GEOLOGY AND PETROGRAPHY OF NEPHELINE SYENITE FOR ORNAMENTAL USE AT MARAPICU PEAK, MENDANHA INTRUSIVE COMPLEX, STATE OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL

Este trabalho apresenta geologia e petrografia das rochas ornamentais de nefelina sienito no Pico do Marapicu, complexo intrusivo de Mendanha, RJ, Brasil, conhecido comercialmente Granito Cinza Ás de Paus. Existem três tipos de produtos de nefelina sienito: Tipo Clássico, Tipo Moderno e Tipo Anfibólio Prismático. O Tipo Clássico é caracterizado pelo aspecto visuais suaves de cor cinza de tonalidade ondulante. A textura é equigranular e homogênea sem orientação dos minerais. O Tipo Moderno tem aspectos similares, porém sem tonalidade ondulante da cor cinza. O Tipo Anfibólio Prismático é caracterizado por cristais prismáticos de anfibólio com notável orientação. Os minerais constituintes principais são feldspato alcalino de anortoclásio, nefelina, anfibólio e biotita. Apesar da vulnerabilidade ao intemperismo químico, as rochas são muito frescas devido aos efeitos da passividade intempérica. O nefelina sienito é mecanicamente resistente, com a compressão uniaxial para a ruptura superior àquela de granitos ornamentais comuns. O corpo rochoso é maciço sem notáveis sistemas de fratura e falhas de origem tectônica, o que facilita a extração de grandes blocos. A especificação quantitativa de cores revela que a tonalidade suave da cor cinza é devida principalmente à abundância de anfibólio, com o parâmetro B em torno de 15, relativa a biotita, com o B próximo ao zero. A ondulação na tonalidade de cinza do Tipo Clássico é originada do metassomatismo

MORPHOLOGIC CHARACTERISTICS AND EROSIVE RESISTANCE OF FELSIC ALKALINE INTRUSIVE MASSIF OF TANGUÁ, STATE OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL, BASED ON THE ASTER GDEM

Este artigo apresenta características morfológicas e resistência erosiva do maciço intrusivo de rochas alcalinas félsicas de Tanguá, RJ, com base nos dados topográficas de satélite do ASTER GDEM. O maciço intrusivo possui uma extensão de 5.5 x 7.5 km e altura relativa de 700 m. Os mapas de seppômen mostram escarpa marginal íngreme de 28º de declividade na borda nordeste, platô virtual com 450 m de altitude na parte central e saliência de topo com altura relativa de 250 m. Os mapas de sekkokumen apresentam forma tridimensional convexa do fundo das drenagens da área noroeste. Os mapas de kifukuryo demonstram zona de alta declividade ao longo da borda da intrusão. O índice de macro concavidade (MCI) do maciço inteiro é -0.9, indicando forma tridimensional convexa do maciço. A área nordeste do maciço tem baixo MCI de -1.1 e a área sudeste possui MCI mais alto de -0.8. A morfologia côncava da área sudeste é devido às rochas piroclásticas subvulcânicas e o nefelina sienito sob alteração do metassomatismo e hidrotermalismo. As drenagens forma um sistema radial e são íngremes e curtos com comprimento médio de 1.2 km. Na área noroeste do maciço, as drenagens têm alta declividade de 19.5° me média. Na área sudeste, as drenagens possuem baixa declividade de 10.1°. O histograma de distribuição altimétrica mostra a escarpa marginal íngreme na faixa de altitude de 50 a 450 m. A forma tridimensional geral convexa do maciço Tanguá é originada de alta resistência erosiva do nefelina sienito devido à firmeza mecânica e passividade intempérica. O maciço foi formado pela erosão diferencial do corpo intrusivo relativa ao gnaisse encaixante

MORPHOLOGIC ANALYSES BY SUMMIT LEVEL AND BASE LEVEL MAPS BASED ON THE ASTER GDEM FOR MORRO DE SÃO JOÃO FELSIC ALKALINE MASSIF, STATE OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL

