Forslag til tiltak

As condições P-T de metamorfismo do granulito aluminoso foram estimadas com o auxílio dos softwares RCLC (Pattison et. al 2003) e THERMOCALC versão 3.26 (Holland & Poweel 1998). Deste litotipo foram analisadas duas amostras: HMI-9B, proveniente dos trabalhos de Jordt- Evangelista (1996) e K39. A amostra HMI-9B é formada pela associação mineral principal feldspato potássico + plagioclásio + quartzo + biotita + granada + ortopiroxênio e a amostra K39 pela associação principal ortopiroxênio + plagioclásio + granada + biotita + quartzo. Os resultados das análises de MSE e a fórmula química dos minerais usados nos cálculos P-T estão apresentados no anexo III.

O RCLC (de Recalculation) calcula as condições P-T de formação de assembleias minerais com base na solubilidade de alumínio (Al) no ortopiroxênio em equilíbrio com granada e corrige os efeitos da troca tardia de Fe-Mg. Sabe-se que geotermômetros convencionais baseados na troca de Fe- Mg dificilmente registram o pico metamórfico em granulitos se a temperatura exceder 800 °C (Harley 1989; Spear & Florence 1992). Em contrapartida, termobarômetros baseados na solubilidade de Al em ortopiroxênio ou clinopiroxênio são menos susceptíveis ao reequilíbrio. A natureza refratária desses termobarômetros se deve ao fato das taxas de difusão de Al serem mais lentas do que as de Fe e Mg em minerais como o piroxênio. Consequentemente, as temperaturas estimadas a partir do conteúdo de Al em piroxênios podem exceder as temperaturas estimadas a partir da troca de Fe-Mg em mais de 150 °C (Pattison & Bégin 1994; Chacko et al. 1996). Essa diferença nas estimativas de temperatura também tem implicações nas estimativas de pressão, devido ao chamado _{efeito “feedback” (Harley} 1989).

Os cálculos executados no RCLC são baseados em um banco de dados termodinâmicos internamente consistente simplificado, modificado do programa TWQ 2.02b (Berman 1991). O sistema termodinâmico consiste de cinco componentes e oito membros finais e fornece seis reações de equilíbrio, das quais três são independentes. Para aplicação do método, a rocha de interesse deve conter granada + ortopiroxênio + plagioclásio + quartzo, podendo ou não apresentar cordierita e biotita.

A figura 6.2 mostra graficamente como o programa funciona. O ponto (A) representa a estimativa P-T fornecida pela geotermobarometria convencional e consiste na intersecção entre o geotermômetro Grt-Opx, baseado na troca de Fe e Mg, e o geobarômetro Grt-Opx-Pl-Qz (GOPQ) (fig. 6.2a). O ponto (B) representa a estimativa P-T baseada na solubilidade de Al no ortopiroxênio em um sistema de membros finais de Fe. Observa-se que essa condição P-T é mais elevada do que aquela

indicada pelo método convencional. No entanto, ela ainda é passível de erro significativo porque envolve membros finais de Fe que devem ter sido afetados pela troca tardia de Fe-Mg. O RCLC corrige os efeitos dessa troca por meio do ajuste das razões de Fe-Mg das fases, de acordo com as restrições fornecidas pelo conteúdo modal de granada e ortopiroxênio (além de cordierita e biotita, caso estejam presentes) até que todos os equilíbrios se interceptem em um ponto (ponto C _{– fig. 6.2b)} (Pattison et al. 2003).

Figura 6.2 - Representação gráfica do sistema termodinâmico do RCLC, composto de 4 fases (Grt-Opx-Pl-Qtz)

e 6 reações de equilíbrio, sendo três delas independentes (destacadas em negrito). (a) Condições P-T iniciais, estimadas pela geotermobarometria convencional (Intersecção A) e pela solubilidade de Al em Opx (Intersecção B). (b) Condição P-T final, obtida após a correção da troca tardia de Fe-Mg entre Grt e Opx (Intersecção C). As linhas em cinza representam as posições das reações antes do ajuste. Modificado de Pattison et al. (2003).

O RCLC é aplicável a granulitos de composição máfica, intermediária e aluminosa. Entretanto, sua principal limitação diz respeito à concentração de Al em ortopiroxênio, pois o método é muito sensível a pequenas variações nas concentrações desse elemento. Dessa forma, baixas porcentagens de Al nesse mineral (Al2O3 < 2% em peso), como ocorrem em muitos granulitos máficos, podem comprometer a precisão dos resultados. O Al também é determinante no que se refere à sua distribuição entre os sítios octaédrico e tetraédrico do ortopiroxênio. Por essa razão, o programa dispõe de quatro modelos de cálculo distintos para se estimar o Al octaédrico em ortopiroxênio (XAlOpx). O Modelo 1 [XAlOpx = AlTotal – (2 – Si)] é muito sensível à precisão na análise de Si. O Modelo 2 [XAlOpx = Al/2] assume a troca Tschermak ideal e é o mais recomendado por Pattison et al.

