Submitted by Everaldo Pereira (pereira.evera@gmail.com) on 2017-04-20T12:14:41Z No. of bitstreams: 1 Cristina Carvalho.pdf: 39036952 bytes, checksum: f36370a583a53147a7b50fcf896e08b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T12:14:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristina Carvalho.pdf: 39036952 bytes, checksum: f36370a583a53147a7b50fcf896e08b9 (MD5) / Nos domínios dos terrenos granulíticos da porção centro-sul do Estado da Bahia, Nordeste do Brasil, entre os blocos Itabuna-Salvador-Curaçá e Jequié, ocorre uma série de corpos máfico-ultramáficos e gabroanortosíticos, cada um deles com dimensões inferiores a 100 km2. De norte para sul são conhecidos os seguintes maciços: Rio Piau, Samaritana/Carapussê, Mirabela, Palestina, Fazenda Provisão e Potiraguá. Destes, os maciços de Rio Piau, Samaritana/Carapussê e Potiraguá são de natureza essencialmente gabroanortosítica. As rochas anortosíticas destes maciços foram os objetos de estudo da presente pesquisa porque elas são ideais para se estudar os mecanismos de deformação e orientação preferencial cristalográfica do plagioclásio. O estudo das microestruturas do plagioclásio no Maciço de Rio Piau evidenciou que ele foi afetado por uma deformação na transição dúctil-rúptil. A presença de microfraturas, extinção ondulante, afinamento das geminações mecânicas, geminação em cunha, bandas de deformação, kink bands, pequenos encurvamentos dos planos de geminação do plagioclásio, e a ausência de estruturas tais como augen e matriz ou mantonúcleo são feições sugestivas de deformação no limite rúptil-dúctil. As análises das microestruturas do plagioclásio e dos piroxênios do Maciço da Samaritana/Carapussê colocaram em evidência a atuação da deformação magmática seguida de uma importante deformação dúctil. A deformação magmática é observada pelo alinhamento da maioria dos porfiroclastos de plagioclásio. A deformação dúctil é evidenciada pelas microestruturas de deformação plástica intracristalina, tais como extinção ondulante, geminação mecânica em cunha, bandas de deformação, encurvamento do plano da geminação, formação de subgrãos e de pequenos grãos recristalizados, que são abundantes tanto nos porfiroclastos de plagioclásio quanto nos grãos damatriz. A deformação dúctil dos piroxênios é atestada pela presença porfiroclastos com geminação encurvada e pela matriz recristalizada. Para o Maciço de Potiraguá, os estudos microestruturais mostraram que este foi submetido a uma deformação essencialmente magmática. A presença de microfraturasnos grãos de plagioclásio, deslocamento das geminações magmáticas e de minerais de alteração atestam que este maciço foi afetado por uma deformação rúptil posterior à sua cristalização e com a presença de fluidos, embora não tenha sido possível precisar quando ocorreu este tipo de deformação. Por meio da utilização da técnica EBSD (electron backscatter diffraction) foram obtidas informações sobre as orientações preferenciais cristalográficas que o plagioclásio desenvolve no estado magmático e no campo dúctil da deformação. A combinação dos estudos microestruturais e das orientações preferenciaiscristalográficas para o plagioclásio permitiram analisar e discutir os mecanismos de deformação e orientação desta fase mineral nos maciços gabro-anortosíticos do Sul da Bahia. Análises isotópicas Sm/Nd em rocha total forneceram idades TDM que variaram de 4000 a 3300 Ma para os maciços de Rio Piau e Samaritana/Carapussê e idades TDM de 1300 Ma para o Maciço de Potiraguá. Os valores positivos de JNd na idade TDM para todos os maciços sugerem que os magmas que geraram estas rochas tiveram uma derivação mantélica e não estavamcontaminados por material crustal na sua extração. Análises isotópicas 40Ar/39Ar em anfibólios de composição pargasítica do Maciço do Rio Piau forneceram uma idade de resfriamento de 2023±4 Ma. A mesma metodologia aplicada em biotitas titaníferas do Maciço da Samaritana/Carapussê forneceu uma idade de resfriamento de 1957±4 Ma. / ABSTRACT – Small (less than 100 km2) mafic-ultramafic and gabbro-anorthositic bodies occur in the central-south portion of the granulitic domains of the Bahia state, NE Brazil, between the