análise geoquímica de etendeka
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UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS - UNISINOS
UNIDADE ACADÊMICA DE GRADUAÇÃO
CURSO DE GEOLOGIA
SEBASTIÃO KENGUE
PROVÍNCIA MAGMÁTICA ETENDEKA
SÃO LEOPOLDO
2015
Sebastião Eduardo Kengue
PROVÍNCIA MAGMÁTICA ETENDEKA
Trabalho apresentado para a disciplina de Geoquímica de Alta Temperatura, pelo Curso de Geologia da Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS, ministrada pelo professor(a) W. Wildner
São Leopoldo
2015
SUMÁRIO
1. Introdução.....................................................................................5
2. Localização da área de Estudo.....................................................5
3. Contexto geológico........................................................................6
4. Metodologia ..................................................................................6
5. Interpretação dos dados geoquímicos..........................................7
6. Conclusão ....................................................................................16
7. Referências Bibliográficas ............................................................17
1. Introdução
Há um tempo, grandes vulcanólogos e petrólogos têm encontrado problemas ao tentar compreender a origem e a colocação de grandes volumes de inundação continental de basalto, tal como é caso da província Paraná – Etendeka.
A Província Paraná-Etendeka* é geralmente associado, no tempo e no espaço, com riftes continentais responsável pela quebra do supercontinente Gondwana no Eocretáceo, representado por eventos efusivos volumosos de magmas predominantemente toleíticos, que chegam a superfície da crosta através de erupções fissurais. Os extensos derrames de basaltos da bacia do Paraná (Brasil) e Etendeka (Namíbia), em união formam uma das maiores províncias de derrames continentais do planeta, também conhecidas como LIPs (Large Ignous Province).
2. Localização da área
A nossa área de estudo é a província Etendeka que, situa – se exatamente na Namíbia (África), como é possível visualizar na figura 1. Localiza-se à noroeste da Namíbia e sudoeste de Angola.
*Embora se tenha falado
de Paraná-Etendeka como
um todo, mas este trabalho
pretende apenas analisar
dados do
Etendeka (básico) isolado.
Fig. 1 – Mapa da província ígnea Etendeka à Noroeste da Namíbia,
mostrando a extensão dos afloramentos vulcânicos e intrusivos,
incluindo a principal área (generalizadas) dos eruptivos de silício.
3. Contexto Geológico Regional
A região compreende três domínios estruturais, dois costeiros e um interior (Marsh et al., 2001). Também se observa sequências vulcânicas que são sustentadas e intercaladas localmente por depósitos eólico, arenitos (Stanistreet & Stollhoffen, 1999). A sucessão basal compreende cerca de 400 m de derrames basálticos da Formação Khumib (contendo tanto basalto de alto Ti assim como de baixo Ti) recoberta por cerca de 400 – 500 m de sequência de fluxos de silício com basaltos intercalados menores (Skeleton Coast Formation). O domínio costeiro alberga dois subdomínios, estendendo-se ao norte e ao sul do Mowe Bay (Figura 1 deste trabalho), que expõem duas diferentes sequências de unidades vulcânicas de silício. O domínio interior é composto por restos erodidos de apenas máficos, fluxos de sub-horizontais da formação Khumib, que incluem
alto -Ti (Khumib) e baixo -Ti (Tafelberg e Kuidas).
Esta província consiste em fluxos subaéreos, de lavas sub-horizontais à horizontais com estruturas de diques e soleiras. O magmatismo é predominantemente bimodal, onde se formam basaltos tanto toleítico como alcalinos, e as litologias variam desde basaltos, andesitos, gabros e até riolitos, dacitos e sienitos (Milner at al.,1995b)
4. Metodologia
Para este trabalho precisou – se a análise de algumas amostras dentro da província em questão. As amostras foram extraídas de um artigo publicado numa revista (Journal of petrology) em janeiro de 2004. Ao total foram analisadas 13 amostras para este trabalho, sendo que estão distribuídas em 3 tipos diferentes, a citar: 8 amostras pertencentes ao Tafelberg Norte, 2 ao Khumib e 3 amostras do Tafelberg Sul.
Para melhor interpretação das matrizes de dados, achou – se necessário coloca-las em uma tabela xls. Desta feita, classificou – se geoquimicamente os elementos maiores, menores e traços que apresentam para o trabalho um significado geoquímico importante. Assim, foi possível fazer relações com a petrografia da área de estudo e possíveis aplicações que serão mostradas no item seguinte.
Com ajuda de um diagrama TAS (Total Alcali vs Sílica), foi possível visualizar que tipo de rochas estão sendo interpretados. Também foi possível normalizar os ETRs, assim como calcular a anomalia contido em Európio.