Estimativa P-T não- corrigida, baseada na troca de Fe-Mg. 6,28 kbar; 703 °C Estimativa P-T não- corrigida, baseada na solubiidade de Al. 7,63 kbar; 807 °C Estimativa P-T corrigida para Fe-Mg-Al. 7,63 kbar; 868 °C

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(2003) para o estudo de granulitos, devido à menor dispersão em seus resultados e ao vasto número de trabalhos publicados baseados nessa abordagem, o que permite a comparação com outras amostras do acervo literário. O Modelo 3 leva em conta os efeitos dos elementos Fe2+_{, Mg, Mn e Ca. Por fim, o} Modelo 4 é o único que permite uma correção para o Fe3+ _{do ortopiroxênio.}

Devido às baixas concentrações de Al no ortopiroxênio dos granulitos félsico e máfico (Al2O3 < 1% em peso), optou-se por aplicar o RCLC apenas para as análises do granulito aluminoso, nas quais as concentrações de Al2O3 em ortopiroxênio variam entre 2,3 - 4,3% (em peso). As estimativas P-T foram obtidas a partir dos modelos de cálculo 1 e 2. Ambos assumem uma fórmula unitária calculada para 6O e consideram o Fe total como Fe2+_{. O Modelo 3 também foi testado mas fornece} resultados idênticos ao 2 e o Modelo 4 foi dispensado porque requer a estimativa do Fe3+_{. No que diz} respeito ao conteúdo modal, foram utilizadas as porcentagens volumétricas estimadas nas amostras representativas dos litotipos aluminosos (Anexo II). Mas foi observado em cálculos de teste que variações nas proporções modais produzem efeitos insignificativos nos valores corrigidos de P-T.

A tabela 6.7 apresenta as estimativas P-T fornecidas pelo RCLC para as duas amostras do granulito aluminoso, baseadas nas composições de núcleo e borda dos minerais da associação granada + ortopiroxênio + biotita + plagioclásio + quartzo. Em razão de esse litotipo apresentar duas gerações de granada – a granada porfiroblástica e a granada simplectítica e coronítica em torno da primeira – informa-se que foram utilizadas nos cálculos as composições referentes à primeira granada, uma vez que as texturas sugerem que a segunda não está em equilíbrio com o ortopiroxênio. As modas minerais adotadas para as fases ferromagnesianas foram: Grt=10, Opx=1 e Bt=10 para a amostra HMI-9B; Grt=20, Opx=30, Bt=10 para a amostra K39.

Nas colunas da tabela 6.7 estão dispostos os resultados fornecidos pela interseção entre o geobarômetro GOPQ e os diversos geotermômetros contidos no programa RCLC – Grt-Bt e Grt-Opx, baseados na troca de Fe-Mg; Fe-Al-Inicial e Fe-Mg-Al-Final, baseados na solubilidade de Al em Opx, sendo que o último utiliza a correção da troca tardia de Fe-Mg entre Grt e Opx. Em primeira análise, destacam-se as condições P-T fornecidas pela interseção Grt-Bt – GOPQ, por serem consistentemente mais baixas do que aquelas indicadas pelos outros geotermobarômetros. Essa característica deve ser decorrente das altas taxas de difusão na biotita após o pico metamórfico, conforme mencionado no subitem 6.3, o que torna esses resultados pouco confiáveis.

A intersecção Grt-Opx – GOPQ indica condições P-T superiores às fornecidas pela intersecção com o geotermômetro Grt-Bt, mas aquém do esperado para paragêneses de fácies granulito. Conforme explicitado pelos autores do método, esses resultados evidenciam o reequilíbrio das composições químicas do par mineral (Grt-Opx) durante o resfriamento.

Em contrapartida, a abordagem baseada na solubilidade de Al em Opx (Fe-Al-Inicial) fornece estimativas P-T significantemente mais altas e condizentes com as condições de fácies granulito. Essas

estimativas são aproximadamente 35 – 85 °C e 0,1 – 0,5 kbar mais baixas do que os valores finais corrigidos para a troca tardia de Fe-Mg entre Grt e Opx (Fe-Mg-Al-Final) e que, de acordo com os idealizadores do programa, representam os resultados mais confiáveis.

