4.1 – Análise Geoquímica dos Litotipos
As rochas estudadas foram submetidas a análises litogeoquímicas. A partir dos resultados obtidos foi possível fazer uma análise de suas características químicas e uma tentativa de inserção, dessas rochas, em um ambiente geotectônico apropriado. Assim, com base na avaliação de diversos diagramas de interpretação petrológica disponíveis na literatura fez-se a caracterização química desse litotipo. O conjunto analisado corresponde a 32 amostras pertencentes a um acervo pré-existente, sendo 15 coletadas nos limites da cidade do Rio de Janeiro (região do Pão de açúcar) e 17 nos limites da cidade de Niterói (região da Serra da Tiririca). A composição química dessas amostras está apresentada nas Tabelas 1, 2, 3, 4, 5 e 6.
Tabela 1 - Composição química dos litotipos do Rio de Janeiro – Elementos maiores (%peso).
Amostras SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total2
Rio-30 73,58 0,16 13,32 1,54 0,03 0,23 1,67 2,84 5,77 0,20 0,71 100,05 Rio-12 73,40 0,57 13,24 1,92 0,03 0,34 1,87 3,09 5,69 0,24 0,30 100,69 Rio-3 73,10 0,39 12,60 2,20 0,04 0,61 2,32 3,03 5,29 0,18 0,50 100,26 Rio-28 72,70 0,35 13,45 2,05 0,07 0,62 2,24 2,85 4,98 0,22 0,62 100,15 Rio-15 72,40 0,20 13,87 1,95 0,04 0,37 1,69 2,94 5,80 0,16 0,60 100,02 Rio-2 72,20 0,41 13,40 2,58 0,05 0,63 1,77 3,11 5,33 0,18 0,42 100,08 Rio-7 71,60 0,32 14,05 2,20 0,04 0,54 2,62 3,11 4,84 0,17 0,45 99,94 Rio-5 71,30 0,41 13,80 2,65 0,04 0,61 2,02 3,33 5,69 0,19 0,40 100,44 Rio-6 70,40 0,38 13,77 3,39 0,06 0,66 2,49 3,55 4,61 0,17 0,70 100,18 Rio-8 70,10 0,52 13,40 3,88 0,06 0,86 2,62 3,52 5,09 0,14 0,40 100,59 Rio-14 70,00 0,65 13,86 1,95 0,03 0,27 1,54 5,12 5,80 0,23 0,55 100,00 Rio-16 69,70 0,53 14,40 3,85 0,05 0,92 2,24 3,03 4,91 0,24 0,52 100,39 Rio-4 69,30 0,51 13,90 3,02 0,06 0,80 2,77 3,54 5,30 0,24 0,80 100,24 Rio-1 68,75 0,73 14,29 2,99 0,07 0,95 2,97 3,89 4,63 0,17 0,70 100,14 Rio-22 68,30 0,66 13,90 4,62 0,07 1,06 2,77 2,95 4,82 0,21 0,78 100,14
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Tabela 4- Composição química dos litotipos de
Niterói – Elementos menores (ppm).
Tabela 5 - Composição química dos litotipos do Rio de Janeiro – Elementos terras raras (ppm).
Tabela 6 - Composição química dos litotipos de Niterói – Elementos terras raras (ppm). Tabela 3- Composição química dos litotipos do
26 Com base nos diagramas de classificação química, podemos afirmar que os litotipos estudados se enquadram no campo subalcalino (Figura 19) e mostram tendência de evolução calci-alcalina (Figura 20). Do ponto de vista geoquímico, as amostras se concentram no campo dos granitos com pequena dispersão (Figura 21) e caráter metaluminoso (Figura 22).
Os gnaisses da cidade do Rio de Janeiro caracterizam-se por apresentar uma variação no conteúdo
de SiO2 de 68,3 a 73,7% sem lacunas composicionais. Para os gnaisses da cidade de Niterói a variação no
conteúdo de SiO2 se dá entre 67,9 e 72,5%, portanto em um intervalo algo menos expandido. As
quantidades de Fe apresentam-se em média em volume maior nas rochas da cidade de Niterói. O conteúdo
em Na2O é quase que invariavelmente maior que 3,0% e a razão K2O/Na2O é, em média, maior nos tipos
ocorrentes na cidade do Rio de Janeiro (tabelas 1 e 2).
Os diagramas de variação para elementos maiores (Figura 23), menores e traços (Figura 24) do tipo “Harker” permitem a observação de correlações negativas para os elementos Mg, Ti, Fe, Ca e Y; e com correlações positivas para os elementos K e Zr. Os demais elementos apresentam distribuição em patamares. Devemos lembrar, entretanto, que tal interpretação pode apresentar problemas em função da pouca expansibilidade do conjunto analisado.