Itabuna-Salvador-Curaçá Block and the Jequié Block. From north to the south, have been recognized the Rio Piau, Samaritana/Carapussê, Mirabela, Palestina, Provisão Farm and Potiraguá massifs. From these, the Rio Piau, Samaritana/Carapussê and Potiraguá massifs are an essentially gabbroic-anorthositic composition. The anorthositic rocks from these massifs have been investigated in the present study because they are ideal to the study of the plagioclase deformation mechanisms and lattice preferred orientation. Microstructural studies had evidenced that the Rio Piau Massif was affected by a brittle-ruptile deformation. The presence of microcracking, undulatory extinction, tapered deformation twins, deformation bands, kink bands, small scale bending of the twinning planes of the plagioclase, and the absence of structures such as augen and matrix or mantle-nucleus, are suggestive features of brittle-ruptile deformation transition. The magmatic deformation is observed by the alignment of the majority of the plagioclase porphyroclasts. The ductile deformation is evidenced by the microstructures of intracristaline plastic deformation, such as wave ondulatory, tapered deformation twins, deformation bands, bending of the twinning planes, subgrains and small recrystallized grains, that are abundant in such a way in the plagioclase porphyroclasts how much in the grains of the matrix. The ductile deformation of the piroxenes is certified by the presence of the porphyroclasts with bending twinning planes and by the recrystallized matrix. For the Potiraguá Massif, the microstructural studies had shown that this was submitted to an essentially magmatic deformation. The presence of microcracking in the plagioclase grains, displacement of the magmatic twins and minerals of alteration certifies that this massif was affected by a tardif ruptile deformationtoits crystallization and with the fluid presence, even so has not been possible to need when this type of deformation occurred. Through the use of technique EBSD (electron backscatter diffraction) information on the plagioclase lattice preferred orientation develops, mainly in the ductile field of the deformation, had been achieved. The combination of structural studies with that of the preferred orientation of plagioclase lattice had allowed to analyze and to discuss the deformation and orientation mechanisms of this mineral phase in the gabbroanorthositic massifs of the South of the Bahia. Whole-rock, isotopic Sm/Nd analyses yielded a range of TDM ages from 4000 to 3300 Ma for the Rio Piau and Samaritana/Carapussê massifs, and a TDM age of 1300 Ma for the Potiraguá Massif. The Nd positive values in the TDM age for all these bodies suggest that the mantle derived magmas were not contaminated by crustal material. 40Ar/39Ar isotopic analyses in pargasitic amphibole from the Rio Piau Massif yieldedcoolingagesof2023±4 Ma. The same method applied in Ti-bearing biotites from the Samaritana/Carapussê Massif yielded cooling ages of 1957±4 Ma.

A técnica da Distribuição do Tamanho de Cristais - DTC (Crystal Size Distribution - CSD), que relaciona a densidade de cristais com a distribuição do tamanho, foi aplicada à população de plagioclásio de diques máficos do Enxame de Cabo Frio - Búzios (RJ). Os diques possuem larguras variáveis, de alguns centímetros a 20 metros, e orientação em torno de N45E. A textura dos diques é geralmente fina, localmente microporfirítica e intergranular no centro dos diques mais largos. Bordas resfriadas de alguns centímetros de largura são frequentes nos contatos com as rochas metamórficas encaixantes. Foram estudados dois diques na Praia das Conchas com espessura de 0,8m e 8,2m e, um outro na Praia da Lagoinha, com 2m de largura. As amostras foram coletadas junto às margens (~10 cm do contato) e no centro dos diques. O tamanho médio dos cristais de plagioclásio varia de 0,07 a 0,13 mm na borda dos diques mais finos (<= 2 m de largura) e de 0,09 a 0,20 mm na borda do dique mais largo. No centro do dique de Lagoinha e no dique largo de Praia das Conchas o tamanho de plagioclásio é da ordem de 0,19 ± 0,02 mm e 0,60 ± 0,07 mm, respectivamente. As DTCs nas bordas dos