O vulcanismo do Arquipélago de Fernando de Noronha, PE: química mineral e geoquímica

• Main Author: Rosana Peporine Lopes
• Other Authors: Mabel Norma Costas Ulbrich
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2002
• Subjects: Fernando de Noronha (PE); Geoquímica; Vulcanismo; Not available.
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44135/tde-17092013-095935/

O magmatismo alcalino do Arquipélago de Fernando de Noronha compreende dois episódios de idades distintas. O mais antigo, Remédios, está representado por um evento piroclástico inicial e uma sucessão de intrusões (diques, domos e plugs) de variada litologia: basanitos, tefritos, lamprófiros alcalinos, álcali-basalto, traquiandesitos, traquitos e fonólitos. O episódio mais novo, Quixaba, é de natureza predominantemente vulcânica e inclui extensos derrames de melanefelinitos, raros diques da mesma composição e alguns corpos, possivelmente chaminés, de basanitos. Duas séries petrográficas são reconhecidas no episódio Remédios. Uma é de tendência sódica (basanito - tefrito - essexito - tefrifonólito - fonólito porfirítico - fonólito afírico peralcalino) e a outra é moderadamente potássica (álcali-basalto - traquiandesito basáltico - traquiandesito - traquito). Os basanitos e tefritos, além dos termos intermediários destas duas séries (tefrifonólitos, traquiandesitos basálticos e traquiandesitos), bem como o conjunto de lamprófiros, ocorrem como diques. Diques máficos e félsicos aparecem paralelos ou cortando uns aos outros, sendo também comuns os diques compostos. Nas rochas dos diques são encontrados xenólitos de rochas alcalinas máficas e félsicas e xenocristais, principalmente de clinopiroxênio. Estudos petrográficos e químicos (de minerais e de rochas) indicaram que em ambas as séries a evolução das rochas se realizou principalmente por processos de cristalização fracionada, a partir de basanito na série sódica e de álcali- basalto na potássica. Na série sódica houve remoção de olivina, clinopiroxênio rico em Ca (salita), apatita, magnetita titanífera, feldspato alcalino, nefelina, kaersutita e titanita. Na série potássica a extração de olivina, clinopiroxênio rico em Ca (salita), magnetita titanífera e, em menor proporção, feldspato alcalino conduzem a formação de traquiandesitos e traquitos. Os traquiandesitos basálticos resultaram da mistura de magmas basáltico e traquítico. Os lamprófiros alcalinos, formados a partir de líquidos basaníticos e, em alguns casos, álcali-basálticos, com forte enriquecimento em voláteis, mostram extensa variedade composicional e textural. Os derrames de melanefelinitos do episódio Quixaba incluem abundantes olivina melanefelinitos (com fenocristais de olivina), com intercalações de níveis de melilita melanefelinitos (com fenocristais de olivina e melilita) e piroxênio melanefelinitos (com fenocristais de olivina e clinopiroxênio). A composição química dos minerais essenciais dessas rochas mostram algumas variações de um melanefelinito para o outro, como nefelinas mais ricas em \'K IND. 2\'O (com até 10%) nos melilita melanefelinitos e alguns olivina melanefelinitos. Estudos detalhados em flogopita e biotita mostraram que estes minerais, tardios e acessórios nessas rochas, são ricos em Ti\'O IND. 2\' (3 a 14% em peso) e BaO (2 a 18% em peso), sendo que a composição delas está relacionada com o tipo de melanefelinito. Os valores mais elevados foram encontrados em um olivina melanefelinito. Uma diferença notável entre os basanitos intercalados no pacote dos derrames e os das ilhas São José e Cuscuz, está na composição das olivinas, \'Fo IND. 87-82\' no primeiro caso e \'Fo IND. \'+ OU -\' 70\' no segundo, indicando que a cristalização das rochas se processou a partir de líquidos distintos, ora enriquecidos na razão Mg/\'Fe POT. 2+\', ora empobrecidos nesta razão. Os resultados dos trabalhos realizados sugerem que os diversos litotipos do episódio Quixaba se formaram por cristalização de magmas gerados por fusão parcial da fonte mantélica. O forte fracionamento das terras raras sugere a presença de granada residual no manto e as anomalias negativas de Rb e K, observadas em padrões de elementos traços normalizados pelo manto primitivo, apontam para a retenção de uma fase portadora desses elementos na fonte (possivelmente flogopita), durante a fusão parcial. Estudos isotópicos de Sr, Nd e Pb realizados