As condições P-T de metamorfismo do granulito máfico foram estimadas com o auxílio dos softwares PTMAFIC versão 2.0 (Soto & Soto 1995) e THERMOCALC versão 3.26 (Holland & Poweel 1998). A amostra estudada (K2C3) é formada pela associação mineral principal plagioclásio + ortopiroxênio + clinopiroxênio + biotita + quartzo + anfibólio + granada. Os resultados das análises de MSE e a fórmula química dos minerais usados nos cálculos P-T estão apresentados no anexo III.
O PTMAFIC calcula as condições P-T com base em calibrações de diversos autores para 13 geotermômetros e 12 geobarômetros convencionais. O programa é aplicável a rochas de composição máfica e ultramáfica, metamorfizadas desde a fácies xisto verde até a granulito e eclogito (Soto & Soto 1995). Para as estimativas de temperatura, foram aplicados os geotermômetros Clinopiroxênio- Ortopiroxênio (Cpx-Opx) e Clinopiroxênio-Granada (Cpx-Grt). O geotermômetro Cpx-Opx é baseado na lacuna de miscibilidade e na distribuição de Na e Ca entre os dois piroxênios, enquanto o Cpx-Grt baseia-se na troca de Fe2+ e Mg entre o par mineral. As calibrações usadas foram Wood & Banno (1973) para o Opx-Cpx e Ganguly (1979) para o Grt-Cpx, in Soto & Soto (1995).
As condições de pressão foram estimadas com o uso dos geobarômetros Granada- Clinopiroxênio-Plagioclásio-Quartzo (Grt-Cpx-Pl-Qz) e Granada-Ortopiroxênio-Plagioclásio-Quartzo (Grt-Opx-Pl-Qz), ambos baseados em reações de transferência de cátions (net transfer equilibria). As calibrações aplicadas foram Powell & Holland (1988) e Eckert et al.(1991) para o geobarômetro Grt- Cpx-Pl-Qz; Newton & Perkins (1982), Perkins & Chipera (1985) e Eckert et al. (1991) para o Grt- Opx-Pl-Qz, in Soto & Soto (1995).
A tabela 6.4 apresenta as condições de P estimadas no PTMAFIC para o núcleo e borda dos minerais, sob temperaturas de 700 °C e 950 °C. Esses valores foram estabelecidos conforme critérios descritos no subitem 6.3. Observa-se que os valores fornecidos pelos dois geobarômetros são condizentes entre si, quando se levam em conta as incertezas geradas pelos erros nas determinações. A 700 °C, as pressões variam entre 7,9 - 9,0 kbar para o núcleo e 7,7 - 8,8 kbar para a borda. A 950 °C as variações foram de 9,3 - 12,6 kbar para o núcleo e 9,1 - 12,8 kbar para a borda. Mais uma vez, verifica-se que não existem diferenças significativas entre as pressões obtidas para o núcleo e borda dos grãos, caracterizando de modo geral condições de pressão intermediária.
Com base nos valores de P obtidos com a geobarometria convencional, foram calculadas as condições de T sob pressões de 8 e 10 kbar, a partir das composições de núcleo e borda dos minerais (tab. 6.5). Nota-se que ambos os geotermômetros fornecem temperaturas condizentes com a paragênese de alto grau identificada na rocha. A calibração de Wood & Banno (1973 in Soto & Soto 1995) não apresentou variações nos valores de T em função da mudança no valor de P e segundo a calibração de Ganguly (1979 in Soto & Soto 1995) as diferenças foram pouco representativas. Observa-se ainda que os geotermômetros aplicados também não indicaram diferenças significativas entre as temperaturas obtidas para o núcleo e borda dos grãos, pois a diferença máxima registrada, sob uma mesma condição de P, foi de 13 °C.
Tabela 6.4 - Estimativas de P obtidas com a geobarometria convencional no PTMAFIC para a amostra K2C3.
Os códigos entre parênteses correspondem aos números das análises de MSE especificados no anexo III.
