo de Ba na razão K/Ba, indica as fases do processo.

Rb Sustituição do K do feldp K, hornblenda e biotita.Trocas na razão K/Rb, indica as fases, do processo petrogenético.

Sr Sustituição do Ca no plag. e do K nos felp. K, Sr, e a razão Ca/Sr, são usados como indicadores dos níveis de fracionamento dos plagioclásios.

REE A granada e a horblenda particiona REE pesadas.A esfena REE leves.O Eu é fracionado pelos feldspatos refletindo anomalias positivas ou negativas.