Este trabalho apresenta as análises morfológicas para o maciço de rochas alcalinas félsicas do Morro de São João, RJ, com o auxílio das técnicas de seppômen e sekkokumen e o modelo digital de elevação de satélite ASTER (GDEM). Os mapas de seppômen mostram a escarpa marginal íngreme de cerca de 30º, o platô virtual de 480 m a 500 m de altitude e a saliência de topo com altura relativa de 150 m. A escarpa marginal tem alta declividade não somente nos mapas de seppômen como também de sekkokumen. Os mapas para a diferença entre o seppômen e sekkokumen, denominados mapas de kifukuryô, demonstram a zona de alta declividade ao longo da borda do corpo e relevos suaves no planalto central. Essas observações indicam alta resistência erosiva das rochas constituintes deste maciço. As drenagens apresentam um sistema radial. Essas são rasas, curtas e íngremes, em média, 20 m de profundidade, 1.1 km de comprimento e 22° de declividade. A maioria das drenagens tem perfil longitudinal quase linear, e não, côncavo. O índice de macro concavidade (MCI) é -1.2, indicando que a forma tridimensional geral deste maciço é altamente convexa, que é muito diferente daquele de edifícios vulcânicos. A morfologia cônica deste maciço não é originada de um vulcão extinto, mas erosão diferencial da intrusão de nefelina sienito, que tem forte resistência à erosão devido à firmeza mecânica e passividade intempérica

GEOLOGY, PETROGRAPHY AND EMPLACEMENT MODE OF THE MORRO DOS GATOS ALKALINE INTRUSIVE COMPLEX, STATE OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL

Este artigo apresenta características geológicas, litológicas e petrográficas do complexo intrusivo de rochas alcalinas do Morro dos Gatos, que é situado na região central do Estado do Rio de Janeiro. As rochas alcalinas ocorrem na parte oeste do Morro dos Gatos e tem 1,2 x 1,2 km de extensão sendo distribuídas em uma área de 0,5 km2. A parte leste do corpo intrusivo é constituída por rochas alcalinas félsicas, constituídas por feldspato alcalino, plagioclásio, clinopiroxênio, biotita e muito pequena quantidade de quartzo, variando de sienito a monzonito. Observam-se os cristais relativamente grandes de feldspato, de 2 x 5 mm, cujo centro é constituído por plagioclásio e a borda por feldspato alcalino de crescimento epitaxial. Plagioclásio ocorre também como arcabouço de textura intersticial. Os espaços triangulares são preenchidos por feldspato alcalino. A biotita é idiomórfica, de 2 a 3 mm de tamanho e tem cor marrom. O clinopiroxênio, identificado opticamente como augita, tem forma semi-arredondada e cor verde claro, apresentando notável textura poikilítica com abundantes inclusões minerais de apatita e magnetita. Observa-se uma notável heterogeneidade litológica tanto na composição mineralógica quanto na granulometria. O traquito ocorre tanto como intrusão precursora constituindo a borda do corpo intrusivo principal de sienito e monzonito, denominado traquito da primeira geração, quanto como diques que cortam o corpo principal, a segunda geração. O traquito da primeira geração ocorre na parte noroeste da área de distribuição das rochas alcalinas formando um corpo de 700 m x 400 m e na borda sul, como diques e sills de 0,5 a 3,0 m de largura. Não se observa a passagem gradativa entre o traquito e monzonito. O traquito é porfirítico e contém fenocristais de feldspato alcalino de 4 a 6 mm de tamanho. A massa fundamental é holocristalina e relativamente grossa, sendo composto de micrólitos de feldspato alcalino de 0,1 x 0,4 mm. Ocorrem pequenos cristais de biotita, hornblenda e magnetita. A granulometria da massa fundamental sugere que este traquito não seja formador de derrame ou domo de lava mas um corpo intrusivo pequeno. Encontram-se, localmente, o tufo soldado com abundância de cristais e dique composto de rocha piroclástica. Os corpos piroclásticos constituem fissuras subvulcânicas e acompanham o traquito da segunda geração ao longo do contato dos diques. A exposição atual do corpo intrusivo do Morro dos Gatos corresponde à parte inferior de um plutão. O complexo intrusivo foi formado por: 1) intrusão precursora do traquito da primeira geração; 2) intrusão principal do monzonito; 3) intrusão dos diques piroclásticos junto com o traquito da segunda geração

DRAINAGE EROSION AND CONCAVE LANDFORM OF TIJUCA GNEISSIC MASSIF, STATE OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL, WITH THE HELP OF SUMMIT LEVEL AND BASE LEVEL TECHNIQUE BASED ON ASTER GDEM

