Petrologia do Maciço Alcalino do Banhadão, PR

O maciço do Banhadão representa um dos muitos centros magmáticos de caráter alcalino, ocorridos entre o final do jurássico e cretáceo inferior, intrusivos nos flancos do grande arqueamento de Ponta Grossa. Acha-se situado a noroeste da localidade de cerro Azul, Estado do Paraná, e tem como coordenadas geográficas aproximadas 24°39\'S e 49°23\'W.G. O complexo constitui uma massa heterogênea de litologias exclusivamente insaturadas encaixadas em rochas graníticas do complexo Três Córregos. As variações mineralógicas e texturais presentes permitem individualizar três associações magmáticas de caráter definido, consolidadas em condições geológicas distintas. À primeira pertencem diversas variedades de nefelina sienitos de granulação grossa que evoluem, gradativa e quimicamente, de ultrabásica até intermediária, na seguinte sequência: melanita-nefelina sienitos ->nefelina sienitos I ->nefelina sienitos II - róseos ->nefelina sienitos II-cinzas. A segunda inclui rochas de natureza ultrabásica a básica, de granulação fina a média, representadas quase que unicamente por flogopita melteigitos; nela também se enquadram os malignitos e os feldspatos-melanita ijolitos originados em conseqüência da ação intrusiva daquelas rochas sobre as encaixantes (nefelina sienitos II-róseos e cinzas). Finalmente, a terceira engloba todas as rochas de granulação fina até afanítica ocorrendo na forma de diques, que retalham as diversas variedades de nefelina sienitos, e denominadas genericamente de fonolitos. Quanto ao quimismo, as rochas do complexo são fortemente alcalinas e se enquadram na série alcalina de Peacock (1931) e classe hiperalcalina de Almeida (1961). As pequenas concentrações de U, Th e sobretudo terras raras, a ausência de minerais tidos como raros e a presença constante de apatita e titanita nas diversas litologias confirmam o caráter tipicamente \"miasquítico\" do complexo. As diversas variedades de nefelina sienitos exibem evidências de terem sido submetidas á diferenciação, como indicado pelo enriquecimento em \'Al IND.2 O IND.3\', 1K IND.2 O\' e \'Na IND.2 O\' e empobrecimento em \'TiO IND.2\', Fe (total) e CaO. Os elementos traços Zr, Nb, Y e V acham-se concentrados nas rochas portadoras de melanita. Os flogopita melteigitos e rochas associadas possuem as maiores concentrações de \'TiO IND.2\', Fe (total), MgO e CaO e as mais baixas de \'Al IND.2 O IND.3\', \'K IND.2 O\' e \'Na IND.2 O\' relativamente às demais do maciço; quanto aos traços, são praticamente as únicas a contarem Ni, Cu e Cr, além de teores anômalos de Ba. Os fonolitos são quimicamente semelhantes às variedades de nefelina sienitos. As determinações radiométricas pelo método K-Ar forneceram idade de I27 m.a. para um micro melanita-nefelina sienito (do conduto secundário do maciço), correlacionado à primeira manifestação magmática. Os flogopita melteigitos intrusivos em nefelina sienitos II-róseos e cinzas acusaram idade ao redor de 108 m.a., enquanto que os fonolitos no intervalo 95 e 102m.a. O estudo químico detalhado dos minerais mais abundantes do complexo mostra algumas características distintivas. A nefelina acha-se representada quase que unicamente pela variedade \"médio-potássica\". No entanto, o seu teor de \"sílica em excesso\" depende da rocha em que se encontra; é variável nos nefelina sienitos II-róseos e cinzas, situando-se ora no campo de convergência \"Morozewicz-Buerger\", com temperaturas entre 500 e 600°C, ora fora deIe, com temperaturas da ordem de 750°C. Esse teor é mais alto nos fonolitos, revelando cristalização ao redor de 775°C, e mais baixo nas demais rochas, com a composição se aproximando da de Buerger e correspondendo ao equilíbrio químico de temperaturas submagmáticas, inferiores a 500°C. Os feldspatos alcalinos consistem de ortoclásio pertítico na maioria das rochas, à exceção dos malignitos, feldspato-melanita ijolitos e alguns melanita-nefelina sienitos, onde são provavelmente microclínio, e dos fonolitos, onde constituem com certeza sanidina. A composição é essencialmente potássica, com Or > 89%; contudo, nos nefelina sienitos II-róseos e cinzas, o mineral exibe ampla variação com valores compreendidos entre Or94,4 e Or58,6. Os piroxênios têm composição variável conforme a natureza química da rocha e as condições de cristalização; essa composição abrange todos os termos da série: soda-augita, egirina-augita e egirina. Dos minerais de cristalização tardia, destacam-se as micas, apresentando amplas variações na relação Mg:Fe; em geral correspondem à biotita, sendo flogopita uma variedade mais rara. A melanita é um mineral primário (microfenocristal e constituinte da matriz) , um produto da transformação de piroxênios, ou então, resulta da cristalização de soluções residuais do magma; todavia, em todos os casos ela tem natureza essencialmente cálcica-férrica, aparecendo andradita como um componente básico molecular. Intercrescimento feldspato potássico com nefelina é peculiar dos nefelina sienitos I, tendo se formado a partir da cristalização de resíduo magmático enriquecido em Na e K; sua composição é similar em tudo à dos feldspatos alcalinos e da nefelina de cristais isolados formados previamente. Os resultados coligidos neste estudo sugerem que as rochas do complexo alcalino do Banhadão derivaram de sucessivas intrusões de caráter petrológico definido, a partir de magmas bem distintos; um magma de composição nefelinítica teria se diferenciado gerando as diversas variedades de nefelina sienitos e fonolitos; um outro, de composição ferromagnesiana enriquecida em álcalis teria dado origem aos