Geobarômetro Calibração P (kbar) – Núcleo Cpx(2C22); Grt(2C14); Opx(2C34); Pl(2C11) P (kbar) – Borda Cpx(2C21); Grt(2C13); Opx(2C33); Pl(2C12) Grt-Cpx-Pl-Qz 700 °C 950 °C 700 °C 950 °C
Powell & Holland (1988) 7,9 9,3 7,7 9,1
Eckert et al. (1991) 8,9 ± 1,9 10,5 ± 1,9 8,8 ± 1,9 10,3 ± 1,9
Grt-Opx-Pl-Qz
Newton & Perkins (1982) 8,6 10,1 8,2 9,5
Perkins & Chipera (1985-Mg) 8,6 ± 0,05 11,2 ± 0,05 8,3 ± 0,05 10,7 ± 0,05 Perkins & Chipera (1985-Fe) 8,6 ± 0,05 12,6 ± 0,05 8,7 ± 0,05 12,8 ± 0,05 Eckert et al. (1991) 9,0 ± 1,55 10,4 ± 1,55 8,5 ± 1,55 9,8 ± 1,55
Os cálculos das condições P-T realizados no THERMOCALC consideraram diversas situações, a fim de se encontrar a que resultasse nos menores erros estatísticos. As melhores estimativas P-T foram baseadas na associação mineral plagioclásio + ortopiroxênio + clinopiroxênio + anfibólio + granada. Segundo Yardley (2004), essa associação é diagnóstica de granulito máfico de pressão intermediária. Apesar da associação mineral principal da rocha apresentar biotita
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aparentemente em equilíbrio com as demais fases minerais, os cálculos realizados com esse mineral forneceram erros estatísticos muito superiores ao σfit estabelecido pelo programa, razão pela qual ela
foi desconsiderada.
Tabela 6.5 - Estimativas de T obtidas com a geotermometria convencional no PTMAFIC para a amostra K2C3. Geotermômetro Calibração T (°C) – Núcleo Cpx(2C22); Grt(2C14); Opx(2C34) T (°C) – Borda Cpx(2C21); Grt(2C13); Opx(2C33)
Cpx-Opx 8 kbar 10 kbar 8 kbar 10 kbar
Wood & Banno (1973) 801 801 788 788
Cpx-Grt
Ganguly (1979) 762 767 752 757
As estimativas P-T foram calculadas na ausência e na presença de quartzo devido ao fato desse mineral ocorrer principalmente em agregados monominerálicos ou quartzo-feldspáticos, tal como filetes entre os minerais máficos, o que é sugestivo de textura remanescente de fusão parcial. Sendo assim, não se pode garantir que esse mineral constituísse uma fase individualizada em equilíbrio com as demais fases nas condições do pico metamórfico. Quanto à atividade de água, os cálculos consideraram as condições completamente anidras (sem H2O) e aH2O que variaram entre 0,1 e 0,3, pois foi verificado que à medida que a participação de H2O aumenta, os erros estatísticos se tornam maiores.
Na tabela 6.6 estão sumarizados os resultados fornecidos pelo método avPT. Os cálculos foram baseados em oito reações independentes para o núcleo e sete para a borda. O valor máximo estabelecido do σfit para que os cálculos apresentassem 95% de confiabilidade foi de 1,45 para o
núcleo e 1,49 para a borda. Para se alcançar essa confiabilidade, foi necessária a eliminação de um membro final das composições do núcleo (Fe-actinolita do anfibólio) e de dois membros finais das composições de borda (Fe-actinolita do anfibólio e Ca-tschermakita do clinopiroxênio), por apresentarem valores de e* superiores ao estabelecido pelo programa, o que sinaliza alguma inconsistência no cálculo de suas atividades.
