Dissertations / Theses: 'Vulcanism' – Grafiati (2024)

Abstract:

Primary succession on the basaltic lava flows of Mt. Etna was studied usmg chronosequence theory to investigate the first 500 years of ecosystem development. Separate experiments were conducted to look at how plant species, nutrient availability and lichen activity on the lava changed over time under different conditions based on the site location (age, aspect and altitude on the volcano). By comparing the results of these different areas of study, close links were observed between soil development and nutrient availability. Lichens were found to be an important stage in primary succession introducing biomass to form a developing soil as well as weathering the lava surface. The plant species present on the lava were found to change as plants first colonised the lava and were then replaced as further species appeared over time. Nutrient availability was investigated in living plant material by measurement of the enzyme nitrate reductase and also in the developing soil. Two large inputs of nitrogen were observed in the chronosequences. An early input believed to be lichen derived and another steadily increasing input associated with the soil. The biomass of the nitrogen fixing lichen Stereocaulofl vesuvianum on the lava flows was found to change over time with a rapid increase over the first 100 years of the chronosequence followed by a slower decline as competition and shading from vascular plants covered available habitat. S. vesuvianum was also found to be an efficient weathering agent on the lava altering the surface morphology. This weathering was observed qualitatively by detailed visual examination of the lava surface by scanning electron microscopy. Weathering was also measured quantitatively using an intelligent machine vision computer system, to collate the surface changes of many images simultaneously and compare surface change to a baseline chronosequence, allowing discrimination of fine differences in the extent of weathering. Two of the experiments conducted on Mt. Etna (nitrate reductase activity and lichen weathering) were repeated on a second volcano, Mauna Loa (Hawaii). This tested if the trends observed on Etna were typical of primary succession on lava and the impact of a different climate regime (tropical) compared to Etna (temperate). Nitrate reductase activity was found to be very low in the primary colonising species studied on Hawaii indicating that nitrogen is limited on the early lava flows. Lichen weathering by Stereocaulon vulcani on Hawaii was found to occur in a comparable manner to S. vesuvianum on Etna, and was similarly controlled by the lichen biomass and associated climatic conditions.

Abstract:

Il lavoro di questa tesina consiste nello studio ottico-petrografico e geochimico di venti campioni di vulcaniti permiane appartenenti al Gruppo Vulcanico Atesino (GVA). Diciotto di queste ricadono nella porzione nord orientale del Foglio 27 Bolzano e due nell’adiacente Foglio 14 Bressanone.I campioni sono stati raccolti durante le campagne di rilevamento effettuate per il Servizio Geologico della Provincia Autonoma di Bolzano nell’ambito del progetto CARG.I campioni studiati sono profondamente affetti da processi metasomatici che hanno modificato sensibilmente la loro composizione. E stato necessario eseguire un accurato confronto fra l’esame petrografico in sezione sottile e le analisi geochimiche (in XRF) per ottenere la classificazione corretta dei campioni. Le analisi effettuate hanno consentito di attribuire i campioni alle formazioni vulcaniche affioranti nel settore settentrionale del Gruppo Vulcanico Atesino.La sequenza vulcanica è compresa tra due discordanze di primo ordine: quella inferiore sul basamento metamorfico Varisico Sudalpino, mentre quella superiore con i depositi clastici continentali permiani caratterizzati dalla base erosiva delle facies conglomeratiche che costituiscono le Arenarie della Val Gardena (AVG). Escludendo due campioni di arenaria, lo studio e la classificazione geochimica dei prodotti vulcanici hanno evidenziato che tutti i campioni presentano composizioni subalcaline di carattere dacitico, riolitico/ riodacitico. Un solo campione è risultato essere un’andesite.

Abstract:

Il lavoro di tesi si concentra sullo studio petrografico e geochimico di campioni di vulcaniti Permiane. I campioni oggetto di questo studio, sono stati forniti da un progetto di rilevamento geologico effettuato dalla provincia Autonoma di Trento eseguito dalla società “Dolomiti Project”. Il lavoro di tesi consiste nello studio petrografico (in sezione sottile) e geochimico (analisi XRF) di 18 campioni forniti dalla società “Dolomiti Project” per un analisi precisa della classificazione dei vari litotipi. I 18 campioni forniti provengono da una successione del Gruppo Vulcanico Atesino- Lo studio e la classificazione geochimica dei prodotti vulcanici, hanno evidenziato un carattere seriale subalcalino e un intervallo composizionale da andesiti a riodaciti.

Abstract:

Il presente lavoro di tesi consiste nello studio petrografico (in sezione sottile) e geochimico (con analisi in XRF), di 18 campioni della successione di vulcaniti permiane del Gruppo Vulcanico Atesino.I campioni sono stati prelevati durante un rilevamento geologico nelle aree del Passo Rolle e S. Martino di Castrozza.Lo scopo della tesi è di fornire una precisa classificazione dei litotipi su base petrografica-geochimica.

Abstract:

The south-west portion of the main caldera was mapped and a stratigraphy for the caldera-fill was constructed. The exact timing of formation of the main caldera is unclear; However, caldera collapse either predates or was synchronous with the eruption of the Campagnola Tuff. The proximal facies of the Campagnola Tuff exists as a complex relation of ignimbrite, lithic breccia and pyroclastic surge deposits. Overlying this the Galluccio Tuff a compound ignimbrite, ~6 km3 D.R.E, forms the base of the exposed caldera fill. Caldera lakes then became well established and following activity was predominantly phreatomagmatic. Pyroclastic surge deposits possess sand wave structures of several types and their migration direction was apparently controlled by the velocity/flow regime of the surge rather than the moisutre content. The morphology of juvenile clasts from phreatomagmatic deposits indicates that the eruptions were driven by a combination of vesiculation and magma/water interaction. The uppermost pyroclastic deposits are thought to represent the early phase of dome building where water still had access to the vent. The construction of the lava domes brought activity to a close within the main caldera. The Galluccio Tuff on the flanks of the volcano may be divided into three compositionally distinct eruptive units. The Lower Galluccio Tuff, correlated with the bulk of the Galluccio Tuff filling the main caldera. The Middle Galluccio Tuff commenced with the eruption of pumice-rich pyroclastic flows followed by flows enriched in both the size and amount of lithic fragments forming lithic-rich ignimbrite and co-ignimbrite lithic breccias of which several types exist. The Upper Galluccio Tuff is composed of lithic-rich ignimbrite which possess dense pumice fragments and are thought to be the product of a combination of both vesiculation and magma water interaction. Field relations indicate that pyroclastic flows were sometimes generated in quick succession and may have overrun earlier slower moving flows. Occasionally internal shear may have caused the overriding of portions of the same flow, these often coincide with lithic breccias and represent the climax of the eruptive phases. The grading of lithic fragments indicates that the expansion and fluidization decreased and yield strength increased with time in a pyroclastic flow.

Abstract:

Las carbonatitas volcánicas de Catanda son las únicas descritas hasta el momento de carácter extrusivo en Angola. Esta localidad es, además, significativamente interesante por la presencia de lavas carbonatíticas, las cuales se han descrito en tan solo 14 lugares a nivel mundial. Sin embargo, la información publicada referente a Catanda se reducía, hasta ahora, a unos pocos trabajos elaborados por investigadores portugueses en la década de los años 1960 y 1970, en los cuales se aportaban datos sobre geología regional y se describían características de las carbonatitas, aunque estos resultados eran muy limitados.La falta de información geológica que hasta ahora había sobre la zona de estudio se debe, principalmente, a la inestabilidad política y social reinante en Angola por los conflictos bélicos que asolaron su territorio durante más de cuarenta años y que imposibilitaron el acceso y el estudio de la región de Catanda, así como de otras muchas áreas en el conjunto del país.Bajo este contexto general se planteó el presente proyecto de tesis doctoral, con el objetivo de aportar nueva información y conocimientos referentes al vulcanismo carbonatítico de la región de Catanda y, en particular, a las características litológicas, mineralógicas, petrológicas, geoquímicas, petrogenéticas y de emplazamiento de las carbonatitas volcánicas.A partir de las observaciones realizadas se ha podido constatar que las carbonatitas de Catanda están formadas por un conjunto de hasta siete edificios volcánicos con morfologías de anillos de tobas y maares que afloran en un graben de unos 50 km2 de extensión. Además, asociado a este conjunto principal, se ha descrito un octavo centro eruptivo, con morfología de maar, localizado a unos cinco kilómetros al este del graben de Catanda, en la zona conocida como laguna de Chiva. Los afloramientos derocas piroclásticas y lávicas de la región forman series de materiales vulcano-sedimentarios que alcanzan 100 metros de potencia, hallándose dispuestos sobre un basamento de granitos de edad Arcaica que, a su vez, se encuentran recubiertos por sedimentos aluviales y coluviales de edad reciente.Se ha podido determinar que las carbonatitas de Catanda se formaron a partir de procesos volcánicos eminentemente explosivos y que la actividad efusiva que dio lugar a las lavas carbonatíticas fue escasa y está concentrada en las zonas externas del graben, asociadas a importantes fracturas regionales.El estudio petrográfico de las rocas de Catanda ha permitido diferenciar hasta cinco facies distintas de rocas piroclásticas y tres tipologías distintas de lavas carbonatíticas. Estas lavas pueden clasificarse como calciocarbonatitas (con un contenido de calcita superior al 70% modal), aillikitas (con contenidos de calcita inferiores al 35% y 5102 por encima del 14 % en peso) y natrocarbonatitas alteradas (formadas por cristales tabulares de calcita pseudomórficos de carbonatos alcalinos).La caracterización geoquímica de las lavas ha permitido constatar que a pesar de sus diferencias texturales y composicionales, todas ellas se formaron a partir de un mismo magma parental carbonatítico que, tras el estudio de las inclusiones fundidas incluidas en magnetita, se ha podido determinar que tenía una composición eminentemente alcalina.Los estudios realizados en Catanda por Silva y Pereira (1973) afirmaban que las carbonatitas de la región se formaron en el Cretácico superior (92 Ma), dato queobtuvieron a partir de la datación de un dique de rocas alcalinas (tinguaíta) que consideraron contemporáneo con las carbonatitas. Sin embargo, durante la realización del presente proyecto de tesis, se han llevado a cabo dataciones de minerales presentes en las carbonatitas de Catanda, utilizando los métodos de Rb/Sr en flogopita y U-Th-He en apatito. La edad obtenida ha sido de 0,65-0,66 Ma (Pleistoceno medio), variando sustancialmente la edad establecida en primera instancia por esos autores y obligando a replantear el contexto geodinámico y volcanológico del graben de Catanda y, en general, del margen Atlántico de Angola.
The volcanic carbonatitic region of Catanda is the only extrusive carbonatite locality reported in Angola. The Catanda area is also significant due to the occurrence of carbonatitic lavas; those have been only reported in 14 localities worldwide. However, the available information about these carbonatites was restricted to a few works developed in the 60's and the 70's, in which the reported data about the geological setting and main features of the carbonatites were strongly limited.The information gap about Catanda was especially generated by the politic and social instability caused by the Angolan civil war, which made impossible the access to the Catanda region and entire Angola, for more than forty years.According to this general approach, the aim of the present Ph.D. project was to obtain new information and knowledge about the carbonatitic volcanism of the Catanda region and, especially, in relation to its lithological features, mineralogy, petrology geochemistry, genetic and emplacement processes related to the formation of the extrusive carbonatites.Coupled analyses of satellital images and field data demonstrated thatCatanda carbonatites are formed by a group of seven small volcanic edifices with maar and tuff ring morphologies, outcropping in a graben of 50 km2 in extension. In addition, we also discovered and maar at 5 km east from the main volcanic area, in the region known as Chiva lagoon. The pyroclastic rocks from the Catanda region may achieve up to 100 metres in thickness deposited over Archaean granites and broadly covered by recent alluvial and colluvial sediments.We have determined that Catanda carbonatites were especially formed by explosive events, while carbonatitic lavas were very minor and restricted to the external parts of the graben, associated to the most important fractures.The petrographic study of the Catanda rocks allowed us to distinguish 5 different facies of pyroclastic rocks and 3 typologies of carbonatitic lavas. These lavas can be classified as calciocarbonatites (containing more than 70% of modal calcite), silicocarbonatites-aillikites (with less than 35% of modal calcite and more than 14 wt.% of SiO2) and altered natrocarbonatites (formed by tabular calcite crystals pseudomorphs of primary alkaline carbonates).Geochemical data also permits to confirm that, even their compositional and textural differences, all Catanda lavas were formed from the same parental melt. The study of melt inclusions hosted in magnetite grains also indicates that the parental melt composition was broadly alkaline.The studies carried in Catanda by Silva & Pereira (1973) argued for the late Cretaceous age of the carbonatites (92 Ma). This age was obtained from the dating of a tinguaite dyke that the authors considered contemporaneous to the carbonatitic rocks. However, in the present Ph.D. project we carried out the first direct dating of the Catanda lavas, using Rb/Sr and U-Th-He methods in fluorapatite and phlogopite, respectively. The age obtained from these dating has been approximately 0.65-0.66 Ma. This new dating changes the general view of the volcanic and geodynamic setting of the Catanda graben and, in general, the entire Angolan Atlantic margin.