A análise estatística (tabelas 7 e 8) aponta para predomínio dos graus de significância de padrões lineares em relação aos curvi-lineares. Mostra, também, que o grau de significância relativo às amostras da cidade do Rio de Janeiro é maior do que aqueles encontrados para as rochas da cidade de Niterói. Tendências lineares nesse tipo de diagrama são interpretadas como estando relacionados tanto a processos de hibridização representativos de eventual processo de "magma mixing" ou ainda, a processos de fusão parcial ("restite unmixing", (Chappell et al., 1987)). Porém, lacunas composicionais, em geral, devem ser entendidas como indicativas de ausência de cogeneticidade. No caso estudado, em função tanto da não existência de lacuna(s) composicional(is), quanto da existência de tendências curvilíneas (ou tendendo a tal comportamento), como no caso dos diagramas referentes à Fe2O3, Na2O e K2O, a
interpretação por cristalização fracionada e/ou fusão parcial ("restite unmixing") é favorecida em relação a outras possibilidades. Pode ainda ser dito que, como estas rochas correspondem a tipos ortoderivados metamorfisados, as mesmas podem ter evoluído por cristalização fracionada durante sua história magmática e a assinatura para fusão parcial estar associada ao metamorfismo de alto grau, com efetiva remobilização, pela qual passaram durante o processo orogênico.
Os elementos Rb, Ba e Sr são elementos bem distribuídos em rochas ácidas, principalmente se muito enriquecidas em feldspatos. El Bouseily & El Sokkary (1975) os consideraram bons traçadores de processos de cristalização, principalmente a razão Ba/Sr. No caso das amostras analisadas para a região de Niterói, Ba e Sr apresentam firme decréscimo, enquanto para as rochas da cidade do Rio de Janeiro mantêm-se em patamar.
Pearce et al. (1984) propuseram uma subdivisão para as rochas graníticas em função do ambiente tectônico. A subdivisão foi feita baseada em elementos traços discriminantes (Rb, Y, Nb, Ta) e os granitóides foram distribuídos por quatro grupos denominados de ORG (granitos de cadeia oceânica), VAG (granitos de arco vulcânico), WPG (granitos intra-placas) e COLG (granitos colisionais). Granitos de cadeia oceânica são aqueles relacionados a complexos ofiolíticos, sendo tipicamente corpos pequenos e localizados na parte superior destes complexos. O termo descritivo proposto por Coleman & Peterman (1975) e Coleman & Donato (1979) é plagiogranito oceânico. São granitóides que têm hornblenda como mineral máfico principal, meta a peraluminosos, plotando no campo dos quartzo dioritos e/ou tonalitos em diagrama QAP. Granitos de arco-vulcânico podem variar desde tipos oceânicos até tipos continentais e sua evolução pode gradar desde afinidades toleiíticas até cálcio-alcalinas ou shoshoníticas (Peccerillo & Taylor, 1976). Os granitos de arco tipo oceânico com afinidades toleiíticas plotam preferencialmente no campo dos quartzo dioritos a tonalitos em diagramas QAP, têm hornblenda como mineral máfico principal. Já os de
27 Legenda para as figuras: Amostras coletadas na cidade do Rio de Janeiro e Amostras coletadas na cidade de Niteroi
Figura 19 - Diagrama TAS.
Figura 20 - Diagrama AFM mostrando o trend de evolução com
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Figura 21 - Classificação química segundo Le Maitre (1989).
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Tabela 7 - Valores de r2 para coeficientes lineares e polinomiais para os gnaisses do Rio de Janeiro (n= 15 amostras).
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31 afinidades cálcio-alcalinas plotam nos campos do quartzo diorito, quartzo monzonito, tonalito e granodiorito em diagrama QAP. Apresentam biotita e hornblenda como principais minerais máficos, tendo índice cálcio-alcalino. Quando relacionados a margens continentais ativas, plotam predominantemente nos campos do quartzo monzonito, granodiorito e granito (senso strictu) em diagrama QAP. Têm biotita como mineral máfico e eventualmente também hornblenda, indo de metaluminosos a fracamente peraluminosos.
