Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: The common presence of large volumes of coarse-grained olivine in kimberlite magmas has been proposed to attest to the volume of mantle xenolith material that has been disaggregated during the ascent of the magma. Orthopyroxene should constitute 10-50 vol% of mantle xenoliths in kimberlites, some of which must be disaggregated into the kimberlite, yet it is typically absent. This work tests the stability of orthopyroxene in ascending kimberlite magma by conducting experiments at pressures between 2.0 and 3.5 GPa and temperatures between 1100 and 1300°C. The starting material consisted of natural hypabyssal kimberlite that is close in composition to primary group I kimberlite magma with 5wt% orthopyroxene sourced from a natural peridotite added. At higher temperatures and pressures it is seen that orthopyroxene quantities exceed that of the starting material, but at lower temperatures and pressures it is absent. These results indicate that orthopyroxene is not stable in the magma composition investigated within the shallower part of the sub-continental lithospheric mantle. Based on increased olivine volumes in the experiments where orthopyroxene disappeared, as well as textural relationships between olivine and orthopyroxene, it is found that orthopyroxene dissolution is incongruent along the reaction Mg2Si2O6 (opx) = Mg2SiO4 (ol) + SiO2 (in the liquid). It is concluded that this reaction leads to a maximum addition of 5.5 vol% peritectic olivine to the kimberlite as it ascends through the depths equivalent to a pressure window of 2.0 to 3.5 GPa. / AFRIKAANSE OPSOMMING: The common presence of large volumes of coarse-grained olivine in kimberlite magmas has been proposed to attest to the volume of mantle xenolith material that has been disaggregated during the ascent of the magma. Orthopyroxene should constitute 10-50 vol% of mantle xenoliths in kimberlites, some of which must be disaggregated into the kimberlite, yet it is typically absent. This work tests the stability of orthopyroxene in ascending kimberlite magma by conducting experiments at pressures between 2.0 and 3.5 GPa and temperatures between 1100 and 1300°C. The starting material consisted of natural hypabyssal kimberlite that is close in composition to primary group I kimberlite magma with 5wt% orthopyroxene sourced from a natural peridotite added. At higher temperatures and pressures it is seen that orthopyroxene quantities exceed that of the starting material, but at lower temperatures and pressures it is absent. These results indicate that orthopyroxene is not stable in the magma composition investigated within the shallower part of the sub-continental lithospheric mantle. Based on increased olivine volumes in the experiments where orthopyroxene disappeared, as well as textural relationships between olivine and orthopyroxene, it is found that orthopyroxene dissolution is incongruent along the reaction Mg2Si2O6 (opx) = Mg2SiO4 (ol) + SiO2 (in the liquid). It is concluded that this reaction leads to a maximum addition of 5.5 vol% peritectic olivine to the kimberlite as it ascends through the depths equivalent to a pressure window of 2.0 to 3.5 GPa.

Geólogo / El presente trabajo realiza una revisión del desarrollo de magmatismo alcalino en el Neógeno en la Patagonia, en un contexto de subducción y de las implicancias tectónicas asociadas a su emplazamiento. Durante el Mioceno, la actividad magmática en la Patagonia se traslada desde el Batolito Patagónico (~25-16,4 Ma) hacia el este, a los intrusivos y lavas de pre-plateau (e.g. Secuencia Volcánica Zeballos, Complejo Plutónico Chaltén; ~17-12 Ma), con improntas marcadas de subducción, reflejando una migración del arco magmático. Cerca de los 14 Ma, comienza el emplazamiento de los basaltos de main-plateau al este de la cadena andina (~14-4 Ma). Estas lavas, en conjunto con los intrusivos transicionales de Torres del Paine (12,5 Ma) y Monte Balmaceda (~15 Ma) y San Lorenzo (6 Ma), presentan una signatura transicional a alcalina, con menores razones Ba/Nb, (Sr/P)N y, en general, menores anomalías de HFSE en comparación a las rocas de pre-plateau. Posteriormente, desde los ~9 Ma se emplazan basaltos de post-plateau con signatura típica de OIB. Para interpretar estas tendencias, modelos previos han sugerido que la génesis de las lavas de plateau (main- y post-) no estaría relacionada a un magmatismo de arco, sino más bien a uno de intraplaca, debido al ascenso de manto astenosférico a través de ventanas en la placa subductante, provocadas por la subducción de la Dorsal de Chile bajo el margen continental. No obstante, algunas de las edades de las lavas main-plateau preceden el arribo de la dorsal a sus latitudes en hasta ~8 Ma, objetando la consistencia de estos modelos. Se propone, sin embargo, que las lavas de main-plateau representarían, más bien, la transición de un magmatismo de arco a uno de intraplaca. Su origen estaría relacionado a la subducción de una corteza oceánica joven de alta temperatura, la que se deshidrataría tempranamente en el ante-arco y aportaría menores cantidades de fluido en la generación de fundido. De esta forma, el magma se originaría a partir de menores tasas de fusión parcial y mayor temperatura, por lo que presentaría una menor influencia de los componentes derivados del slab y un enriquecimiento relativo en álcalis, prescindiendo del ascenso de material mantélico durante este periodo.

