Geoquímica dos minerais de associações sieníticas do sul do Brasil

13

Geoquímica dos minerais de associações sieníticas do sul do Brasil

13

Study of silica-undersaturated magmas through the Kalsilite- Nepheline-Diopside-Silica system at 4.0 GPa and dry conditions

Este trabalho trata do estudo experimental do sistema kalsilita-nefelina-diopsídio-sílica em condições mantélicas, com ênfase em sua parte subsaturada em sílica (planos leucita-nefelina-diopsídio — Lct-Nph-Di; e kalsilita-nefelina-diopsídio — Kls + Nph + Di), a 4 GPa (profundidade de aproximadamente 120 km), até 1.400ºC em condições anidras. O objetivo é melhor compreender como K2O, Na2O e CaO influenciam a gênese de magmas ricos em álcalis e subsaturados em sílica. Para o plano Lct-Nph-Di, foram determinados campos de estabilidade para as soluções sólidas kalsilita (Klsss), nefelina (Nphss) e clinopiroxênios (Cpxss), além de wollastonita (Wo) e sanidina (Sa). Foram também definidos os pontos invariantes: (i) pseudoeutético Kls+Nph+Di+líquido (Lct62Ne29Di9) a 1.000ºC; (ii) Kls + Sa + (Di + Wo) + líquido (Lct75Nph22Di2) a 1.200ºC; (iii) pseudoeutético Kls + Di + Wo + líquido (Lct74Nph17Di9) a 1.000ºC. O campo da kalsilita, nesse diagrama, representa um alto termal entre os extremos composicionais potássico/ultrapotássico vs. sódico. No plano Kls-Nph-Di, encontramos campos de estabilidade para Klsss, Nphss e Cpxss, além de pequenas quantidades de espinélio (Spl) e coríndon (Crn) e um ponto pseudoeutético Kls + Nph + Di(± Spl) + líquido (Kls47Nph43Di10) a 1.100ºC. Os dados sugerem que o aumento de pressão estende a dissolução de K em Nphss (até 39% molar) e de Na em Kls (até 27% molar). Quando presentes, essas soluções sólidas determinam quão ricos em K ou Na serão os magmas gerados nesses sistemas. Adicionalmente, foram vistas correlações positivas entre as concentrações de K2O e sílica nos líquidos silicáticos gerados experimentalmente, negativas entre CaO e sílica e nenhuma relação direta entre Na2O e sílica. This study experimentally investigates the Kalsilite-Nepheline-Diopside-Silica system at high pressure and temperature, with emphasis on silica-undersaturated volume (leucite-nepheline-diopside — Lct-Nph-Di; and kalsilite-nepheline-diopside — Kls + Nph + Di — planes), at 4.0 GPa (~120 km deep), temperatures up to 1,400ºC and dry conditions, to better understand the influence of K2O, Na2O, and CaO in alkali-rich silica-undersaturated magma genesis. In the Lct-Nph-Di plane, we determined the stability fields for kalsilite (Klsss), nepheline (Nphss) and clinopyroxene (Cpxss) solid solutions, wollastonite (Wo) and sanidine (Sa); and three piercing points: (i) pseudo-eutectic Kls + Nph + Di + liquid (Lct62Nph29Di9) at 1,000ºC; (ii) Kls + Sa + (Di + Wo) + liquid (Lct75Nph22Di2) at 1,200ºC; and (iii) pseudo-eutectic Kls + Di + Wo + liquid (Lct74Nph17Di9) at 1,000ºC. Kalsilite stability field represents a thermal barrier between ultrapotassic/potassic vs. sodic compositions. In the plane Kls-Nph-Di, we determined the stability fields for Klsss, Nphss and Cpxss and two aluminous phases in smaller proportions: spinel (Spl) and corundum (Crn). This plane has a piercing point in Kls + Nph + Di(± Spl) + liquid (Kls47Nph43Di10) at 1,100ºC. Our data showed that pressure extends K dissolution in Nph (up to 39 mol%) and Na in Kls (up to 27 mol%), and that these solid solutions, if present, determinate how much enriched in K and Na an alkaline magma will be in an alkaline-enriched metasomatic mantle. Additionally, we noted positive correlation between K2O and SiO2 concentration in experimental melts, negative correlation between CaO and SiO2, and no evident correlation between Na2O and SiO2.