Para conseguir o máximo de informações possíveis sobre a origem das amostras assim como alguns processos (contaminação e fraccionamento) pelo qual as rochas sofreram durantes a evolução, foi necessário compara-los ao MORB e ao average Crust (spidergram) e analisar a razão Gb/Yb vs Th/Nb, respetivamente. Por outro lado, com ajuda de um gráfico foi possível classificar a série, subsérie magmática e o ambiente geotectônico pelo qual as rochas se formaram. Por fim, mas não menos importante, elaborou - se este texto com o objetivo de dar mais ênfase o que os gráficos mostraram.
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - TiO2
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
12
13
14
15
16
17
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - Al2O3Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - Fe203
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
0,13
0,15
0,17
0,19
0,21
0,23
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - MnO
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
2,5
4,5
6,5
8,5
10,5
12,5
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - MgO
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
5,5
6,5
7,5
8,5
9,5
10,5
11,5
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - CaO
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
50 52 54 56 58
Gráfico Harker - NaO
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
50 55 60 65 70
Gráfico Harker - K2O
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
5. Interpretação dos dados Geoquímico
Quanto a análise geoquímica da província magmática do Etendeka, primeiro vamos analisar os gráficos harkers que nos permitirá avaliar os trends de evolução assim como o fracionamento.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
50 52 54 56 58
UR
AN
IO
Gráfico Harker - U
Tafelberg N
khumib
Tafelberg S
0
50
100
150
200
250
300
50 52 54 56 58
CR
OM
O
Gráfico Harker - Cr
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
50 52 54 56 58
P2
O5
Gráfico Harker - P2O5
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
0
50
100
50 52 54 56 58
RU
BÍD
IO
SIO2
Gráfico Harker - Rb
Tafelberg N Khumib Tafelberg S
0
200
400
600
800
50 52 54 56 58
SR
SIO2
Gráfico Harker - Sr
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
.
Como este trabalho trata da parte máfica da província Etendeka, então esperava – se que tivéssemos decaimento de elementos que são mais abundantes em porções félsicas (Na e K, principalmente). Mas a figura 2 é nítida e contradiz o que se esperava, pois, de uma forma geral, há decaimento em elementos pesados (Fe, Mg e Ca, por exemplo) e um crescimento em elementos leve (Na e K).
Mas isso não ocorreu por acaso, na verdade estamos perante a uma província que está em evolução, isto é, tornando – se mais diferenciado por causa de aumento de termos mais potássicos, daí que vai perdendo sua assinatura original e ganhando outras características.
Fig. 2 – 9 Gráficos Harker dos elementos maiores constituintes das amostras analisadas.
1
3
5
7
9
50 52 54 56 58
TÓR
IO
SIO2
Gráfico Harker - Th
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
100
200
300
400
500
600
700
50 52 54 56 58
BA
RIO
SIO2
Gráfico Harker - Ba
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
20
40
60
80
100
50 52 54 56 58
NI
SIO2
Gráfico Harker - Ni
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
Dentre vários elementos traços que poderíamos analisar, a figura 3 traz alguns que nos fornecem informações significativas, e estão divididas em dois grupos, a citar: Os crustais (à esquerda) e os mantélicos (à direita).
Nestes harkers também é notório o crescimento dos trends de elementos relacionado a crosta (Rb, U, Th e Ba), ao passo que elementos relacionados com o manto (Sr, Cr e Ni) estão decaindo.
Ver o decaimento de elementos mantélicos nos remete a ideia de que as amostras provavelmente têm uma origem mantélica, e que esse decaimento tenha causado o fracionamento, fazendo assim que assinatura original se perdesse com tempo. Por outro lado, o crescimento dos trends de elementos crustais mostra – nos que com o passar do tempo as nossas amostras tendem cada vez mais ter uma assinatura geoquímica semelhante à de uma área crustal, ou seja, estamos perante a uma contaminação crustal, o que ajuda fortemente para que as amostras percam sua composição mantélica e ganham composições crustais.
Fig. 3 – 7 Gráficos Harker de alguns dos elementos traços constituintes das amostras analisadas.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
La
Sub-série magmatica
Tafelberg N
khumib
Tafelberg Scalcio-alcalinas
toleítica
Apesar da evolução, se observarmos os teores elevados de Cálcio e os teores de Sílica (média 53,3%), poderíamos dizer que essas amostras ainda não são ácidas, porém têm uma tendência muito forte a serem ácidas. Note a figura 4 onde classificou – se essas amostras.
De acordo com a figura 4, as amostras vão de basalto à trachi – andesito, mas passando por andesito basáltico, trachi – basalto e trachi – andesito basáltico.