Dois experimentos de fusão por desidratação de quartzo-biotita anfibolito do Complexo Metamórfico Piracaia, Estado de São Paulo, foram efetuados sob condições de 950°C, 900 e 1100 MPa, em aparato pistão-cilindro, tipo end-loaded, Bristol de 200 tons. Em ambos foram utilizadas cápsulas e celas experimentais constituídas por \'Au IND.75\'\'Pd IND.25\' e folha de Pb - NaCl - vidro pirex - grafita - MgO, respectivamente. O tempo total dos experimentos foi superior a 160h e eles simulam condições da crosta inferior (ca. 30 km de profundidade) e crosta inferior profunda (ca. 35-40 km), respectivamente. A amostra de partida apresenta estrutura levemente bandada, migmatítica, textura granoblástica equigranular de granulação média e M\' \'quase igual a\' 50. Localmente apresenta venulações tardias contendo epídoto. Anfibólio cálcico e plagioclásio constituem 90%vol. e ocorrem em proporção próxima a 1:1; em menor proporção aparecem flogopita (5%), quartzo (4%) e os acessórios titanita, apatita, sulfetos, allanita, zircão. A rocha apresenta assinatura geoquímica similar aos E-MORBs, contendo teores mais elevados de K2O e ETRLs em relação a anfibolitos típicos de afinidade MORB. O anfibólio corresponde a pargasita/Mg-hornblenda (0,51 \'<OU=\' mg# \'<OU=\' 0,62), enquanto o plagioclásio é oligoclásio (An20-25); a flogopita apresenta 0,53 mg# \'<OU=\' 0,60. O conteúdo em Al da hornblenda e o equilíbrio hornblenda-plagioclásio indicam pressões e temperaturas de metamorfismo/ migmatização sob 600 (±60) MPa e 660 (±50)°C. Nos dois casos foi obtido 15-20 %vol de fusão de composição monzogranítica, magnesiana, metaluminosa a moderadamente peraluminosa e 80-85 % de fases cristalinas residuais-reequilibradas e/ou neoformadas. Entre estas, predominam o plagioclásio zonado reequilibrado (50% vol, com núcleos de oligoclásio e bordas de andesina) e, como fases neoformadas, ortopiroxênio (Opx) enstatítico (0,67 \'<OU=\' mg# \'<OU=\' 0,85) e clinopiroxênio (Cpx) augítico (0,64 <= mg# <= 0,77), que constituem 19-24% (maior no experimento sob 900 MPa), em uma proporção cpx:opx mais ou menos constante de aproximadamente 10:1. Óxidos neoformados de Fe-Ti correspondem a Ti-magnetita e ilmenita nos experimentos sob 900 e 1100 MPa, respectivamente. Pargasita/Mgedenita (9%) e flogopita residuais/reequilibradas aparecem particularmente nas zonas de borda das cápsulas experimentais; a biotita apenas no experimento de menor pressão. Entre os minerais acessórios, a titanita é a fase mais reativa, aparecendo frequentemente com mantos de óxidos de Fe-Ti. Granada, ao contrário do inicialmente esperado, não aparece entre os produtos do experimento de maior pressão. Os anfibólios apresentam valores mg# algo menores e ocupações de Ca+Na+K maiores no sítio cristalino A quando comparados aos presentes na amostra de partida. As condições de fugacidade de O2 ( fO2) calculadas para o equilíbrio oxired entre Timagnetita e ilmenita do experimento sob 1100 MPa indicam condições relativamente oxidantes, pouco superiores ao buffer Ni-NiO (\'quase igual a\'\'delta\'NNO+0,5). As atividades de H2O (aH2O), estimadas a partir das composições normativas Qz-Ab-Or dos vidros (fusões), sugerem valores abaixo da saturação e pouco menores (0,3 -0,5) para o experimento de maior pressão. Estimativas de P e T independentes, bem como de partição Mg-Fe, embasadas em termômetros e termobarômetros envolvendo os pares opx-fusão, cpxfusão e opx-cpx e partições Mg-Fe entre estas fases [KD(Fe-Mg)Opx-Liq, KD(Fe-Mg)Cpx-liq e KD(Fe-Mg)Opx-Cpx] são perfeitamente compatíveis com as esperadas para as condições de realização dos experimentos e sugerem que ambos alcançaram condições próximas e/ou de equilíbrio mesmo nas zonas centrais das cápsulas. As variações composicionais dos produtos e das texturas associadas reafirmam a ideia de que, em processos de fusão deste tipo, o equilíbrio químico é geralmente alcançado antes que o equilíbrio textural. Os resultados obtidos indicam que a fusão por desidratação de pequenas parcelas (15- 20%) de anfibolitos \"enriquecidos\" sob temperaturas de 950°C e pressões na faixa entre 900 e 1100 MPa, pode gerar fusões monzograníticas magnesianas, metaluminosas a marginalmente peraluminosas, com K2O>Na2O, similares aos líquidos precursores do denominado magmatismo de \"tipo-I\", em parte gerados por fusão de rochas meta-ígneas da crosta inferior. A fusão de fontes meta-basálticas deste tipo e a extração dos líquidos insaturados em H2O produzidos deixaria para trás um resíduo de hornblendaclinopiroxênio-granulito máfico, representativos das fácies granulito intermediário, dado pelo equilíbrio entre ortopiroxênio e plagioclásio. A ausência de granada no experimento de maior pressão, bem como as composições monzograníticas obtidas para as fusões, possivelmente estão relacionadas à composição, relativamente \"enriquecida\", do material de partida utilizado quando comparado aos experimentos similares da literatura, efetuados a partir