Aula_basaltos e rochas associadas

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4. Magmatismo e ambientes associados
Profa. Dra. Larissa Marques Barbosa de Araujo
Magmatismo e Ambientes Associados
A geração de magma basaltico ocorre associada a quatro ambientes distintos:
Margens de Placa Construtiva – São limites de Placas divergentes e incluem o sistema de cordilheira meso-oceânicas e os centros de espalhamento de Back-arc (C.M.O ou MORB - Middle Ocean Ridge Basalts);
Margens de Placa Destrutivas: Estes limites de placas convergentes incluem Arcos de Ilhas e as margens continentais ativas;
Assentamentos Intra-Placa Oceânica: Ilhas Oceânicas (OIB);
Assentamento Intra-Placa Continental: Províncias de Basaltos de Platô, Zonas de Rift Continental, Magmatismo ultra-potássico e potássico (incluindo os Kimberlitos) não relacionados às zonas de rifts.
 Séries
Toleítico, alcalino e cálcio-alcalino
Figure 14-2. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis. Kluwer.
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Margens de Placa Construtiva 
Margens de Placa Construtiva – São limites de Placas divergentes e incluem o sistema de cordilheira meso-oceânicas e os centros de espalhamento de Back-arc (C.M.O ou MORB)
Atingem 1000-3000 metros acima do fundo oceânico e comprimento de 60.000km de extensão.
O fundo oceânico é cortado por centenas de zonas de fratura;
De acordo com a tectônica de placas, uma cordilheira meso-oceânica (ou margem de placa construtiva) é um limite entre placas, na qual nova litosfera oceânica (crosta+manto) é gerada, em resposta a fusão parcial do manto lherzolítico.
Fusão Parcial – formação de magmas basalticos - injetados por fissuras tensionais - vulcanismo na forma de pillows ou solidificando em profundidades maiores na forma de diques e intrusivas acamadadas.
 Magmatismo e Plutonismo
A crosta oceânica é dividida em dois domínios maiores:
1- Zona de Acresção da Placa: Cordilheira Meso-oceânica, onde crosta é criada,
2- Crosta Passiva: Local onde após a criação no topo, move-se para fora.
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Sistema de Cordilheira Meso -Oceânica
Figure 13-1. After Minster et al. (1974) Geophys. J. Roy. Astr. Soc., 36, 541-576. 
Ocean-ocean  Arco de Ilha (IA)
Ocean-continent  Arco Continental ou
Atividade de Margen Continental (ACM) 
Figure 16-1. Principal subduction zones associated with orogenic volcanism and plutonism. Triangles are on the overriding plate. PBS = Papuan-Bismarck-Solomon-New Hebrides arc. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis, Allen Unwin/Kluwer.
Classificação
Os MORB são classificados como:
 Tipo P – Pluma
Tipo N- Empobrecidos
Tipo T- Transicionais.
Esta classificação está correlacionada com as feições estruturais e topográficas as quais caracterizam determinado segmento de cordilheira. As plataformas vulcânicas e altos topográficos estão associados aos hot spots.
As principais rochas encontradas na crosta oceânica são os basaltos. Denominados de basalto sub-marinhos, basaltos de fundo-oceânico, basaltos abissais ou basaltos de Cordilheiras Meso-Oceanicas (MORB).
Características Petrográficas e químicas:
Em geral os MORB são representadas pelas rochas denominadas de olivina-toleítos, são as consideradas eruptivas, mais volumosas na terra e sua geração tem sido um processo significante na diferenciação do manto superior através do tempo geológico porque suas características petrográficas refletem a composição química e a história do resfriamento do magma basáltico.
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Assembléia de fenocristais:
Dimensões: Tamanho dos grãos variam de vítreos até tipos altamente porfiríticos com 20 a 30% de fenocristais.
Assembléias:
Olivina+Mg – espinélio cromífero/ plagioclásio+ olivina+ Mg-espinélio cromífero
Plagioclásio+olivina+augita (Os fenocristais de Augita são raros e usualmente confinados a rochas com abundante olivina e plagioclásio.
Olivina, espinélio e plagioclasio cálcico são os primeiros a se cristalizarem, seguidos pela augita e então por óxidos de Fe-Ti.
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Tipos de Rochas associadas
Os basaltos MORB são olivina toleítos, que representam as rochas eruptivas mais volumosas na terra, onde sua geração tem sido um processo significante na diferenciação do manto superior através do tempo geológico.
