Aula 8

Série Magmática Associação de rochas ígneas (vulcânicas e plutônicas) que recorrem no espaço e no tempo com características mineralógicas, químicas e tendencais evolutivas bem definidas. Rochas que pertencem a uma mesma serie magmática podem seer derivada de um mesmo magma parental por processos de diferenciação

Figure 13-1. After Minster et al. (1974) Geophys. J. Roy. Astr. Soc., 36, 541-576.

C px

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C px

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P ic r ita

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G r u p o d e lo s b a s a lto s a lc a lin o s

Campos de projeção dos diferentes tipos de basaltos no sistema nefelina-olivina-clinopiroxênioquartzo, segundo Yoder e Tilley (1962): Os basaltos toleíticos se projetam em volume compreendido entre a vértice Qz e o plano Cpx-Pl-Opx (plano de saturação de sílica). Os basaltos alcalinos se projetam em volume compreendido entre o plano Cpx-Ol-Pl (plano de subsaturação em sílica) e a vértice Ne. Os basaltos transicionais se projetam em volume compreendido entre os planos de saturação e subsaturação.

Crosta oceânica e estrutura do manto superior Típica seqüência ofiolítica

Figure 13-3. Lithology and thickness of a typical ophiolite sequence, based on the Samial Ophiolite in Oman. After Boudier and Nicolas (1985) Earth Planet. Sci. Lett., 76, 84-92.

.

Série Magmática Toleítica

Os óxidos de Fe formam-se tarde na seqüência de cristalização. Por isso os magmas toleíticos intermédios enriquecem-se em FeOtot

Figure 8-2. AFM diagram for Crater Lake volcanics, Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication).

Total Alkali Silice (TAS) Diagrama de classificação para as rochas vulcânicas 16 F o n o lit o

14 12

T e f r o - f o n o lit o

N a 2O + K 2O

10

F o n o - t e f r it o

F o id it o

8

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6

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35

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50

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A n d e s it o b a s a ltic o

55 S iO

60 2

65

70

75

Diagrama AFM : podem se subdividir a série subalcalina entre as série toleítica e cálcioalcalina AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circles) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.

F

ic

o lei h it T

Calc-alkaline

A

M

DIAGRAMA PARA DISCRIMINAR AS ROCHAS CÁLCIOALCALINAS E TOLEÍTICAS

70

CA LC OA TH LC OL AL EI T I IN O CO

75

% S iO 2

(MIYASHIRO 1978)

65

60

55

50

% F e O to t % M g O 1

2

3

4

5

6

Petrografía e Geoquímica da serie toleitica Um basalto MORB típico è um Olivina Toleíto com baixo K2O (<2%) e baixo TiO2 (<2%) A sequencia de cristalização típica è: olivina olivina + plag olivina+plag+cpx

Figure 7-2. After Bowen (1915), A. J. Sci., and Morse (1994), (1994), Basalts and Phase Diagrams. Krieger Publishers.

Existem dois tipos de regiões fontes para os magmas tipo MORB: •um manto enriquecido em elementos incompatíveis •um manto empobrecido em elementos incompatíveis

N-MORB: derivam do manto empobrecido •Mg# > 65: K2O < 0.10 TiO2 < 1.0 E-MORB (o P-MORB): derivam de um manto enriquecido Mg# > 65: K2O > 0.10 TiO2 > 1.0

E-MORBs (squares) enriched over N-MORBs (red triangles): regardless of Mg# • Lack of distinct break suggests three MORB types – E-MORBs La/Sm > 1.8 – N-MORBs La/Sm < 0.7 – T-MORBs (transitional) intermediate values

Figure 13-11. Data from Schilling et al. (1983) Amer. J. Sci., 283, 510-586.

Elementos traços

Figure 14-2. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis. Kluwer.

Petrogenesis dos MORBs •Separação das placas •Ascensão do manto na zona de extensão •Fusão parcial por descompressão adiabática •N-MORB começa a fundir a 60-80 km de profundidade no manto superior empobrecido onde vai a adquirir as características dos elementos traços e isotópicas Figure 13-13. After Zindler et al. (1984) Earth Planet. Sci. Lett., 70, 175-195. and Wilson (1989) Igneous Petrogenesis, Kluwer.