Abstract:

Il lavoro di tesi è consistito nello studio petrografico di 15 campioni di vulcaniti permiane provenienti dalla val Sarentino in provincia di Bolzano. I campioni provengono tutti dalle vulcaniti del gruppo vulcanico atesino (GVA), caratterizzate in generale da estesi fenomeni di alterazione. E' quindi necessario uno studio petrografico (in microscopia ottica a luce polarizzata su sezioni sottili) e geochimico (in XRF) per dare una classificazione accurata dei campioni, necessaria per l'attribuzione degli stessi alle formazioni riconosciute sul terreno.I campioni studiati provengono da 4 formazioni (Gargazzone, Terlano, Andriano, Predonico). Lo studio petrografico, supportato dallo studio chimico, utiizzando i diagrammi classificativi TAS e W&F ha permesso attribuire con certezza i campioni alle relative formazioni fornendo un importante contributo alla ricostruzione della successione stratigrafica.

Abstract:

One of the most important tasks of modern volcanology, which represents a significant socio-economic implication, is to conduct hazard assessment in active volcanic systems. These volcanological studies are aimed at hazard that allows to constructing hazard maps and simulating different eruptive scenarios, and are mainly addressed to contribute to territorial planning, definition of emergency plans or managing volcanic crisis. The impact of a natural event, as a volcanic eruption, can significantly affect human life, property, infrastructures, and the environment. Long periods of quiescence are quite common in many volcanic areas and this often leads to a fall in the alert. The consequence is lack of preparation to deal with a volcanic crisis.The present Ph.D. Thesis is focused on the development and application of different tools for the spatial and temporal analyses to assess volcanic hazard in monogenetic volcanic fields. Monogenetic volcanic fields are commonly not regarded as potentially dangerous and only a few studies concerning hazard assessment have been conducted in such environments. In the long-term hazard assessment, we assume that the future eruptive behaviour in the volcanic field could be similar to the last eruptive activity. First, we have developed a new tool, QVAST (QGIS for VolcAnic SuscepTibility), designed to carry out the spatial analysis. This tool allows to calculate the volcanic susceptibility of the area, i.e. the probability of new vent opening, using direct and indirect structural data. Second, we have developed a new tool, HASSET (Hazard Assessment Event Tree), to conduct temporal analysis. Combining both tools and the previous one, VORIS 2.0.1, that uses simulation models to predict the most probable eruptive scenarios and which areas could be affected by a future eruptive event, we can evaluate in a probabilistic way long-term hazard represented by a qualitative hazard map that allows us to identify different levels of hazard in the study area. In this thesis we present different case studies. The first example was carried out at El Hierro Island (Canary Islands), an island essentially characterized by basaltic volcanism with both Strombolian and Hawaiian activity. The last eruption on El Hierro occurred in 2011–2012 demonstrates the importance of reliable data and tools that can enable scientific advisors and decision-makers to consider possible future eruptive scenarios. The second case study was Deception Island (Southern Shetland Archipelago, Antarctica), which is the most active volcano in the South Shetland Islands and has been the scene of more than twenty eruptions over the past two centuries. We identified a number of significant scenarios using our GIS-based tools and evaluated the potential extent of the main volcanic hazards to be expected on the island. The last case study presented is La Garrotxa Volcanic Field (NE of Spain), which is a quaternary volcanic field, located in the Northeast of the Iberian Peninsula, and includes more than 50 well preserved volcanoes.Finally, considering the importance of both quantity and quality of the available volcanic data and an optimum storage mechanism and as complement to the e-tools we have developed, we describe the design of a new spatial database structure, VERDI (Volcanic managEment Risk Database desIgn), which allows different types of data to be manipulated, organized, managed. The design of purpose-built databases should facilitate spatial and temporal analysis that will produce probabilistic hazard models for future vent opening, simulate volcanic hazards and assess their socio-economic impact, avoiding any duplication of information.The methodologies described in this thesis establish the general guidelines of a procedure that facilitates undertaking volcanic hazard assessment in a systematic way, which can be easily applied to any volcanic area or system, and in particular to any monogenetic volcanic field.
Una de las tareas más importantes de la vulcanología moderna, que representa una implicación socio-económica significativa, es llevar a cabo la evaluación de la peligrosidad en los sistemas volcánicos activos. Estos estudios vulcanológicos están enfocados a la elaboración de mapas de peligro y la simulación de diferentes escenarios eruptivos, y están dirigidas para contribuir a la planificación territorial, a la definición de los planes de emergencia o la gestión de crisis volcánicas.La presente Tesis doctoral está enfocada al desarrollo y aplicación de diferentes herramientas informáticas para los análisis espacial y temporal del peligro volcánico en campos volcánicos monogenéticos. En primer lugar, hemos desarrollado una nueva herramienta, QVAST, diseñada para llevar a cabo el análisis espacial, que permite calcular la susceptibilidad volcánica de la zona de estudio, utilizando datos estructurales directos e indirectos. En segundo lugar, hemos desarrollado una nueva herramienta, HASSET, para llevar a cabo el análisis temporal. La combinación de ambos instrumentos y una herramienta anterior, VORIS 2.0.1, que utiliza modelos de simulación para predecir los escenarios eruptivos más probables y aquellas áreas que podrían verse afectadas por un futuro evento eruptivo, nos permite evaluar de forma probabilística el peligro a largo plazo, representado por un mapa cualitativo que nos permite identificar los diferentes niveles de peligro en el área de estudio. En esta tesis se presentan diferentes casos de estudio en campos volcánicos monogenéticos: la isla de El Hierro (Islas Canarias), la isla Decepción (archipiélago de las Shetland del Sur, Antártida), el campo volcánico de La Garrotxa (NE de España).Por último, teniendo en cuenta la importancia de la cantidad y la calidad de los datos volcánologicos disponibles y un mecanismo de almacenamiento óptimo, se describe el diseño de una nueva estructura de base de datos espaciales, VERDI, que permite manipular, organizar y gestionar diferentes tipos de datos. Las metodologías descritas en esta tesis establecen líneas guía generales de un procedimiento que facilita la realización de la evaluación del peligro volcánico de forma sistemática, los cuales se pueden aplicar a cualquier zona volcánica o sistema, y en particular, a cualquier campo volcánico monogenético.

Abstract:

De nombreux procédés de mise en œuvre des élastomères impliquent la superposition de pièces de caoutchoucs non-vulcanisés. Une adhérence suffisante entre les différentes couches est nécessaire afin d’empêcher le décollement spontané et l’apparition de défauts.Pour caractériser les propriétés autohésives (d’un matériau sur lui-même), à faible pression et longs temps de contact, nous avons adapté la méthode du Probe-Tack. Si le mécanisme d’interdiffusion des chaines polymères à l’interface lors d’une mise en contact au-dessus de Tg est connu et a fait l’objet de différentes études, toutes ces études ont porté sur des polymères non polaires linéaires. Les propriétés autohésives d’un matériau polaire, le caoutchouc nitrile, sont étudiées et se révèlent être très faible en comparaison à celle d’élastomères non polaires type SBR. Nous montrons que le caoutchouc nitrile est en réalité un copolymère à blocks composé d’enchainements d’unités butadiène (blocks de polybutadiène), ainsi que de parties où les monomères butadiène et acrylonitrile sont alternés. Cette composition conduit à la formation de structures lamellaires auto-organisées, et les fortes interactions polaires intermoléculaires créent un réseau physique limitant la diffusion des macromolécules. Cette organisation est responsable des faibles propriétés autohésives du caoutchouc nitrile même pour de longs temps de contact. Deux stratégies sont proposées pour les améliorer. L’ajout de résine tackifiante polaire se révèle très efficace même à faible concentration si le temps de contact est suffisamment long. L’avivage de la surface par différents solvants est étudiée, et paraît fondamentale afin atteindre de très hauts niveau d’adhésion
Many industrial processes rely on the superposition of unvulcanized rubber pieces to shape their product. Sufficient adherence between the overlapping layers is necessary to prevent any debonding, slippage and the outbreak of defects.An adaptation of the well documented Probe-Tack test is proposed to characterize the adhesion, and self-adhesion, properties of the materials for long contact times under a weak contact pressure. Whereas the inter-diffusion mechanism of polymer chains at interfaces is well known and has been the topic of many research projects, all these studies have focused non-polar, linear polymers. The self-adhesion properties of a polar elastomer, nitrile rubber, are studied and are shown to be very weak compared to those of a classical non-polar SBR elastomer. Our work focusses on the mechanisms responsible for adhesion between polar elastomers with high polydispersity and molar mass. We show that the studied poly(acrylonitrile-co-butadiene) is actually a block copolymer composed of polybutadiene blocks, and blocks of alternating butadiene-acrylonitrile sequences. This composition leads to the formation of a lamellar structure with time, and the strong intermolecular polar interactions create a physical network preventing the polymer chains to diffuse. Such organization is responsible for the weak self-adhesion properties of nitrile rubber, and two strategies are proposed to enhance them. It is shown that the use of polar tackifier is effective, even at low concentration, if sufficient contact time is achieved. The use of solvent to weld both surfaces, called “solvent welding”, is investigated and shown to be essential to reach high adhesion levels

Abstract:

Autonomous Hydrophones (AuH) arrays are very excellent to seismically monitor mid oceanic ridges. One of their advantages is the ability of estimating, both for specific array geometries and specific oceanic regions around the globe, the error of the seismic locations. This has been implemented for all the AuH arrays deployed on the Mid-Atlantic Ridge (MAR). Another advantage of the AuH is, its smaller detection threshold. An analysis of the detection thresholds of the AuH that were deployed in the MAR revealed that this feature can greatly impact the number of recorded events, and that this must be considered prior to additional analysis. Transmission Loss analysis shows that the AuH Source Level of an earthquake is mainly due to the conversion from seismic to acoustic energy while the propagation paths play a smaller contribution. An analysis of MAR seismicity reveals that the AuH recorded seismicity mimics the longer time span of teleseismically recorded seismicity and that both are influenced by crustal thermal structure variations along the ridge. AuH recorded seismic clusters are directly linked with teleseismically recorded events and the sections where they occurred are the most active sections of the MAR. Seismicity generally clusters at segment extremities and at the segment scale MBA maxima. Size-frequency and mainshock-aftershock analyses of the clusters reveal that aftershock decay rate is influenced by the mode of faulting. Detachment faults produce seismic sequences with faster decay rate associated with a reduced strain release in comparison to normal faults. This implies the presence of higher levels of serpentinisation on detachment faults
Le principal avantage des réseaux d’AuH, pour la surveillance sismique des dorsales océaniques, est leur faible seuil de détection. Cependant, les variations de seuil de détection entre les réseaux d’AuH déployés au voisinage de Açores, peuvent influencer le nombre de séismes enregistrés. Ces variations doivent donc être analysées avant interprétation de la sismicité. L’amplitude acoustique à la source (SL) d’un séisme dépend surtout de l’efficacité de la conversion séismoacoustique mais aussi, dans une moindre mesure, des effets de propagation. Un autre avantage, la possibilité d’estimer l’erreur de localisation pour différentes géométries des réseaux et de topographie du fond, est présenté pour touts les réseaux d’AuH déployés sur la Dorsale Médio Atlantique (MAR). L’analyse de la séismicité de la MAR montre que la sismicité enregistrée par les AuH ressemble à celle enregistrée par les réseaux à terre au cours des 40 années passées. La distribution spatiale de cette sismicité est liée aux variations du régime thermique de la croute le long de la dorsale. Des essaims de séismes, enregistrés par les AuH, sont liés à des télé-séismes et les sections où ils se produisent sont les plus actives. A l’échelle du segment, les essaims se groupent en extrémité et au voisinage de maxima de la MBA. L’analyse des distributions des SL et du taux de diminution du nombre des répliques indique que les failles de détachement produisent des essaims avec des diminutions plus rapides du nombre des répliques, que les failles normales. Cette observation serait associée à des contraintes plus faibles sur les failles de détachement et impliquerait un niveau de serpentinisation plus important

