Esta tese apresenta os resultados dos estudos petrográficos, geoquímicos e de química mineral dos enxames de diques ácidos e básicos e suas encaixantes graníticas associadas ao Batólito Pelotas nas regiões de Piratini e Pinheiro Machado, RS. Os dados obtidos apontam para a existência de dois tipos de diques contemporâneos, ácidos e básicos, gerados aparentemente por processos e fontes magmáticas distintas, com os primeiros sendo associados ao magmatismo da fase final (Granitos da Suíte Dom Feliciano) do Batólito Pelotas, desenvolvido já em regime tectônico extensional. Os diques básicos, apesar da composição distinta, mostram evidências de campo e petrográficas da existência de mistura de magmas, sugerindo contemporaneidade com os diques ácidos. A biotita é o principal mineral máfico dos diques ácidos, enquanto o piroxênio ao lado do plagioclásio mais cálcico (conteúdos mais elevados em moléculas de anortita) aparece associado aos diques básicos, sugerindo que o magmatismo de cada dique foi gerado em condições termodinâmicas e níveis crustais bastante diferentes. Os aspectos de campo e as texturas observadas nos granitos encaixantes mostram a existência da superposição de deformação no estado sólido, tanto em condições dúcteis quanto em condições rúpteis, deformações estas que não foram observadas nos diques. Contudo, as texturas observadas nos diques (micrográfica, mirmequítica, dentre outras) sugerem a presença de líquido residuais ricos em sílica interagindo com minerais de mais alta temperatura já cristalizados. Os dados geoquímicos caracterizam para a região de Piratini diques de composição riolito, traquito e basalto, enquanto para a região de Pinheiro Machado caracterizam diques de composição riolito, traquidacito, dacito, latito e basalto. O mg# revela que os diques ácidos da região de Piratini são mais evoluídos do que as demais rochas estudadas. Os riolitos e traquitos de Piratini têm características de um magmatismo alcalino, e os basaltos, de magmatismo transicional com afinidade alcalina. Os riolitos, dacitos, latitos e traquidacitos de Pinheiro Machado caracterizam-se como magmatismo cálcio alcalino alto-K e, moderadamente alcalino, com o basalto mostrando-se cálcio alcalino. Os diques ácidos de ambas as regiões estudadas representam um conjunto relativamente homogêneo com relação aos conteúdos dos elementos terras raras, e mostram conteúdos mais acentuados em ETR leves, anomalias fortemente negativas de Eu e valores baixos de ETR pesados, sugerindo fracionamento pelo feldspato alcalino. Os diagramas multi-elementares mostram padrão similar entre os diques ácidos e os granitos, com anomalias negativas em Ba, Sr, Eu, Ti, Sc e Ni, enriquecimento em relação ao condrito em K, Rb, Zr, Y e Tb, enquanto o padrão dos diques básicos apresenta anomalias positivas em Ba, Ti, Sr, Eu e La, sendo levemente enriquecidos em relação ao condrito em K, Nd e Zr. A anomalia positiva em Eu pode ser explicada pela presença de anfibólio. A provável correlação dos diques ácidos com as suítes graníticas mais jovens do Batólito Pelotas sugere tratar-se de um magmatismo com características tectônicas tardi-a póscolisionais ao ciclo brasiliano. / New petrographic, geochemistry and mineral chemistry data from acid and basic dyke swarms, associated to the Pelotas Batholith in the Piratini, Pinheiro Machado regions, within the Rio Grande do Sul state are presented in this work. The obtained data suggest that the two types of dykes were generated by different magmatic sources and processes, within an extensional setting that was linked to the Pelotas Batholith. These data suggest also an affinity between the acid dykes and granites from the Dom Feliciano Suite. The basic dykes show different compositions. Field and petrographic evidences shown the existence of magma mixing, suggesting contemporaneity with the acid magmatism. Biotite is the mafic mineral of the acid rocks, whereas pyroxene and calcic plagioclase are the minerals of the basic rocks and together suggest that the magmatism was formed within different thermodynamic and crustal level situations. Field and structural characteristic of the host granitoids show solid-state superimposed deformations within ductile and ruptil regimes, a situation that was not seen in the dykes. Some dykes shown textures mirmekite and graphic suggesting the presence of residual liquid in contact with already crystallized higher temperature minerals. Geochemical data shown that the Piratini dikes are ryholites, trachites, and basalts, whereas of the Pinheiro Machado are ryholites, trachyandesites, dacites, lathites and basalts. Mg# suggest that Piratini acid dikes are more evolved