diques, independentemente de sua largura, mostraram um padrão tipicamente encurvado, e que tem sido atribuído na literatura como evidência para misturas de magmas com populações de cristais de tamanhos distintos. No entanto, no centro do dique largo (8,2m) de Praia das Conchas, a DTC é log-linear consistente com uma cristalização magmática simples. A química mineral mostrou que os cristais maiores (precoces) de plagioclásio apresentam um teor mais elevado em An (bytownita-labradorita) que os cristais menores (tardios) da matriz (labradorita-andesina). Além disso, a olivina é mais rica em Fo na borda que no centro do dique e, respectivamente, o piroxênio mais enriquecido em Ca. Esses resultados indicam que as margens resfriadas são mais máficas que o centro sugerindo uma evolução química normal com o resfriamento do magma. Portanto, as DTCs encurvadas provavelmente refletem taxas de cristalização heterogêneas possivelmente induzidas pela despressurização durante a ascensão do magma basáltico seguida de rápido resfriamento. O padrão da DTC log-linear no centro do dique de 8,2m de largura é atribuído ao maior tempo de residência do magma que favoreceria os processos de difusão química e re-equilíbrio textural. Os cálculos da taxa de resfriamento utilizando a inclinação da DTC permitiram estimar que o centro do dique largo da Praia das Conchas estaria completamente cristalizado (~ 900 °C) em torno de 73 dias. O estudo da Orientação Preferencial de Forma (OPF) de plagioclásio mostrou que a petrotrama tende a isotrópica nas margens dos diques com largura menor que 2 metros, o que poderia refletir uma rápida cristalização de plagioclásio por despressurização. Quando a trama é localmente definida, como no dique largo da Praia das Conchas, a lineação de plagioclásio é subhorizontal sugerindo que o fluxo magmático moveu-se predominantemente na lateral do dique. / The method of Crystal Size Distribution (CSD), which relates crystal density with size distribution, has been applied on the plagioclase population of the Mafic Dyke Swarm of Cabo Frio-Búzios (RJ). The dykes are NE-trending with widths from a few centimetres to 20m. The texture is generally fine grained and locally microporphyritic and intergranular at the center of the larger dykes. Chilled margins of a few centimetres in width are common at contacts with the metamorphic basement. Two dykes of 0.8m and 8.2m in width of the Conchas Beach and another of 2m in width at the Lagoinha Beach have been studied. Samples were collected at the margins (~10cm from the contact) and at the center of the dykes. The average characteristic size of the plagioclase crystals varies from 0.07 to 0.13mm at the margins of the narrow dykes (<=2m of width) and from 0.09 to 0.20mm at the margins of the large dyke. At the center of the Lagoinha and Conchas dykes the plagioclase size varies from 0.19 ±0.02mm and 0.60±0.07mm respectively. The CSDs at the dyke margins, irrespective of the dyke width, are typically concave-up, and in literature such patterns have been attributed as evidence of magma mixing with distinct crystal populations. However, at the center of the largest dyke (8.2m) of Conchas Beach, the CSD is log-linear, consistent with simple steady-state crystallization pattern. The mineral chemistry shows that the plagioclase phenocrysts have a high An content (bytownite-labradorite) than the groundmass grains (labradorite-andesine). At the margins olivine is richer in Fo than at the center, and respectively, pyroxene is richer in Ca. These results indicate that the chilled margin is more mafic than the center suggesting a normal chemical evolution in a cooling magma. Nevertheless, the concave-up CSDs probably depict heterogeneous crystallization rates possibly induced by depressurization during the ascent of the basaltic magma followed by rapid cooling. The log-linear CSD pattern at the center of the Conchas dyke (8.2m width) is attributed to a higher residence time of the magma which favors the processes of chemical diffusion and textural re-equilibration. The calculated cooling rates using the CSD slope enables us to estimate that the larger dyke of Conchas would be completely crystallized (at ~900oC) in 73 days. The study of the Shape Preferred Orientation (SPO) in plagioclase shows an isotropic petrofabric at the margins of the dykes <=2m, which could reflect a rapid crystallization of plagioclase by depressurization. When the fabric is defined, as in the larger Conchas Beach dyke, the plagioclase lineation is subhorizontal, suggesting that the magma flow was predominantly lateral to the dyke plane.