de anfibolitos típicos, que resultam em fusões menos evoluídas, com composições tonalíticas/trondhjemíticas a granodioríticas. / Two dehydration melting experiments of a quartz-biotite amphibolite of the Piracaia Metamorphic Complex (São Paulo, Brazil) were carried out at a temperature of 950°C, and pressure ranges of 900 and 1100 MPa, in an end-loaded, Bristol Type, pistoncylinder apparatus of 200 ton. Both experiments used experimental capsules and cells made of \'Au IND.75\'\'Pd IND.25\' and Pb foil - NaCl - Pyrex glass - Graphite - MgO, respectively. The total time of the two experiments was greater than 160 h and they simulate lower crust (~30 km) and deep lower crust (~35-40 km) conditions, respectively. The starting material employed is characterized by a migmatitic-like banding structure with equigranular granoblastic, medium-grained, texture and M\' (color index) \'quase igual a\' 50. Calcic amphibole and plagioclase are the main minerals (90 wt %) occurring in a 1:1 proportion ratio. Phlogopite (5 %), quartz (4%) and accessory minerals such as titanite, apatite, sulfides, allanite and zircon are also present. The rock has a geochemical signature of E-MORB, with relatively high content of K2O and LREE as compared with typical MORBderived amphibolites. The amphibole is pargasite/Mg-hornblende (0.51 \'<OU=\' mg# \'<OU=\' 0.62), while plagioclase is oligoclase (An20-25) and phlogopite has 0.53 \'<OU=\' mg# \'< OU\'= 0.60. Al-inhornblende and hornblende-plagioclase geothermobarometry point to P-T metamorphic conditions at 600 (± 60) MPa and 660 (± 50)°C. In both cases, it was obtained a 15-20%vol of magnesian monzogranitic melts of metaluminous to moderately slightly peraluminous signatures and 80-85% of newly formed and/or re-equilibrated, residual, crystalline phases. These include re-equilibrated plagioclase with zoned texture (50% vol, from oligoclase cores to andesine rims) and newly formed orthopyroxene (enstatite, 0.67 <= mg# <= 0.85) and clinopyroxene (augite, 0.64 \'< OU=\' mg# \'<OU=\' 0.77) constituting 19-24% (great volume in the 900 MPa experiment) and with a cpx:opx relatively constant proportion of 10:1. Newly grown Fe-Ti oxides are Timagnetite and Ti-magnetite together with ilmenite in the 900 and 1100 MPa experiments, respectively. Residual, re-equilibrated, pargasite/Mg-edenite (9%) and phlogopite appear particularly in capsules border areas; biotite occurs only in the low-pressure experiment. Among the accessory minerals, titanite is the most reactive, with rims of FeTi oxides. Garnet, unlike expected, was not found among the products of the highpressure experiment. Amphiboles have lower mg# and higher Ca+Na+K occupations in the A sites as compared with those of the starting material. Oxygen fugacity (fO2) calculated for redox equilibrium between Ti-magnetite and ilmenite from the highpressure experiment indicates oxidizing conditions somewhat above the Ni-NiO \'quase igual a\' \'\'delta\' NNO+0.5) buffer. Water activities (aH2O) estimates from the Qz-Ab-Or normative compositions of the formed glasses suggest under-saturated water environments, with values somewhat lower (0,3 -0,5) for the low-pressure experiment. Independent pressure and temperature estimates as well as Fe-Mg partitioning coefficients, based on opx-melts, cpx-melts and opx-cpx pairs thermometry and thermobarometry and Fe-Mg partitioning coefficients [KD(Fe-Mg)Opx-melt,KD(Fe-Mg)Cpx-melt and KD(Fe-Mg)Opx-Cpx], are compatible with the expected results under the selected conditions for both experiments and suggests that equilibrium or near-equilibrium conditions were reached in the central area of the capsules. Compositional variations in the final products and associated textures reaffirm the idea that, in melting experiments of the conducted type, chemical equilibria is reached before textural equilibria. Experimental results indicate that dehydration melting in relatively small fractions (15- 20% melt volumes) of \"enriched\" amphibolites under a temperature of 950°C and pressures between 900 and 1100 MPa could generate magnesian monzogranitic melts with a metaluminous to moderately peraluminous character and K2O>Na2O, like precursor liquids of the so-called I-type magmatism, partly generated by partial melting of meta-igneous rocks constituting the lower crust. The partial melting of such meta-basaltic sources and extraction of the waterundersaturated liquids would leave behind a hornblende-clinopyroxene bearing mafic granulite residue representative of the intermediate granulite facies given by the orthopyroxene and plagioclase equilibria. The absence of garnet in the higher-pressure experiment as well as the monzogranitic compositions obtained are related to a relative \"enriched\" nature of the starting material as compared to other experimental results, starting from typical amphibolites, which result in less evolved melts, with tonalitictrondhjemitic to granodioritic compositions.