A fábrica reflete o resfriamento rápido, perto da T° dos líquidus, de magmas estravasados em ambiente submarino frio. Tamanho dos cristais variáveis, desde vítreos até tipos altamente porfirítico com 20-30% de fenocristais.
As assembléias mineralogicas mais comuns são: 
Olivina + Mg – espinélio cromífero/ plagioclásio + Olivina + Mg - espinélio cromífero;
Plagioclasio + Olivina + augita.
Os basaltos da seqüencia ofiolítica após sofrerem processos metamórficos, transforma-se em basaltos espilíticos.
Basaltos Espilíticos – Representam os basaltos da seqüência ofiolítica que sofreram processos de metamorfismo. Caracterizado pela transformação do plagioclasio cálcico em albita (Ca substituído por Na através da troca iônica com a água do mar) e aparecem com clorita, calcita, epidoto, calcedonia ou preehita.
Serpentinito – Rocha quase inteiramente constituída por serpentina resultante da alteração da olivina e piroxênio pré-existente.Nas sequencias ofiolíticas os peridotitos ocorrem geralmente serpentinizados.
 Os MORB são classificados em tipos P (relacionado a pluma mantélica), Tip N (empobrecidos) e os tipos T (transicionais). Os MORB em sua maioria são esgotados em cátions de baixa valencia (Cs, Rb, K, Ba, Pb e Sr), o grupo de alta valencia (Th,V, Zr, Hf, Nb e Ta) são elementos imóveis e usados para separar estes basaltos dos outros de acordo com o ambiente tectônico.
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Ofiolitos
Na suíte ofiolítica (complexos ultramáficos Alpinos) – O termo ofiolitos refere-se a uma assembléia distintiva de rochas contendo basaltos, gabros e ultramáficas, capeadas por camadas de sedimento de mares profundos. Esta combinação de assembléia constitui a crosta ocêanica e manto superior, daí a interpretação de que os ofiolitos são como fragmentos de placa oceânica que foram escorregadas dentro de um ambiente subaéreo. Ex. Suíte ofiolítica na Baía de Newfoundland (Canadá), Troods in Cyprus, leste de Pádua na Nova Guiné.
Geólogos estudando corpos alpinos e rochas relacionadas aos Alpes no NE da Italia e Suíça observaram a associação de rochas ultramáficas, lavas basalticas e espilíticas (basalto metassomatizado), cherts, argilitos e calcáreos. A presença de rochas marinhas sedimentares junto a estruturas pillows lava, levou os autores a postularem a origem submarina para a assembléia inteira. 
Os corpos ultramáficos alpinos constituem-se de dois tipos de rochas:
Harzburgito – Composto por harzburgito (peridotito de ortopiroxenio e olivina) e dunito com diques menores, veios e pods de piroxenito, gabro, trondjemito e granito sódico ou plagiogranito.
Lherzolito – Princ de herzolito com menores quantidade de piroxenito, ambos com clinopiroxenio proeminente. A fase aluminosa pode ter granada, espinélio ou plagioclasio. Estas rochas tem a capacidade de gerar líquidos basálticos por fusão parcial.
Associações 
Rochas máficas – São aquelas onde o índice de cor M varia de 65 a 90% e são ultramáficas quando o M>90%. Com relação ao teor de sílica geralmente as rochas máficas são básicas (45 a 52% de sílica);
 Ultramáficas ou ultrabásicas - Com conteúdo de síllica menor que 45%. Essas rochas costumam ocorrer juntas em vários ambientes, mas principalmente em Margens Construtivas (espalhamento de fundo oceânico). 
Komatito – Rocha vulcânica ultramáfica constituída por finos cristais de plagioclasio intercalado com arranjos alongados de olivina magnesiana (serpentinizada) e piroxênio.
 Perfil esquemático dos Ofiolítos 
Rochas Ultramáficas Lherzolito 
Harzburgito
Diques máficos
Acumulações de Cromita
Rochas MáficasIntrusões Estratiformes (gabros –peridotitos)
Sedimentos 
(argilas finas ricas em Fe e Mn, cherts, folhelhos e calcáreos)
Basaltos em forma de pillow
Enxames de diques
Ilustração dos maiores tipos de vulcanismo em ambiente tectônica
 Limites de Placas Convergentes e Divergente
Modelo para o Magmatismo Oceânico
DM
OIB
Continental
Reservoirs
EM and HIMU from crustal sources (subducted OC + CC seds)
Figure 14-10. Nomenclature from Zindler and Hart (1986). After Wilson (1989) and Rollinson (1993). 