Além da classificação do tipo de rocha a que nos estamos a envolver, o diagrama apresentado na figura 4 mostra que tipo de série magmática é relacionado a província Etendeka. Tal como a figura sugere, a maior parte das amostras desta província tem uma série magmática do tipo Subalcalina. Sendo assim, podemos ser mais específicos ao tentar saber com qual subsérie magmático as nossas amostras estão relacionadas. A figura 5 mostra exatamente isso.
0
2
4
6
8
10
12
14
35 40 45 50 55 60 65 70 75
K2
O+N
a2O
SiO2
Diagrama TAS
Tafelberg N khumib Tafelberg S
Fig. 4 – Classificação das amostras no diagrama TAS (Total Alcali vs Sílica). Continuam sendo básicas, mas
encontram – se mais diferenciados com relação ao esperado de uma rocha básica.
Fig. 6 – Gráfico que representa o ambiente geológico de formação das amostras analisadas.
Fig. 5 – Classificação para análise da subsérie magmática das amostras da província
Etendeka
Como vimos anteriormente, a série magmática relacionada com as amostras é do tipo subalcalina. Então no que se refere a subsérie magmática só restaria elas serem Toleítica, Cálcio-alcalinas ou Komatítica. A figura 5, mostra – nos nitidamente que, embora uma minoria das amostras tenha se apresentado como transicional, mas a grande maioria apresenta – se como Cálcio – Alcalinas, o que é a subsérie destas amostras.
É interessante ressaltar que o tipo de série e subsérie magmática está intimamente relacionado com o ambiente geológico de formação. No caso das nossas amostras, seus ambientes geotectônicos apresentam – se como Intraplaca, como mostra a figura 6.
Os elementos terras raras cumprem um papel importante na análise geoquímica de quaisquer amostras de rocha ígnea, pois eles mostram se uma determinada rocha tem uma assinatura geoquímica mais para básica ou ácida. Por outro lado, também nos permite observar, caso houver, a evolução com relação ao fracionamento.
1
10
10 100
Zr/Y
Zr (ppm)
Posicionamento Tectônico
Tafelberg N
khumib
Tafelberg S
continental
oceanico
1
10
100
1000
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Even
sen
et
al. (
19
78
)
ETRs normalizados
Série1
Série2
Série3
Série4
Série6
Série7
Série8
Série9
Série10
Série11
0,1
1
10
100
La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Efeito Oddo Harkins
Série1
Série2
Série3
Série4
Série6
Série7
Série8
Série9
Série10
Série11
Série12
Série13
Fig. 7 – Gráfico que representa os elementos terras sob efeito de Oddo Harkins, também
conhecido como “zig – zag”. As oito (8) primeiras amostras pertencem ao Tafelberg Norte, as
duas próximas pertencem ao Khumib ao passo que as três últimas pertencem ao Tafelberg Sul.
Fig. 8 – Gráfico dos ETRs normalizados segundo “Evensen al (1978) ”.
Sob o efeito de Oddo Harkins, os ETRs apresentam um comportamento que nos lembra um “zig – zag”, mas a figura 7 mostra com mais clareza esse efeito.
Sob o efeito já mencionado, os ETRs não nos informam o que gostaríamos de saber, por isso é necessário tira – lo sob este efeito. Desta forma obtém – se um gráfico igual ao da figura 8, isto é, ETRs normalizados. Daí consegue – se uma visualização melhor e também fazer uma análise mais detalhada.
A imagem acima (figura 8), mostra um crescimento padronizado dos ETRL (ETR leves) com relação aos ETRP (ETR pesados), ou seja, na medida que a incompatibilidade cresce também cresce o gráfico (me certificar
Fig. 9 – Aranhagramas em que a província de Etendeka está sendo comparado à Crosta Média.
0,01
0,1
1
10
Rb Ba Th U K Nb La Ce Sr Nd P Hf Zr Sm Ti Tb Y Tm Yb
Ave
rage
cru
st
Spidergram
Tafelberg N
Tafelberg N
Tafelberg N
Tafelberg N
Tafelberg N
Tafelberg N
Tafelberg N
Tafelberg N
Khumib
Khumib
Tafelberg S
Tafelberg S
Tafelberg
Tabela
1 –
Anom
alia
de E
uró
pio
(E
u).
dessa afirmação), e embora haja uma anomalia em Európio*, mas ela é quase nada expressiva. Este é um comportamento característico de rochas mais básicas e que são menos fracionadas que as ácidas, evidentemente.
De acordo com Jornal de Petrologia, a província Etendeka tem origem mantélica, mas como este trabalhou provou, ele está cada vez mais perdendo sua assinatura geoquímica original.