O presente trabalho investiga processos de interação e mistura parcial de magmas monzodioríticos e sieníticos s.l. no Plúton Piracaia,(~ 580 Ma), que pertence à Província Granítica Itu, de caráter pós-orogênico. O Plúton Piracaia é uma intrusão alongada com cerca de 30 km2, formada por cinco unidades: Monzodioritos grossos (Mdr); Monzodioritos finos (Mdf); Monzonitos heterogêneos (Mh); Sienitos (Sie); quartzo sienitos e quartzo monzonitos (Qsie). Como base para a caracterização dos processos de interação de magmas, foram estimados os parâmetros físico-químicos dos magmas primários e híbridos identificados no plúton. As temperaturas liquidus foram estimadas a partir da saturação em apatita, e são da ordem de 950-1050°C para os magmas mais primitivos (Mdf) e 850-900°C para os mais diferenciados (quartzo sienitos). As temperaturas solidus, estimadas através das relações de equilíbrio entre hornblenda e plagioclásio, são da ordem de 750°C para Mdf, e 650-700°C para Sienitos e quartzo sienitos (Qsie). A profundidade de alojamento do plúton é estimada em ~13-15 km com base nas pressões estimadas para Mdf com base no conteúdo de Al na hornblenda. A concentração de H2O nos magmas foi estimada com base no teor de An do plagioclásio, conhecida a temperatura de cristalização, que indicou valores da ordem de 2,5-3,3% para Mdf, alcançando até 5% nos quartzo sienitos. Estimativas da fO2 a partir da composição química de cristais de magnetita e ilmenita não puderam ser obtidas, devido a reequilíbrio pós-magmático. Deste modo, foram obtidos valores aproximados com base no conteúdo de ulvoespinélio de cristais de magnetita reconstituídos e no conteúdo da molécula ilmenita dos cristais de ilmenita; em paralelo, foram também utilizadas as razões Fe/(Fe/Mg) de anfibólio e biotita. Os resultados revelaram um importante contraste entre as unidades Mdf e Mdr, caracteristicamente oxidadas, com valores próximos aos do buffer NNO, e as demais unidades, onde quartzo sienitos (Qsie) e especialmente Sie mostram-se mais reduzidas. Os baixos valores de susceptibilidade magnética medidos em campo para as unidade Sie e Mh, que a ela se associa, devem ser reflexos do seu caráter mais reduzido. Ao longo da história de construção da câmara, que foi alimentada intermitentemente por magmas de composição variada, dois eventos principais de interação de magmas foram identificados, com características distintas: (i) interação de magmas monzodioríticos (Mdf) e sieníticos (Sie), gerando a unidade de Monzonitos heterogêneos (Mh), na qual a intensa interdigitação de porções monzodioríticas e sieníticas sugere uma forte atuação mecânica, favorecendo a hipótese de que os magmas tenham se misturado previamente ao alojamento final; e (ii) interação de magmas monzodioríticos (Mdf) e quartzo sieníticos (Qsie), gerando diversas estruturas de coexistência, mistura localizada e possivelmente as rochas quartzo monzoníticas da unidade ( Qsie); neste caso, a interação entre os magmas possivelmente ocorreu na câmara magmática, como sugerido pelas características das estruturas indicativas de coexistência (enclaves e pillows de composição monzodiorítica). / The present study investigates the interaction and partial mixing of monzodiorite and syenite s.l. magmas in the Piracaia Pluton (~580 My), which is part of the post-orogenic Itu Granite Province. The Piracaia Pluton is an elongated intrusion with approximately 30 km², composed by five units: Coarse-grained monzodiorites (Mdr); Fine-grained monzodiorites (Mdf); Heterogeneous monzonites (Mh); Syenites (Sie); quartz syenites and quartz monzonites (Qsie). The physico-chemical crystallization parameters of the primary and hybrid magmas identified in the pluton were determined as references for the characterization of the magma interaction processes. The liquidus temperatures were estimated based on apatite saturation, and are in the range of 950-1050º C for the most primitive magmas (Mdf) and 850-900º C for the more differentiated ones (quartz syenites). The solidus temperatures, estimated on the basis of the equilibrium between hornblende and plagioclase, are about 750º C for Mdf, and 650-700º C for and quartz syenites (Qsie). The depth of emplacement is estimated at 13-15 km, as indicated by pressure estimates for Mdf, based on the Al-in-hornblende content. The H2O concentration of the magmas was estimated based on the An content of plagioclase, with results are in the range of 2.5-3.3% for Mdf, reaching up to 5% in quartz syenites. fO2 estimates based on the composition of coexisting magnetite and ilmenite could not be performed, due to post-magmatic re-equilibration. However, approximate values were obtained based on the ulvospinel content of reconstructed titanomagnetite crystals, and on the content of ilmenite molecule in ilmenite crystals; in parallel, the Fe/(Fe/Mg) ratios of amphibole and biotite were also used. The results show an important difference between the Mdf and Mdr units, which are