Aula 6
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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.