flogopita melteigitos e rochas associadas. Aparentemente, são magmas alcalinos de caráter primário, originados pela fusão direta de rochas da região basal da crosta ou do manto superior.The Alkaline Massif of Banhadão, located near Cerro Azul, State of Paraná (24°39\'S and 49°23\'W), is one of a series of alkaline igneous intrusions emplaced during the Late Jurassic and Early Cretaceous along the flanks of the Ponta Grossa Arch. The Banhadão complex intrudes the Três Córregos granite batholith; it is a composite body consisting solely of undersaturated rocks. The following magmatic associations can be distinguished on the basin of mineralogic and textural variations, each association representing different geological conditions of formation: 1) a suite of very coarse nepheline syenites that gradually pass from ultrabasic to intermediate composition (melanite-nepheline syenites -> nepheline syenites I -> light reddish nepheline syenites II -> gray nepheline syenites II); 2) medium to fine-grained ultrabasic to basic rocks represented almost exclusively by phlogopite melteigites, with minor amounts of malignites and feldspar melanite ijolites, thought to have formed through reactions between the melteigites and light reddish and gray nepheline syenite II country rocks; 3) fine-grained to aphanitic phonolitic dikes that cut the various nepheline syenites. The rocks of the complex are strongly alkaline, falling within the alkaline series of Peacock (1931) and the hyperalkaline class of Almeida (1961). Rocks of the complex are mainly miaskitic, as attested by, among other characteristics, the low concentration in trace elements (V, Th and mainly REE), lack of rare-metal silicates, and relative abundance of apatite and titanite in all lithologies. Nevertheless, many nepheline syenites are distinguished by a differentiation trend in which highly differentiated en members are enriched in alcalis and \'Al IND.2 O IND.3\', and at the same time show decrease in MgO, FeO(total), CaO and \'TiO IND.2\'.The less differentiated melanite-rich rocks, on the other hand, show higher concentrations in Zr, Nb, Y and V. Phlogopite melteigites and associated rocks show the highest contents of MgO, FeO(total) , CaO and \'TiO IND.2\', and the lowest concentration of alcalis and \'Al IND.2 O IND.3\'; they are significantly enriched in Ba and are the only rocks with detectable amounts of Ni, Cu and Cr. The phonolites are chemically similar to the varieties of nepheline syenites. Radiometric age-dating using the K-Ar method furnished the following results: an age of 127 ± 3m.y. for a micromelanite-nepheline syenite from a smalll pipe, which is interpreted as dating the initial magmatic events; an age of 108 ± 6 m.y. for a phogopite melteigite, intrusive into light reddish and gray nepheline syenites II; and ages between 95 ± 3 m.y. and 102 ± 3 m.y. for the phonolites. Detailed chemical studies of main rock-forming minerals reveal several distinctive characteristics. The nephelines are almost entirely of the meso-potassic variety. In the nepheline syenites II, the nephelines show a composition which fall within the Morozewicz-Buerger convergence field, indicative of temperatures of formation between 500-600°C; some nepheline exhibit compositions which are compatible with formation temperatures around 750°C. Excess silica in nephelines is in general higher in phonolites, suggesting crystalization around 775°C. In other rocks (melanite-nepheline syenites, nepheline syenites I, malignites and feldspar-melanite ijolites) nephelines cluster around the Buerger composition, corresponding thus to a possible submagmatic recrystallization at 500ºC, or lower. The K- feldspars are perthitic orthoclase in the majority of rocks of the complex with the exception of malignites, feldspar-melanite ijolites and melanite-nepheline syenites, where they are probably microcline, and of phonolites, where they are sanidine. The K-feldspars usually have a strongly potassic composition (Or > 85%) , but in the nepheline syenites II, they show a large variation in the Ab content, with values of Or between 94,4 and 58,6%. Intergrowths between K-feldspar and nepheline are peculiar to the nepheline syenites I and have crystallized from a magmatic residue enriched in Na and K. Their compositions are similar to those of earlier formed individual K-feldspar and nepheline crystals. Pyroxene composition changes according to rock types; soda-augites are dominant in phlogopite melteigites, melanite-nepheline syenites and feldspar-melanite ijolites; aegirine-augites prevail in nepheline syenites I, nepheline syenites II, phonolites and some malignites; and aegirine-augites, together with aegirines, are found in some nepheline syenites II. Micas crystallized late and show large variations in their Mg/Fe ratios. Biotite is more common than phlogopite. Melanites formed principally by reaction between pyroxenes and titanite; to a lesser extent, they were derived from residual solutions or are primary. Independent of their origin, they are essentially calcic-ferric varieties with andradite as a basic molecular component. This study suggests that the rocks of the alkaline complex of Banhadão were formed during successive intrusions of two different magmas types. A nephelinitic magma may have diferentiated to form nepheline syenites and phonolites. A ferromagnesian magma enriched in alkalies may have been responsible for the formation of phlogopite melteigites and related rocks. Both magmas were probably primary alkaline magmas directly derived by melting of rocks of the lower crust or the upper mantle