Abstract:

Il lavoro di tesi è incentrato sulla digitalizzazione della monografia “Thermal Springs of the United States and Other Countries in the World" di Gerald A. Waring (1965) che rappresenta una raccolta dettagliata sulle caratteristiche di numerose sorgenti termali nel mondo. Riporta una cartografia dettagliata di circa 6600 sorgenti termali e la loro posizione in mappa. E' stata analizzata la relazione tra la distribuzione delle sorgenti termali e il vulcanismo olocenico a scala globale tratto da Global Volcanism Program (Smithsonian institution, 2013) per stabilire quali sorgenti siano verosimilmente più influenzate da un magmatismo recente e quali siano invece influenzate da processi differenti. Per ogni sorgente è riportato il nome della località, temperature, portata, parametri chimici, litologia associata e brevi note. La georeferenziazione delle mappe presenti nella raccolta ha implicato l’utilizzo di diversi software tra cui l’esecuzione di codici di comando in ambiente R per il calcolo dei coefficienti delle superfici polinomiali da cui ricavare i valori di latitudine e longitudine delle sorgenti termali. Successivamente georeferenziate in QGIS. È stato utilizzato il metodo della Kernel Density Estimation per stabilire la densità del vulcanismo globale ed, associando a ciascuna sorgente il valore del logaritmo di tale densità, sono stati ipotizzati 3 scenari con raggi di ricerca di 1, 5, 10 gradi all’intorno di un punto. Con l’analisi Cluster, invece, si è riusciti a distinguere famiglie di sorgenti termali caratterizzati da simili valori di densità vulcanica. Ricavando così una mappa di influenza vulcanica sulle sorgenti termali. In questo lavoro di tesi è stato iniziato un processo di digitalizzazione delle informazioni contenute nella monografia di Waring (1965) affinché siano rese disponibili alla comunità scientifica. La costruzione di questo dataset, inoltre, sarà di estrema utilità per lavori e studi futuri sul termalismo regionale e heat flow.

Abstract:

Monogenetic volcanism is characterized by a large diversity of eruptive styles, morphologies and deposits. Monogenetic landforms are the result of a complex merging of internal (magma composition, vesiculation) and external (geological setting, fracturation, hydrogeology, substrate stratigraphy, etc) parameters that govern the physics of the eruptions. Changes in these parameters may cause variations in the eruption style several times during the course of such short-lived volcanoes. Monogenetic volcanoes may form in any type of geological environment with scoria cones being the most common volcano type and hydrovolcanic tuff rings, tuff cones, and maars as the second in abundance. These small-volume volcanoes are generally the result of short-lived eruptions but the activity in a monogenetic volcanic field might exceed the total life of composite volcanoes.The attention of this work was focused on the relation between monogenetic volcanic landforms and the external variables that influenced the dynamics of the eruptions (i.e. magmatism vs phreatomagmatism) through a multidisciplinary perspective, in marine and continental geological settings under which monogenetic volcanism may develop.Different case studies representative of this type of activity and of these different environments have been considered. The first one corresponds to the La Crosa De Sant Dalmai volcano (Garrotxa Volcanic Field, southern sector of the Catalan Volcanic Zone), a roughly circular asymmetrical maar-diatreme volcano, which is one of the most characteristic volcanic edifices of this continental monogenetic volcanic field and the largest Quaternary volcanic crater on the Iberian Peninsula. This edifice is an example of monogenetic landform, mostly composed of phreatomagmatic deposits with subordinate Strombolian phases, constructed on a mixed basem*nt made of hard Paleozoic granites and schists rocks and soft Plio-Quaternary deposits. Here, I reconstructed the hydrogeological conditions of the substrate and the implication for the eruptive dynamics. As a second case study, I carried out detailed stratigraphic and sedimentological studies of the succession of El Golfo tuff cone (Lanzarote, Canary Islands). The main objective of the work was to describe in detail the structure and association of facies of this edifice and use this information to infer changes in eruption style and depositional processes. Another type of eruption was studied in the same archipelago at El Hierro, an island essentially characterized by basaltic volcanism with both Strombolian and Hawaiian activity. Here I reported the stratigraphic, lithological, sedimentological and petrographic characteristics of a felsic hydrovolcanic episode in order to discuss, transport/depositional mechanisms, dynamics, relative age and implications for hazard assessment on the island. Finally, the same type of methodology was applied at Deception Island (Southern Shetland Archipelago, Antarctica), determining the lithological and sedimentological characteristics, and clasts distribution (isopach and isopleth maps) of the eruption of 1970. This information was, then, used to determine depositional processes, eruption style and physical parameters (i.e. plume height, erupted volume, VEI) of the eruption in order to compare this episode with the previous 1967 episode, and to deduce their implications to conduct hazard assessment at the island.Each work represents a diverse aspect of hydrovolcanism and the results obtained helped to better understand the eruptive behavior of this type of volcanoes, which is a fundamental task in order to understand the possible future hazards associated with this type of volcanism. The results obtained can be applied to monogenetic volcanic fields worldwide and are, therefore, useful to reconstruct the evolution of a certain volcanic fields, through the study of single monogenetic volcanoes, and to evaluate the possible volcanic hazards, as similar eruptions represent a serious threat, which is often underestimated. A more systematic study is, thus, needed in order to understand the role of shallow-level conditions in the formation of specific volcano types in such complex volcanic fields.
El vulcanismo monogenético se caracteriza por una gran diversidad de estilos eruptivos, morfologías y depósitos. Los tipos de edificios que se forman son el resultado de una compleja combinación de parámetros que rigen la física de la erupción.La atención de este trabajo se centra en la relación entre los edificios volcánicos monogenéticos y las variables externas que influyen en la dinámica de las erupciones (es decir, magmatismo vs freatomagmatismo) a través de un punto de vista multidisciplinar, en ambientes continentales y marinos en los que el vulcanismo puede desarrollar. Diferentes estudios, representativos de este tipo de actividad en diferentes entornos geográficos y geológicos, se han llevado a cabo. El primer ejemplo corresponde al volcán de La Crosa de Sant Dalmai (Campo Volcánico de La Garrotxa) donde se han reconstruido las condiciones hidrogeológicas del sustrato y la implicación para la dinámica eruptiva. Como segundo caso de estudio, se ha realizado una estratigrafía de detalle del cono de toba de El Golfo (Lanzarote, Islas Canarias), donde se han estudiado los mecanismos de emplazamiento de los depósitos para inferir cambios en la interacción magma/agua. Otro tipo de erupción se ha investigado en el mismo archipiélago, en la Isla de El Hierro, determinando las características físicas de un episodio félsico de origen hidrovolcánico ocurrido en una isla que se caracteriza esencialmente por el vulcanismo basáltico tanto Estromboliano como Hawaiiano. Por último, este mismo tipo de metodología se ha aplicado a la Isla Decepción (archipiélago de las Shetland del Sur, Antártida), estableciendo los parámetros físicos de la erupción del 1970 con el fin de comparar este episodio con el evento anterior del 1967, y deducir sus consecuencias para llevar a cabo la evaluación de peligrosidad en la isla.Los resultados obtenidos pueden ser aplicados a campos volcánicos monogenéticos en todo el mundo y, por tanto, son útiles para reconstruir la evolución de ciertos campos volcánicos, a través del estudio de volcanes monogenéticos individuales, para evaluar los posibles riesgos volcánicos, teniendo en cuenta como erupciones similares representan una grave amenaza, que es a menudo subestimada.

Abstract:

O magmatismo alcalino do Arquipélago de Fernando de Noronha compreende dois episódios de idades distintas. O mais antigo, Remédios, está representado por um evento piroclástico inicial e uma sucessão de intrusões (diques, domos e plugs) de variada litologia: basanitos, tefritos, lamprófiros alcalinos, álcali-basalto, traquiandesitos, traquitos e fonólitos. O episódio mais novo, Quixaba, é de natureza predominantemente vulcânica e inclui extensos derrames de melanefelinitos, raros diques da mesma composição e alguns corpos, possivelmente chaminés, de basanitos. Duas séries petrográficas são reconhecidas no episódio Remédios. Uma é de tendência sódica (basanito - tefrito - essexito - tefrifonólito - fonólito porfirítico - fonólito afírico peralcalino) e a outra é moderadamente potássica (álcali-basalto - traquiandesito basáltico - traquiandesito - traquito). Os basanitos e tefritos, além dos termos intermediários destas duas séries (tefrifonólitos, traquiandesitos basálticos e traquiandesitos), bem como o conjunto de lamprófiros, ocorrem como diques. Diques máficos e félsicos aparecem paralelos ou cortando uns aos outros, sendo também comuns os diques compostos. Nas rochas dos diques são encontrados xenólitos de rochas alcalinas máficas e félsicas e xenocristais, principalmente de clinopiroxênio. Estudos petrográficos e químicos (de minerais e de rochas) indicaram que em ambas as séries a evolução das rochas se realizou principalmente por processos de cristalização fracionada, a partir de basanito na série sódica e de álcali- basalto na potássica. Na série sódica houve remoção de olivina, clinopiroxênio rico em Ca (salita), apatita, magnetita titanífera, feldspato alcalino, nefelina, kaersutita e titanita. Na série potássica a extração de olivina, clinopiroxênio rico em Ca (salita), magnetita titanífera e, em menor proporção, feldspato alcalino conduzem a formação de traquiandesitos e traquitos. Os traquiandesitos basálticos resultaram da mistura de magmas basáltico e traquítico. Os lamprófiros alcalinos, formados a partir de líquidos basaníticos e, em alguns casos, álcali-basálticos, com forte enriquecimento em voláteis, mostram extensa variedade composicional e textural. Os derrames de melanefelinitos do episódio Quixaba incluem abundantes olivina melanefelinitos (com fenocristais de olivina), com intercalações de níveis de melilita melanefelinitos (com fenocristais de olivina e melilita) e piroxênio melanefelinitos (com fenocristais de olivina e clinopiroxênio). A composição química dos minerais essenciais dessas rochas mostram algumas variações de um melanefelinito para o outro, como nefelinas mais ricas em \'K IND. 2\'O (com até 10%) nos melilita melanefelinitos e alguns olivina melanefelinitos. Estudos detalhados em flogopita e biotita mostraram que estes minerais, tardios e acessórios nessas rochas, são ricos em Ti\'O IND. 2\' (3 a 14% em peso) e BaO (2 a 18% em peso), sendo que a composição delas está relacionada com o tipo de melanefelinito. Os valores mais elevados foram encontrados em um olivina melanefelinito. Uma diferença notável entre os basanitos intercalados no pacote dos derrames e os das ilhas São José e Cuscuz, está na composição das olivinas, \'Fo IND. 87-82\' no primeiro caso e \'Fo IND. \'+ OU -\' 70\' no segundo, indicando que a cristalização das rochas se processou a partir de líquidos distintos, ora enriquecidos na razão Mg/\'Fe POT. 2+\', ora empobrecidos nesta razão. Os resultados dos trabalhos realizados sugerem que os diversos litotipos do episódio Quixaba se formaram por cristalização de magmas gerados por fusão parcial da fonte mantélica. O forte fracionamento das terras raras sugere a presença de granada residual no manto e as anomalias negativas de Rb e K, observadas em padrões de elementos traços normalizados pelo manto primitivo, apontam para a retenção de uma fase portadora desses elementos na fonte (possivelmente flogopita), durante a fusão parcial. Estudos isotópicos de Sr, Nd e Pb realizados em amostras dos dois episódios vulcânicos indicaram que as rochas do episódio Remédios foram geradas a partir de duas fontes mantélicas. As rochas do episódio Quixaba parecem ter se originado de uma mesma fonte. Em todos os casos, as variações das razões isotópicas podem ser explicadas pela mistura de um manto empobrecido, DMM, com componentes dos tipos EM I e HIMU.
The alkaline magmatism of the Fernando de Noronha Archipelago comprises two episodes of different ages. The older one, Remédios, consists of an initial pyroclastic event and a succesion of intrusions (domes, dikes and plugs) of varied composition: basanites, tephrites, alkaline lamprophyres, alkali basalts, trachyandesites, trachytes and phonolites. The younger episode, Quixaba, is predominantly volcanic and includes extensive flows of melanephelinites, rare dikes of similar composition and some bodies of basanites, possibly volcanic vents. Two petrographic series are recognized in the Remédios episode. One is a sodic series (basanite - tephrite - essexite - tephriphonolite - porphyritic phonolite - peralkaline aphyric phonolite) while the other one is moderately potassic (alkali basalt - basaltic trachyandesite - trachyandesite - trachyte). Basanites and tephrites and all the intermediate members of these series (tephriphonolites, basaltic trachyandesites and trachyandesites) together with the alkaline lamprophyres occur as dikes. Mafic and felsic dikes are parallel or cut one another; composite dikes are also common. Xenoliths of mafic or felsic alkaline rocks and clinopyroxene xenocrysts are commonly found in the various dike rocks. Petrography and rock and mineral chemistry indicate that most rock-types of both series evolved by fractional crystallization processes. The starting materials were basanite in the sodic series and alkali basalt in the potassic one. Removal of olivine, Ca-rich clinopyroxene (salite), apatite, titaniferous magnetite, alkali feldspar, nepheline, kaersutite and titanite account for the variations in the sodic series. In the potassic series, the fractionation of olivine, Ca-rich clinopyroxene (salite), titaniferous magnetite, and partly alkali feldspar give rise to trachyandesites and trachytes. Magma mixing between basalt and trachyte resulted in the formation of basaltic trachyandesites. The alkaline lamprophyres, crystallized from volatile-enriched basanitic or alkali basaltic magmas, display extensive compositional and textural varieties. The Quixaba melanephelinitic flows include abundant olivine melanephelinites (with olivine phenocrysts), intercalated with melilite melanephelinites (with olivine and melilite phenocrysts) and pyroxene melanephelinites (with olivine and clinopyroxene phenocrysts). The chemical composition of the essential minerals shows some variation among different melanephelinites, such as \'K IND. 2\'O-rich nephelines (up to 10 wt% \'K IND. 2\'O) in the melilite melanephelinites and some olivine melanephelinites. Late-stage accessory phlogopite and biotite are Ti-and Ba-rich (Ti\'O IND. 2\' = 3 -14 wt%; BaO = 2 to 18 wt%), the enrichment being directly related to the melanephelinitic type. The largest values were found in an olivine melanephelinite. The main difference between the basanite flows and the basanites of the São José and Cuscuz Islands resides in the olivine composition which is \'Fo IND. 87-82\' in the flows and \'Fo IND. \'+ OU -\' 70\' in the islands, indicating parental magmas with different Mg/\'Fe POT. 2+\' ratio. The results of this work indicate that the various lithologies of the Quixaba episode formed by crystallization of magmas were generated by partial melting of a mantle source. The strong fractionation of the REE patterns suggests the presence of residual garnet in the mantle and the Rb and K anomalies, observed in primitive-mantle normalized trace element patterns, point to the retention of a potassium-bearing phase in the source (possibly phlogopite), during partial melting. Sr, Nd and Pb isotopic studies performed in samples from both volcanic episodes indicate that two mantle sources were involved in the origin of the Remédios rocks. The rocks of the Quixaba episode seem to have been generated from only one mantle source. In both cases, variations in isotopic ratios can be explained by a mixture of depleted mantle DMM with EM I and HIMU components.

