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Nome do Projeto
Imiscibilidade de líquidos em sistemas magmáticos - abordagem experimental
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/04/2023 - 01/04/2026
Unidade de Origem
Centro de Engenharias
Coordenador Atual
FELIPE PADILHA LEITZKE
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra
Resumo
A geração de magma pelo processo de fusão parcial e sua posterior diferenciação por processos como cristalização fracionada ou assimilação crustal é um processo geológico que está entre os mais bem documentados na literatura técnico-científica sobre petrologia ígnea, tanto através da modelagem petrogenética com base em dados geoquímicos de amostras naturais como através de petrologia experimental. Ao contrário, a separação e diversificação de líquidos pelo processo de imiscibilidade de magmas ainda é um processo que carece de estudos (e.g., Philpotts, 1971; Roedder, 1978). A ocorrência de afloramentos que demonstrem processos de imiscibilidade de magmas no Brasil e no mundo ocorre, muitas vezes, associada a rochas ígneas ricas em álcalis – K2O e Na2O (e.g., Foley, 1984; Ferguson & Currie, 1971; Rajesh, 2003; Ferreira et al., 2004), e os experimentos para simular tais condições em laboratório são extremamente complexos. Além disso, o entendimento dos processos de geração de rochas potássicas e ultrapotássicas são importantes não somente do ponto de vista da ciência básica, mas também em virtude da ocorrência de importantes depósitos minerais, como diamantes em kimberlitos e lamproítos (e.g., Chaves et al., 2019), cobre e ouro (e.g., Müller & Grooves, 2018; Nadeau, 2019). Dessa forma, o presente projeto tem como objetivo investigar, experimentalmente, a geração de rochas ígneas ultrapotássicas (K2O/Na2O molar > 3) a partir do processo de imiscibilidade de líquidos silicáticos.

Objetivo Geral

O objetivo geral do projeto de pesquisa é investigar, experimentalmente, a geração de rochas ígneas ultrapotássicas (K2O/Na2O molar > 3) a partir do processo de imiscibilidade de líquidos silicáticos.

Justificativa

A geração de magma pelo processo de fusão parcial e sua posterior diferenciação por processos como cristalização fracionada ou assimilação crustal é um processo geológico que está entre os mais bem documentados na literatura técnico-científica sobre petrologia ígnea, tanto através da modelagem petrogenética com base em dados geoquímicos de amostras naturais como através de petrologia experimental. Ao contrário, a separação e diversificação de líquidos pelo processo de imiscibilidade de magmas ainda é um processo que carece de estudos (e.g., Philpotts, 1971; Roedder, 1978). A ocorrência de afloramentos que demonstrem processos de imiscibilidade de magmas no Brasil e no mundo ocorre, muitas vezes, associada a rochas ígneas ricas em álcalis – K2O e Na2O (e.g., Foley, 1984; Ferguson & Currie, 1971; Rajesh, 2003; Ferreira et al., 2004), e os experimentos para simular tais condições em laboratório são extremamente complexos. Além disso, o entendimento dos processos de geração de rochas potássicas e ultrapotássicas são importantes não somente do ponto de vista da ciência básica, mas também em virtude da ocorrência de importantes depósitos minerais, como diamantes em kimberlitos e lamproítos (e.g., Chaves et al., 2019), cobre e ouro (e.g., Müller & Grooves, 2018; Nadeau, 2019).

Metodologia

Amostras sintéticas que imitem as composições observadas na natureza e descritas na literatura (e.g., Ferreira et al., 2004) serão preparadas a partir da mistura de reagentes de alto grau de pureza. Ao total, cerca de 10 g de cada composição inicial serão preparados, os quais serão posteriormente misturados em diferentes proporções para simular diferentes cenários de imiscibilidade de líquidos. No preparo da amostra, os reagentes serão misturados com acetona em um cadinho de ágata por cerca de 20 minutos e deixados em estufa para secar por 24 horas a 120 °C. Após, serão colocados por 8 horas em um forno de mufla para decarbonatação e liberação do CO2, a uma temperatura de cerca de 900 °C. A massa da amostra será medida antes e depois do processo de decarbonatação para verificar se a mesma foi eficaz. Após, cerca de 0,1 g de amostra será carregado em uma cápsulas metálicas, selada e levada a fornalha de alta temperatura (até 1300 °C) por 12 horas. As diferentes condições de oxirredução dos experimentos serão atingidas pelo equilíbrio entre a amostra e o material constituinte da cápsula (Fe, Grafite, entre outros). A fornalha será desligada após esse tempo e o experimento rapidamente resfriado (quenched) com nitrogênio líquido ou em água fria para preservar as estruturas dos vidros representantes das fases líquidas. A cápsula será resinada em epóxi em e polida em seções de 1” de diâmetro para posterior análise no microscópio petrográfico e eletrônico de varredura.

Indicadores, Metas e Resultados

Espera-se com o presente projeto, alcançar resultados inéditos que irão auxiliar no entendimento da geração de magmas ultrapotássicos a partir do processo de imiscibilidade de líquidos, com a publicação dos resultados em conferências e revistas científicas internacionais. Além disso, espera-se alcançar a formação de recursos humanos no nível de graduação (iniciação científica), com a realização de trabalhos de conclusão de curso, bem como o começo de uma colaboração entre o curso de Engenharia Geológica do Centro de Engenharias e o Instituto de Física e Matemática, através do desenvolvimento de novas técnicas experimentais.

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