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 Petrogênese dos Arcos de Ilha
Um modelo de magmatismo proposto para zonas de subducção refere-se ao magmatismo de arco de ilha. Desidratação da base da crosta em detrimento da hidratação do manto (violeta), ao qual movimenta-se sobre um material parcialmente fundido e desidratado formando A- Anfibolitos e B-flogopito.
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Altered oceanic crust begins to dehydrate at depths ~ 50 km or less, as chlorite, phengite, and other hydrous phyllosilicates decompose
Further dehydration takes place at greater depths as other hydrous phases become unstable, including amphibole at about 3 GPa. 
The slab crust is successively converted to blueschist, amphibolite, and finally anhydrous eclogite as it reaches about 80-100 km depth
In most (mature) arcs, the temperature in the subducted crust is below the wet solidus for basalt, so the released water cannot cause melting, and most of the water is believed to rise into the overlying mantle wedge, where it reacts with the lherzolite to form a pargasitic amphibole and probably phlogopite (yellowish area)
Slightly hydrous mantle immediately above the slab is carried downward by induced convective flow where it heats up, dehydrates, and melts at A (120 km)
Estrutura de um Arco de Ilha
Figure 16-2. Schematic cross section through a typical island arc after Gill (1981), Orogenic Andesites and Plate Tectonics. Springer-Verlag. HFU= heat flow unit (4.2 x 10-6 joules/cm2/sec)
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Note mantle flow directions (induced drag), isolated wedge, and upwelling to  back-arc basin spreading system 
Benioff-Wadati seismic zone (x x x x)
Volcanic Front
h is relatively constant  depth is important
Figure 13-15. After Perfit et al. (1994) Geology, 22, 375-379. 
Modelo de produção de Magma MORB e condução de lavas por distenção do assoalho oceanico ocasionado pela proximidade de pluma mantélica.
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Recent seismic work has failed to detect any chambers of this size at ridges, thus causing a fundamental shift away from this traditional view of axial magma chambers as large, steady-state, predominantly molten bodies of extended duration 
Combines the magma chamber geometry proposed by Sinton and Detrick (1992) with the broad zone of volcanic activity noted by Perfit et al. (1994)
Completely liquid body is a thin (tens to hundreds of meters thick) and narrow (< 2 km wide) sill-like lens 1-2 km beneath the seafloor
Provides reflector noticed in detailed seismic profiles shot along and across sections of the EPR
Melt surrounded by a wider mush and transition zone of low seismic velocity (transmits shear waves, but may still have a minor amount of melt)
“Magma chamber” = melt + mush zone (the liquid portion is continuous through them)
As liquid  mush the boundary moves progressively toward the liquid lens as crystallization proceeds
Lens maintained by reinjection, much like the “infinite onion” 
 Tipos de Lavas
O vulcanismo extrusivo formam as rochas do tipo efusivas relacionadas com lavas basalticas ou piroclásticas relacionada a lavas mais ácidas.
Exemplos de Tipos de Lavas
Lava ácida: Ex.Lava Fountain of the Pu`u `O`o Cinder and Spatter Cone 
Lava básica:Kupaianaha Lava Pond, 
Hawai 
Litosfera
Astenosfera
Magma Basaltos
Magma Riolito
Derrames basalticos 
do Rio Columbia
Sistema de Rift N-S
Campo dos Riolitos de 16-14 Ma.
Figure 4-6. a. Maar: Hole-in-the-Ground, Oregon (upper courtesy of USGS, lower my own). b. Tuff ring: Diamond Head, Oahu, Hawaii (courtesy of Michael Garcia). c. Scoria cone, Surtsey, Iceland, 1996 (© courtesy Bob and Barbara Decker). 
b
c
a
Figure 4-12. a. Ropy surface of a pahoehoe flow, 1996 flows, Kalapana area, Hawaii. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 4-12. b. Pahoehoe (left) and aa (right) meet in the 1974 flows from Mauna Ulu, Hawaii. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 4-12. c-e. Illustration of the development of an inflated flow. In d, a thin flow spreads around a rock wall. In (e), the flow is inflated by the addition of more lava beneath the earlier crust. A old stone wall anchors the crust, keeping it from lifting. The wall can be seen in the low area in part (c). © John Winter and Prentice Hall.