Os granitos intraplacas podem ser subdivididos de acordo com a natureza da crosta na qual se posicionam. Plotam no campo do quartzo sienito, granito (sensu strictu) e álcali granito em diagrama QAP. Seus minerais máficos característicos são o anfibólio, biotita e eventual piroxênio, sempre de composição sódica. São tipos peraluminosos, podendo variar para peralcalinos. Os granitos colisionais, relacionam-se a cinturões orogênicos, podendo apresentar distinções de acordo com o tipo de colisão as quais se associam
32 (Pitcher, 1982; Harris et al., 1983). Outra característica conspícua é sua associação com o evento de maior deformação da orogênese, o que lhes impõe características de corpos sin a pós-colisão. Os típicos são os granitos Hercinianos (ex. Quèrigut), Alpinos (ex. Adamello) e Himalaianos. Aqueles sin-colisão plotam no campo do granito (senso strictu) em diagrama QAP e são granitos à muscovita, de caráter peraluminoso, exibindo forte associação com os granitos do tipo S de Chappell & White (1974). Os pós-colisäo têm na biotita seu mineral máfico mais comum, podendo eventualmente apresentar também hornblenda, e plotam na mesma região onde plotam os VAG em diagrama QAP, sendo caracteristicamente metaluminosos ou fracamente peraluminosos, exibindo muitas das características dos granitos do tipo I de Chappell & White (op. cit.).
Ao examinarmos os dados de campo referentes aos granitóides do município do Rio de Janeiro pode- se certamente descartar a possibilidade dos mesmos pertencerem ao grupo dos granitos de cadeia oceânica (ORG).
A observação do diagrama Nb x Y (Figura 25) permite observarmos que os gnaisses da cidade do Rio de Janeiro e seus correlatos na cidade de Niterói distribuem-se, com alguma dispersão, nos campos dos granitos de arco vulcânico (sin-colisionais) e no limite do campo dos granitos orogênicos.
O diagrama Rb x (Y + Nb) (Figura 26) mostra uma concentração das amostras, independentemente de sua localização geográfica, no campo dos granitóides intraplacas (WPG), com pequena dispersão para o campo dos de arco-vulcânico. Isso pode ser atribuido, considerando que essas rochas foram primeiramente geradas em uma ambiente de arco-vulcânico (VAG). Com o fechamento do oceano correspondente a esse arco, ocorre à aproximação e a colisão das placas envolvidas no processo. Desse momento em diante, as rochas se encontram em um ambiente de uma só placa, formada por esta colisão, e as rochas passam a ganhar a assinatura de granitos intraplaca (WPG), correspondendo à uma crosta, agora, espessada.
Diagramas geoquímicos para discriminação de ambientes tectônicos vêm sendo usados com relativo sucesso, permitindo interpretações consistentes. O diagrama de parâmetros multicatiônicos R1 x R2 (La Roche et al., 1980), inicialmente proposto para classificação química de rochas plutônicas, foi aperfeiçoado por Batchelor & Bowden (1985) (figura 27) que utilizaram-se do diagrama, já modificado, para a determinação de modelos petrogenéticos que envolvessem variados processos de diferenciação, como cristalização fracionada, fusão parcial ou mistura de magmas.
Ao examinarmos os resultados obtidos para as rochas estudadas, podemos observar uma forte concentração das amostras no campo dos corpos sin-colisionais com dispersão até o campo dos tardi- orogênicos. Esse comportamento é coerente com as condições de posicionamento dos corpos durante a evolução do processo orogênico. Neste caso a dispersão em direção ao campo dos corpos tardi-orogênicos corresponde aos tipos de posicionamento tardio quando já temos uma crosta mais espessada. Possivelmente como resposta a um relaxamento termal em associação a eventos de extensão crustal (Figura 27).
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Figura 25 - Diagrama de classificação de ambiente tectônico.
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4.2 – Análise Geoquímica dosElementos Terras Raras
.Os resultados obtidos para as análises de Elementos Terras Raras (ETR), para os ortognaisses facoidais aqui estudados, estão apresentados nas Tabelas 5 e 6. As figuras (28, 29 e 30) apresentam os mesmos dados normalizados pelo condrito de Sun (1979) para os dois conjuntos de gnaisses estudados.
De uma forma geral os dois conjuntos (ortognaisses da cidade do Rio de Janeiro e da cidade de Niterói) mostram uma curva com média inclinação, anomalia negativa para Európio, sem apresentar forte empobrecimento em ETRp.
A observação conjunta dos dados permite afirmar que existe um comportamento relativamente homogêneo para cada um dos dois conjuntos, obtendo-se ainda uma boa correlação entre os dois conjuntos, apesar de diferenças nos valores de Lu que se mostram altos nas rochas da cidade de Niterói (problema analítico?).
A superposição entre as curvas obtidas para os dois conjuntos apontam para um padrão característico para ortoderivados cálcio-alcalinos, incluindo a presença das anomalias negativas para európio que são comuns a estas rochas.
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Figura 28 - Padrão normalizado para distribuição dos ETRs do ortognaisse facoidal da cidade de Niterói
Figura 29 - Padrão normalizado para distribuição dos ETRs do ortognaisse facoidal da cidade do Rio de
36 Figura 30 - Padrão normalizado para distribuição dos ETRs do ortognaisses facoidais. Observação
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