Yapılandırmacılık Yaklaşımına Göre Değerlendirme Durumları

A diferença de comportamento químico do Lu e do Hf durante a cristalização do magma possibilita a obtenção da idade de cristalização (isócronas RT), idades modelo e proveniência (crosta e manto) (Kinny e Maas, 2003; Dickin, 2005). O uso combinado dos sistemas isotópicos quer seja U-Pb e Lu-Hf ou Lu-Hf e Sm-Nd permite inferências para desvendar a trajetória de eventos geológicos. O Hf é um elemento químico importante no zircão, o qual ajuda a controlar sua distribuição e abundância durante a evolução do magma. A análise de Hf in situ integrado à análise da morfologia do zircão e à imagens de CL - quando comparado a outros métodos isotópicos (e.g., Nd-Sr em rocha total) - mostra que o Hf (176Hf/177Hf) possui um maior potencial interpretativo (Belousova et al., 2006).

O zircão, por ser bastante sensível a processos crustais e mantélicos, preserva a razão inicial de Hf promovendo um registro permanente de sua fonte no momento de sua cristalização (Hoskin e Schaltegger, 2003). Esta razão pode ser utilizada para calcular a idade modelo (i.e. tempo em que a composição isotópica do magma gerado era a mesma de sua fonte) (Faure, 1986). Se a idade de cristalização é conhecida, torna- se possível, também, estimar a idade modelo a partir do cálculo da curva de crescimento isotópico do manto empobrecido (Equação 6) (Griffin et al., 2002).

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(Equação 6)

Onde: 177

Hf é o isótopo de referência; TDM é o tempo decorrido desde a extração da fonte; é a constante de decaimento; 0 designa a razão isotópica atual da amostra.

Uma idade TDM será confiável se o magma parental não for contaminado com outros componentes (Belousova et al., 2006).

A identificação do comportamento do Lu e do Hf em diferentes situações de pressão e temperatura na litosfera continental, no manto superior e no inferior determina o seu potencial nas interpretações petrogenéticas (Figura 10). Estudos realizados por Nowell et al. (2004; Figura 10) revelam que o Lu e o Hf bem como os ETR se comportam de maneira diversificada a depender das condições físico-químicas vigentes.

A Figura 10 mostra que não ocorre um aumento gradativo dos valores de Lu em relação à profundidade, já que este elemento se estabelece nas fases residuais (i.e., com granada) do sistema em fusão. Em contrapartida, a concentração deste elemento é dependente da composição do manto. Em profundidades de até 75 Km no manto (fase espinélio-peridotito) os valores de Lu são baixos e aproximadamente similar ao de Hf (Figura 10). A partir de 75 Km (fase granada-peridotito) os valores de Lu aumentam significativamente (i.e., ~100 vezes) em relação ao Hf. As modificações na composição mineralógica do manto, com o aumento da pressão e da temperatura (a partir de 400 Km), resultam na diminuição gradativa nos valores de Lu em profundidade até valores incompatíveis em relação ao Hf (Figura 10).

Com a diferenciação contínua da Terra, o manto produz reservatórios com altos valores de 176Hf/177Hf (Lu/Hf > condrito). Já na crosta continental verifica-se baixa razão 176Hf/177Hf (Lu/Hf<condrito). Essas relações ocorrem devido ao alto coeficiente de partição do Lu para a granada (Vervoot e Patchett, 1996). Dessa forma, magmas félsicos juvenis derivados da fase granada-peridotito podem produzir baixos valores de 176_Hf/177_Hf.

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Figura 10. Seção esquemática da crosta e do manto mostrando a transição entre mineralógica entre as

camadas da Terra. A variação do coeficiente de distribuição para Lu e Hf é apresentada para cada fase do manto (Nowell et al., 2004).

A razão isotópica de Hf pode ser expressa usando a notação Épsilon (εHf) modelada para um tempo (T) calculado. Como em outros sistemas isotópicos a composição de Hf em relação ao condrito em um tempo T pode ser expressa seguindo a seguinte equação:

(Equação 5)

Este parâmetro determina se a composição de 176Hf/177Hf inicial é maior ou menor que o condrito. Valores positivos εHf apontam que a razão 176Hf/177Hf é maior que o condrito e que sua fonte é mantélica, enquanto que valores negativos indicam fontes crustais (Faure, 1986). Já a mistura de sedimentos e material continental na gênese dos magmas pode produzir valores de εHf cabíveis de serem interpretados, com suporte de imagem de CL, da geoquímica e de outros isótopos (Vervoot et al., 1999).

Nas rochas granitoides, valores εHf(t) positivos podem sugerir derivação juvenil (e.g., fusão de crosta oceânica em subducção, cristalização fracionada e formação de

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granitoides de arco oceânico). Por outro lado, εHf(t) negativos evidenciam a fusão da crosta continental. A variação da composição isotópica de Hf (εHf(t)) em granitoides usualmente pode indicar uma fonte heterogênea e mistura de magmas (Griffin et al., 2002). De modo similar Kröner et al. (2014) apontam que valores positivos e negativos podem ser interpretados em arcos continentais como mistura da fusão de materiais juvenis e crustais, resultando na contaminação do magma. Já os valores variáveis em arco oceânico podem sugerir algum tipo de contaminação. Em ambos os casos, a retenção do Hf ou Lu por algum mineral (e.g., granada) também pode refletir esta variação (e.g., Kröner et al., 2014).

Os sistemas Lu-Hf e Sm-Nd possuem comportamentos análogos nos processos magmáticos (e.g., Hawkesworth e Kemp, 2006). Contudo, o Sm-Nd é mais sensível a distúrbios isotópicos em relação ao Lu-Hf, devido a maior mobilidade do Nd em relação ao Hf (e.g., Kröner et al., 2014). O comportamento similar dos sistemas Sm-Nd e Lu-Hf (Figura 11; Vervoot et al., 1999) resulta em uma regressão quase perfeita entre as diversas rochas do manto e crosta através do tempo (correlação positiva) (Vervoort e Blichert-Toft, 1999; Beard e Johnson, 1997).

Figura 11. εHf vs. εNd inicial para todas as rochas terrestre em relação ao bulk silicate earth (Vervoot et

al., 1999). Terrestrial array, (amostras crustais: sedimentos, basaltos continentais, granitoides, rochas juvenis etc) de diversas idades; (amostras mantélicas: representantes de todos os basaltos oceânicos).

Em particular, no zircão, pode-se verificar baixas razões Lu/Hf e a preservação do conteúdo de 176Hf/177Hfinicial em condições de metamorfismo (Kröner et al., 2014). Em geral, os valores de εHft são sempre maiores que εNdt, em consequência da maior diferenciação do Lu e Hf em relação ao Sm e Nd durante a evolução manto/crosta

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(Kinny e Maas, 2003). Esta relação é de εHf = 1,3εNd, que pode ser observado nos três trends da figura 11.