A técnica da Distribuição do Tamanho de Cristais - DTC (Crystal Size Distribution - CSD), que relaciona a densidade de cristais com a distribuição do tamanho, foi aplicada à população de plagioclásio de diques máficos do Enxame de Cabo Frio - Búzios (RJ). Os diques possuem larguras variáveis, de alguns centímetros a 20 metros, e orientação em torno de N45E. A textura dos diques é geralmente fina, localmente microporfirítica e intergranular no centro dos diques mais largos. Bordas resfriadas de alguns centímetros de largura são frequentes nos contatos com as rochas metamórficas encaixantes. Foram estudados dois diques na Praia das Conchas com espessura de 0,8m e 8,2m e, um outro na Praia da Lagoinha, com 2m de largura. As amostras foram coletadas junto às margens (~10 cm do contato) e no centro dos diques. O tamanho médio dos cristais de plagioclásio varia de 0,07 a 0,13 mm na borda dos diques mais finos (<= 2 m de largura) e de 0,09 a 0,20 mm na borda do dique mais largo. No centro do dique de Lagoinha e no dique largo de Praia das Conchas o tamanho de plagioclásio é da ordem de 0,19 ± 0,02 mm e 0,60 ± 0,07 mm, respectivamente. As DTCs nas bordas dos diques, independentemente de sua largura, mostraram um padrão tipicamente encurvado, e que tem sido atribuído na literatura como evidência para misturas de magmas com populações de cristais de tamanhos distintos. No entanto, no centro do dique largo (8,2m) de Praia das Conchas, a DTC é log-linear consistente com uma cristalização magmática simples. A química mineral mostrou que os cristais maiores (precoces) de plagioclásio apresentam um teor mais elevado em An (bytownita-labradorita) que os cristais menores (tardios) da matriz (labradorita-andesina). Além disso, a olivina é mais rica em Fo na borda que no centro do dique e, respectivamente, o piroxênio mais enriquecido em Ca. Esses resultados indicam que as margens resfriadas são mais máficas que o centro sugerindo uma evolução química normal com o resfriamento do magma. Portanto, as DTCs encurvadas provavelmente refletem taxas de cristalização heterogêneas possivelmente induzidas pela despressurização durante a ascensão do magma basáltico seguida de rápido resfriamento. O padrão da DTC log-linear no centro do dique de 8,2m de largura é atribuído ao maior tempo de residência do magma que favoreceria os processos de difusão química e re-equilíbrio textural. Os cálculos da taxa de resfriamento utilizando a inclinação da DTC permitiram estimar que o centro do dique largo da Praia das Conchas estaria completamente cristalizado (~ 900 °C) em torno de 73 dias. O estudo da Orientação Preferencial de Forma (OPF) de plagioclásio mostrou que a petrotrama tende a isotrópica nas margens dos diques com largura menor que 2 metros, o que poderia refletir uma rápida cristalização de plagioclásio por despressurização. Quando a trama é localmente definida, como no dique largo da Praia das Conchas, a lineação de plagioclásio é subhorizontal sugerindo que o fluxo magmático moveu-se predominantemente na lateral do dique. / The method of Crystal Size Distribution (CSD), which relates crystal density with size distribution, has been applied on the plagioclase population of the Mafic Dyke Swarm of Cabo Frio-Búzios (RJ). The dykes are NE-trending with widths from a few centimetres to 20m. The texture is generally fine grained and locally microporphyritic and intergranular at the center of the larger dykes. Chilled margins of a few centimetres in width are common at contacts with the metamorphic basement. Two dykes of 0.8m and 8.2m in width of the Conchas Beach and another of 2m in width at the Lagoinha Beach have been studied. Samples were collected at the margins (~10cm from the contact) and at the center of the dykes. The average