Abstract:

A região do Cerro Chato, extremo sul do Rio Grande do Sul, é caracterizada por associações de rochas vulcânicas e subvulcânicas de composição ácida, cujo magmatismo tem sido relacionado às suítes graníticas tardias do Batólito Pelotas no Cinturão Dom Feliciano. Os vulcanitos da região agrupam-se em duas feições geomorfologicamente distintas e afetadas por falhas NW e NE: Cerro Chato e Cerro Partido. O Cerro Chato é caracterizado por depósitos piroclásticos e efusivos. Os primeiros são representados por ignimbritos que ocorrem em duas fácies principais: ignimbritos ricos em líticos e ignimbritos ricos em cristais, mal selecionados e constituídos por piroclastos tamanho lápili e uma matriz tufácea. A fácies rica em litoclastos é caracterizada por apresentar fragmentos conatos de riolitos e ignimbritos e, subordinadamente, acidentais. Fragmentos de cristais de K-feldspato e quartzo são comuns e a estrutura eutaxítica é incipiente. A fácies rica em cristais caracteriza-se pela abundância de cristaloclastos e fenocristais de feldspatos e quartzo. Apresentam estrutura eutaxítica e matriz constituída por vitroclastos tamanho cinza. Derrames riolíticos hemicristalinos representam os eventos efusivos, com textura porfirítica, estruturas de fluxo e esferulitos. O Cerro Partido é caracterizado por um corpo subvulcânico, alongado na direção NE-SW, com 8 km de comprimento por 0,7 km de largura aproximadamente. Constitui rochas com textura porfirítica, com fenocristais de quartzo e feldspatos, imersos em uma matriz equigranular fina. Geoquimicamente, são riolitos do tipo alta-sílica, correlacionáveis à série alcalina, próximo ao limite das séries subalcalinas, com um caráter metaluminoso/peraluminoso e teores elevados de álcalis, FeOt/FeOt+MgO e índice agpaítico. Os riolitos do Cerro Partido foram classificados como alto-Ti com elevados teores de CaO, P2O5, FeOt, MgO e K2O se comparados aos riolitos do Cerro Chato, baixo-Ti. O padrão mostrado pelos ETR é definido pelo leve enriquecimento de ETRL em relação à ETRP e uma forte anomalia negativa de Eu, típica de sistemas alcalinos metaluminosos e altamente diferenciados. As características químicas são semelhantes com as de magmatismo granítico do tipo A, relacionado a ambientes pós-colisionais. Dados litoquímicos indicam uma vinculação genética com rochas graníticas mais diferenciadas da Suíte Dom Feliciano, bem como os riolitos do Cerro Ana Dias, associadas ao magmatismo Neoproterozoico pós-colisional do Escudo Sul-Rio-Grandense. Dados geocronológicos U-Pb obtidos em zircões indicam uma idade de 561 ± 2 Ma para os riolitos do Cerro Partido, sugerindo uma contemporaneidade com os granitoides associados a suíte Dom Feliciano. Já os dados U-PB em zircão dos riolitos do Cerro Chato indicam uma idade de 630.4 ± 2.8 Ma. Estas idades são concordantes com as obtidas em clastos vulcânicos na base da formação Maricá, podendo assim haver uma possível relação entre os vulcanitos do Cerro Chato com o vulcanismo sin-sedimentar inicial da Bacia do Camaquã.
The Cerro Chato region is located in the southern portion of Rio Grande do Sul and is characterized by associations of acid volcanic and subvolcanic rocks, whose magmatism has been related to the later Pelotas Batholith suites from the Dom Feliciano Belt. The vulcanites of the region are affected by NW and NE faults and are grouped into two geomorphologically distinct features: Cerro Chato and Cerro Partido. Cerro Chato is represented by ignimbrites that occur in two main facies: lithic rich ignimbrites and crystal rich ignimbrites. They are poorly selected and consist of lapilli-sized pyroclasts in a tuffaceous matrix. The lithoclasts rich facies is characterized by cognate fragments of rhyolites and ignimbrites and, occasionally, accidental fragments. The crystal-rich ignimbrites are characterized by the abundance of crystal fragments and phenocrysts of K-feldspar and quartz. Both facies present eutaxitic structure and a matrix made up of ash-sized vitroclasts. Hemi-crystalline rhyolitic flows represent effusive events, with porphyritic texture, flow structures and spherulites. Cerro Partido is characterized by a subvolcanic body, elongated in the NE-SW direction, of approximately 8 km long by 0.7 km wide.. It consists of rocks with porphyritic/glomeroporphyritic texture, composed of quartz, K-feldspar and plagioclase phenocrysts, within a fine quartz-feldspathic equigranular matrix. Through geochemical data the rhyolitic volcanites were characterized as high-silica type rhyolites, correlated to the alkaline series, but close to the limit of the sub-alkaline series; they present metaluminous to peraluminous character and high contents of alkalis, FeOt / FeOt + MgO and agpaitic index. The Cerro Partido rhyolites were classified as high-Ti with higher CaO, P2O5, FeOt, MgO and K2O contents than the Cerro Chato low-Ti rhyolites. The rhyolites REE pattern is slightly enriched in LREE in relation to the HREE and has a strong negative Eu anomaly, typical of metaluminous and highly differentiated alkali systems. The chemical characteristics are similar to those of A type granitic magmatism, related to post-collisional environments. U-Pb geochronological dating indicates an age of 561 ± 2 Ma for the rhyolites of Cerro Partido, suggesting contemporaneity with the granitoids associated to the Dom Feliciano suite. The zircon U-Pb isotopes dating of the Cerro Chato rhyolites indicates an age of 630.4 ± 2.8 Ma. These ages are in agreement with those obtained in the volcanic clasts at the base of the Maricá formation, which may indicate a possible relationship between the volcanites of the Cerro Chato with the initial sin-sedimentary volcanism of the Camaquã Basin.

Abstract:

Se han seleccionado tres carbonatitas de la estructura tectónica de Lucapa en Angola representativas de diferentes niveles de emplazamiento de los magmas: plutónico (Tchivira), subvolcánico (Bonga) y volcánico (Catanda).Los objetivos del trabajo son los siguientes:1) Establecer la secuencia de procesos que se dan en carbonatitas plutónicas, subvolcánicas y volcánicas;2) establecer la distribución y el comportamiento de los elementos raros en cada uno de estos procesos.La metodología incluye cartografía geológica de los afloramientos, muestreo según la misma o en algunos casos según columnas estratigráficas, estudio de las asociaciones minerales mediante microscopia óptica de luz transmitida/ reflejada, raman, microscopia electrónica cona analizador de energías de rayos X, difracción de polvo de rayos X, microsonda electrónica, análisis multielemental de elementos mayores y trazas y REE con ICP-MS, análisis microtermométrico de inclusiones fluidas, análisis de isótopos estables deC y O en carbonatos.Las carbonatitas se asocian con complejos alcalinos subsaturados de baja agpaicidad, aunque los elementos raros se concentran exclusivamente en las carbonatitas y, en menor medida, en aillikitas.En las carbonatitas plutónicas e hipoabisales se registran tres estadios de cristalización principales, que controlan la cristalización y composición de los minerales de elementos raros:a) estadio de cristalización magmático, con alta actividad de F en el magma y que produce la cristalización defluornatropirocloro; las tierras raras se concentran en fluorapatito y, en menor medida, en carbonatos primarios.b) estadio de desgasificación y pérdida de álcalis que produce la fenitización del encajante, con precipitación de kenocalciopirocloro pobre en Na y en F. En el encaj ante pueden desarrollarse mineralizaciones similares.c) estadio tardío, en que fluidos hidrotermales de origen meteórico procedentes de las rocas encajantes invaden la carbonatita. Se desestabilizan los carbonatos primarios, formándose ankeritización,dolomitización, fluoritización y silicificación de las carbonatitas primarias, a la vez que precipitan varias generaciones de pirocloro rico en Ba, Sr, Pb y Ta y, finalmente, rutilo rico en Nb. Las REE se concentran principalmente en carbonatos, principalmente en los del grupo de la synchisita, pero pueden estar en forma de silicatos de REE.Por otra parte, durante los procesos supergénicos el pirocloro puede ser parcialmente desestabilizado y el niobio puede reconcentrarse en la estructura de minerales supergénicos de neoformación, como la goethita rica en Nb. Los elementos de las tierras raras pueden precipitar en forma de fosfatos secundarios de REE, como la rabdofana. En estas condiciones puede producirse la separación de Ce4+ del resto de REE. El contenido de F y Na del pirocloro primario disminuye proresivamente desde las carbonatitas plutónicas a las volcánicas, a la vez que el pirocloro se enriquece en Th, U y REE en la posición A y Ta y Zr en la posición B. En un mismo nivel estructural, las mayores concentraciones de pirocloro se dan donde se haya producido desvolatilización de la carbonatita. ElNb, las REE y, en general, los elementos raros, tienen una muy alta movilidad en los fluidos carbonatíticos en condiciones hidrotermales, e incluso en las condiciones supergénicas.
Three carbonatites from the Lucapa tectonic structure were selected for study, as representative of different levels of magma emplacement: plutonic (Tchivira), subvolcanic (Bonga) and volcanic (Catanda).The objectives of this research are the next two:1) To establish the sequence of processes that occur in plutonic, subvolcanic and volcanic carbonatites.2) To establish the distribution and the behavior of the rare elements in each of these processes.The methodology includes geological mapping of the outcrops, representative sampling following the above defined geological units (in some cases, along estratigraphic profiles), study of the mineral associations by transmitted/ reflected optical microscopy on thin/ polished section, Raman microprobe, scanning electron microscopy with energy dispersive analyses, X-ray powder diffraction, electron microprobe analyses, multielemental analyses of major and trace elements and REE with ICP-MS, microthermometry of fluid inclusions, C and 0 stable isotope analyses in carbonates.Carbonatites are associated with undersaturated alkaline complexes with low agpaicity, but the arre elements are concentrated ain the carbonatites and, in lesser extent, in aillikites.Three main stages of crystallization are found in the plutonic and hypabissal carbonatites. These stages control the crystallization and distribution of the minerals of rare elements:a) Stage of magmatic crystallization, whit a high F fugacity in the carbonatite magma; fluornatropyrochlore is extensively produced in this stage. Rare earth elements are concentrated influorapatite and, in lesser extension, in the primary carbonates.b) Stage of devolatilization and loss of alkalis. In this stage is produced the fenitization of host rocks, with precipitation of Na- and F-poor keno-calciopyrochlore. Similar enrichments can be found in the host rock.c) Late stage, when hydrothermal fluids of meteoric origin, invade the carbonatite coming from the host rocks. The primary carbonates become unstable, and the primary carbonatites are replaced by ankeritization,dolomitization, fluoritization and silicification processes, and new generations of Ba-, Sr-, Pb- and Ta-rich pyrochlore are produced, in many cases as replacements of the early formed pyrochlores. Finally, Nb-rich rutile is formed. REE are reconcentrated mainly in carbonates, commonly as members of the synchysite group, but REE silicates may also be formed.Moreover, pyrochlore may be unstable during the supergene processes and Nb may be reconcentrated in the structure of supergene minerals of neoformation, as Nb-rich goethite. The REE can precipitate as secondary phosphates, as rhabdophane. Ce4+ may fractionate from the other REE under these conditions. F and Na contents in the primary pyrochlore progressively decrease from the plutonic carbonatites towards the volcanic carbonatites. Conversely, an opposite trend is observed in the case of Th, U and REE in the A position, and in the case of Ta and Zr in the B position. The highest pyrochlore concentrations, for a given structural level, are found where carbonatite suffered a loss of volatiles. Nb, REE and, in general, the rare elements, have a very high mobility in the hydrothermal carbonatite fluids, andmay also be mobile under supergene conditions.