distinctively oxidized, with values near the NNO buffer, and the other units which have lower ?O2, the quartz syenites and especially the syenites being the more reduced units. The lower magnetic susceptibility values measured in the field for the Sie and Mh units must reflect their more reduced nature. During the construction of the magma chamber, which was intermittently recharged by magmas of varied composition, two main events of magma interaction with distinct characteristics were identified: (i) the interaction of monzodiorites (Mdf) and syenites (Sie), generating the Heterogeneous monzonite unit, in which the interfingering of monzodiorite and syenite portions suggest a strong mechanical interaction, favoring the hypothesis that the magmas were already mixing previously to the final emplacement; (ii) interaction of monzodiorite (Mdf) and quartz syenite (Qsie), generating diverse mingling structures, local hybridization and possibly the quartz monzonite rocks of the unit Qsie; in this case, the magma interaction must have occurred at the magma chamber, as suggested by the type of structures indicative of coexistence (enclaves and monzodiorite pillows).

O presente trabalho investiga processos de interação e mistura parcial de magmas monzodioríticos e sieníticos s.l. no Plúton Piracaia,(~ 580 Ma), que pertence à Província Granítica Itu, de caráter pós-orogênico. O Plúton Piracaia é uma intrusão alongada com cerca de 30 km2, formada por cinco unidades: Monzodioritos grossos (Mdr); Monzodioritos finos (Mdf); Monzonitos heterogêneos (Mh); Sienitos (Sie); quartzo sienitos e quartzo monzonitos (Qsie). Como base para a caracterização dos processos de interação de magmas, foram estimados os parâmetros físico-químicos dos magmas primários e híbridos identificados no plúton. As temperaturas liquidus foram estimadas a partir da saturação em apatita, e são da ordem de 950-1050°C para os magmas mais primitivos (Mdf) e 850-900°C para os mais diferenciados (quartzo sienitos). As temperaturas solidus, estimadas através das relações de equilíbrio entre hornblenda e plagioclásio, são da ordem de 750°C para Mdf, e 650-700°C para Sienitos e quartzo sienitos (Qsie). A profundidade de alojamento do plúton é estimada em ~13-15 km com base nas pressões estimadas para Mdf com base no conteúdo de Al na hornblenda. A concentração de H2O nos magmas foi estimada com base no teor de An do plagioclásio, conhecida a temperatura de cristalização, que indicou valores da ordem de 2,5-3,3% para Mdf, alcançando até 5% nos quartzo sienitos. Estimativas da fO2 a partir da composição química de cristais de magnetita e ilmenita não puderam ser obtidas, devido a reequilíbrio pós-magmático. Deste modo, foram obtidos valores aproximados com base no conteúdo de ulvoespinélio de cristais de magnetita reconstituídos e no conteúdo da molécula ilmenita dos cristais de ilmenita; em paralelo, foram também utilizadas as razões Fe/(Fe/Mg) de anfibólio e biotita. Os resultados revelaram um importante contraste entre as unidades Mdf e Mdr, caracteristicamente oxidadas, com valores próximos aos do buffer NNO, e as demais unidades, onde quartzo sienitos (Qsie) e especialmente Sie mostram-se mais reduzidas. Os baixos valores de susceptibilidade magnética medidos em campo para as unidade Sie e Mh, que a ela se associa, devem ser reflexos do seu caráter mais reduzido. Ao longo da história de construção da câmara, que foi alimentada intermitentemente por magmas de composição variada, dois eventos principais de interação de magmas foram identificados, com características distintas: (i) interação de magmas monzodioríticos (Mdf) e sieníticos (Sie), gerando a unidade de Monzonitos heterogêneos (Mh), na qual a intensa interdigitação de porções monzodioríticas e sieníticas sugere uma forte atuação mecânica, favorecendo a hipótese de que os magmas tenham se misturado previamente ao alojamento final; e (ii) interação de magmas monzodioríticos (Mdf) e quartzo sieníticos (Qsie), gerando diversas estruturas de coexistência, mistura localizada e possivelmente as rochas quartzo monzoníticas da unidade ( Qsie); neste caso, a interação entre os magmas possivelmente ocorreu na câmara magmática, como sugerido pelas características das estruturas indicativas de coexistência (enclaves e pillows de composição monzodiorítica). / The present study investigates the interaction and partial mixing of monzodiorite and syenite s.l. magmas in the Piracaia Pluton (~580 My), which is part of the post-orogenic Itu Granite Province. The Piracaia Pluton is an elongated intrusion with approximately 30 km², composed by five units: Coarse-grained monzodiorites (Mdr); Fine-grained monzodiorites (Mdf); Heterogeneous monzonites (Mh); Syenites (Sie); quartz syenites and quartz monzonites (Qsie). The physico-chemical crystallization parameters of the primary and hybrid magmas identified in the pluton were determined as references for the characterization of the magma interaction processes. The