Rotina de Análise Química em Monazita

As análises químicas em monazita foram realizadas no Laboratório de Microssonda Eletrônica do Departamento de Mineralogia e Geotectônica do Instituto de Geociências da USP, em colaboração com o Prof. Dr. Silvio R.F. Vlach e a Dra. Lucelene Martins. A técnica de datação química utilizada foi desenvolvida no mesmo laboratório (Vlach et al., 1999; Vlach & Gualda, 2000).

As determinações quantitativas dos elementos (análise composicional completa e datação) foram realizadas em microssonda JEOL JXA-8600S, utilizando 15 kV de voltagem de aceleração, 300 nA de corrente do feixe eletrônico, 5 µm de diâmetro do feixe e tempos de integração de contagens entre 10 e 200 segundos (Tabela 3.5).

Foram realizadas correções de efeito de matriz (número atômico, absorção de massa e fluorescência secundária) com o procedimento PROZA (Bastin et al., 1984). As linhas espectrais, cristais analisadores e padrões analíticos utilizados na rotina final são listados na Tabela 3.5.

Para checar a calibração de U, Th e Pb foi utilizada amostra de monazita natural (E0017) do granito Natividade datada em ca. 595 Ma (Janasi & Vlach, inédito).

As idades foram calculas de acordo com o método proposto por Montel et al. (1996), que consiste em computar uma idade individual para cada tríade analítica (Th, U, PbT), considerando

Pbinicial = 0. O desvio foi obtido por propagação dos desvios analíticos de cada elemento na

equação da idade. As idades pontuais e os erros associados foram calculados utilizando-se macro associada à planilha do Microsoft® Excel desenvolvida por Vlach & Gualda (inédito).

Tabela 3.5. Padrões analíticos utilizados para análise química WDS em monazita.

Elemento Linha Cristal

Espectrômetro Tempo de Contagem Padrão (s) Tempo de Contagem (pico + background) Amostra Padrão

Th Ma PET – Spectrômetro 2 20 140 ThSiO4

U Mb PET – Spectrômetro 3 20 200 UO2

Pb Ma PET – Spectrômetro 4 20 200 PbS

La La LIF – Spectrômetro 5 20 10 LaPO4

Ce La LIF – Spectrômetro 5 20 10 CePO4

Pr Lb1 LIF – Spectrômetro 5 20 10 REE3

Sm La1 LIF – Spectrômetro 5 20 20 SmPO4

Nd La1 LIF – Spectrômetro 5 20 10 REE2

Gd Lb1 LIF – Spectrômetro 5 20 20 REE1

Dy Lb1 LIF – Spectrômetro 5 20 20 REE4

Yb La1 LIF – Spectrômetro 5 20 30 ThSiO4

Si Ka TAP – Spectrômetro 1 10 20 REE2

Fe Ka LIF – Spectrômetro 5 10 20 Hem

Al Ka TAP – Spectrômetro 1 10 30 YALG

Ca Ka1 LIF – Spectrômetro 5 10 10 Ca2P2O7

P Ka PET – Spectrômetro 2 10 10 Ca2P

F.M. Faleiros, 2008 – Evolução de Terrenos Tectono-Metamórficos da Serrania do Ribeira e Planalto Alto Turvo (SP, PR)

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3.7.3. Resultados

As amostras DR-056 e DR-297D foram selecionadas para análises em monazita. A monazita ocorre como uma fase estável presente na matriz de ambas as amostras, ocorrendo principalmente associada a agregados de biotita ± quartzo (DR-297D), clorita ± quartzo (DR- 056) e sillimanita ± quartzo (ambas as amostras). Comumente ocorre inclusa em cristais ou pseudomorfos de biotita. Subordinadamente ocorrem cristais inclusos ou parcialmente inclusos em porfiroblastos de granada e feldspato. Os grãos de monazita identificados em ambas as amostras apresentam dimensões entre 37 e 96 µm, porém mais tipicamente entre 50 e 60 µm. Os cristais são anédricos a subédricos, geralmente com morfologias ovóides. Alguns cristais apresentam bordas parcialmente corroídas.