Tabela 6.7 - Estimativas P-T obtidas com o método de Pattison et al. (2003) no software RCLC para a

associação granada + ortopiroxênio + biotita + plagioclásio + quartzo, das amostras HMI-9B e K39. Os códigos entre parênteses correspondem aos números das análises de MSE especificados no anexo III.

Modelo de cálculo do XAlOpx Fe-Mg Inicial Grt-Bt (°C)/ GOPQ (kbar) Fe-Mg Inicial Grt-Opx (°C)/ GOPQ (kbar) Fe-Al Inicial (°C)/ GOPQ (kbar) Fe-Mg-Al Final P-T Corrigido

HMI-9B – Análises Núcleo – Grt(39C32)-Opx(39C23)-Bt(39C12)-Pl(39C19)-Qz

Modelo 1 477 °C/ 3,8 kbar 613 °C/ 5,7 kbar 806 °C/ 8,5 kbar 890 °C/ 8,9 kbar Modelo 2 477 °C/ 3,7 kbar 617 °C/ 5,7 kbar 751 °C/ 7,7 kbar 803 °C/ 8,0 kbar

HMI-9B - Análises Borda – Grt(39C32)-Opx(39C23)-Bt(39C12)-Pl(39C19)-Qz

Modelo 1 462 °C/ 3,8 kbar 599 °C/ 5,8 kbar 791 °C/ 8,7 kbar 876 °C/ 9,2 kbar Modelo 2 462 °C/ 3,8 kbar 601 °C/ 5,8 kbar 746 °C/ 8,0 kbar 805 °C/ 8,4 kbar

K39 - Análises Núcleo – Grt(39C32)-Opx(39C42)-Bt(39C12)-Pl(39C19)-Qz

Modelo 1 528 °C/ 5,5 kbar 642 °C/ 7,0 kbar 764 °C/ 8,7 kbar 830 °C/ 8,8 kbar Modelo 2 528 °C/ 5,5 kbar 643 °C/ 7,0 kbar 751 °C/ 8,4 kbar 807 °C/ 8,6 kbar

K39 - Análises Borda – Grt(39C31)- Opx(39C41)-Bt(39C26)-Pl(39C55)-Qz

Modelo 1 565 °C/ 6,0 kbar 670 °C/ 7,4 kbar 742 °C/ 8,4 kbar 778 °C/ 8,5 kbar Modelo 2 566 °C/ 6,1 kbar 667 °C/ 7,4 kbar 784 °C/ 9,0 kbar 846 °C/ 9,2 kbar

Considerando-se os resultados finais (P-T Corrigido) obtidos para a amostra HMI-9B, nota-se que o Modelo 1 fornece estimativas P-T mais altas do que o Modelo 2. As condições calculadas com base naquele modelo foram 890 °C/8,9 kbar para o núcleo e 876 °C/9,2 kbar para a borda. Observa-se ainda que o Modelo 2 fornece condições de equilíbrio idênticas para as composições de núcleo e borda dos minerais, sendo elas: 803 °C/8,0 kbar para o núcleo e 805 °C/8,4 kbar para a borda.

Em relação à amostra K39, as condições P-T finais estimadas com base no Modelo 1 foram 830 °C/8,8 kbar para o núcleo e 778 °C/8,5 kbar para a borda. Curiosamente, o Modelo 2 indicou condições P-T de equilíbrio mais altas para as composições de borda – 846 °C/9,2 kbar – do que para as de núcleo – 807 °C/8,6 kbar. Esse resultado atípico decorre do enriquecimento em alumina do ortopiroxênio usado nessas estimativas em direção à borda, uma vez que esse modelo de cálculo é extremamente sensível ao conteúdo de Al2O3.

As condições P-T calculadas no THERMOCALC para as amostras HMI-9B e K39 estão apresentadas nas tabelas 6.8 e 6.9, respectivamente. Os resultados da amostra HMI-9B foram baseados

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na associação mineral feldspato potássico + plagioclásio + quartzo + biotita + granada + ortopiroxênio. As análises do espinélio não foram utilizadas nos cálculos devido ao seu alto conteúdo de ZnO, o qual não é reconhecido pelo software A-X. A partir dessa associação foram geradas 06 reações independentes e estabelecido o σfit máximo em 1,54 para uma confiabilidade de 95% nos

valores calculados. As estimativas consideraram as condições complemente anidras (Sem H2O) e aH2Oque variaram entre 0,1 e 0,5.

