A contribuição da dinâmica caótica à gênese das rochas do tipo Chapecó da Província Magmática Paraná-Etendeka: um estudo experimental

O vulcanismo terrestre é influenciado de modo relevante pela dinâmica de misturas. Este trabalho é a primeira tentativa de se estudar experimentalmente a contaminação mútua entre fases máficas e félsicas usando amostras naturais da Província Magmática Paraná-Etendeka (PEMP) como membros da mistura, levando-se em consideração uma dinâmica caótica. O objetivo é investigar a origem dos dacitos do tipo Chapecó da PEMP, distinguindo entre os dacitos Chapecó-Guarapuava (DCG) e os Chapecó-Ourinhos (DCO). Portanto, uma campanha de quatro experimentos de mistura caótica foi realizada usando um aparato experimental que opera em altas temperaturas (i.e., Texp > 1000 °C) sob pressão de 1 atm para misturar melts silicáticos com reologias contrastantes (i.e, viscosidade). Os aspectos morfológicos dos produtos experimentais incluíram filamentos estirados e dobrados de fases alternadas. Nos experimentos 1, 2 e 3, foram descritas pela primeira vez estruturas orbiculares contendo cristais dendríticos e porções remanescentes de vidro na zona basáltica. As áreas dendríticas observadas nas regiões basálticas apontam para um processo de cristalização precoce durante o início do resfriamento, e que o processo de cristalização ocorre de forma heterogênea. No Exp4, as secções desenvolvem estruturas fractais que são previstas teoricamente (i.e., secções de Poincaré). A dimensão fractal Dbox = 1,60(3) calculada para uma secção representativa se assemelha à dados da literatura. Os perfis químicos ao longo de zonas de contato entre as fases confirmam que houve trocas químicas (ou contaminação) entre os membros, as quais ocorrem por difusão. Os graus de contaminação mais elevados nas fases máficas são observados para SiO2, K2O, Cs, Rb, U, Th e Pb (os elementos traço não foram determinados no Exp4). Estes elementos apresentam curvas não lineares bem demarcadas quando comparados com outros elementos. Relativamente às análises de traços, o grupo de elementos V, Sc, Sr, Cs, Rb, U e Th (G1) apresenta perfis de difusão normais, enquanto que os elementos Ga, Nb, Zr, Y, Ba, REE, Ta, Hf e Pb (G2) apresentam uma difusão tipo uphill (i.e., contrária ao gradiente químico). Em todos os experimentos, a mobilidade elementar ao longo das interfaces foi quantificada calculando a variância normalizada (σ2n), que indica consistentemente a ligação entre a viscosidade e a mobilidade dos elementos maiores/menores (em todos os experimentos) e para os elementos de G1 (experimentos 1, 2 e 3). Além disso, foi identificado que os elementos com maior mobilidade apresentam baixo (< 1,0) ou alto field strenght Z/r2 (> 4,0). No caso dos elementos de G2, os valores mais expressivos de (σ2n) estão associados aos menores gradientes químicos iniciais (e.g., Ga , Nb e REEs). Considerando-se os dados de G1 e G2, propõe-se que diferenças de até 30% no gradiente inicial aumentam consideravelmente a probabilidade de ocorrência do fenômeno de difusão uphill. Em relação ao Exp4, padrões esperados de (σ2n) emergem em comparação com os valores calculados usando os dados disponíveis de análises químicas do Chapecó. Na comparação com o modelo de mistura linear LM, os cálculos iniciais estão em desacordo com os resultados dos experimentos de mistura caótica no que diz respeito ao melhor candidato a contaminante para a formação do Chapecó. Considerando-se o mesmo grau de evolução derivado dos teores de Ti, diferentes pares de elementos traço resultam em graus de contaminação f distintos. Os intervalos de f encontrados são: i) 0,2 a 0,5 para gerar DCG a partir dos resultados do Exp2; e ii) 0,3 a 0,7 para gerar DCO a partir dos resultados do Exp1. Os melhores ajustes (i.e., f semelhante) são encontrados para pares de elementos de G1 e Ti (como Rb, Sr, U e Th), embora ETRs e Pb também se ajustem bem ao modelo LM. Os dados do Exp4 reproduzem bem o comportamento químico dos principais componentes dos DCO, que geralmente atuam como formadores de rede cristalina (Fe, Al, Ti e Si). Os dados experimentais produzidos nesta tese sugerem que a mistura de magmas, via dinâmica caótica, pode ter desenvolvido um papel central na gênese dos dacitos do tipo Chapecó. As características reproduzidas, tais como padrões morfológicos, químicos e de frequência, são semelhantes aos afloramentos dacíticos raros da PEMP, particularmente no caso de elementos que apresentam gradientes iniciais expressivos no sistema. Estes fatores apontam para curtos tempos de interação, forças convectivas reduzidas e uma predominância da separação dos melts contrastantes devido ao contraste de densidade (i.e., condições simuladas) como possíveis mecanismos envolvidos na génese destas rochas. São necessários mais estudos sobre o comportamento dos elementos traço (e.g., Exp4) e dos sistemas isotópicos nos vidros experimentais híbridos, os quais poderão elucidar ainda mais a gênese deste relevante magmatismo silicático.