Abstract:

Geólogo
Las erupciones volcánicas, generalmente, son precedidas por un periodo de reactivación sísmica suficientemente extenso para que los organismos encargados de la seguridad de la población emitan alertas activando el sistema de protección civil. Sin embargo existen casos donde el registro de sismicidad pre-eruptiva es muy acotado, o bien, no reúne las características típicas que permitan prever una inminente erupción. La erupción del volcán Calbuco en abril del 2015 fue antecedida por 3 horas de sismicidad, comprometiendo la seguridad en los poblados aledaños al volcán. Esta erupción motivó este estudio, donde se indagara en los factores asociados a la duración de la sismicidad pre-eruptiva. Algunos estudios previos (Passarelli y Brodsky 2012; Phillipson et al. 2013) postulan que la duración de la sismicidad pre-eruptiva es influenciada por factores como la composición del magma, el tiempo que estuvo en reposo el volcán o el volumen de magma eruptado. En este estudio se estudia la duración de la sismicidad pre-eruptiva al correlacionarla con el contenido de sílice de la erupción, la profundidad de la cámara magmática que alimenta la erupción y el tiempo de reposo del volcán previo a la erupción. Se analiza la dispersión de las correlaciones obtenidas a partir de la viscosidad del magma y un modelo simple de propagación de diques. También se indaga sobre las características comunes de erupciones ocurridas después de sismicidad previa menor a un día, postulando algunas causas para estas repentinas erupciones. Particularmente para la erupción del volcán Calbuco se postulan una serie de mecanismos gatillantes que permitieron la inesperada erupción.Para llevar a cabo este estudio se incluyeron erupciones de todo el planeta, que hayan ocurrido dentro del periodo 2005-2015 y que estén bien documentadas. El objetivo de este estudio es aportar a la comprensión de erupciones volcánicas repentinas y así alcanzar un mayor control en situaciones de riego para la población.

Abstract:

En aquesta tesi doctoral, s'ha plantejat una caracterització del Mantell Subcontinetal Litosfèric (MSCL) del NE de la península Ibèrica a partir de l'estudi de xenòlits mantèl·lics englobats en laves i piroclasts dels volcans La Banya del Boc i Puig d'Adri, (Girona), d'edat Neògeno-Quaternari i formats en context d'intraplaca continental. Inicialment, les úniques dades disponibles eren descriptives (Tournon, 1968), però durant l'elaboració d'aquesta tesi, Bianchini et al. (2007) va publicar noves dades que suggereixen que aquest mantell presenta unes característiques diferents de les d'altres àrees de la placa europea; segons aquest estudi previ, el MSCL de Catalunya estaria format per una suite bimodal de lherzolites i harzburgites, i aquestes últimes tindrien una història complexa d'empobriment múltiple que les equipararia a un mantell cratònic. La caracterització que aquí es farà, partint d'un mostreig diferent, té com a objectius, (1) establir les litologies i discutir les relacions entre elles; (2) discutir els processos petrogenètics que han condicionat l'evolució geoquímica del MSCL en aquesta àrea i comparar-la amb la d'altres àrees equivalents de la placa europea; i (3) determinar les condicions de temperatura, pressió i fugacitat d'oxigen durant la seva evolució subsòlidus. La metodologia utilitzada ha estat l'estudi petrogràfic i geoquímic d'elements majors i traça, en minerals i roca total, i d'isòtops de Sr en cristalls separats de clinopiroxè.
Els xenòlits estudiats indiquen que el MSCL de Catalunya, estaria constituït principalment per lherzolites i harzburgites amb espinel·la i anhidres, i en molta menys proporció, per piroxenites (websterites i websterites olivíniques). Els dos tipus de peridotites apareixen en proporcions similars i existeix una transició gradual entre elles, tal com s'observa en altres zones equivalents de la província centre-occidental europea. Dominen les textures protogranulars, però hi ha també textures porfiroclàstiques, equigranulars i pirometamòrfiques.
La composició química d'elements majors i traça en minerals i roca total confirma la variació gradual entre els dos tipus de peridotites i una composició més diferenciada per a les piroxenites. Les composicions de les peridotites es correspondrien millor amb les d'un mantell circumcratònic que amb un cratònic. La correlació general negativa entre els components basàltics i els elements mitjanament incompatibles (V, Ga, Y i HREE) respecte #Mg i #Cr per una banda, i positiva dels elements traça compatibles (Ni i Co), per l'altra, serien coherents amb un empobriment per fusió parcial, encara que un procés de refertilització també explicaria aquestes variacions. Assumint un procés de fusió parcial, el model més adient seria una fusió fraccionada per descompressió, que hauria pogut començar dins del camp d'estabilitat de les lherzolites amb granat, però tindria lloc principalment dins el domini d'estabilitat de les lherzolites amb espinel·la. La composició de les lherzolites s'explicaria per un grau de fusió inferior al 20%, però arribaria fins a un 25-30% a les harzburgites. Posteriorment, les harzburgites i algunes lherzolites, haurien estat afectades per processos metasomàtics. S'han identificat dos tipus de metasomatisme, un en relació amb un fos silicatat alcalí de tipus basàltic, i l'altre, relacionat amb un fos carbonatític. Ambdós agents metasomàtics podrien estar lligats en l'espai i el temps si s'assumeix un procés de reacció i fraccionació cromatogràfica a partir d'un fos màfic alcalí inicial. Aquest fos podria ser d'edat cretàcica, i les piroxenites serien cumulats d'aquests fosos. Les dades isotòpiques de Sr disponibles, indiquen que existeix un desdoblament entre el comportament dels isòtops i els elements traça durant el metasomatisme.
Durant l'evolució subsolidus d'aquest mantell, harzburgites i piroxenites s'haurien equilibrat a temperatures més altes (1139-1027oC) que les lherzolites (1080-792 oC). També les harzburgites haurien registrat valors de pressió més baixos que la majoria de lherzolites. Finalment, els valors termobaromètrics de fO2 de harzburgites i lherzolites es solapen.
This study is a characterization of the Subcontinental Lithospheric Mantle (SCLM) of NE Iberian Peninsula based on mantle xenoliths enclosed in lava flows and pyroclastic deposits from two Neogen-Quaternary volcanoes, La Banya del Boc and Puig d'Adri, both in Girona, Catalonia, and formed in a continental intraplate setting. The only data available were mainly descriptive (Tournon, 1968), but simultaneously with this study, Bianchini et al. (2007) published new data, which suggest that this mantle has peculiar characteristics with respect to other SCLM in equivalent areas of the European plate; the SCLM in Catalonia would be formed by a bimodal suite of lherzolites and harzburgites, the latter representing extreme refractory residua due to multistage melt extraction as it is typical of a cratonic mantle. Parting from a different sampling, the main objectives of this study are: (1) the petrographic and geochemical characterization of the mantle rocks in the area, along with the discussion on the relationships between them; (2) to discuss the petrogenetic processes that have constrained its geochemical evolution and to compare it with that observed in equivalent areas of the European plate; and (3), to estimate the conditions of temperature, pressure and oxygen fugacity during its subsolidus evolution. The methodology considered includes the using of petrographic and electronic microscopes, major and trace element geochemical analyses on both minerals and bulk rocks, and the Sr isotopic composition of separated clinopyroxene crystals.
The studied xenoliths show that the Catalan SCLM is mainly formed of anhydrous spinel lherzolites and harzburgites, but there are also scarce pyroxenites (websterites and olivine websterites). Both peridotite types appear in similar proportions and there is a gradual variation between them, as it is observed in equivalent areas of the western- central European volcanic province. Protogranular textures are dominant, with less porphyroclastic, equigranular and pyrometamorphic textures.
Major and trace element compositions in both minerals and bulk rocks confirm the gradual variation between both types of peridotites and a more evolved composition for pyroxenites. Most peridotite compositions correspond to a circumcratonic mantle rather than to a cratonic one. Both the negative correlation between numbers, such as #Mg and #Cr, and basaltic components on the one hand, and between these numbers and mildly incompatible trace elements (V, Ga, Y and HREE) on the other hand, along with the increasing compatible trace element (Co and Ni) abundances from lherzolites to harzburgites are consistent with partial melting depletion, although a refertilization process would be also in agreement with these correlations. Assuming a partial melting process, the most adequate model would be a polybaric fractional melting, caused by decompression, which could have started in the garnet lherzolite field, but it would have occurred mainly in the spinel lherzolite field. Lherzolites compositions could be explained by less than 20% degree of melting from a Primitive Mantle, but the most refractory harzburgites would requiere 25-30% degree of melting. Subsequently, metasomatism affected all harzburgites and a few lherzolites. Two metasomatic types have been detected, one related to a basaltic alkali-silicate melt, and the other to carbonatitic melts. Both metasomatic agents could be linked in space and time if reaction-chromatographic fractionation from an initial alkali mafic melt is assumed. That melt could be of Cretaceous age, and the pyroxenites could be formed as cumulates from it. The Sr isotopic compositions of clinopyroxene show a decoupling between the isotope and trace element behavior during metasomatism.
During the subsolidus evolution of this mantle, harzburgites and pyroxenites were equilibrated at higher temperatures (1139-1027oC) than lherzolites (1080-792oC). Harzburgites also registered lower pressures than most lherzolites. Finally, thermobarometric oxygen fugacity shows overlapping between harzburgites and lherzolites.

Abstract:

Cette étude porte sur la régénération thermo-mécanique et mécano-chimique de poudrettes de caoutchouc vulcanisé (SBR et EPDM). De plus, la possibilité d’utiliser la poudrette de SBR pour la production d’un élastomère thermoplastique (TPE) est présentée en utilisant le polystyrène (PS) comme matrice. La régénération des poudrettes a été effectuée dans un mélangeur interne batch à différentes températures et vitesses des rotors. Les résultats ont montré un comportement distinct en fonction de la taille des particules initiales. La variation du temps de traitement a révélé la possibilité d’une réticulation secondaire issue d’un processus distinct de celui de la régénération. Finalement, les expériences effectuées n’ont pas réussi à prouver l’efficacité de l’ajout d’une huile aromatique comme aidant dans la régénération de la poudrette de SBR. Plusieurs mélanges de poudrette de SBR avec le polystyrène ont aussi été dévelopés. L’influence des paramètres de procédé (température, vitesse des rotors, temps d’hom*ogénéisation, ordre d’introduction des composants, proportion de la poudrette, traitement de la poudrette, ajout d’agent couplant à base de SEBS) a été testée. Le grand nombre de paramètres a menée à la création d’une fonction d’optimisation capable de hiérarchiser les différents mélanges produits en fonction de la mesure dont ils répondent aux caractéristiques requises.

