núcleo, manto e crosta oceânica - usp · 2020. 5. 6. · manto 84% do volume terrestre 68% da...
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núcleo, manto e crosta oceânica
Fábio R. D. de Andrade, Instituto de Geociências
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Geo
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núcleo
16% em volume
32% em peso
da Terra
núcleo externo líquido
núcleo interno sólido
composição estimada a partir de
modelos de densidade
campo magnético
comportamento de ondas sísmicas
petrologia experimental
ponto de fusão
partição de elementos
cosmoquímica
-
Whit
e, G
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-
Whit
e, G
eoch
emis
try
-
condrito
acondrito
siderito
-
manto
84% do volume terrestre
68% da massa terrestre
densidade média 3,3 g/cm3
informações disponíveis
amostras
amostras diretas = xenólitos (raros), inclusões em diamante
amostras indiretas = rochas mantélicas (p. ex. basaltos, kimberlitos)
ofiolitos
sismologia
medidas de fluxo térmico
petrologia experimental
-
Roll
inso
n, 2007
profundidades amostradas
-
xenólitos do manto
peridotitos
grupo de rochas ultramáficas, rochas “ígneas”
~65% olivina + ~25% ortopiroxênio + clinopiroxênio + granada
eclogitos
rochas metamórficas de alta densidade (formada sob alta pressão)
clinopiroxênio (onfacita) + granada
basalto metamorfisado em zonas de subducção
-
peridotito com cristais de olivina (verde) e de piroxênio (verde escuro, preto)
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xenólitos do manto
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dunito = peridotito composto praticamente apenas por olivina
xenólitos do manto
-
classificação dos peridotitos (IUGS)
xenólitos mantélicos mais comuns:
lherzolito (ol+opx+cpx)
harzburgito (ol+opx)
dunito (ol)
-
classificação das rochas ígneas
-
eclogitos
rochas metamórficas de alta pressão e temperatura
metamorfismo da placa oceânica (litosfera) subductada
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xenólitos do manto
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granada
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amostras de minerais do manto
inclusões sólidas em diamantes
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petrologia experimental campo de estabilidade de minerais em função de pressão, temperatura e composição (PTX) equilíbrio químico entre o líquido formado (magma) e os minerais residuais diferenciação química devido à fusão parcial e à extração do magma
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descontinuidades sísmicas do manto
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fusão do manto
o manto está em estado sólido, mas próximo ao seu ponto de fusão
a fusão parcial do manto ocorre em três condições:
1) descompressão (dorsais meso-oceânicas)
2) aumento de temperatura (hot-spots)
3) entrada de voláteis (zonas de subducção)
-
1) descompressão – dorsais meso-oceânicas, zonas de rift
-
(diagrama de fases, liquidus, solidus, eutético)
-
1) descompressão
Figure 10.4. Melting by (adiabatic) pressure reduction. Melting begins when the adiabat crosses the solidus and
traverses the shaded melting interval. Dashed lines represent approximate % melting.
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liquidus solidus
geoterma terrestre
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2) aumento de temperatura – plumas mantélicas
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2) aumento de temperatura
Figure 10.3. Melting by raising the temperature.
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geoterma terrestre
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descompressão (MORB) aumento de temperatura
(OIB)
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3) atividade de voláteis (H2O, CO2) – redução do ponto de fusão
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efeito de H2O reduz a temperatura do ponto eutético, liquidus e solidus
1600
1500
1400
1300
1200
110020
T (º
C)
40 60 80
solidus
liquidus
Di An
E1
E2
E1 : PT = 105 Pa (1 atm), anidro
E2 : PT = PH2O 107 Pa
sistema anidro
sistema hidratado
-
H2O e CO2 na crosta oceânica subductada serpentinitos – reação entre rochas máficas e ultramáficas e água (do mar) serpentina ((Mg, Fe)3Si2O5(OH)4) talco Mg3Si4O10(OH)2 clorita (Mg,Fe)3(Si,Al)4O10(OH)2·(Mg,Fe)3(OH)6 calcita CaCO3
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ps:
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fusão em zonas de subducção
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modelo de convecção do manto
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modelo de convecção do manto
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crosta oceânica
59% da superfície terrestre
densidade média 3,3 g/cm3
idade máxima 180 Ma
composição basáltica
espessura média 5 a 10 km
estratigrafia
camada superior – sedimentos
camada intermediária – basaltos MORB
camada inferior – gabros e rochas ultrabásicas cumuláticas
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idade da crosta oceânica
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idade da crosta oceânica inversões do campo magnético em padrão simétrico
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http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=animated+gif+mantle+melting&source=images&cd=&cad=rja&docid=9J10GYh2uo-zfM&tbnid=DXL-AeqI7VP1qM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.mysciencebox.org/book/export/html/577&ei=6MhIUaeaEpOI9ASHuoEI&bvm=bv.43828540,d.dmQ&psig=AFQjCNHTjBnmXe3KPR3VBif5aSQkfZrtIQ&ust=1363810883303870
-
ofiolitos – pillow lavas vulcanismo subaquático
ofiolito de Oman
Roll
inso
n,
2007
-
Bousquet R., El Mamoun, R., Saddiqi, O. & Goffé, B.,
Mélanges and ophiolites: was the Bou-Azzer’s ophiolite suite
(Morocco) a Franciscan-type wedge during the Pan-African
orogeny? in The Boundaries of the West African Craton Eds
Ennih, N. & Liégois, J.-P., Geological Society, London, Special
Publications, 297: 233-247
ofiolitos – obducção
http://www.geo.uni-potsdam.de/mitarbeiter/Bousquet/papers/bouazzer/img/Fig9_c.pnghttp://sp.lyellcollection.org/content/vol297/issue1/
-
Interpretation of Bay of Islands ophiolite crust as oceanic crust and mantle, with the various thicknesses
estimated from geologic mapping. (After R. G. Coleman, Ophiolites, Springer, 1977).