A composição da monazita foi investigada pela combinação de imagens de elétrons retro- espalhados e análises químicas pontuais quantitativas obtidas em microssonda eletrônica. Nas imagens de elétrons retro-espalhados a maioria dos cristais apresenta zonação composicional fraca a moderada, em alguns casos delimitando zonas de crescimento de composição oscilatória, com formas euédricas internas (e.g. 056-7, Fig. 3.45), por vezes truncadas por bordas homogêneas (e.g. 056-1, Fig. 3.45). Também ocorrem cristais aparentemente homogêneos (e.g. 056-6, Fig. 3.45). Dois cristais presentes na amostra DR-056 apresentam núcleos composicionalmente bastante diferentes (e.g. 056-3, 056-5, Fig. 3.45), sugerindo a presença de grãos mais antigos sobrecrescidos. Os perfis com análises químicas pontuais revelaram que esses núcleos são empobrecidos em Ce, La, Nd, Pr, Gd e Y (principalmente), e enriquecidos notadamente em Th, Sm e Ca em relação à porção sobrecrescida (Fig. 3.46). A variação dos conteúdos de Th é brusca. A amostra DR-297D também apresenta cristais de monazita com perfis químicos semelhantes, embora com menor variação composicional interna (Fig. 3.45, 297D-1). As zonações oscilatórias observadas em alguns cristais devem-se principalmente a variações nos conteúdos de Th, Ce, La e Ca. Comparando os cristais presentes nas duas amostras notamos que, em geral, a monazita da amostra DR-056 é enriquecida em Ce, Th, Nd, Pr, Sm, Gd e Ca, e empobrecida em La e Y em relação à amostra DR-297D.

As idades pontuais para as 58 análises de monazita são listadas em tabela anexada (anexo 2). Os valores variam entre 546 e 621 Ma com erros de 25 a 53 Ma (DR-056), e entre 543 e 655 Ma com erros de 44 a 115 Ma (DR-297D). Os maiores erros das análises pontuais da amostra DR-297D estão diretamente relacionados aos teores consideravelmente menores de Th, U e Pb em relação à amostra DR-056.

Figura 3.45. Imagens de elétrons retro-espalhados de cristais de monazita presentes nas amostras DR-056 e DR-297D do Complexo Turvo-Cajati. Os círculos brancos representam os pontos de análises químicas pontuais WDS.

A totalidade das determinações para cada amostra fornece idades de 585 ± 5 Ma (DR-056) e 589 ± 12 Ma (DR-297D).

Contudo, ocorre uma nítida correlação entre núcleos textural e composicionalmente distintos e idades mais antigas. Levando em conta esta correlação, núcleos enriquecidos em Th e empobrecidos em Ce, La e Y presentes em dois cristais de monazita da amostra DR-056 (056-3 e 056-5) definem um padrão distintamente mais antigo com uma idade composta de 606 ± 10 Ma. Excluindo as análises destes núcleos, as análises de cristais quimicamente mais homogêneos e porções de bordas de monazita dos seis cristais analisados (amostra DR-056) forneceram uma idade composta de 577 ± 6 Ma. Estas duas idades indicam um intervalo mínimo de 13 Ma entre as duas fases de crescimento de monazita.

O mesmo padrão geocronológico ocorre na amostra DR-297D, apesar dos erros consideravelmente maiores das determinações. Análises de núcleos enriquecidos em Th e empobrecidos em Ce, La e Y presentes em dois cristais de monazita desta amostra forneceram uma idade composta de 616 ± 20 Ma, enquanto análises de bordas e cristais quimicamente mais homogêneos resultaram em idade composta de 574 ± 15 Ma. Apesar dos erros, um intervalo mínimo de 7 Ma entre as duas fases de crescimento da monazita pode ser identificado para esta amostra.

Embora este padrão geocronológico deva ser comprovado com estudos posteriores, talvez utilizando técnicas isotópicas, consideramos os resultados como boas indicações sobre o período de tempo decorrido durante uma única fase de metamorfismo. Aliado ao modo de ocorrência e

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microestruturas da monazita, as idades de 577 ± 6 Ma e 574 ± 15 Ma podem ser interpretadas como próximas do pico metamórfico do Complexo Turvo-Cajati.

Figura 3.46. Perfis químicos representativos com análises pontuais WDS de monazita (em partes por milhão) lançados contra a distância transversal aos cristais (em micrômetros). Amostras DR-056 e DR-297, Complexo Turvo-Cajati. Ver texto para explicação.

Confirmando a preservação de núcleos de monazita com idades mais antigas em rochas metamorfizadas em altas temperaturas (DR-056: 792 ± 42; DR-297D: 805 ± 56 Ma) os dados por ora apresentados podem ser também considerados como boas indicações de que a monazita pode apresentar temperatura de fechamento maior que a atualmente aceita (700-750ºC).