Abstract:

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2009.
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Esta dissertação apresenta a litoestratigrafia do grupo Natividade na Região de Natividade- Pindorama, e dados geológicos, geocronológicos (U-Pb), isotópicos (Sm-Nd) e geoquímicos do vulcanismo na região Monte do Carmo, ambas regiões situadas no Estado de Tocantins. O Grupo Natividade é representado por uma seqüência metassedimentar localizada no segmento norte da Faixa de Dobramentos Brasília, na região de Natividade-Pindorama. O referido grupo tem sido correlacionado ao Grupo Araí, inserindo-se no desenvolvimento do rifteamento na transição do Paleo- Mesoproterozóico. Os trabalhos de campo efetuados na região possibilitaram o reconhecimento de oito unidades litoestratigráficas, que recobrem em discordância erosiva e angular os gnaisses tonalíticos e granitos paleoproterozóicos relacionados ao Ciclo Transamazônico. As principais litologias representativas desta sucessão são, da base para o topo: metadolomitos; quartzitos e metaconglomerados intraformacionais; metadolomitos e metacalcários; metassiltitos com lentes de metadolomitos e níveis de quartzitos; quartzitos; metassiltitos com lentes de metadolomitos; quartzitos intercalados com metassiltitos; e metassiltitos. O ambiente de sedimentação caracteriza deposição de plataforma marinha, afastando a hipótese da presença de uma fase rifte no início da formação do Grupo Natividade na região, sendo mais condizente com a fase pós-rifte de subsidência térmica, que se desenvolve na porção superior do Grupo Araí, na área situada ao sul e sudoeste de Natividade. Todas as unidades do Grupo Natividade foram fortemente afetadas pela deformação induzida pelo Sistema Transbrasiliano de falhamentos transcorrentes dextrais, orientados segundo a direção NNE, desenvolvido no final do Ciclo Brasiliano. O conjunto é recoberto discordantemente pelos sedimentos horizontais paleozóicos da Bacia do Parnaíba (Grupo Serra Grande e Formação Pimenteiras). Na região de Monte do Carmo (TO) são reconhecidos dois episódios de vulcanismo. Um é datado do Paleoproterozóico (~2,1 Ga) e denominado de Suíte Vulcânica Santa Rosa, que representa vulcanismo ácido correlacionado ao Granito do Carmo da Suíte Intrusiva Ipueiras. Outro é da Formação Monte do Carmo que constitui uma seqüência vulcano-sedimentar neoproterozóica. Para a Suíte Vulcânica Santa Rosa e Granito do Carmo obtiveram-se idades U-Pb de 2086 ± 10 e 2048 ± 13 Ma, respectivamente. Idades modelo TDM entre 2,11 e 2,17 Ga e valores de εNd (2,08 Ga) entre +2,3 e +2,9 são relativos à Suíte Vulcânica Santa Rosa. O Granito do Carmo possui idade modelo TDM de 2,13 Ga e valor de εNd (2,04 Ga) de +2,05. Os resultados sugerem que o magmatismo responsável pela geração destas duas unidades relaciona-se a fusão de uma fonte mantélica durante o ciclo Transamazônico. O magmatismo da Suíte Vulcânica Santa Rosa possui composição dacítica a riolítica e caráter calcialcalino de arco vulcânico maduro. O padrão de elementos traços e ETR é semelhante ao do Granito do Carmo, o que favorece a hipótese destas unidades constituírem uma associação vulcano-plutônica cogenética. A Formação Monte do Carmo apresenta idades modelo TDM variando entre 0,86 e 1,91 Ga. Os valores de idade modelo TDM de ~0,8 Ga das rochas máficas indica que a formação é do Neoproterozóico. Quimicamente os basaltos alcalinos da Formação Monte do Carmo sugerem magmatismo intraplaca continental relacionado à implantação de um gráben extensional no final do ciclo Brasiliano. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT
This dissertation presents the lithostratigraphic of the Natividade Group in the Natividade- Pindorama region, and geological, geochronological (U-Pb), isotopic (Sm-Nd) and geochesmetry data of the volcanism in the Monte do Carmo region, both regions are situated in the Tocantins state. The Natividade Group represents a metassedimentary sequence in the north segment of Brazilian Fold Belt, in the region of Natividade-Pindorama. That Group has been correlated to the Araí Group, associated to the rifting event developed in the transition of the Paleo-Mesoproterozoic. The field work allowed the recognition of eight lithostratigraphic units overlaying by angular unconformity the gneiss and granites related to the Transamazonian Cycle. The main rock types of the succession are represented from base to top by: metadolomites; quartzites and intraformational metaconglomerates; metadolomites and metalimestones; metasiltstones with lenses of metadolomites and levels of quartzites; quartzites; metasiltstones with lenses of metadolomites; quartzites intercalated with metasiltstones; and metasiltstones. The sedimentary environment characterizes a deposition on a marine platform. These observations do not agree with the hypothesis of a rift phase at the beginning of the Natividade sedimentation in the region, but they are more consistent with the thermal subsidence that occurs in the upper part of the Araí Group at south and southwest of Natividade. All the units of the Natividade Group have been affected by the strong deformation of the Transbrasiliano System, characterized by regional transcurrent dextral faults oriented along a north-northeast direction, and developed at the end of the Brasiliano Cycle. The Precambrian lithologies are unconformably recovered by the horizontal Paleozoic sediments of the Parnaíba basin. In the Monte do Carmo region (TO) two episodes of volcanism are recognized. One is Paleoproterozoic (~2,1 Ga) in age and called Santa Rosa Volcanic Suite that represents acid volcanism correlated to the Do Carmo Granite of Intrusive Ipueiras Suite. The other one is related to the Monte do Carmo Formation that constitutes a Neoproterozoic volcano-sedimentary sequence. The Santa Rosa Volcanic Suite and Do Carmo Granite yield U-Pb ages of 2086 ± 10 and 2048 ± 13 Ma respectively. The Santa Rosa Volcanic Suite gives TDM model ages of ca. 2,11-2,17 Ga and εNd (2,08 Ga) values ranging from +2,3 to +2,9 Ga. The Do Carmo Granite has TDM model age of 2,1 Ga and εNd (2,04 Ga) value of + 2,05 Ga. These results suggest that magmatic events of this two units are related to derivation of mantle sources. The magmatism of Santa Rosa Volcanic Suite is dacitic to riolitic and shows affinity of calc-alkaline mature volcanic arc. The ETR and trace elements patterns are similar to the Do Carmo Granite wich implies a cogenetic volcanic-plutonic association. TDM model ages of The Monte do Carmo Formation vary between 0,86 and 1,91 Ga. The TDM model ages of ca. 0,8 Ga of mafic rocks indicate that the formation is Neoproterozoic in age. Geochemical signatures of the alkaline basalts suggest a within-plate setting related to an extensional graben in the final stage of Brasiliano collisional event.

Abstract:

Nel presente lavoro di tesi viene affrontata l'analisi della pericolosità vulcanica con metodi probabilistici dell'isola di Stromboli. Un approccio probabilistico offre i vantaggi di richiedere meno parametri in entrata, di essere versatile per diversi tipi di analisi di pericolosità ed è computazionalmente meno complesso rispetto a un approccio deterministico. Il secondo oggetto di questo elaborato prevede la determinazione della risposta sismica di Stromboli. Allo scopo sono state definite le caratteristiche di sito in termini di geometrie, proprietà fisico-meccaniche dei terreni e degli ammassi rocciosi e del moto sismico atteso su bedrock in superficie. La stratigrafia sismica è stata ricostruita attraverso prove sismiche passive ed attive, a stazione singola e multicanale. Queste vengono usate per fornire una classificazione sismica dei terreni e per suddividerli in zone omogenee in prospettiva sismica.

Abstract:

A erupção histórica de 1580 A.D. ocorreu ao sudoeste da Ilha de São Jorge, Açores recobrindo uma área total de 4 km². Este trabalho teve como objetivo caracterizar as diferentes morfologias de lava de 1580 A.D, juntamente com a definição de padrões petrográficos e geoquímicos. A erupção gerou quatro flow fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I e Ribeira do Nabo II. A descrição detalhada das lavas permitiu identificar spiny, sheet, e slabby pahoehoe e derrames do tipo ‘a´ā. Próximo aos cones, derrames do tipo ‘a´ā são descritos. Com a constante erupção, estas lavas fluem em direção a costa formando deltas de lava ao entrar em contato com a água. Estes deltas geram um relevo sub-horizontal favorecendo a colocação de derrames do tipo sheet pahoehoe. A contínua alimentação interna favorece o espessamento dos derrames, podendo gerar o rompimento da superfície formando derrames slabby pahoehoe. Os estágios finais da erupção são marcados por derrames do tipo ‘a´ā canalizados lateralmente e sobre os derrames do tipo sheet pahoehoe. A variação na superfície dos derrames é controlada pelas taxas de efusão e pela topografia. Petrograficamente, todas as lavas da erupção de 1580 A.D. são olivina basaltos. Os dados geoquímicos indicam uma afinidade magmática alcalina com os termos menos diferenciados localizados na região de Ponta Queimada. Isto pode ser explicado por uma constante recarga de magma mais primitivo na câmara magmática. Os padrões de ETR normalizados sugerem que os basaltos estudados foram gerados a partir de um baixo grau de fusão de uma fonte profunda e enriquecida do tipo OIB. O estudo dos aspectos físicos dos derrames de 1580 juntamente com a petrografia e geoquímica permitiram compreender a história geológica deste evento.
The historic eruption of 1580 A.D. occurred in the southwestern of São Jorge Island, in the central Azores covering a total area of 4 km². This work provides a characterization of the distribution and morphology of the 1580 A.D. lava flows, integrated to petrography and geochemistry. The eruption formed four distinct flows fields: Ribeira do Almeida, Queimada, Ribeira do Nabo I and Ribeira do Nabo II. Detailed geological analysis allowed the identification of spiny, sheet and sllaby pahoehoe and ‘a´ā lava morphotypes. Near the vent, the flow fields are characterized by channelized ‘a´ā flows. With continuous eruption, these lavas flowed downwards forming fan-shaped lava deltas when entering the sea. Sheet pahoehoe flows overlay the ‘a´ā lavas and with continuous inflation the surface of the flows breaks generating slabby pahoehoe surface. The gradual increase in surface fragmentation form rubbly surfaces. In the late stages of the eruption channelized ‘a´ā flows were emplaced, depositing laterally and over the sheet pahoehoe flows. The variations in the lava surface are controlled by the effusion rates and the topography. Petrographically, all lava flows are olivine basalts. The chemistry of the basalts indicate an alkaline nature for the 1580 volcanism. The less-evolved compositions are found in Ribeira do Almeida and this fact can be related to continuous recharge of the magma chamber with more primitive melts. Normalized REE profiles show that the basalts were generated by low volumes of melt of an enriched OIB source. The study of the physical aspects of 1580 lava flows with petrography and geochemistry allowed understand the geologic history of this event.

