Mecanismos de deformação e propriedades físicas anisotrópicas em granulitos

Orientador: Prof. Dr. Leonardo Evangelista LagoeiroCoorientadora: Profa. Dra. Paola Ferreira BarbosaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 20/02/2018Inclui referências: p.72-79Resumo: O trabalho apresenta dados microestruturais e texturais que foram coletados a fim de investigar os mecanismos de deformação ativos em plagioclásios e piroxênios e compreender a influência desses na propagação de ondas sísmica. A técnica de difração de elétrons retro-espalhados, associado à microscopia eletrônica de varredura foi utilizada a fim de avaliar condições deformacionais por orientação cristalográfica prefencial (CPO), parâmetros dos grãos e misorientatios. Os dados foram processados a partir da ferramenta MTEX, que permitiu também o cálclulo das propiedades físicas anisotrópicas pelo método Voith-Reuss-Hill. As amostras pertencem ao Complexo Barro Alto, um cinturão granulítico composto de gabro-noritos deformados em temperature entre 750 e 900°C. O complexo posiciona-se dentro da Província Estrutural Tocantins, desenvolvida entre os crátons da Amazônico São Francisco e Paranapanema durante o Ciclo Orogênico Brasileiro (Neoproterozóico). As amostras são compostas por plagioclásio + diópsido + enstatia + opacos (ilmenita) ± hornblenda ± olivina (fosterita)± biotita em diferentes intensidades deformacionais, separadas em dois domínios. O primeiro contém quatro amostras que são formadas por uma matriz fina (0.03 a 0.08 mm) intensamente recristlizada que envolve porfiroclástos de plagioclásio, orto e clinopiroxênios. Os porfiroclastos de plagioclásicos apresentam extinção ondulante, maclas arqueadas e estrutura do núcleo-manto, enquanto piroxênios exibem extinção ondulante. Outro domínio é composto por um agregado de granulação média (± 0.5 mm), que apresentam forma granular e junções tríplices a 120°, onde plagioclásios e piroxênios com similar extinção ondulante. Em ambos os domínios ocorre a separação entre bandas máficas e félsicas. Em termos texturais, há considerável variações entre tais domínios. Enquanto para anortita os pólos de {100}, {010} e {001} são distribuídos aleatoriamente em relação ao plano XZ na porção mais fina, percebe-se a orientação de {010} próximo a direção Z e [100] próximo a X com aumento do tamanho de grão, caracterizando o sistema de deslizamento [100]{010} neste domínio. Essa variação é acompanhada pelo aumento do J index (2.5891 para 15.3275). Para o diopsídio, tal variação não é tão perceptível, predominado uma fraca textura em ambos os domínios. Sugere-se portantdo que a deformação é controlado for fluxo de deslocações em agregados mais grosseiros e a progressão da deformação e intensa recristalização resulta em grãos finos o suficiente para ativação do deslizamento ao longo da borda de grãos. Os perfis sísmicos derivados de CPO foram plotados em relação a velocidade de propagação de ondas P (Vp), anisotropia de onda S (AvS) e direção de polarização de S1 (VS1). Para o domínio mais fino, percebe-se Vp máxima paralela ou subparalela à [010], com pequena variação do valor máximo além de Avs extremamente baixo (3 %), sugerindo que mecanismos sensíveis ao tramanho do grão fazem com que o meio tenha um comportamento próximo do isotrópico. A fim de avaliar a influência de cada fase, três perfis com semelhante tamanho de grão e diferentes proporções de anortita/diopsidios foram analisados e, por essa análise, concluiu-se que o aumento do teor de diopsidio influencia diretamente a Vp. Palavras-chave: mecanismos de deformação, plagioclásio, piroxênio.Abstract: In this work, we used microstructural and textural analyses to evaluate aspects related to plastic deformation in plagioclase and pyroxenes and the relationship between textures and seismic properties. The EBSD technique was employed to analyze the crystallographic preferred orientation (CPO) of feldspar in high-temperature mylonites from the Barro Alto complex.The Barro Alto complex is a continental-scale feature exposed in the Brasília Belt, which belongs to the Tocantins Structural Province in Central Brazil. This complex was formed by a mafic-ultramafic layered intrusion mylonitized and metamorphosed under granulite facies conditions. The samples are composed of porphyroclasts of plagioclase and diopside embedded in a fine matrix of plagioclase, clinopyroxene, orthopyroxene and, less commonly, amphibole and biotite. The plagioclase porphyroclasts exhibit undulose extinction and core-mantle structures. The samples were separated in two domainal microstructures: (1) large porphyroclasts (0.5 to 2 mm) surrounded by a very fine-grained mylonitic matrix (0.03 to 0.08 mm); (2) plagioclase with grain size ranging from 0.5 to 1 mm. Both domainal types also show a compositional layering of mafic and felsic components. In the first domain, CPO from the fine matrix plagioclase poles figures shows the planes (100),(010),(001) randomly distributes, with a low concentration in {010} parallel to Z direction. The weak texture is confirmed also for a low J index (2.4). In the second domain, coarse plagiclase exhibits maximum of poles to {100} parallel to the X direction (stretching lineation) and poles to {010} parallel to the Z direction (pole to foliation). The J index is high (15.33). The microstructure and texture analyses suggest that different deformation mechanisms were active in each group. The weak texture observed in the finer-grained domain may be a result of grain boundary sliding processes. On the other hand, in coarser-grained domains dislocation creep may dominate, which led to the development of a stronger texture. In these domains the prime deformation mechanism is dislocation creep controlled by the [100](010) slip system, and secondarily by the [100](001) slip system in plagioclase. These results are consistent with high-grade deformation conditions of the Barro Alto Complex. The seismic anisotropy patterns for the fine-grained domains present low value of P-wave velocity (Vp), being the fast velocity direction perpendicular to the foliation, while the S wave anisotropy is extremely low (3%). The mineral assembly and the deformation controlled by diffusion probably contribute to decrease the anisotropic behavior of these rocks, creating patterns similar to those found in an isotropic media. In the coarser-grained domains, the P-wave velocity is also low, but the strongest texture are directally reflected by the S-wave anisotropy (6%) and S1 polarization. The Vp distribution is dependet on proportion plagioclase/diopside in matrix and it is controlled by the b-axis of both minerals. We conclude that differences in grain size suggests a strong partitioning of deformation between grain size sensitive processes in fine-grained aggregates, and dislocation creep in large grains aggregates and these differences are also perceived in seismc behavior of the aggregate. Key words: deformation mechanism, plagioclase, diopside