Os Processos de Fusão Parcial

Estabelecida a natureza heterogénea da fonte magmática interessa avaliar o eventual contributo dos processos de fusão parcial no quimismo das Sequências Ofiolíticas Internas. Para o efeito utilizou-se a equação (1) de Shaw (1970), que descreve a fusão parcial em equilíbrio, em que

Cl

i

e Co

i são,

respectivamente, as concentrações do elemento i no líquido e no sólido inicial,

D

o coeficiente de distribuição global do elemento i e

F

o grau de fusão.

)

1

(

1

D

F

D

Co

Cl

i i

−

+

=

₍₁₎

Esta equação descreve o processo de fusão em equilíbrio, em que o líquido permanece em equilíbrio com o resíduo até à extracção (“batch partial melting”). Para graus de fusão muito pequenos, este processo não é, significativamente diferente da fusão fraccionada, em que o fundido é continuamente extraído da fonte.

No caso de fusão parcial em equilíbrio (equação 1)

D

é calculado para a paragénese residual existente à altura da extracção magmática. Considera-se que as fases sólidas que tenham estado presentes, mas que durante o processo foram fundidas não influenciam, significativamente, a concentração dos elementos no líquido.

Quando a equação (1) é expressa em função da mineralogia original da fonte e do contributo relativo de cada fase mineralógica para o fundido, diz-se que ocorre fusão parcial não modal. Este tipo de fusão é descrito pela equação (2), em que

P

é o coeficiente de distribuição global sólido/líquido, do elemento

)

1

(

1

P

F

D

Co

Cl

i i

−

+

=

₍₂₎

Para se calcularem os graus de fusão parcial envolvidos na génese das Sequências Ofiolíticas Internas é necessário conhecer-se a composição mineralógica da fonte. Na tentativa de se estimarem as taxas de fusão parcial considerou-se um modelo, envolvendo fusão parcial não modal, em que a fonte magmática das Sequências Ofiolíticas Internas resulta da influência de dois componentes extremos – componentes A e B – com diferentes composições:

i) Componente A: fonte mantélica constituída por 55% olivina + 25% ortopiroxena + 15% clinopiroxena + 5% granada, e em que os contributos relativos de clinopiroxena, granada, ortopiroxena e olivina para o fundido são, respectivamente, 40, 30, 20 e 10%.

ii) Componente B: fonte mantélica constituída por 65% olivina + 25% ortopiroxena + 10% clinopiroxena, e em que os contributos relativos de clinopiroxena, ortopiroxena e olivina para o fundido são, respectivamente, 50, 30 e 20%.

Em ambos os casos assume-se que as concentrações iniciais da fonte são idênticas às referidas por Sun & McDonough (1989) para o manto primordial, enquanto que para o cálculo de D e P, consideraram-se os coeficientes de distribuição sólido/líquido utilizados nos modelos de fusão mantélica compilados por Donnelly (2001, in Cottrell et al., 2002).

Na figura 5.5 projectaram-se os pontos das razões Ce/Yb vs. Ce, para os diferentes metabasaltos das Sequências Ofiolíticas Internas, os quais podem ser comparados com as curvas de fusão teóricas dos componentes A e B, resultantes da modelação atrás descrita. A escolha do Ce e do Yb, para se estimarem os graus de fusão parcial, prende-se com o facto do Yb ter grande afinidade com a estrutura da granada, mas nos restantes minerais serem

Fig. 5.5 – Comparação dos valores Ce/Yb vs. Ce dos metabasaltos das Sequências Ofiolíticas Internas com as curvas de fusão parcial não modal de uma fonte mantélica com concentrações iniciais idênticas às do manto primordial (Ce =1.775 ppm e Yb =0.493 ppm; Sun & McDonough, 1989) e com composição heterogénea entre dois componentes:

Componente A: Lherzolito granatífero com 0.55Ol+0.25Opx+0.15Cpx+0.5Gt. Contributo dos minerais para o fundido igual a 0.40Cpx+0.30Gt+0.2Opx+0.10Ol. Componente B: Lherzolito com 0.65Ol+0.25Opx+0.10Cpx.

Contributo dos minerais para o fundido igual a 0.50Cpx+0.30Opx+0.20Ol.