Abstract:

O estudo das intrusões máficas subvulcânicas pertencentes a Província Magmática Paraná-Etendeka foi efetuado no extremo sul do Brasil. Esses corpos subvulcânicos cortam as Formações Torres, Vale do Sol e Palmas, Grupo Serra Geral, na ombreira sul da Calha de Torres e as rochas sedimentares que bordejam a Bacia do Paraná. A direção preferencial dos diques intrusivos nas rochas sedimentares (NE-SW) coincide com lineamentos tectono-magmáticos que serviram de dutos para enxames de diques paralelos à costa brasileira e também a mesma direção do enxame de diques da costa da Namíbia, sugerindo que esses diques fizeram parte do sistema de junção tríplice relacionado à abertura do Atlântico Sul. As direções preferenciais dos diques que cortam derrames de lava (NW-SE) são similares às direções dos Arcos de Ponta Grossa, Rio Grande e da Calha de Torres e podem ter feito parte ou serem causados por um ou mais dos ciclos geotectônicos que originaram essas estruturas. Em relação à morfologia, os diques foram separados em dois grupos distintos: simétricos e assimétricos. As rochas foram divididas em dois termos: Toleíto Supersaturado em Sílica (SST) – diques e sills constituídos por plagioclásio e clinopiroxênios como minerais essenciais; e Olivina Toleíto Saturado em Sílica (SSOT) - diques constituídos principalmente por plagioclásio, clinopiroxênio e olivina. Os dados geoquímicos de elementos maiores e elementos-traço permitem classificar esses corpos hipabissais como basaltos (SSOT), andesitos basálticos e traquiandesitos (SST) de afinidade toleítica. Os diques SSOT têm assinaturas geoquímicas e apresentam variações isotópicas restritas (87Sr/86Sri = 0.70570 a 0.70585; ɛNdi = -1.01 a -4.49; 206Pb/204Pb = 18.0306), sem magma-tipo LTi equivalente na Província do Paraná, mas mais próximas das razões isotópicas dos magmas-tipo LTi com MgO > 7w% como o Nil Desperandum, na Província Etendeka. Os diques SST mostram variações isotópicas mais amplas (87Sr/86Sri = 0.70787 a 0.71336; ɛNdi = - 2.51 a - 8.65; 206Pb/204Pb = 18.578 a 19.049) e assinaturas geoquímicas similares ao magma-tipo Gramado, na Província do Paraná e também ao magma-tipo Tafelbeg no lado africano. Quando os diques são confrontados com os fluxos de lava divididos em associações de litofácies, conforme o comportamento dos elementos geoquímicos e das razões isotópicas Sr-Nd-Pb, é observado que os diques fazem parte de um sistema de abastecimento dos derrames básicos, estratigraficamente posicionados acima das lavas encaixantes. A variação dessas razões isotópicas pode ter ocorrido pela contaminação no momento da ascensão e extrusão do magma. A partir do modelamento dos diques mais primitivos SSOT com os derrames de lava da ombreira sul da Calha de Torres, o processo de cristalização fracionada seguida de assimilação crustal teve um papel importante desde a ascensão dos magmas pelos condutos até a extrusão das lavas. O comportamento dos elementos-traço revela que a assimilação de rochas com idades tanto Paleoproterozoica quanto Neoproterozoica pode ser considerada, porém de acordo com modelamento de razões isotópicas, uma maior contribuição de crosta Neoproterozoica foi constatada.
The study of the mafic subvolcanic intrusions from Paraná-Etendeka Igneous Province was performed in the extreme south of Brazil. These subvolcanic bodies are intrusive in the Torres, Vale do Sol and Palmas Formations, which belong to the Serra Geral Group, in the south hinge of the Torres Syncline and sedimentary rocks bordering the Paraná Basin. The preferred direction of the intrusive dikes in the sedimentary rocks (NE-SW) coincides with tectonic-magmatic that served as vents for dike swarms parallel to the Brazilian coast, with the same direction as the Namibia coast dike swarm. This suggests that these dikes were part of the triple junction system related to the opening of the South Atlantic Ocean. The preferred directions of the intrusive dikes in the lava flows (NE-SW) are similar to the directions of the Ponta Grossa and Rio Grande Arcs and the Torres Syncline. They may have been a part of, or been caused by one or more geotectonic cycles that originated these structures. Regarding the morphology, the dikes were separated into two different groups: symmetrical and asymmetrical. The rocks were divided into two types: Silica Supersaturated Tholeiite (SST) - dikes and sills consisting of plagioclase and clinopyroxene as essential minerals; and Silica Saturated Olivine Tholeiite (SSOT) - dikes consisting mainly of plagioclase, clinopyroxene and olivine. The major and trace element geochemistry allows classifying these hypabyssal bodies as basalts (SSOT), basaltic andesites and trachyandesites (SST) of tholeiitic affinity. The SSOT dikes show restricted isotopic ranges (87Sr/86Sri = 0.70570 to 0.70585; ɛNdi = -1.01 to -4.49; 206Pb/204Pb = 18.0306), with no equivalent LTi magma type in the Paraná Province, but are closer to the isotopic ratios of LTi magma types with MgO > 7w% such as Nil Desperandum in the Etendeka Province. The SST dikes show broader isotopic ranges (87Sr/86Sri = 0.70787 to 0.71336; ɛNdi = -2.51 to -8.65; 206Pb/204Pb = 18.578 to 19.049), similar to the Gramado magma type in the Paraná Province and also to the Tafelberg magma type in the African side. When the dikes are compared with the lava flows that are divided into lithofacies associations according to the behavior of the geochemical elements and Sr-Nd-Pb isotopic ratios, it is observed that the dikes are part of a supply system of basic lava flows stratigraphically positioned above the host lavas. The variation of these isotopic ratios may have occurred due to the contamination at the moment of magma rise and extrusion. Based on the trace element modeling of the SSOT dikes with the lava flows of the south hinge of the Torres Syncline, the fractional crystallization process followed by crustal assimilation played an important role, from the magma rise through the conduits to the extrusion of the lavas. The behavior of the trace elements revealed that the assimilation of rocks with both Palaeoproterozoic and Neoproterozoic ages can be considered, but according to isotopic modeling, a greater contribution of the Neoproterozoic crust was verified.

Abstract:

Rochas vulcânicas ediacaranas na Bacia do Camaquã estão relacionadas ao magmatismo pós-colisional da orogenia Brasiliana Pan-africana. Uma parte deste vulcanismo ocorre na porção oriental do Platô da Ramada, localizado na parte centrooeste do estado do Rio Grande do Sul e pertencente as formações Hilário e Acampamento Velho. A Formação Hilário é representada dominantemente por fluxos de lava e diques de composição andesítica shoshonítica, além de depósitos sedimentares vulcanogênicos. As rochas ácidas da Formação Acampamento Velho são dominantes na área compreendendo principalmente ignimbritos riolíticos, densamente soldados, além de diques, domos e fluxos de lava riolítica que ocorrem de maneira restrita, principalmente na parte superior da sequência. Rochas traquíticas ocorrem muito subordinadamente como pequenos corpos intrusivos e mostram evidências de mescla de magmas (mingling) com o magma riolítico. Basaltos do tipo a’a’ ocorrem de maneira restrita e intercalados com as rochas ácidas. O magmatismo da Formação Acampamento Velho tem características de séries alcalinas sódicas. Novas datações UPb em zircão nesta região indicam idades de cristalização entre 560 e 562 Ma. Modelagens petrogenéticas com elementos maiores e traço sugerem que as rochas mais diferenciadas evoluíram a partir dos líquidos menos evoluídos por processos de cristalização fracionada, com importante contribuição de assimilação crustal. As características químicas das rochas ácidas são semelhantes às de granitos do tipo-A, como as rochas granitoides da Suíte Intrusiva Saibro, que representam a fração plutônica da Formação Acampamento Velho. A grande quantidade de ignimbritos no Platô da Ramada, associada com outras características como a presença de diques anelares e dados geocronológicos, sugerem que este platô seja um remanescente de uma caldeira vulcânica. As rochas da Formação Acampamento Velho, juntamente com rochas contemporâneas e de mesmas características petrológicas, aflorantes em outras porções do Escudo Sul-rio-grandense, nos estados de Santa Catarina e Paraná e no Uruguai permitem supor que esta associação de rochas represente uma grande província ígnea félsica (SLIP).
Ediacaran volcanic rocks in the Camaquã Basin are related to the post-collisional magmatism of the Brasiliano Pan-Africano orogeny. A portion of this volcanism occurs in the oriental Ramada Plateau, located in the center part of the Rio Grande do Sul state and is correlated with Hilário and Acampamento Velho formations. The Hilário Formation is represented dominantly by lava flows and dikes of shoshonitic andesitic composition, besides volcanogenic sedimentary deposits. The acid rocks of the Acampamento Velho Formation are expressive in the area, mainly comprising rhyolitic ignimbrites, densely welded, besides dikes, domes, and rhyolitic lava flows that occur subordinately, especially at the top of the sequence. Trachytic rocks occur very subordinately as small intrusive bodies and show evidence of magma mingling with rhyolitic magma. Basalts of a’a’ type occur subordinately and intercalated with acidic rocks. The magmatism of the Acampamento Velho Formation has features of sodic alkaline series. New U-Pb zircon dating in this region indicates crystallization ages between 560 and 562 Ma. Petrogenetic modeling with major and trace elements suggests that the more differentiated rocks evolved from the less evolved liquids by fractional crystallization processes, with an important contribution by crustal assimilation. The chemical characteristics of acid rocks are similar to those of A-type granites, such as the Saibro intrusive suite granitoid rocks, which represent the plutonic fraction of the Acampamento Velho Formation. The large number of ignimbrites in the Ramada Plateau, associated with other features such as the presence of ring dikes and geochronological data, suggest that this plateau is a remnant of a volcanic caldera. The rocks of the Acampamento Velho Formation, together with contemporaneous rocks with the same petrological characteristics, appear in other portions of the Sul-rio-grandense Shield, in the states of Santa Catarina and Paraná, and in Uruguay, suggest that this rock association represents a silicic large igneous province (SLIP).

Abstract:

Il seguente lavoro di tesi ha come obiettivo lo sviluppo di un modello di forte onda d’urto generata da eruzioni vulcaniche di tipo esplosivo. In particolare si considera la propagazione di un'onda d'urto sferica originata da una forte esplosione, cioè dal rilascio istantaneo di una grande quantità di energia in un piccolo volume, assumendo che il gas nel quale si propaga l'onda sia un gas perfetto e che l'onda sia a piccola distanza dalla sorgente. Si considera come ipotesi il mezzo nel quale si propaga l'onda come un fluido isotropo e omogeneo. Inoltre si trascura l'interazione del fronte d'onda con la superficie terrestre, considerando la pressione, la densità e la temperatura del mezzo come pari a quelle dell'aria a livello del mare. Scopo principale della tesi è la determinazione delle formule che definiscono le variabili del fronte d'onda e del flusso del fluido per la regione dietro il fronte d'urto. Segue l’applicazione del modello ad eruzioni vulcaniche di tipo esplosivo con diversi valori di energia e il confronto dei risultati con le osservazioni disponibili.

Abstract:

L’isola di Linosa è interamente vulcanica ed è cresciuta lungo il fianco dell’omonimo graben (Winnock, 1981), situato nel Canale di Sicilia. L’isola rappresenta solo il 3% circa dell’estensione totale dell’edificio vulcanico e la maggior parte della sua storia eruttiva è registrata nelle porzioni sommerse. Per questo motivo è necessario focalizzarsi sulle morfologie osservate a mare per ottenere una ricostruzione più completa dell’evoluzione dell’intero edificio vulcanico. I dati utilizzati in questa tesi sono stati acquisiti durante le campagne oceanografiche “Linosa 2016” e “BioGeoLin”, sulla nave oceanografica Minerva Uno, organizzate dall’ ISMAR-CNR di Napoli. L’area di studio è stata divisa in tre settori dentro ai quali sono state osservate morfologie che fanno pensare alla presenza di piattaforme insulari, terrazzi deposizionali sommersi (TDS), centri eruttivi, colate laviche e piattaforme costiere. In base alle morfologie incontrate all’intero dei settori è stata possibile una ricostruzione della storia evolutiva dell’edificio vulcanico caratterizzata da cinque fasi. La prima fase è denominata “Linosa Primordiale” e ad essa sono associati i centri che hanno formato le piattaforme Sud e Sud-Ovest. L’attivazione alternata dei lineamenti tettonici NW-SE e WNW-ESE ha dato origine ai centri eruttivi collocati in tre fasi dell’evoluzione, le quali sono denominate, in ordine cronologico, “Paleolinosa”, “Arena Bianca” e “Monte Bandiera”. L’ultima fase proposta per l’evoluzione di Linosa è denominata “Linosa Recente”.

Abstract:

Il presente lavoro di tesi ha come oggetto il rilevamento geologico della penisola di Vulcanello, promontorio settentrionale dell’isola di Vulcano, ed è finalizzato all’interpretazione dell’evoluzione dell’attività eruttiva durante le fasi finali del vulcanismo dell'isola. Questo lavoro ha come riferimento i principali studi stratigrafici e vulcanologici svolti nell'area e finalizzati alla valutazione dell'hazard vulcanico nel complesso vulcanico Eoliano. Gli obbiettivi principali del lavoro sono i seguenti:1.la descrizione dei depositi affioranti nell’area, ricostruendone la stratigrafia;2.la localizzazione dei punti di emissione e la ricostruzione della morfologia dei centri eruttivi con particolare riferimento ai lineamenti tettonici che hanno controllato l'evoluzione dell'attività;3.l’interpretazione dei processi eruttivi e dei meccanismi deposizionali.