Com ajuda dos spidergrams ou aranhagramas, se preferir, teremos noção em qual estágio a província Etendeka se encontra com relação ao manto. A partir do pensamento de que aparente ele esteja mais evoluído que o manto que o gerou, e pelo facto de sabermos que sua assinatura geoquímica tende a tornar-se ácida, então vamos compara – lo com a crosta, pois é daí que se assemelham os termos mais ácidos. Desta feita por um palpite, vamos compara – lo a uma crosta média e ver como será seu comportamento.
Apesar de constante evolução, a província magmática Etendeka ainda não alcançou, de forma geral, a crosta média. Mas a figura 9 é clara ao mostrar que seus valores para elementos crustais (exemplo: Rb, Ba, Th) estão muito
Eu/Eu*
0,971817
0,913347
0,833127
0,926623
0,876391
0,779768
0,979223
1,006838
1,027953
0,904289
0,865276
0,927189
0,1
1
10
100
Rb Ba Th U K Nb Ta La Ce Sr Nd P Hf Zr Sm Ti Tb Y
MO
RB
(Sa
un
der
s &
Tar
ney
, 19
84
)
Spidergram
2
3
4
Tafelberg N
Khumib
Tafelberg S
Fig.10 – Aranhagramas em que a província de Etendeka está sendo à ao N - MORB
próximo ao 1. E pode – se também destacar algumas anomalias observadas que são de grande interesse nas análises destas amostras, a citar: Há uma anomalia negativa em Estrôncio (Sr), como é um elemento mantélico, provavelmente ainda não se perdeu tanto em algumas amostras ao ponto de já não existir. Por isso está abaixo da crosta média, revelando fracionamento. Por outro lado, há anomalia positiva em Nióbio (Nb – Elemento crustal), pelo que parece algumas amostras já estão tão contaminados pela crosta que já passaram da crosta média, tendendo à superior.
Como não foi possível igualar a província Etendeka com a Crosta Média, então tentou – se compara – lo ao MORB (Mid Oceanic Ridge Basalt), que é uma das formas de representação do manto. A figura 10, mostra exatamente o resultado dessa experiência.
A figura 10 é exatamente o posto que foi observado na imagem anterior (figura 9). Aqui os elementos crustais estão acima do número 1. Isso mostra que uma boa parte das amostras estão mais evoluídos que o MORB. Por outro lado, os elementos mais mantélicos estão muito próximo do número 1, o que revela que também uma boa parte de amostras ainda não perdeu totalmente sua assinatura mantélica e ainda existe quantidades significativas.
Em algumas amostras nota – se que essa evolução é pouco expressiva ao passo que em outras têm um significado notável. Mas a verdade é que existem alguns processos por detrás desta evolução, e a figura 11 mostra quais são eles.
Fig.11 – Alguns processos por detrás da evolução da província magmática Etendeka
Amostras provenientes de Khumib têm alto teor de Titânio (Ti) e isso ficou claro na figura 11 e nos harkers (figura 2). Além de alto Ti, essas amostras evidenciam que são mais matélicos em comparação com os Tafelbergs.
Dois processos são responsáveis pela evolução do magma associado a província do Etendeka de acordo com a figura 11. Por um lado, temos o Khumib, cujo evolução deveu-se por fusão parcial, ao passo que para ambos Tafelbergs a evolução ocorreu por causa da contaminação crustal.
6. Conclusão
Este trabalho é um exemplo claro da importância que a interpretação geoquímica representa no entendimento de vários processos geológico relacionados a qualquer associação litológica.
Para este trabalho, as análises geoquímicas permitiram observar que os dados fornecidos são realmente de uma rocha básica, porém em processo de evolução quer por fusão parcial tal como por contaminação crustal. Por isso há uma variação na sua classificação, mas a grande maioria, atualmente, são andesitos basálticos que, que foram gerados num ambiente intraplaca através de um processo vulcânico provocado pelo desmembramento da América do Sul com a África, porém o magma que os originou é proveniente do manto.
Este magma desenvolveu tanto que perdeu (continua perdendo) consideravelmente sua assinatura mantélica, porém não o suficiente para se assemelhar totalmente com a crosta, visto que não se encaixa nela.
Segundos os dados, não pode – se afirmar exatamente o seu atual estágio, mas a certeza que se tem, é que atualmente no que tange sua evolução ele encontra – se no intervalo entre o manto e a crosta, ou seja, mais evoluído que manto e menos evoluído que a crosta.
7. Referências Bibliográficas
Petrology and Geochemistry of Early, Cretaceous Bimodal Continental Flood Volcanism of the NW Etendeka, Namibia. Part 1: Introduction, Mafic Lavas and Re-evaluation of Mantle Source Components.
http://link.springer.com/article/10.1007/s004450000115 http://gji.oxfordjournals.org/content/177/3/1315.full.pdf+html Livro: Rochas Magmaticas Livro: Using Geochemical Data Evaluation, Presentation, Interpretation