liquidus temperatures were estimated based on apatite saturation, and are in the range of 950-1050º C for the most primitive magmas (Mdf) and 850-900º C for the more differentiated ones (quartz syenites). The solidus temperatures, estimated on the basis of the equilibrium between hornblende and plagioclase, are about 750º C for Mdf, and 650-700º C for and quartz syenites (Qsie). The depth of emplacement is estimated at 13-15 km, as indicated by pressure estimates for Mdf, based on the Al-in-hornblende content. The H2O concentration of the magmas was estimated based on the An content of plagioclase, with results are in the range of 2.5-3.3% for Mdf, reaching up to 5% in quartz syenites. fO2 estimates based on the composition of coexisting magnetite and ilmenite could not be performed, due to post-magmatic re-equilibration. However, approximate values were obtained based on the ulvospinel content of reconstructed titanomagnetite crystals, and on the content of ilmenite molecule in ilmenite crystals; in parallel, the Fe/(Fe/Mg) ratios of amphibole and biotite were also used. The results show an important difference between the Mdf and Mdr units, which are distinctively oxidized, with values near the NNO buffer, and the other units which have lower ?O2, the quartz syenites and especially the syenites being the more reduced units. The lower magnetic susceptibility values measured in the field for the Sie and Mh units must reflect their more reduced nature. During the construction of the magma chamber, which was intermittently recharged by magmas of varied composition, two main events of magma interaction with distinct characteristics were identified: (i) the interaction of monzodiorites (Mdf) and syenites (Sie), generating the Heterogeneous monzonite unit, in which the interfingering of monzodiorite and syenite portions suggest a strong mechanical interaction, favoring the hypothesis that the magmas were already mixing previously to the final emplacement; (ii) interaction of monzodiorite (Mdf) and quartz syenite (Qsie), generating diverse mingling structures, local hybridization and possibly the quartz monzonite rocks of the unit Qsie; in this case, the magma interaction must have occurred at the magma chamber, as suggested by the type of structures indicative of coexistence (enclaves and monzodiorite pillows).

A Formação Serra Geral é caracterizada por um expressivo volume de derrames básicos de composição toleítica e pela presença muito subordinada de vulcanitos ácidos. Inúmeros corpos intrusivos (soleiras e diques) são correlacionados a esta unidade e juntamente com os depósitos vulcânicos constituem a Província Magmática do Paraná. Este trabalho trata da investigação geológica e petrológica das intrusões básicas-intermediárias da região do Cerro do Coronel, a sudeste da cidade de Pantano Grande, RS. Esses corpos hipabissais estão estratigraficamente vinculados a Formação Serra Geral e formam um trend com orientação NW-SE. Apresentam contatos concordantes com rochas sedimentares das Formações Rio Bonito e Irati. Disjunções colunares são comuns em todas as ocorrências estudadas e são afetadas por forte fraturamento NE e NW. A pequena variação faciológica é caracterizada por termos equigranulares finos a muito finos e raramente porfiríticos. Texturalmente essas rochas apresentam o predomínio da textura intergranular e subofítica ocasional. São constituídos essencialmente por plagioclásio, augita, minerais opacos como minerais primários e material de baixa cristalinidade como etapa final da cristalização. Os dados geoquímicos de elementos maiores e traços permitem classificar as rochas desses corpos hipabissais como andesito-basaltos de afinidade toleítica, cuja evolução deu-se por mecanismos de cristalização fracionada. As características dos elementos maiores, traços e ETR são compatíveis com as apresentadas para magmatismo vinculados a grandes províncias toleíticas continentais. Estas rochas apresentam concentrações de TiO2 inferiores à 2% mostrando uma tendência para o magma-tipo Esmeralda. / The Serra Geral Formation is characterized by a significant volume of basic flows whith tholeiitic composition and the presence of acids volcanites subordinate. Several intrusive bodies (dikes and sills) are correlated to this unit and along with volcanic deposits constitute the Paraná Magmatic Province. This paper deals with the investigation of geological and petrological basic-intermediate intrusions in the region of the Cerro do Coronel, southeast of the city of Pantano Grande, RS. These hypabyssal bodies are stratigraphically linked to the Serra Geral Formation and they make a trend oriented NW-SE. The contacts are concordant with the sedimentary rocks Rio Bonito and Irati Formations. Columnar disjunctions are common in all instances studied and are affected by strong NE and NW fracturing. The few facies variation is characterized by terms equigranular fine and very fine rarely porphyritic. These rocks are the predominant intergranular texture and occasional subophitic texture. They consist essentially of plagioclase, augite, opaque minerals such as primary minerals and crystallization residue such as final stage of crystallization. Geochemical data of major and trace elements allow to classify the rocks of these bodies such as andesite-basalt hypabyssal with tholeiitic affinity, whose evolution occurred by fractional crystallization mechanisms. The characteristics of the major, trace and REE elements are compatible with those presented for magmatism linked to large continental tholeiitic provinces. These rocks have concentrations below the 2% TiO2 showing a tendency to Esmeralda magma-type.