than the other rocks. Ryholites and trachites from Piratini have alkaline to transitional characteristics. Ryholites, dacites, lathites and trachyandesites from Pinheiro Machado are high-k calc-alkaline to moderately alkaline, with the basaltic types showing calc-alkaline nature. The acid dykes of both regions up present one group of rocks relatively homogeneous with relation the rare earth element (REE) values, showing values more pronounced in light RRE, largely negative Eu anomalies and values low in heavy REE, suggesting fractionation of alkaline feldspar. Multielementary diagrams of the studied rocks shown similar pattern between the acid dykes and granites, with negative anomalies in Ba, Sr, Eu, Ti, Sc and Ni, and enrichement in relation to the chondrite in K, Rb, Zr, Y and Tb, whereas the basic dykes pattern shown positive anomalies in Ba, Ti, Sr, Eu and La, being lightly enriched in K, Nd and Zr. Positive Eu anomalies may be interpreted by presence of amphibole. The probable correlation of acid dykes with newer granitic suites of the Pelotas Batholith suggests magmatism with tectonic characteristics late and post-collisionals the Brasiliano Cycle.

Esta tese apresenta os resultados dos estudos petrográficos, geoquímicos e de química mineral dos enxames de diques ácidos e básicos e suas encaixantes graníticas associadas ao Batólito Pelotas nas regiões de Piratini e Pinheiro Machado, RS. Os dados obtidos apontam para a existência de dois tipos de diques contemporâneos, ácidos e básicos, gerados aparentemente por processos e fontes magmáticas distintas, com os primeiros sendo associados ao magmatismo da fase final (Granitos da Suíte Dom Feliciano) do Batólito Pelotas, desenvolvido já em regime tectônico extensional. Os diques básicos, apesar da composição distinta, mostram evidências de campo e petrográficas da existência de mistura de magmas, sugerindo contemporaneidade com os diques ácidos. A biotita é o principal mineral máfico dos diques ácidos, enquanto o piroxênio ao lado do plagioclásio mais cálcico (conteúdos mais elevados em moléculas de anortita) aparece associado aos diques básicos, sugerindo que o magmatismo de cada dique foi gerado em condições termodinâmicas e níveis crustais bastante diferentes. Os aspectos de campo e as texturas observadas nos granitos encaixantes mostram a existência da superposição de deformação no estado sólido, tanto em condições dúcteis quanto em condições rúpteis, deformações estas que não foram observadas nos diques. Contudo, as texturas observadas nos diques (micrográfica, mirmequítica, dentre outras) sugerem a presença de líquido residuais ricos em sílica interagindo com minerais de mais alta temperatura já cristalizados. Os dados geoquímicos caracterizam para a região de Piratini diques de composição riolito, traquito e basalto, enquanto para a região de Pinheiro Machado caracterizam diques de composição riolito, traquidacito, dacito, latito e basalto. O mg# revela que os diques ácidos da região de Piratini são mais evoluídos do que as demais rochas estudadas. Os riolitos e traquitos de Piratini têm características de um magmatismo alcalino, e os basaltos, de magmatismo transicional com afinidade alcalina. Os riolitos, dacitos, latitos e traquidacitos de Pinheiro Machado caracterizam-se como magmatismo cálcio alcalino alto-K e, moderadamente alcalino, com o basalto mostrando-se cálcio alcalino. Os diques ácidos de ambas as regiões estudadas representam um conjunto relativamente homogêneo com relação aos conteúdos dos elementos terras raras, e mostram conteúdos mais acentuados em ETR leves, anomalias fortemente negativas de Eu e valores baixos de ETR pesados, sugerindo fracionamento pelo feldspato alcalino. Os diagramas multi-elementares mostram padrão similar entre os diques ácidos e os granitos, com anomalias negativas em Ba, Sr, Eu, Ti, Sc e Ni, enriquecimento em relação ao condrito em K, Rb, Zr, Y e Tb, enquanto o padrão dos diques básicos apresenta anomalias positivas em Ba, Ti, Sr, Eu e La, sendo levemente enriquecidos em relação ao condrito em K, Nd e Zr. A anomalia positiva em Eu pode ser explicada pela presença de anfibólio. A provável correlação dos diques ácidos com as suítes graníticas mais jovens do Batólito Pelotas sugere tratar-se de um magmatismo com características tectônicas tardi-a póscolisionais ao ciclo brasiliano. / New petrographic, geochemistry and mineral chemistry data from acid and basic dyke swarms, associated to the Pelotas Batholith in the Piratini, Pinheiro Machado regions, within the Rio Grande do Sul state are presented in this work. The obtained data suggest that the two types of dykes were generated by different