Resfriamento de corpos intrusivos no interior da crosta continental: o efeito da liberação do calor latente

• Main Author: Tatiana Arenas Suarez
• Other Authors: Fernando Brenha Ribeiro
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: acréscimo por sils; Câmaras magmáticas; corpos ígneos; evolução térmica.; heat transfer; igneus bodies; Magmatic chamber; sill accretion.
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-02072018-164306/

O presente trabalho tem como objetivo estudar a evolução térmica de corpos intrusivos em diferentes níveis da crosta formados por múltiplas injeções de magma em forma de sils, levando em consideração mudança de fase e liberação de calor latente em um intervalo finito de temperaturas. A análise proposta inclui o estudo dos modelos de transferência de calor puramente condutivos utilizando a equação da evolução da entalpia que integra a mudança composicional dos magmas. A evolução térmica do corpo ígneo gerado por introdução do magma basáltico através de sils na crosta inferior obtém-se usando o método das diferenças finitas em uma dimensão, além disso se desenvolvem duas formas de construção do corpo ígneo neste nível: acréscimo por cima e acréscimo por baixo, sendo o primeiro caso o mais eficiente em manter o sistema a temperaturas elevadas durante mais tempo. Na crosta superior a evolução térmica do corpo ígneo de composição próxima ao tonalito introduzido por meio de sils é resolvida em duas dimensões com o método dos elementos finitos utilizando uma geometria com simetria axial no eixo z. O desenvolvimento destes corpos depende do ritmo de acréscimo do magma e das propriedades térmicas tanto da crosta como do magma injetado, podendo desenvolver-se como uma câmara magmática, um repositório de fusão ou um corpo altamente cristalino. A segunda fase do trabalho consistiu na solução da equação de condução de calor com mudança de estado em câmaras magmáticas esféricas, esferóides oblatos e esferóides prolatos com o método de elementos finitos para analisar evolução do sistema crosta-câmara magmática e introduzir o estudo da variação da viscosidade em função da temperatura. A geometria da câmara magmática influencia fortemente os fluxos de calor à crosta e portanto a criação de um halo dúctil que pode afetar a estabilidade dela mesma. === The purpose of this work is to study the thermal evolution of intrusive bodies formed by successive sills injection in different levels of the crust, taking into account the phase change and latent heat release in a finite temperatures interval. Our numerical models involve heat transfer only by conduction. Thermal evolution of the system is found with the energy balance equation of enthalpy that includes phase and composition change of magmas. The thermal evolution of the basaltic igneus body intruded into the lower crust is evaluated using finite difference scheme. At this level of the crust we develop two different ways of igneus body construction: over- accretion and under-accretion. Over-accretion is the more efficient way for keeping high temperatures in the time. In the upper crust, the thermal evolution of a tonalite igneus body formed by successive sils injection is computed with finite elements method in a geometry with rotational symmetry about z axis. Thermal and geological development of this igneus bodys strongly depends on magma emplacement rate and magma and crust thermal proprerties. These features defines if the igneus body develops in a magmatic chamber, a melt reservior or a high crystalline body. In the second part of this work we examine heat transfere from magamatic chambers of different geometries into the country rock, solving the entalphy equation with latent heat release effects with finite element method. The magmatic chambers geometries constructed are oblate spheroid, prolate spheroid and spherical. The viscosity of the rock is also obteined from temperature field.