Na tabela 6.8 observa-se que a melhor condição P-T calculada a partir das composições de núcleo da amostra HMI-9B foi obtida para aH2O= 0,3 e corresponde a 815 ± 21 °C e 6,6 ± 0,8 kbar. O σfit associado a esse resultado foi 0,93, o que indica que os valores calculados apresentam 95 % de

confiabilidade. A partir das composições de borda, a melhor estimativa P-T foi obtida para aH2O = 0,2 e corresponde a 759 ± 21 °C e 6,4 ± 0,8 kbar, com σfit = 1,09, o qual também garante 95 % de

confiabilidade nos resultados alcançados.

Tabela 6.8 - Estimativas P-T obtidas com o método avPT no THERMOCALC para a amostra HMI-9B. Análises de Núcleo - grt(9C23) - opx(9C41) - bt(9C28) - pl(9C310) - or(9C38) - qz

aH2O Sem H2O 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

T (ºC) 797 ± 70 684 ± 22 762 ± 19 815 ± 21 855 ± 23 889 ± 28

P (kbar) 6,5 ± 1,0 5,6 ± 1,0 6,2 ± 0,8 6,6 ± 0,8 6,9 ± 0,9 7,2 ± 1,0

corr 0,593 0,319 0,329 0,353 0,371 0,385

σfit 1,07 1,35 0,97 0,93 1,02 1,14

Análises de Borda - grt(9C24) - opx(9C42) - bt(9C28) - pl(9C310) - or(9C38) - qz

aH2O Sem H2O 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

T (ºC) 781 ± 81 681 ± 22 759 ± 21 811 ± 24 852 ± 28 886 ± 32

P (kbar) 6,6 ± 1,2 5,8 ± 1,0 6,4 ± 0,8 6,9 ± 0,9 7,2 ± 1,0 7,5 ± 1,1

corr 0,613 0,314 0,321 0,346 0,363 0,377

σfit 1,25 1,39 1,09 1,10 1,20 1,32

Os resultados referentes à amostra K39 estão apresentados na tabela 6.9. Os cálculos foram baseados na associação mineral ortopiroxênio + plagioclásio + granada + biotita + quartzo, a partir da qual foram geradas 06 reações independentes e estabelecido o σfit máximo em 1,54. Diferentemente do

observado até agora, variações na aH2O e mesmo as condições absolutamente anidras em nada afetaram os valores calculados de P-T, que foram: 846 ± 67 °C e 7,6 ± 0,8 kbar, com σfit = 0,87 para o

núcleo; 774 ± 65 °C e 7,3 ± 0,8 kbar, com σfit = 0,55 para a borda. Os baixos valores de σfit garantem

Tabela 6.9 - Estimativas P-T obtidas com o método avPT no THERMOCALC para a amostra K39. Análises de Núcleo - grt(39C32) - opx(39C42) - bt(39C12) - pl(39C19) - ilm(39C53) - qz

Análises de Borda - grt(39C31) - opx(39C41) - bt(39C26) - pl(39C55) - ilm(39C51) - qz

Núcleo Borda

T (ºC) 846 ± 67 774 ± 65

P (kbar) 7,6 ± 0,8 7,3 ± 0,8

corr 0,614 0,624

σfit 0,87 0,55

A comparação entre os resultados fornecidos pelo RCLC e pelo THERMOCALC mostra que as condições de P obtidas com o método de Pattinson et al. (2003) foram consideravelmente mais altas do que as baseadas no avPT. Os valores mais elevados de P obtidos no RCLC podem ser derivados de erros no cálculo das atividades da anortita, provenientes da subestimação do teor de Na2O nas análises da MSE (El-Shazly et al. 2011). Ainda assim, os dois métodos indicaram condições metamórficas de pressão intermediária.

Em relação aos valores de T, as variações foram bastante significativas, tanto em função do modelo de cálculo do RCLC, quanto da amostra analisada. Os cálculos realizados no THERMOCALC e o Modelo 1 do RCLC indicam condições de T para o núcleo superiores às da borda, enquanto as condições de P mantiveram-se constantes. Já o Modelo 2 registrou condições P-T ligeiramente mais elevadas para a borda em relação ao núcleo, o que pode ser decorrente da maior sensibilidade desse modelo em relação ao conteúdo de Al no ortopiroxênio. Para a amostra HMI-9B, os resultados fornecidos pelo Modelo 2 foram os que mais se aproximaram dos valores informados pelo THERMOCALC, enquanto para a amostra K39 o Modelo 1 foi o mais condizente.