Xenólitos mantélicos do Cerro Agua Poca, província de La Pampa, Argentina : estudo de caso

15

O manto litosférico continental na região do Cerro de Los Chenques, Argentina: evidências de heterogeneidade e metassomatismo

The Cerro de los Chenques ultramafic xenolith suite from northern Patagonia (44°52'19"S/70°03'57"W), southern South America, consists of continental lithospheric mantle samples. Petrographical, mineralogical and geochemical whole rock data for minor and major elements demonstrate that the Cerro de los Chenques xenoliths include spinel-bearing lherzolite, harzburgite and websterite, with primary mineralogical parageneses formed by olivine, enstatite, diopside and spinel. -Mineral chemistry data suggest that this paragenesis is in equilibrium, as can be observed by the Mg# [Mg/(Mg+Fe total)] of the minerals, lower in olivine and higher in diopside. However, local instabilities occured with the formation of glass and secondary parageneses, constituted by olivine, diopside and spinel. Whole rock geochemical data show depletion on the alkalis and on trace elements in relation to primitive mantle, due to partial melting during two distinct events, one of which involved the peridotites, the other, the websterites. Some samples also present signs of metasomatism involving re-charging of light REE relative to heavy REE. The trace elements of these samples demonstrate slight enrichment of the most incompatible elements in relation to the most compatible, helping the understanding of the metasomatic process.A suíte de xenólitos ultramáficos do Cerro de los Chenques, norte da Patagônia (44°52'19"S/ 70°03'57"W), extremo sul da América do Sul, consiste de amostras do manto litosférico continental. Dados petrográficos, mineralógicos e geoquímicos de rocha total para elementos maiores e menores mostram que os xenólitos, aqui estudados, consistem de espinélio lherzolitos, harzburgitos e websteritos, com paragênese mineralógica primária formada por olivina, enstatita, diopsídio e espinélio. Dados de elementos maiores em minerais mostram que esta paragênese está em equilíbrio, o que pode ser observado pelo Mg# [Mg/(Mg+Fe total)] dos minerais, menor na olivina e maior no diopsídio. Porém, ocorrem instabilidades localizadas com formação de vidro e da paragênese secundária formada por olivina, diopsídio e espinélio. Os xenólitos apresentam ainda dados geoquímicos de rocha total com empobrecimento nos álcalis e nos traços em relação ao manto primitivo, evidenciando o processo de fusão parcial em dois eventos distintos, um relacionado aos peridotitos e outro aos websteritos. Contudo, algumas amostras apresentam também evidências de metassomatismo, denotado pelo re-enriquecimento nos ETR leves em relação aos pesados. Os elementos traço destas amostras mostram um leve enriquecimento dos elementos mais incompatíveis em relação aos mais compatíveis, o que auxilia o entendimento do metassomatismo

Assinaturas isotópicas de perfis de solo desenvolvidos em rochas vulcânicas da formação Serra Geral, RS

12

Geochemical modeling of diagenetic reactions in Snorre Field reservoir sandstones : a comparative study of computer codes

Diagenetic reactions, characterized by the dissolution and precipitation of minerals at low temperatures, control the quality of sedimentary rocks as hydrocarbon reservoirs. Geochemical modeling, a tool used to understand diagenetic processes, is performed through computer codes based on thermodynamic and kinetic parameters. In a comparative study, we reproduced the diagenetic reactions observed in Snorre Field reservoir sandstones, Norwegian North Sea. These reactions had been previously modeled in the literature using DISSOL-THERMAL code. In this study, we modeled the diagenetic reactions in the reservoirs using Geochemist’s Workbench (GWB) and TOUGHREACT software, based on a convective-diffusive- reactive model and on the thermodynamic and kinetic parameters compiled for each reaction. TOUGHREACT and DISSOLTHERMAL modeling showed dissolution of quartz, K-feldspar and plagioclase in a similar temperature range from 25 to 80°C. In contrast, GWB modeling showed dissolution of albite, plagioclase and illite, as well as precipitation of quartz, K-feldspar and kaolinite in the same temperature range. The modeling generated by the different software for temperatures of 100, 120 and 140°C showed similarly the dissolution of quartz, K-feldspar, plagioclase and kaolinite, but differed in the precipitation of albite and illite. At temperatures of 150 and 160°C, GWB and TOUGHREACT produced different results from the DISSOL-THERMAL, except for the dissolution of quartz, plagioclase and kaolinite. The comparative study allows choosing the numerical modeling software whose results are closer to the diagenetic reactions observed in the petrographic analysis of the modeled reservoirs.Reações diagenéticas, caracterizadas pela dissolução e precipitação de minerais a baixas temperaturas, controlam a qualidade de rochas sedimentares como reservatórios de hidrocarbonetos. A modelagem geoquímica, ferramenta utilizada para compreender os processos diagenéticos, é feita através de códigos computacionais com base em parâmetros termodinâmicos e cinéticos. Em um estudo comparativo, foram reproduzidas as reações diagenéticas observadas nos arenitos-reservatório do Campo de Snorre, Mar do Norte Norueguês. Essas reações já haviam sido previamente modeladas na literatura com uso do código DISSOL-THERMAL. Neste estudo, modelamos reações diagenéticas de reservatórios usando os códigos Geochemist’s Workbench (GWB) e TOUGHREACT, com base em um modelo de convecção-difusão-reação e nos parâmetros termodinâmicos e cinéticos compilados para cada reação. A modelagem com TOUGHREACT e DISSOL-THERMAL mostrou dissolução de quartzo, feldspato potássico e plagioclásio em uma faixa de temperatura similar de 25 a 80°C. Em contraste, a modelagem com GWB mostrou dissolução de albita, plagioclásio e illita, bem como precipitação de quartzo, feldspato potássico e caulinita na mesma faixa de temperatura. As modelagens geradas pelos diferentes códigos para as temperaturas de 100, 120 e 140°C mostraram semelhanças na dissolução de quartzo, feldspato potássico, plagioclásio e caulinita, mas diferiram na precipitação de albita e illita. Em temperaturas de 150 e 160°C, os resultados do GWB e TOUGHREACT produziram valores diferentes do DISSOL-THERMAL, exceto para a dissolução de quartzo, plagioclásio e caulinita. O estudo comparativo permite escolher o software de modelagem numérica cujos resultados estão mais próximos das reações diagenéticas observadas na análise petrográfica dos reservatórios modelados