Large-volume silicic eruptions are often evacuated from magma reservoirs which display gradients in composition, temperature, crystallinity, and volatile content. The 9.7 Ma Devine Canyon Tuff (DCT) of eastern Oregon represents such an eruption, with >300 km³ of compositionally zoned pyroclastic material deposited as a variably-welded ignimbrite. The ignimbrite displays homogenous bulk tuff major element compositions with a wide range of trace element compositions, allowing for the investigation of how these magmas were generated, stored, and modified in the magma reservoir by studying pumices which represent the primary magmas composing the DCT. Five pumices ranging from dacite to rhyolite bulk compositions were selected across the range of trace element compositions and were crushed and sieved to measure how crystallinity and mineral abundances change within each pumice at different particle size fractions. Single alkali feldspar and clinopyroxene crystals were analyzed using EMP and LA ICP-MS from each pumice. Physical results yielded a systematic decrease in crystallinity from 22% to 3% going from the dacite to the most evolved rhyolite composition, with the highest crystallinity occurring between <991-425 microns for all pumices analyzed. The dacite pumices displayed a glomerocrystic texture not observed in rhyolite pumices. Two populations of crystals were distinguished using single crystal chemical data, one belonging to the rhyolitic magmas and another belonging to the dacitic magma. Acquired mineral data have relevance for how strongly zoned with regard to trace elements the rhyolitic magmas of the DCT were, how these magmas were generated, and how they were stored within the magma reservoir. Applying melt extraction models to explain observed patterns in trace element compositions between pumices is problematic. In this model, the observed range of trace elements in rhyolite pumices would be attributed to two separate melt extraction events from an intermediate crystal mush where the first expulsion of melt from the mush produced the most evolved rhyolite composition and a second expulsion coupled with partial melting produced a second rhyolite with an indistinguishable major element composition but less evolved trace element composition. Mixing of these two rhyolite end members would then be needed for generating the range of intermediate rhyolite compositions. Magma mixing modeled using a mixing equation produced a poor fit for trace elements, suggesting the range of observed trace element compositions cannot be solely generated through the mixing of the extracted rhyolite melts but require processes that subsequently modify the mixed rhyolite compositions. The occurrence of crystal aggregates in the dacite may represent fragments of the crystal mush. However, the dacite was unlikely produced by partial remelting of the crystal mush, generating a less evolved, more intermediate bulk composition. In summary, mush extraction combined with partial melting of the crystal mush and mixing of compositional end members cannot fully explain the trace element patterns observed in the DCT pumices thus warranting further study.

Au sein de l'équipe Microsystèmes Magnétiques du Laboratoire d' Electrotechnique de Grenoble, nous avons conçu et modélisé un micro-actionneur bistable entièrement intégré, ayant une partie mobile se déplaçant de 120 µm en moins de 500 µs et de surface inférieure à 10 mm². L'actionnement est magnétique. La partie mobile, constituée d'un micro-aimant en CoPt, se déplaçe verticalement sans aucun contact mécanique (lévitation) entre ses deux butées, également constituées de micro-aimants. La modélisation statique puis dynamique (6 DDL) a été faite grâce à deux logiciels : Dipole 3D et Mathcad. L'optimisation avec Pro@Design des paramètres géométriques du micro-actionneur a permis de fortement réduire le courant et donc l'énergie de commutation (20 µJ). Une étude thermique expérimentale et théorique du micro-actionneur montre que les conducteurs peuvent être alimentés par des impulsions de courant de 90000 A/mm² pendant 500 µs. Les briques de bases technologiques ont été mises au point et validées dans les salles blanches du CEA-LETI. Le micro-actionneur est en cours de prototypage.