magmatic sources and processes, within an extensional setting that was linked to the Pelotas Batholith. These data suggest also an affinity between the acid dykes and granites from the Dom Feliciano Suite. The basic dykes show different compositions. Field and petrographic evidences shown the existence of magma mixing, suggesting contemporaneity with the acid magmatism. Biotite is the mafic mineral of the acid rocks, whereas pyroxene and calcic plagioclase are the minerals of the basic rocks and together suggest that the magmatism was formed within different thermodynamic and crustal level situations. Field and structural characteristic of the host granitoids show solid-state superimposed deformations within ductile and ruptil regimes, a situation that was not seen in the dykes. Some dykes shown textures mirmekite and graphic suggesting the presence of residual liquid in contact with already crystallized higher temperature minerals. Geochemical data shown that the Piratini dikes are ryholites, trachites, and basalts, whereas of the Pinheiro Machado are ryholites, trachyandesites, dacites, lathites and basalts. Mg# suggest that Piratini acid dikes are more evolved than the other rocks. Ryholites and trachites from Piratini have alkaline to transitional characteristics. Ryholites, dacites, lathites and trachyandesites from Pinheiro Machado are high-k calc-alkaline to moderately alkaline, with the basaltic types showing calc-alkaline nature. The acid dykes of both regions up present one group of rocks relatively homogeneous with relation the rare earth element (REE) values, showing values more pronounced in light RRE, largely negative Eu anomalies and values low in heavy REE, suggesting fractionation of alkaline feldspar. Multielementary diagrams of the studied rocks shown similar pattern between the acid dykes and granites, with negative anomalies in Ba, Sr, Eu, Ti, Sc and Ni, and enrichement in relation to the chondrite in K, Rb, Zr, Y and Tb, whereas the basic dykes pattern shown positive anomalies in Ba, Ti, Sr, Eu and La, being lightly enriched in K, Nd and Zr. Positive Eu anomalies may be interpreted by presence of amphibole. The probable correlation of acid dykes with newer granitic suites of the Pelotas Batholith suggests magmatism with tectonic characteristics late and post-collisionals the Brasiliano Cycle.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Marcio_Ramos_Botelho.pdf: 7363575 bytes, checksum: 7093095943e8e185a759d62d75529be8 (MD5) Previous issue date: 2011-02-02 / Dark subsurface horizons with morphological characteristics similar to sombric horizonts have been found in southern Brazil, particularly in the higher areas of the Pelotas Batholith, located in the eastern portion of the Escudo Sul-rio-grandense. The sombric horizon, initially identified by soil scientists who worked in the Belgian Congo, constitutes a diagnostic horizon in soil classification systems of FAO and Soil Taxonomy, but not in the Brazilian system. The conception of sombric horizon in these classification systems is of a free draining subsurface horizon, containing iluvial humus not associated with aluminum or dispersible by sodium, with value and/or lower chroma than the overlying horizon. In the field it can be differentiated from the buried A horizon by monitoring lateral variations and in the laboratory by analyzing thin sections. The mechanisms responsible for the genesis of the sombric horizon are still poorly understood, although most authors agree on the illuvial humus origin and that it constitutes a diagnostic horizon. Considering the need to characterize the occurrence of such horizons in the region and the possible reasons for its genesis this work aimed to describe the occurrence of soil profiles exhibiting dark subsurface horizons with similar morphology to the sombric horizon in the region of Pelotas Batholith and to investigate the organic matter involved in the process. To achieve this goal physical, chemical, morphological, mineralogical and isotopic studies were performed in ten soil profiles with dark subsurface horizons, two of them without the sombric morphological characteristics and another one with morphological evidence of buried A horizon, and two degraded areas. The results showed that: a) the position of the dark subsurface horizons coincide with the A2, AB, BA horizons, top of B horizon or AC/CR; b) the horizons with morphology similar to sombric are not buried horizons, as indicated by particle size analysis, mineralogy, morphology and lateral variations of these horizons in the field, c) the fractionation of humic substances indicated a process of illuviation of organic