A importância da celadonita como agente transportador de água e elementos incompatíveis em zonas de subducção

Abstract

A reciclagem de elementos incompatíveis e voláteis em zonas de subducção gera o metassomatismo na cunha mantélica. Fazem parte dos agentes transportadores, de água e elementos incompatíveis, argilominerais continentais e produtos da alteração de crosta oceânica. No presente trabalho, utilizamos a celadonita, com menores quantidades de saponita e pirita, como paragênese representativa de crosta oceânica alterada, enriquecida em água e potássio pelos processos hidrotermais de fundo oceânico. A celadonita utilizada nos experimentos provém de vesículas dos basaltos da Formação Serra Geral, porém tendo química e mineralogia muito semelhante às alterações de fundo oceânico. Para simular o ambiente de subducção foi utilizada uma prensa de 1000ton com perfil toroidal. As pressões utilizadas foram de 2,5GPa, 4GPa e 7,7GPa e temperaturas entre 200 e 900ºC. Os processamentos a 1atm foram realizados em forno Carbolite. Foram realizadas análises de DRX, FTIR, MEV, DTA, TGA e ME. Os dados obtidos demonstram um aumento da estabilidade da celadonita com o aumento da pressão, chegando até 700ºC a 7,7GPa. Nos experimentos altas pressões e condições redutoras, o aumento da temperatura provoca mudanças graduais no sitio octaédrico, modificando a estrutura de dioctaédrica para trioctaédrica que é concomitante a mudança da pirita para pirrotita. O aumento da estabilidade da celadonita com o aumento da pressão e seu posterior metamorfismo para flogopita demonstra um eficiente mecanismo metassomático terrestre. Esses resultados demonstram a não necessidade de contribuição continental com sedimentos para o metassomatismo mantélico e que possíveis agentes metassomatizantes surgiram no Planeta antes mesmo de haver uma crosta continental estável, sendo necessário apenas a presença de água superficial e uma litosfera oceânica alterável.

The recycling of incompatible elements and water in subduction zones produces wedge plate metasomatism. Continental clays and the alteration of the oceanic crust are inputs of water and incompatible elements in this recycling system. In this study, we decided to choose celadonite , with small part of saponite and pyrite, like a representative paragenesis of alteration from oceanic crust enriched in water and potasium. The chosen celadonite to the runs comes from basalts vesicules of Serra Geral Fotmation. It has the same chemistry and impurities like an oceanic crust alteration. To the simulation of subdtuction zone was chosen a 1000ton toroidal chamber press. The range of pressures conditions is 2,5 GPa, 4GPa e 7,7GPa and the temperatures with range between 200 and 900˚C. A Carbolite furnace was used in the experiements with 1atm. The analysis made DRX, FTIR, MEV, DTA, TGA e ME. This study demonstrates that celadonite stability increase with the increase the pressure, reaching up to 700ºC and 7.7GPa. In the runs with reduction conditions and high pressure, the temperature increase causes gradual changes in thee octahedral site, modifying the structure of dioctahedral to trioctahedral mica. This change is concomitant with the change from pyrite to pyrrhotite. The increase in the stability of celadonite with increasing pressure and its subsequent metamorphism to phlogopite-annite series shows an efficient terrestrial metasomatic mechanism. These results demonstrate that recycling incompatible elements and water in the Earth dosn´t need continental contribution for mantle metasomatism and possible metasomatizing agents appeared on the planet even before a stable continental crust, requiring only the presence of surface water and an alterably oceanic lithosphere.