http
://egeo
logy.b
logfa.co
m/p
ost-1
19.asp
x
ofiolitos – lascas de crosta oceânica em zonas orogênicas
-
pillow lavas ofiolito de Oman
ofiolito de Oman
-
ofiolitos – pillow lavas Pirapora do Bom Jesus, SP
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rochas do manto e basalto MORB (mid-ocean ridge basalt)
(% em peso)
dunito harzburgito granada lherzolito
basalto MORB
SiO2 42,5 44,5 45,3 48,5
Al2O3 0,5 1,7 3,6 15,0
FeO 7,1 9,6 7,3 11,8
MgO 49,5 42,6 40,3 11,0
CaO 0,3 1,4 3,0 11,4
TiO2 0,01 0,04 0,16 0,7
Na2O 0,05 0,1 0,3 1,5
Brown e Musset (1995) Tab. 7.3 (p.123)
-
dunito harzburgito granada lherzolito
basalto MORB
SiO2 42,5 44,5 45,3 48,5
Al2O3 0,5 1,7 3,6 15,0
FeO 7,1 9,6 7,3 11,8
MgO 49,5 42,6 40,3 11,0
CaO 0,3 1,4 3,0 11,4
TiO2 0,01 0,04 0,16 0,7
Na2O 0,05 0,1 0,3 1,5
Brown e Musset (1995) Tab. 7.3 (p.123)
rochas amostradas em xenólitos
rochas do manto e basalto MORB
(% em peso)
-
dunito harzburgito granada lherzolito
basalto MORB
SiO2 42,5 44,5 45,3 48,5
Al2O3 0,5 1,7 3,6 15,0
FeO 7,1 9,6 7,3 11,8
MgO 49,5 42,6 40,3 11,0
CaO 0,3 1,4 3,0 11,4
TiO2 0,01 0,04 0,16 0,7
Na2O 0,05 0,1 0,3 1,5
Brown e Musset (1995) Tab. 7.3 (p.123)
maior similaridade química
manto – composição química (% em peso)
-
lherzolito = manto fértil,
que pode sofrer fusão
harzburgito = manto empobrecido,
remanescente após a extração
de magma
dunito = manto empobrecido,
resíduo refratário da fusão parcial
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Olivine
Clinopyroxene Orthopyroxene
Lherzolite
Websterite
Orthopyroxenite
Clinopyroxenite
Olivine Websterite
Peridotites
Pyroxenites
90
40
10
10
Dunite
Figure 2.2 C After IUGS
lherzolito
principal rocha fonte do
magmatismo mantélico
-
manto – composição química
dunito harzburgito granada lherzolito
basalto MORB
SiO2 42,5 44,5 45,3 48,5
Al2O3 0,5 1,7 3,6 15,0
FeO 7,1 9,6 7,3 11,8
MgO 49,5 42,6 40,3 11,0
CaO 0,3 1,4 3,0 11,4
TiO2 0,01 0,04 0,16 0,7
Na2O 0,05 0,1 0,3 1,5
Brown e Musset (1995) Tab. 7.3 (p.123)
rocha fonte
-
Roll
inso
n, 2007
MORB – mid-ocean ridge basalts pobres em elementos incompatíveis fonte: manto empobrecido, depletado (fonte rasa)
OIB – ocean island basalts ricos em elementos incompatíveis fonte: manto primitivo, manto fértil, ou manto enriquecido (fonte profunda)
-
Referências Albarède, Geoquímica, 2011. Cap. 11 White, Geochemistry, 2013. Cap. 11 Rollinson, Early Earth Systems, 2007