matter, especially humic acids, for all soil samples, showing that the illuviation of organic material occurs not only in profiles with sombric horizons; d) the absence of the E horizon, associated with the Al + ½ Feo criteria, optical density of oxalate extract, chemical fractionation and significant presence of illuvial subsurface cutans indicate that the podzolization process is only incipient in the soil profiles; d) the C isotopic composition indicate that a part of the dark subsurface horizons have organic matter from C4-type plants (grasslands), differing from to the present. In other profiles, there is a mixture of C3 plants (forests) and C4 plants with little or no variation from the current vegetation, suggesting that the genesis of these horizons is not related only to changes in vegetation; f) a significant part of the soils located on the Pelotas Batholith present are not adequately classified in the Brazilian soil classification system, g) the adoption of the horizon or sombric character and changes in the Argissolos Bruno-Acinzentados suborder in future editions of the Brazilian System of Soil Classification would fit better a significant part of the soil profiles of the study area. / Horizontes subsuperficiais escuros com características morfológicas similares ao sômbrico têm sido encontrados na região Sul do Brasil, particularmente nas áreas mais elevadas do Batólito Pelotas, situado na porção leste do Escudo Sul-rio-grandense. O sômbrico, inicialmente identificado por pedólogos belgas que trabalharam no Congo, constitui um horizonte diagnóstico nos sistemas de classificação de solos da FAO e da Soil Taxonomy, mas não no sistema brasileiro. A concepção de horizonte sômbrico nestes sistemas de classificação é a de um horizonte subsuperficial de drenagem livre, contendo húmus iluvial não associado ao alumínio, nem dispersável pelo sódio, com valor e/ou croma menores do que o horizonte sobrejacente. No campo pode ser diferenciado do horizonte A enterrado pelo acompanhamento das variações laterais ou no laboratório por análise em secções delgadas. Os mecanismos responsáveis pela gênese do horizonte sômbrico são ainda pouco compreendidos, apesar da maioria dos autores concordarem com a origem do húmus iluvial e de constituir horizonte diagnóstico. Diante da necessidade de caracterizar a ocorrência desse tipo de horizonte na região e do entendimento da gênese destes objetivou-se neste trabalho descrever a ocorrência de solos com horizontes de morfologia similar à do sômbrico na região do Batólito Pelotas e investigar o tipo de matéria orgânica envolvido no processo. Para atingir este objetivo foram realizadas análises físicas, químicas, morfológicas, mineralógicas e isotópicas em dez perfis de solos da região com horizontes subsuperficiais escuros, sendo dois deles sem as características morfológicas de sômbrico e outro com indícios morfológicos de horizonte A enterrado, além de duas áreas degradadas. A análise dos resultados permitiu verificar que: a) a posição destes horizontes coincide com os horizontes A2, AB, BA, topo do horizonte B ou ainda AC/CR; (b) os horizontes com morfologia similar a do sômbrico não constituem horizontes enterrados, conforme indicado pela análise granulométrica, mineralogia, morfologia e variações laterais destes horizontes no campo; c) o fracionamento das substâncias húmicas indicou haver um processo de iluviação de matéria orgânica, principalmente de ácidos húmicos, para todos os perfis estudados, mostrando que a iluviação de material orgânico não ocorre somente nos perfis com horizontes ―sômbricos‖; d) a ausência do horizonte E, associado aos critérios de Al + ½ Feo, densidade ótica do extrato de oxalato, fracionamento químico e presença significativa de cutans de iluviação em subsuperfície indicam que o processo de podzolização é apenas incipiente nos perfis; e) a composição isotópica do carbono indica que uma parte dos horizontes subsuperficiais escuros possui matéria orgânica oriunda de plantas do tipo C4 (gramíneas), com variação isotópica em relação à vegetação atual. Em outros, há mistura de plantas C3 (florestas) e C4 com pouca ou nenhuma variação em relação à vegetação atual, sugerindo que a gênese destes horizontes não esteja relacionada somente a mudanças na vegetação; f) parte significativa dos solos do Batólito Pelotas apresenta problemas de enquadramento na atual classificação brasileira de solos; g) a adoção do horizonte ou caráter sômbrico e mudanças na subordem dos Argissolos Bruno-Acinzentados em edições futuras do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos enquadraria melhor uma significativa parte dos perfis da área de estudo.