Figure 4-27. Gradational border zones between homogeneous igneous rock (light) and country rock (dark). After Compton (1962), Manual of Field Geology. © R. Compton. 
Limites de bordas entre as rochas encaixantes e as rochas basalticas. 
Figure 4-8. Pressure ridges on the surface of Big Obsidian Flow, Newberry Volcano, OR. Flow direction is toward the left. © John Winter and Prentice Hall.
O quimismo aqui é predominantemente toleítico, ou seja magmas basalticos que se tornam enriquecidos em Fe nos estágios iniciais de fracionamento.
Com relação ao quimismo o basalto pode ser classificado como: Toleítico, Calci-alcalino ou alcalino
Petrografia:
Basaltos Toleíticos – Quando porfirítico mostram fenocristais de augita marrom pálida. Quando com olivina, esta mostra reação com ortopiroxenio, mas raras.
Na matriz fina não há olivina e o piroxenio varia de augita a pigeonita e plagioclasio variando de andesita rico em Ca a bytonita.
Basaltos Calcio-alcalino ou Alcalinos – Apesar de raros na cordilheira meso-oceanica, pode ocorrer no topo do derrame. Comuns em ambiente intra-placa onde se associam com hot spots. Quando porfirítico a olivina (zonada com bordas rica em Fe) aparece tanto como fenocristal como na matriz. A matriz grosseira com textura ofítica ou intrergranular.Um clinopiroxenio só pode ocorrer na matriz e feldspato potássico e analcita podem aparecer.
Caracteríticas e tipos de magmas basalticos
Makaopuhi Lava Lake
From Wright and Okamura, (1977) USGS Prof. Paper, 1004. 
Olivine decreases
Color of glass changes- change composition
Textura hipocristalina de uma lava vulcânica
Textura de calçamento em Dunito
Textura de Basalto hipocristalino
Textura fina de Olivina gabro
Textura média de Olivina gabro
Textura grossa de Olivina gabro
Textura microcristalina em Olivina Basalto
Plagioclasios formados antes da augita
Amostra de lâmina de um dique diabásio constituída por plagioclasios formados antes dos piroxênios (augita).
Textura Ofítica
Diabase dike
Figure 3.12a. Trachytic texture in which microphenocrysts of plagioclase are aligned due to flow. Note flow around phenocryst (P). Trachyte, Germany. Width 1 mm. From MacKenzie et al. (1982). © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3.12b. Felty or pilotaxitic texture in which the microphenocrysts are randomly oriented. Basaltic andesite, Mt. McLaughlin, OR. Width 7 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Olivina com núcleo de Ortopiroxênio
Olivine with orthopyroxene rims, Mt McLoughlin, OR
Figure 3-7. Euhedral early pyroxene with late interstitial plagioclase (horizontal twins). Stillwater complex, Montana. Field width 5 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-8. Ophitic texture. A single pyroxene envelops several well-developed plagioclase laths. Width 1 mm. Skaergård intrusion, E. Greenland. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-10. Olivine mantled by orthopyroxene in (a) plane-polarized light and (b) crossed nicols, in which olivine is extinct and the pyroxenes stand out clearly. Basaltic andesite, Mt. McLaughlin, Oregon. Width ~ 5 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-11. a. Sieve texture in a cumulophyric cluster of plagioclase phenocrysts. Note the later non-sieve rim on the cluster. Andesite, Mt. McLoughlin, OR. Width 1 mm. © John Winter andPrentice Hall.
Figure 3-11. b. Resorbed and embayed olivine phenocryst. Width 0.3 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-11. c. Hornblende phenocryst dehydrating to Fe-oxides plus pyroxene due to pressure release upon eruption, andesite. Crater Lake, OR. Width 1 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-12. a. Trachytic texture in which microphenocrysts of plagioclase are aligned due to flow. Note flow around phenocryst (P). Trachyte, Germany. Width 1 mm. From MacKenzie et al. (1982). © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-12. b. Felty or pilotaxitic texture in which the microphenocrysts are randomly oriented. Basaltic andesite, Mt. McLaughlin, OR. Width 7 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-13. Flow banding in andesite. Mt. Rainier, WA. © John Winter and Prentice Hall.
Figure 3-15. Intergranular texture in basalt. Columbia River Basalt Group, Washington. Width 1 mm. © John Winter and Prentice Hall.
Exemplo de Rochas Intermediárias, mas este já é outro assunto:
Andesito