em amostras dos dois episódios vulcânicos indicaram que as rochas do episódio Remédios foram geradas a partir de duas fontes mantélicas. As rochas do episódio Quixaba parecem ter se originado de uma mesma fonte. Em todos os casos, as variações das razões isotópicas podem ser explicadas pela mistura de um manto empobrecido, DMM, com componentes dos tipos EM I e HIMU. === The alkaline magmatism of the Fernando de Noronha Archipelago comprises two episodes of different ages. The older one, Remédios, consists of an initial pyroclastic event and a succesion of intrusions (domes, dikes and plugs) of varied composition: basanites, tephrites, alkaline lamprophyres, alkali basalts, trachyandesites, trachytes and phonolites. The younger episode, Quixaba, is predominantly volcanic and includes extensive flows of melanephelinites, rare dikes of similar composition and some bodies of basanites, possibly volcanic vents. Two petrographic series are recognized in the Remédios episode. One is a sodic series (basanite - tephrite - essexite - tephriphonolite - porphyritic phonolite - peralkaline aphyric phonolite) while the other one is moderately potassic (alkali basalt - basaltic trachyandesite - trachyandesite - trachyte). Basanites and tephrites and all the intermediate members of these series (tephriphonolites, basaltic trachyandesites and trachyandesites) together with the alkaline lamprophyres occur as dikes. Mafic and felsic dikes are parallel or cut one another; composite dikes are also common. Xenoliths of mafic or felsic alkaline rocks and clinopyroxene xenocrysts are commonly found in the various dike rocks. Petrography and rock and mineral chemistry indicate that most rock-types of both series evolved by fractional crystallization processes. The starting materials were basanite in the sodic series and alkali basalt in the potassic one. Removal of olivine, Ca-rich clinopyroxene (salite), apatite, titaniferous magnetite, alkali feldspar, nepheline, kaersutite and titanite account for the variations in the sodic series. In the potassic series, the fractionation of olivine, Ca-rich clinopyroxene (salite), titaniferous magnetite, and partly alkali feldspar give rise to trachyandesites and trachytes. Magma mixing between basalt and trachyte resulted in the formation of basaltic trachyandesites. The alkaline lamprophyres, crystallized from volatile-enriched basanitic or alkali basaltic magmas, display extensive compositional and textural varieties. The Quixaba melanephelinitic flows include abundant olivine melanephelinites (with olivine phenocrysts), intercalated with melilite melanephelinites (with olivine and melilite phenocrysts) and pyroxene melanephelinites (with olivine and clinopyroxene phenocrysts). The chemical composition of the essential minerals shows some variation among different melanephelinites, such as \'K IND. 2\'O-rich nephelines (up to 10 wt% \'K IND. 2\'O) in the melilite melanephelinites and some olivine melanephelinites. Late-stage accessory phlogopite and biotite are Ti-and Ba-rich (Ti\'O IND. 2\' = 3 -14 wt%; BaO = 2 to 18 wt%), the enrichment being directly related to the melanephelinitic type. The largest values were found in an olivine melanephelinite. The main difference between the basanite flows and the basanites of the São José and Cuscuz Islands resides in the olivine composition which is \'Fo IND. 87-82\' in the flows and \'Fo IND. \'+ OU -\' 70\' in the islands, indicating parental magmas with different Mg/\'Fe POT. 2+\' ratio. The results of this work indicate that the various lithologies of the Quixaba episode formed by crystallization of magmas were generated by partial melting of a mantle source. The strong fractionation of the REE patterns suggests the presence of residual garnet in the mantle and the Rb and K anomalies, observed in primitive-mantle normalized trace element patterns, point to the retention of a potassium-bearing phase in the source (possibly phlogopite), during partial melting. Sr, Nd and Pb isotopic studies performed in samples from both volcanic episodes indicate that two mantle sources were involved in the origin of the Remédios rocks. The rocks of the Quixaba episode seem to have been generated from only one mantle source. In both cases, variations in isotopic ratios can be explained by a mixture of depleted mantle DMM with EM I and HIMU components.