Os segmentos dos vectores de fraccionação correspondem a 10% de fraccionação para cada mineral.

ambos elementos incompatíveis, com o pormenor do Ce ser mais incompatível que o Yb.

As taxas de fusão obtidas (3-20%) são idênticas às taxas referidas por McKenzie and O`Nions (1991) e White et al. (1992) para basaltos das cristas médias oceânicas e permitem explicar a fraccionação de lantanídeos, observada nos metabasaltos das Sequências Ofiolíticas Internas, através da variação do grau de fusão parcial. No entanto, no caso dos metabasaltos mais evoluídos as taxas de fusão estimadas (2-5%) são nitidamente inferiores às taxas estabelecidas como típicas para os MORB; i.e. 20-30% (Wilson, 1989).

Como alternativa a este modelo, a fusão dinâmica (Langmuir et al., 1977) constitui-se como uma hipótese viável para explicar o quimismo das Sequências Ofiolíticas Internas. A fusão dinâmica consiste num processo de fusão contínua, em que parte do líquido produzido inicialmente, por fusão parcial, fica retido no resíduo, os quais (resíduo + líquido retido) são sujeitos a processos de fusão fraccionada.

Fig. 5.6 - Comparação dos valores Ce/Yb vs. Ce dos metabasaltos das Sequências Ofiolíticas Internas com as curvas de fusão parcial não modal e de fusão dinâmica. Fusão Parcial – Fonte: 54%Ol+24%Opx+15%Cpx+7%Gt, com Ce=5 ppm e Yb=0.6 ppm. Contributo para o fundido: para F≤20% 45%Gt+45%Cpx+5%Ol+5%Opx; para 20%≤F≤35% 90%Cpx+5%Ol+5%Cpx; F>35% 50%Ol+50%Opx.

Fusão Dinâmica – Após 10% de fusão parcial o resíduo é constituído por 55%Ol+25%Opx+15%Cpx+5%Gt e contém 3% do líquido produzido. Os incrementos sucessivos são de 1% e o contributo dos minerais para o fundido é 50%Cpx+20%Gt+20Opx+10%Gt.

Na figura 5.6 avaliaram-se os efeitos da fusão dinâmica, num lherzolito granatífero, com concentrações iniciais em Ce e Yb iguais a 5 e 0.6 ppm, respectivamente, sujeito num primeiro estádio a fusão parcial não modal (F≤10%). Após 10% de fusão parcial, 3% do líquido produzido fica retido no resíduo, constituído por 55%Ol+25%Opx+15%Cpx+5%Gt, ao que se seguem sucessivos incrementos de fusão fraccionada. Durante esta fase o contributo relativo de clinopiroxena, granada, ortopiroxena e olivina para o fundido é, respectivamente, 50, 20, 20 e 10%.

A análise da figura 5.6 mostra que o modelo de fusão dinâmica permite explicar, com alguma versatilidade, as variações Ce/Yb vs. Ce nos diferentes sectores das Sequências Ofiolíticas Internas, originando subsequentemente líquidos mais empobrecidos nos elementos mais incompatíveis. No entanto, mostra-se incongruente com as relações de campo observadas no sector de Oriola.

Neste sector, as diferentes unidades apresentam-se com polaridade normal (Sousa, 1996). Como na Sequência Ofiolítica, os metabasaltos mais diferenciados estão suprajacentes aos metabasaltos empobrecidos, as variações geoquímicas observadas devem resultar, muito provavelmente, de outros factores petrogenéticos, nomeadamente das heterogeneidades ao nível da fonte, como foi referido no subcapítulo anterior.

5.3 – Os Processos de Cristalização Fraccionada

Apesar das heterogeneidades da fonte e da fusão parcial constituírem- se como processos petrogenéticos viáveis para justificar as características litogeoquímicas das Sequências Ofiolíticas Internas, a presença de rochas resultantes de processos de acumulação é indicativa, em primeira análise, da actuação de mecanismos de cristalização fraccionada. Assim sendo, quantificaram-se os efeitos da cristalização fraccionada, com o objectivo de se

No documento ESTUDO GEOLÓGICO E GEOQUÍMICO DAS SEQUÊNCIAS OFIOLÌTICAS DA ZONA DE OSSA-MORENA (PORTUGAL) (páginas 196-200)