characteristic size of the plagioclase crystals varies from 0.07 to 0.13mm at the margins of the narrow dykes (<=2m of width) and from 0.09 to 0.20mm at the margins of the large dyke. At the center of the Lagoinha and Conchas dykes the plagioclase size varies from 0.19 ±0.02mm and 0.60±0.07mm respectively. The CSDs at the dyke margins, irrespective of the dyke width, are typically concave-up, and in literature such patterns have been attributed as evidence of magma mixing with distinct crystal populations. However, at the center of the largest dyke (8.2m) of Conchas Beach, the CSD is log-linear, consistent with simple steady-state crystallization pattern. The mineral chemistry shows that the plagioclase phenocrysts have a high An content (bytownite-labradorite) than the groundmass grains (labradorite-andesine). At the margins olivine is richer in Fo than at the center, and respectively, pyroxene is richer in Ca. These results indicate that the chilled margin is more mafic than the center suggesting a normal chemical evolution in a cooling magma. Nevertheless, the concave-up CSDs probably depict heterogeneous crystallization rates possibly induced by depressurization during the ascent of the basaltic magma followed by rapid cooling. The log-linear CSD pattern at the center of the Conchas dyke (8.2m width) is attributed to a higher residence time of the magma which favors the processes of chemical diffusion and textural re-equilibration. The calculated cooling rates using the CSD slope enables us to estimate that the larger dyke of Conchas would be completely crystallized (at ~900oC) in 73 days. The study of the Shape Preferred Orientation (SPO) in plagioclase shows an isotropic petrofabric at the margins of the dykes <=2m, which could reflect a rapid crystallization of plagioclase by depressurization. When the fabric is defined, as in the larger Conchas Beach dyke, the plagioclase lineation is subhorizontal, suggesting that the magma flow was predominantly lateral to the dyke plane.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-20T16:23:02Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AmandaCristineSantosdaCosta (1).pdf: 3976192 bytes, checksum: 2af7ce18076b8c783880d3ac0c5acba5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-20T16:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_AmandaCristineSantosdaCosta (1).pdf: 3976192 bytes, checksum: 2af7ce18076b8c783880d3ac0c5acba5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / importante sistema de drenagem da Região Serrana do estado do Rio de Janeiro. É caracterizada por clima tropical de altitude úmido com pluviosidade média anual de 2300 mm e temperatura média anual de 19ºC. A geologia local é definida por granitos e gnaisses representativos da região sudeste brasileiro com domínio de quatro principais unidades litoestratigráficas: suíte Serra dos Órgãos (53%), complexo Rio Negro (14%), suíte Cordeiro (13%) e suíte Nova Friburgo (7%). A área é predominantemente florestada, porém há interferência antropogênica como atividades de agricultura, pastagem e ocupação urbana. Amostras de água foram coletadas em Fevereiro e Agosto de 2013 em 21 pontos selecionados de forma a contemplar as variações litológicas e de formas de uso do solo. Uma alíquota foi filtrada e acidificada para posterior análise de cátions e para a análise de ânions as amostras foram filtradas e congeladas. Os elementos Na+, Mg2+, Ca2+, K+, SiO2 foram analisados por ICP-OES, o elemento Al3+ por ICP-MS e PO4 3-, Cl- e SO4 2- por cromatografia iônica. Dados secundários foram levantados complementando as análises realizadas (litogeoquímica, concentração de compostos fosfatados e nitrogenados, parâmetros físico-químicos e composição da chuva). Uma análise estatística de agrupamentos separou as sub-bacias de acordo com as formas de uso do solo, mostrando forte influência sobre a qualidade das águas. Para a análise dos processos intempéricos foi selecionada uma sub-bacia de cabeceira situada em uma unidade de conservação cuja floresta encontra-se em seu clímax de maturidade, livre de influência antrópica direta. Foram reunidas informações de mineralogia essencial da subbacia, índices de saturação (PHREEQC), composição química da chuva e fluxo de elementos maiores para definir as principais reações de intemperismo atuantes e quantificar o processo de intemperismo. O plagioclásio foi identificado como principal mineral intemperizado, sendo consumido em uma taxa de 649 mol ha-1 ano-1 formando os minerais caulinita e gibbsita, e contribuindo com a liberação de no mínimo 818 e no máximo 1491 mol ha-1 ano-1 de silício no rio (valor medido). Para explicar todo este fluxo de silício medido, o solo deveria ser composto por 14% de caulinita e 86% de gibbsita em percentual relativo às duas fases minerais. Com relação à qualidade das águas superficiais foi proposta a razão Na:Si como uma alternativa simples e eficiente de avaliação da influência antrópica sob as condições de toda a bacia. Razões acima de 0,6 indicariam um ambiente afetado por atividade antrópica. Verificou-se uma boa correlação do proxy sugerido com outros compostos indicadores de poluição, com razão Na:Si mínima de 0,4 e máxima de 0,6 para pontos de cabeceira. Baixas razões de Na:Si, porém com concentrações mais elevadas de compostos nitrogenados e fosfatados foram associadas a áreas agrícolas. Para áreas onde é observada a influência de atividade antrópica urbana (esgotos domésticos), a razão apresentou valores elevados com máximo de 5,1. / The Piabanha basin is part of the Paraíba do Sul River system. It is an important drainage in the Rio de Janeiro mountainous region. It is characterized by humid altitude tropical climate with 2300mm of annual rainfall and 19ºC of average annual temperature. The local geology is defined by granites and gneisses representative of the Brazilian southeast region with the dominance of four main lithostratigraphic units: Serra dos Órgão suite (53%), Rio Negro complex (14%), Cordeiro suite (13%) and Nova Friburgo suite (7%). The area is mainly forested, however there are anthropogenic interference such as agricultural activities, pasture and urban area. Water samples were collected in February and August 2013 at 21 selected points. They were chosen to cover lithological variations and land use patterns. One aliquot was filtered and acidified for further cation analysis. Another sample aliquot was filtered and frozen to anion analysis. The elements Na+, Mg2+, Ca2+, K+, SiO2 . were analyzed by ICPOES the element Al3+ by ICP-MS and PO4 3-, Cl- and SO4 2- by ionic chromatography. Data from literature were collected (litogeochemistry, phosphate and nitrogen compounds concentration, physico-chemical parameters and rain composition). The statistical cluster analysis classified the sub-basins according to land use patterns, due to the strong influence on water quality. To the weathering processes analysis, a headwater sub-basin was selected. It is located in a conservation unit with a climax forest, free of direct anthropogenic influence. Information on this sub-basin’s essential mineralogy, saturation indexes, rain chemical composing and major elements flow were gathered so the main weathering reactions were defined in order to quantify the weathering process. The plagioclase was identified as the main weathered mineral, being consumed at a rate of 649 mol ha-1 year-1 forming the minerals kaolinite and gibbsite and contributing to the liberation of 818 at least and 1491 mols maximum ha-1 year-1 of silicon on the river (measured value). In order to explain all this measured silicon flow, the soil should be composed by 14% of kaolinite and 86% of gibbsite in percentage relative of the two mineral phases. Regarding the water quality, the Na:Si ratio was proposed as a simple and efficient way to evaluate the anthropogenic influence. Ratios above 0,6 would indicate an environment affected by anthropogenic influence. There was a good correlation of the suggested proxy with other pollutants indicator compounds, with a ratio of Na: Si minimum of 0,4 and maximum of 0,6 for headwater points. Low ratio values of Na:Si related with high concentration of N and P compounds are associated with agricultural areas because of the use of fertilizers. Areas with high urban anthropic activity showed the highest ratio values with a maximum value of 5,1.