Este trabalho apresenta o estado de erosão por drenagens e a concavidade tridimensional do maciço gnáissico de Tijuca, Município do Rio de Janeiro, por meio das análises geomorfológicas com base no ASTERM GDEM. O maciço tem uma extensão de 15 x 10 km e altitude relativa de 1000 m e, é constituído principalmente por ortognaisse e paragnaisse. Os mapas de seppômen mostram a ausência de escarpa marginal e a área limitada do platô virtual. O maciço é dividido em Floresta da Tijuca e Serra da Carioca pela zona de vale do Alto de Boa Vista, com largura maior do que 2 km. Os pequenos morros rochosos formam cinco alinhamentos paralelos com orientação de N60°E. Os mapas de sekkokumen apresentam as drenagens com largura maior do que 1 km orientando a N45°E, que é diferente de orientação dos morros. As drenagens estreitas e curtas na zona mais alta da serra constituem um sistema radial. As áreas da Floresta da Tijuca, Serra da Carioca e Pedra da Gávea possuem alto kifukuryo, com o risco de deslizamento de grande escala. Essas são caracterizadas por exposições subverticais de gnaisse. O histograma de distribuição altimétrica mostra distribuição parecida à forma da Torre Eiffel, indicando a forma tridimensional côncava do maciço. Os índices de concavidade tridimensional (TCI) e de macro concavidade (MCI) são, respectivamente, 0.54 e -0.5 que são significativamente maiores do que os maciços de rochas alcalinas félsicas. A forma côncava do maciço Tijuca é atribuída à vulnerabilidade erosiva do gnaisse, devido à fraqueza mecânica, textura de gnaisse e baixos efeitos da passividade intempérica

Nepheline syenite magma differentiation with continental crustal assimilation for the Cabo Frio Island intrusive complex, State of Rio de Janeiro, Brazil

Diferenciação do magma de nefelina sienito com assimilação da crosta para o corpo intrusivo da Ilha de Cabo Frio, RJ. Este artigo apresenta a composição química e evolução magmática das rochas alcalinas da Ilha de Cabo Frio, RJ, e das áreas adjacentes, com atenção especial para a assimilação da crosta continental. O corpo intrusivo principal é composto de nefelina sienito, álcali sienito e traquito. O ortognaisse encaixante é intrudido também por brecha de conduto subvulcânico e diques de lamprófiro, traquito e fonolito. O álcali sienito é distribuído na zona de contato em que ocorrem muitos xenólitos digeridos da rocha encaixante. A maioria das amostras de nefelina sienito e fonolito é altamente subsaturada em sílica com moderada proporção molecular de (Na+K)/Al e de K2O/(Na2O+K2O) em peso, sendo classificadas como nefelina sienito potássico. A idade 40Ar- 39Ar para o nefelina sienito é 54.83±0.35 Ma. Os diagramas de variação indicam a cristalização fracionada de titanita, ilmenita, apatita e clinopiroxênio durante o resfriamento magmático no corpo intrusivo. O nefelina sienito e traquito foram originados do magma de grau avançado em diferenciação cuja composição é próxima ao ponto terminal do campo subsaturado em sílica. A assimilação da crosta continental é relevante e algumas amostras de álcali sienito e traquito são constituídas por cerca de 50% de materiais provenientes da rocha encaixante. A assimilação crustal ocorreu na fase final da cristalização fracionada do magma de nefelina sienito. Esta composição é termodinamicamente instável e poderia ser originada de super-reaquecimento do magma ou elevação rápida do teor de fluídos que foi causado por injeção de novo pulso de magma à câmara magmática

Cristalização fracionada e assimilação da crosta continental pelos magmas de rochas alcalinas félsicas do estado do Rio de Janeiro