Les roches plutoniques/volcaniques acides (SiO2 > 60 pd%) représentent un ensemble magmatique volumétriquement important sur les continents émergés mais mineur lorsque comparé aux basaltes des rides médiocéaniques (MORB pour Mid Ocean Ridge Basalt) qui tapissent l'essentiel du fond des océans et donc à peu près 60-70% de la surface du globe terrestre. Leur variabilité chimique en éléments majeurs est cependant grande, notamment au travers du rapport aluminium/alcalins, contrastant en cela avec la monotonie affichée par la plupart des MORBs pour lesquels les discriminations pétrogénétiques demandent un recours presque systématique à la géochimie d'éléments traces ou à la géochime isotopique. A première vue cette variabilité des termes siliciques peut paraître surprenante dans la mesure où la plupart des granites sont généralement perçus ou vendus comme les produits ultimes de la différentiation des magmas basaltiques et, à ce titre, on devrait s'attendre à ce que la faible dispersion géochimique des magmas parents, tout au moins en ce qui concerne les éléments majeurs, soit léguée au magma fils, le granite. Ce concept fondateur de la pétrologie magmatique a reçu une base expérimentale solide grâce aux travaux de Norman Lévi Bowen qui est à la pétrologie magmatique ce que Charles Darwin est à la théorie de l'évolution des espèces en biologie. N.L. Bowen a, en effet, le premier proposé un modèle d'évolution cohérent pour la plupart des roches magmatiques reposant à la foi sur les lois de la physique moderne et sur l'observation rigoureuse des phénomènes naturels. L'avènement de cette théorie moderne est remarquablement retracé dans l'ouvrage de Edward Young, dont la lecture est très fortement recommandée à tout jeune chercheur en pétrologie, mais également aux moins jeunes qui pourraient avoir oublié certains aspects historiques, notamment en France où les opposants au modèle magmatique ont sévi au plus haut niveau jusque tard dans le vingtième siècle. La clef de voûte de cette théorie est que la différentiation des magmas basaltiques se fait par cristallisation fractionnée dont l'effet est d'enlever progressivement les éléments réfractaires, le Fe, Mg, Al, Ti et le Ca, du bain silicaté résiduel au profit des constituants plus légers c'est à dire les alcalins et la silice, selon une séquence d'apparition ou de cristallisation des minéraux principaux rigoureusement ordonnée. Tout magma mafique se doit ainsi de terminer son parcours dans le fameux diagramme ternaire Quartz-Nepheline-Kalsilite ou Petrogeny Residua System, par décantation progressive de ses constituants réfractaires. Selon le caractère alcalin plus ou moins marqué du magma parent basaltique, la ligne d'arrivée est franchie soit dans le domaine saturé en quartz ou silice, celui qui nous intéresse ici, soit dans le domaine sous-saturé, dont le minimum ternaire est représenté dans la nature par les phonolites, domaine qui ne sera que peu abordé dans ce mémoire. Les études pétrologiques et géochimiques ont montré cependant depuis longtemps qu'il existe un certain nombre de roches magmatiques qui n'obéissent pas aveuglément à ce schéma général.

L'activité des volcans andésitiques au niveau des arcs insulaires est caractérisée par une grande diversité dans leur style éruptif. Le dynamisme d'un même édifice volcanique peut aussi bien s'exprimer par une alternance d'éruptions de type "plinien" ou bien de type "peléen". Le sujet comporte deux aspects liés au fonctionnement local de la Soufrière de Guadeloupe et de la Montagne Pelée : l'étude de la dynamique d'une chambre magmatique superficielle et l'étude des phénomènes liés au dégazage des produits lors de la remontée dans le conduit volcanique.<br />Le premier aspect repose sur l'étude d'une éruption particulière de la Soufrière de Guadeloupe (1440 AD). La stratégie d'étude a été de coupler une étude pétrographique des produits émis avec une étude expérimentale. Cette approche nous a permis de contraindre avec précision les conditions pré-éruptives ainsi que la dynamique de la chambre magmatique qui s'est avérée être zonée thermiquement et chimiquement. <br />Le second aspect a consisté en l'acquisition des données naturelles et expérimentales sur les produits des éruptions historiques de la Montagne Pelée afin d'apporter des éléments nouveaux pour la compréhension du dynamisme des magmas andésitiques dégazés. La nature des produits a nécessité de coupler différentes approches (étude texturale des produits naturels, teneur en eau des verres résiduels, anisotropie de susceptibilité magnétiques sur les produits de dômes, expériences de décompressions contrôlées et acquisition de données expérimentales à basse pression).