Os resultados mostram que não ocorrem diferenças importantes nos valores de temperatura em função do quartzo, pois se considerando a mesma aH2O, o aumento foi de cerca de 5ºC na presença desse mineral, o que é muito inferior ao desvio-padrão associado ao valor de T. Por outro lado, quando se extrai o quartzo observa-se que a pressão apresenta um aumento considerável, que varia de 1,6 a 2,4 kbar a depender da aH2Outilizada e, sendo assim, é superior ao desvio-padrão associado ao valor de P. Além disso, a ausência desse mineral reflete em uma diminuição expressiva no erro associado aos resultados, que então passam a ser menores do que o σfit pré-determinado. Com relação à variação na
aH2O, verifica-se que a pressão e a temperatura aumentam sob aH2Omaiores, assim como a incerteza nos resultados. Em contrapartida, a ausência de H2O resultou nas condições P-T mais baixas e em um aumento significativo da incerteza no valor de T. Em suma, a melhor estimativa das condições P-T de equilíbrio do granulito máfico foi obtida na ausência de quartzo, para aH2Oigual a 0,1 e corresponde a 740 ± 20 °C e 9,5 ± 0,8 kbar para o núcleo e 730 ± 18 °C e 9,0 ± 0,7 kbar para a borda dos minerais.
Tabela 6.6 - Estimativas P-T obtidas com o método avPT no THERMOCALC para a amostra K2C3. Associação Mineral (Núcleo) - grt(2C14) - opx(2C34) - cpx(2C22) - pl(2C11) - hbl(2C24)
Com Quartzo Sem quartzo
aH2O Sem H2O 0,1 0,2 0,3 Sem H2O 0,1 0,2 0,3
T (ºC) 653 ± 101 746 ± 34 815 ± 43 860 ± 51 711 ± 74 740 ± 20 810 ± 26 855 ± 32
P (kbar) 6,9 ± 1,2 7,7 ± 1,0 8,3 ± 1,2 8,6 ± 1,4 9,1 ± 1,2 9,5 ± 0,8 10,4±0,9 11,0±1,1
corr 0,699 0,346 0,364 0,384 0,753 0,232 0,264 0,287
σfit 1,89 1,88 2,10 2,26 1,20 1,11 1,27 1,41
Associação Mineral (Borda) - grt(2C13) - opx(2C33) - cpx(2C21) - pl(2C12) - hbl(2C23)
Com Quartzo Sem quartzo
aH2O Sem H2O 0,1 0,2 0,3 Sem H2O 0,1 0,2 0,3
T (ºC) 609 ± 86 735 ± 31 804 ± 42 849 ± 50 658 ± 62 730 ± 18 799 ± 26 843 ± 33
P (kbar) 6,3 ± 1,0 7,4 ± 1,0 8,0 ± 1,2 8,4 ± 1,4 8,1 ± 1,0 9,0 ± 0,7 9,8 ± 1,0 10,4±1,2
corr 0,718 0,364 0,384 0,404 0,762 0,237 0,267 0,290
σfit 1,63 1,78 2,07 2,27 1,02 1,05 1,32 1,52
A comparação entre as estimativas de T fornecidas pela geotermometria convencional e pela otimizada mostra que ambas as abordagens não registraram diferenças significativas entre os valores calculados para o núcleo e borda das fases minerais estudadas. De acordo com o geotermômetros convencionais e com o melhor resultado fornecido pelo avPT, as temperaturas do núcleo são aproximadamente 10 °C mais altas do que as de borda. Esse valor é inferior à incerteza do resultado de T calculado no THERMOCALC, como também ao erro de ±50 °C comumente atribuído aos geotermômetros convencionais (Harley 1989). Nota-se também que as condições de T indicadas pelos dois métodos são condizentes entre si, ao se levar em conta o erro associados aos seus resultados.
Em relação às estimativas de P, as duas abordagens também não apresentaram diferenças notáveis entre as pressões calculadas para o núcleo e borda dos grãos. Nos resultados da geobarometria convencional, as condições do núcleo foram 0,1 - 0,6 kbar mais altas considerando-se a mesma calibração e a mesma condição de T (tab. 6.4). Pelo método avPT, a pressão foi 0,2 - 1,0 kbar mais alta para o núcleo, considerando-se a mesma aH2O. Essasdiferenças são inferiores aos erros
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associados aos valores de P (tab. 6.6). Por fim, considera-se que ambas as metodologias forneceram valores condizentes com condições de pressão intermediária para o metamorfismo de fácies granulito.