Experimentos de alta pressão e temperatura no estudo de processos geologicos

28

Geocronologia U-Pb em zircão e isótopos Sm-Nd e Pb-Pb no vulcanismo Ediacarano alta-sílica da Formação Acampamento Velho na região do Tupanci, NW do Escudo Sul-Rio-Grandense, Brasil

We present new U-Pb zircon ages and Sm-Nd-Pb isotopic data for volcanic and hypabyssal acid rocks from the northernmost exposure of the Acampamento Velho Formation in the NW portion of the Sul-Rio-Grandense Shield, Brazil. The first volcanic episode, grouped in the high-Ti rhyolites from the Tupanci hill, shows age of 579 ± 5.6 Ma, which is in agreement with the post-collisional Acampamento Velho Formation volcanism in the Bom Jardim Group of the Camaquã Basin. A poorly constrained age of 558 +/- 39 Ma was obtained for rhyolites from the low-Ti group at the Picados Hill, which may indicate a younger acid volcanism, or a greater time span for the volcanism of the Acampamento Velho Formation in southernmost Brazil. Regarding magmatic sources, Sm/Nd isotopic data coupled to Pb isotopes and a review of trace element geochemistry indicate different amounts of Paleoproterozoic (Dom Feliciano, Pinheiro Machado Suite) to Neoproterozoic (Rio Vacacaí terrane) lower crust melting. Our data, coupled with literature data, contribute to a better understanding of the stratigraphic evolution for the Neoproterozoic post-collisional volcanic successions of the Camaquã Basin in the Sul-Rio-Grandense Shield.Novas idades obtidas por meio do método U-Pb em zircão e dados isotópicos Sm-Nd-Pb são apresentados para as rochas vulcânicas e hipabssais ácidas da exposição mais setentrional da Formação Acampamento Velho na porção NW do Escudo Sul-Rio-Grandense, Brasil. O primeiro episódio vulcânico, agrupado nos riolitos alto-Ti do Cerro Tupanci, possui idades de 579 ± 5,6 Ma, o que está de acordo com dados da literatura para o vulcanismo pós-colisional da Formação Acampamento Velho na Bacia do Camaquã. Idades de 558 +/- 39 Ma foram obtidas para o grupo de riolitos baixo-Ti no Cerro dos Picados, o que pode indicar um episódio vulcânico mais recente ou um período de tempo maior para o vulcanismo da Formação Acampamento Velho no Sul do Brasil, embora o grau de incerteza nos dados seja alto. Em relação às fontes magmáticas, os dados isotópicos de Sm- -Nd acoplados a isótopos de Pb e uma revisão da geoquímica de elementostraço indicam diferentes graus de fusão de crosta inferior paleoproterozoica (Suíte Dom Feliciano, Pinheiro Machado) a neoproterozoica (Terreno Rio Vacacaí). Os dados apresentados neste estudo, quando analisados em conjunto com dados da literatura, contribuem para a melhor compreensão da evolução estratigráfica das sucessões vulcânicas neoproterozoicas pós-colisionais da Bacia do Camaquã no Escudo Sul-Rio-Grandense