This paper presents a general model for the magmatic evolution for the felsic alkaline rocks of the State of Rio de Janeiro, Brazil. The rocks are meta-alkaline nepheline syenite, alkaline syenite, phonolite, and trachyte of potassic and ultrapotassic series. The compositional variation diagrams indicate the fractionation crystallisation of clinopyroxene, amphibole, titanite, ilmenite, and apatite. The magmatic fractionation for the mafic and intermediate alkaline rocks is characterised by the crystallisation of leucita and alkaline feldspar, and for the felsic alkaline rocks, of leucita and alkaline feldspar. By means of fractionation crystallisation, the felsic alkaline magma changes its composition from meta-alkaline to peralkaline and from potassic to sodic. The SSI diagram (silica saturation index) for the felsic alkaline rocks presents a linear trend crossing over the thermal divide, pointing out a strong effect of continental crust assimilation. The magmatic evolution occurs in three stages: 1) Leucite crystallisation; 2) Alkaline feldspar and nepheline crystallisation; 3) Continental crust assimilation and consequent transformation of the silica-undersaturated composition into oversaturated one. The assimilation rate is high, reaching up to 54%. The assimilation events took place during the Stage 2, which suggests magma super-reheating and consequent wall rock partial melting, proposing the origin of alkaline syenite and trachyte magmas of thermodynamically unstable composition.Este trabalho apresenta um modelo geral para a evolução magmática das rochas alcalinas félsicas do Estado do Rio de Janeiro. As rochas são nefelina sienito, álcali sienito, fonolito e traquito de caráter metalcalino das séries potássica e ultrapotássica. Os diagramas de variação composicional indicam a cristalização fracionada de clinopiroxênio, anfibólio, titanita, ilmenita e apatita. O fracionamento magmático para as rochas alcalinas máficas e intermediárias é caracterizado por cristalização de minerais máficos e, para as rochas alcalinas félsicas, por cristalização de leucita e feldspato alcalino. Através de cristalização fracionada, o magma alcalino félsico transforma sua composição de metalcalino para peralcalino e de potássico para sódico. O diagrama do SSI (silica saturation index) para as rochas alcalinas félsicas demonstra uma seqüência linear que cruza a barreira térmica, apontando um forte efeito de assimilação da crosta continental. A evolução magmática ocorre em três estágios: 1) Cristalização de leucita; 2) Cristalização de feldspato alcalino e nefelina; 3) Assimilação da crosta continental e consequente transformação da composição subsaturada em sílica em supersaturada. A taxa de assimilação é alta, chegando até 54%. Os eventos da assimilação ocorreram no Estágio 2, que sugere super-reaquecimento magmático e fusão da rocha encaixante, propondo a origem dos magmas com a composição termodinamicamente instável de álcali sienito e traquito

GEOCHEMICAL EVOLUTION OF THE FELSIC ALKALINE ROCKS OF TANGUÁ AND RIO BONITO INTRUSIVE BODIES,STATE OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL

RESUMO – Evolução geoquímica das rochas alcalinas félsicas dos corpos intrusivos de Tanguá e Rio Bonito, RJ. Este artigo apresenta a composição química e a evolução magmática para as rochas alcalinas félsicas de complexos intrusivos de Tanguá e Rio Bonito, RJ, junto com a idade Rb-Sr preliminar do corpo Tanguá. A maioria das rochas é subsaturada em sílica com proporção moderada de (Na+K)/Al e alta taxa de K2O/(Na2O+K2O), sendo classificada como nefelina sienito potássica. Os diagramas de variação afirmam fortemente a cristalização de titanita, ilmenita apatita, e clinopiroxênio ou anfibólio e, moderadamente nefelina e feldspato alcalino sódico. A evolução geoquímica do magma nefelina sienítico ocorreu em três etapas: Redução da K2O/(Na2O+K2O) por fracionamento de leucita; A mesma por fracionamento de feldspato potássico; Transformação composicional de subsaturado para supersaturado em sílica cruzando a barreira térmica por meio de assimilação da rocha encaixante da crosta continental. A cristalização fracionada ocorreu sob a pressão de H2O de aproximadamente de 0.7 kb, que corresponde a uma profundidade de 3 km. A assimilação crustal é relevante no corpo Soarinho, moderada nos complexos Tanguá e Rio Bonito. Para cruzar a barreira térmica, é necessário super-reaquecimento do magma nefelina sienítico ou injeção do novo magma rico em fluidos. A datação preliminar pelo método Rb-Sr para rochas do complexo Tanguá apresenta a idade intrusiva de 66.8 Ma com a razão inicial de Sr de 0.7062. Palavras-chave: nefelina sienito, cristalização fracionada, assimilação crustal, Tanguá, Rio Bonito