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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-23052018-150056 |
| Date | 01 June 2017 |
| Creators | Torres Corredor, Johan Santiago |
| Contributors | Vlach, Silvio Roberto Farias |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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