Geração de uma pluma a partir do manto enriquecido e “mixing” com o magma tipo N-MORB

Figure 13-13. After Zindler et al. (1984) Earth Planet. Sci. Lett., 70, 175195. and Wilson (1989) Igneous Petrogenesis, Kluwer.

A modern concept of the axial magma chamber beneath a fastspreading ridge

Figure 13-15. After Perfit et al. (1994) Geology, 22, 375-379.

• Melt body → continuous reflector up to several kilometers along the ridge crest, with gaps at fracture zones, devals and OSCs • Large-scale chemical variations indicate poor mixing along axis, and/or intermittent liquid magma lenses, each fed by a source conduit

Figure 13-16 After Sinton and Detrick (1992) J. Geophys. Res., 97, 197-216.

Ocean-ocean → Island Arc (IA) Ocean-continent → Continental Arc or Active Continental Margin (ACM)

Figure 16-1. Principal subduction zones associated with orogenic volcanism and plutonism. Triangles are on the overriding plate. PBS = Papuan-Bismarck-Solomon-New Hebrides arc. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis, Allen Unwin/Kluwer.

AMBIENTE DE MARGEM CONTINENTAL ATIVA SERIES CALCOALCALINAS

AMBIENTE COMPRESSIVO- ARCOS DE ILHAS

SERIES DE ROCAS TOLEITICAS

SERIES CALCOALCALINAS

Major Elements and Magma Series • Tholeiitic (MORB, OIT) • Alkaline (OIA) • Calc-Alkaline (~ restricted to SZ)

Major Elements and Magma Series a. Alkali vs. silica b. AFM c. FeO*/MgO vs. silica diagrams for 1946 analyses from ~ 30 island and continental arcs with emphasis on the more primitive volcanics Figure 16-3. Data compiled by Terry Plank (Plank and Langmuir, 1988) Earth Planet. Sci. Lett., 90, 349-370.

Figure 16-6. b. AFM diagram distinguishing tholeiitic and calc-alkaline series. Arrows represent differentiation trends within a series.

Foram considerados alguns parâmetros químicos que são indicativos para agrupar os magmas

Total de Alcalis (Na2O + K2O) – Sílica (SiO2) and saturação em sílica – Alumínio (Al2O3)

Diagrama Alcalis vs. Sílica de vulcânicas do Hawai: Podem ser distinguidosdois grupos: alcalinas e subalcalinas

Figure 8-11. Total alkalis vs. silica diagram for the alkaline and sub-alkaline rocks of Hawaii. After MacDonald (1968). GSA Memoir 116

• MORB-normalized Spider diagrams – Intraplate OIB has typical hump

Figure 14-3. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. Data from Sun and McDonough (1989) In A. D. Saunders and M. J. Norry (eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geol. Soc. London Spec. Publ., 42. pp. 313-345.

• MORB-normalized Spider diagrams – IA: decoupled HFS - LIL (LIL are hydrophilic) What is it about subduction zone setting that causes fluid-assisted enrichment?

Figure 14-3. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. Data from Sun and McDonough (1989) In A. D. Saunders and M. J. Norry (eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geol. Soc. London Spec. Publ., 42. pp. 313-345.

Figure 16-11a. MORB-normalized spider diagrams for selected island arc basalts. Using the normalization and ordering scheme of Pearce (1983) with LIL on the left and HFS on the right and compatibility increasing outward from Ba-Th. Data from BVTP. Composite OIB from Fig 14-3 in yellow.

Figure 16-9. Major phenocryst mineralogy of the low-K tholeiitic, medium-K calc-alkaline, and high-K calc-alkaline magma series. B = basalt, BA = basaltic andesite, A = andesite, D = dacite, R = rhyolite. Solid lines indicate a dominant phase, whereas dashes indicate only sporadic development. From Wilson (1989) Igneous Petrogenesis, AllenUnwin/Kluwer.