Abstract:

Il lavoro di questa relazione di laurea consiste nello studio ottico, chimico e petrografico di 17 campioni di vulcaniti permiane appartenenti al gruppo vulcanico atesino (GVA). Il lavoro sperimentale è consistito nello studio petrografico in sezione sottile e geochimico dei campioni, con lo scopo di ottenere un'analisi precisa e una classificazione dei litotipi. Il lavoro di rilevamento geologico effettuato sulle vulcaniti permiane del settore Nord del Foglio 027-Bolzano richiede un accurato studio mineralogico-petrografico e geochimico dei campioni, mirato alla loro classificazione. Come evidenziato dal diagramma TAS, le rocce vulcaniche permiane affioranti in quest’area sono affette da profondi fenomeni metasomatici che hanno modificato la mineralogia di queste rocce e solo lo studio petrografico è in grado di consentirne la classificazione e la correlazione con le altre vulcaniti permiane.I risultati di questo lavoro possono essere così riassunti:Il gruppo più numeroso di campioni appartiene alla Formazione di Sarentino. Questi campioni sono particolarmente alterati e i dati di campagna hanno ancora un relativo margine di incertezza. Questo è evidente dal diagramma TAS, in cui i punti rappresentativi dei campioni sono estremamente dispersi. Nel diagramma di W&F sono invece raggruppati nel campo delle daciti. I due campioni della formazione di Avelengo (AGO) cadono nel campo delle daciti (diagramma TAS) e a cavallo fra daciti e trachiandesiti (diagramma W&F). Il campione della formazione di ORA1 – Membro di Predonico è il più ricco in silice, in accordo con i dati di letteratura che indicano per gli eventi finali composizioni acide.

Abstract:

O Platô da Ramada é uma feição geomorfológica localizada na região de Vila Nova do Sul, porção oeste do Escudo Sul-rio-grandense e é constituído por rochas vulcânicas do Neoproterozóico pertencentes à Bacia do Camaquã. Na porção basal do platô aflora um pequeno volume de rochas vulcânicas de afinidade shoshonítica correlacionadas a Formação Hilário (cerca de 592 Ma). Esta unidade é sucedida por um expressivo vulcanismo de afinidade moderadamente alcalina sódica, com amplo predomínio dos termos ácidos, vinculados a Formação Acampamento Velho que corresponde a porção extrusiva do magmatismo alcalino (570-550 Ma) vinculado aos estágios pós-colisionais do Ciclo Brasiliano-Panafricano no Escudo Sul-Rio-Grandense. Estudos realizados na porção sul do Platô da Ramada permitiram a caracterização de um corpo hipabissal diorítico, intrusivo em rochas piroclásticas da Formação Acampamento Velho. A intrusão diorítica possui uma forma elíptica com dimensões em torno de 5 km E-W x 2 km N-S e apresenta uma variação petrográfica desde termos dioríticos até quartzo-monzoníticos. As bordas do corpo intrusivo são caracterizadas por textura porfirítica, com fenocristais de plagioclásio envoltos por uma matriz afanítica e a textura equigranular média predomina na parte central do corpo, onde é comum a presença de textura micrográfica e feições de zonações e reabsorções no plagioclásio. As rochas dioríticas são moderadamente alcalinas e saturadas em sílica e vinculadas a série sódica no diagrama sliding normalization, com caráter metaluminoso a peralcalino. Os padrões observados para os ETR, LILs HFSE e os altos teores de Zr e, subordinadamente, Nb, Y e Ga são típicos de fontes mantélicas modificadas e característicos de magmatismo de afinidade alcalina. A geoquímica dos elementos maiores, traços e ETR das rochas dioríticas do Platô da Ramada permitiu correlacioná-las ao magmatismo da Formação Acampamento Velho nesta região, principalmente aos termos básico-ácidos alto Ti. As composições obtidas preenchem a lacuna entre os pólos básico e ácido da Formação Acampamento Velho, porém não foram identificados andesitos nesta formação. A evolução do magmatismo alcalino da Formação Acampamento Velho nesta região pode ser explicada, principalmente, por processos de cristalização fracionada que podem ter envolvido três estágios principais, como testados através de modelamentos petrogenéticos. No entanto, face ao grande volume de rochas riolíticas alta-sílica e a complexidade que envolve a geração e a evolução destes líquidos, é forte a possibilidade de que tenham ocorrido processos de cristalização fracionada associados possivelmente a mecanismos de assimilação crustal. A identificação e caracterização de rochas intermediárias relacionadas à Formação Acampamento Velho no Platô da Ramada indica, portanto, que o magmatismo evoluiu desde composições básicas até ácidas. Entretanto, a bimodalidade do vulcanismo permanece devida a ausência de lavas andesítícas, o que pode ser atribuída a uma “barreira de densidade” gerada pela diferenciação dos líquidos básicos para intermediários enriquecidos em FeO, que, por esta razão, estacionariam nos níveis crustais rasos.
The Ramada Plateau is a geomorphological feature located in the region of Vila Nova do Sul, western portion of the Sul-Rio-Grandense shield and consists of Neoproterozoic volcanic rocks belonging to Camaquã Basin. In the basal portion of the Plateau outcrops a small volume of volcanic rocks of shoshonitic affinity correlated with Hilário Formation (about 592 Ma). This unit is succeeded by a significant volcanism with sodic alkaline moderately affinity, with a wide prevalence of acid terms, linked to Acampamento Velho Formation, corresponding to extrusive portion of the alkaline magmatism (570-550 Ma) linked to post-collisional stages of the Brasiliano-Pan African cycle of Sul-Rio-Grandense shield. Studies conducted in the southern portion of the Ramada Plateau led to the characterization of a dioritic hipabissal body intrusive in pyroclastic rocks of the Acampamento Velho Formation. The dioritic intrusion has an elliptical shape with dimensions of around 5 km E-W x 2 km N-S and shows a petrographic variation from dioritic to quartz-monzonitic terms. The edges of the intrusive body are characterized by porphyritic texture with phenocrysts of plagioclase surrounded by a matrix aphanitic and the equigranular texture predominates in the central part of the body, where it is common to have micrographic texture and features of zoning and reabsorption in plagioclase. The dioritic rocks are moderately alkaline and silica-saturated and linked to sodic series in the sliding normalization diagram with metaluminous to peralkaline character. The patterns observed for the REE, HFSE LILS and high Zr and subordinate, Nb, Y and Ga are typical of modified mantle sources and characteristic of magmatism alkaline affinity. The geochemistry of major, trace and REE of dioritic rocks of the Ramada Plateau allowed to correlating them to the Acampamento Velho Formation magmatism in this region, particularly with the high-Ti basic-acids terms. The compositions obtained occupy the gap between basic and acid terms of the Acampamento Velho Formation, but andesites were not identified in this formation. The development of alkaline magmatism of the Acampamento Velho Formation in this region can be explained mainly by fractional crystallization processes that may have involved three main stages, as tested through petrogenesis models. However, given the huge volume of high-silica rhyolitic rocks and complexity involved in the generation and evolution of these fluids, there is a strong possibility that occurred fractional crystallization processes possibly associated with mechanisms of crustal assimilation. The identification and characterization of the intermediate rocks related to Acampamento Velho Formation in the Ramada Plateau thus indicates that the magmatism evolved from basic to acidic compositions. However, the bimodal volcanism remains due to the absence of andesitic lavas, which can be attributed to a "density barrier" created by the differentiation of basic to intermediate liquids enriched in FeO, which, therefore, parked in shallow crustal levels.

Abstract:

Tesis para optar al Grado de Magíster en Geografía
En el presente trabajo se determinan y analizan las características glaciológicas ysu relación con el volcanismo en el volcán Tupungatito (33,4° S – 69,8° W; 5682 msnm), ubicado en la región metropolitana a unos ~80 km de la ciudad de Santiago.Como antecedente preliminar se trataría de un estratovolcán. Los datos obtenidosde radar permitirían identificar que se trata de una caldera con dos cuencasglaciares, cuyas lenguas glaciares se conocen como el glaciar Tupungatito yglaciar Azufre, dicha caldera evidencia estructuras morfológicas constructivasvolcánicas generadas post-colapso.El Volcán Tupungatito tiene un área glaciar total de 16,95 km2. Se analizaron lasvariaciones recientes que han experimentado ambos glaciares desde 1956 al2014, los análisis son realizados mediante fotografías aéreas HYCON e imágenessatelitales Landast TM, ETM+, OLI y ASTER. Se determinó que el glaciar Azufrepresenta una tasa de retroceso de 44,31 m/año y el glaciar Tupungatito 5,17m/año, adicionalmente se analizaron los cambios de elevación entre la topografíaIGM y mediciones GPS geodésico en la caldera volcánica en los años 1956 y2011, indicando una tasa de adelgazamiento de 19,1 ± 5 m. En los análisis seidentifica en la zona de ablación del glaciar Tupungatito una avalanchavolcánica/detrítica presente desde la década del 70 que correspondería más biena los movimientos gravitacionales producto de la meteorización física que a laactividad volcánica reciente. Por lo tanto, las tendencias encontradas en losanálisis realizados, corresponderían al aumento de la Tº a nivel planetario enrespuesta al cambio climático, ya que no existe una correlación entre laserupciones y las características glaciológicas determinadas. Sin embargo, deacuerdo a lo impredecible de las magnitudes de las erupciones volcánicas y laamenaza que significa un volumen de hielo de este orden en una ciudad tanpoblada como Santiago. Ante la ausencia de estudios geológicos previos queindiquen lahares antiguos se experimentan cuatro escenarios de flujos laháricoscomo consecuencia de una posible gran erupción. Dos escenarios como punto deinicio de erupción en el glaciar Azufre y dos escenarios como punto de inicio deerupción en el glaciar Tupungatito, los cuales fueron estimados con IEV <5 ymodelados con el software LAHARZ. El escenario Nº1 y 3 indica como resultadoun área de inundación de 153,54 y 140,66 km2 y fue estimado con volumen eq.agua inicial de 0,54 km3 . El escenario Nº2 y 4 indican como resultado un área deinundación de 39,55 y 37,08 km2 y fue estimado con volumen eq. agua inicial de0,056 km3. Los escenarios Nº1 y 3 son que se evalúan como mayor amenaza parala región Metropolitana ya que podrían afectar la zona sur del gran Santiago.

Abstract:

Memoria para optar al título de Geógrafo
Se estudió la masa de hielo sobre el Volcán Villarrica, considerado uno de los más activos de Sudamérica, buscando caracterizar su condición actual y sus variaciones a lo largo de las últimas décadas. Para conocer los cambios temporales del glaciar, se identificó su extensión desde 1961 hasta el año 2011 por medio del uso de sensores remotos. Además, se midieron los cambios de elevación en la superficie glaciar, comparando distintos modelos de elevación desde 1961 hasta el año 2012. Los resultados se utilizaron para poder modelar lahares que pudieran causar daños a las poblaciones cercanas al volcán.El análisis de los resultados, mostró una disminución del área glaciar de 11,5 km2 y una tasa de cambio elevación superficial de 0,91 m a-1, desde la década de 1960 al presente; coincidente con los patrones globales de retroceso glaciar. Se estima un volumen total de la masa de hielo sobre el volcán de unos 1,17 km3 equivalentes en agua. Se modelaron lahares que establecieron áreas de inundación y sectores probables a ser inundados, que afectarían principalmente a las ciudades de Pucón y Coñaripe. Los lahares modelados cubren un área máxima de 700 km2, estimando que cerca de 7.000 personas se verían directamente afectadas.

Abstract:

Il presente lavoro di tesi si inquadra nel programma di rilevamento geologico del Foglio 027 Bolzano, nell’area della Val di Tires – Passo Nigra, Alta Val d’Ega (Bolzano), la cui realizzazione è in corso a cura della Provincia Autonoma di Bolzano, nell’ambito del progetto CARG.Durante la campagna di rilevamento sono stati prelevati 33 campioni presso Tires, in Alta Val d’Ega, appartenenti alle vulcaniti permiane del Gruppo Vulcanico Atesino (GVA), 18 dei quali sono stati sottoposti ad analisi ottico-petrografica e chimica in XRF.I campioni sono stati prelevati dalle tre principali formazioni geologiche affioranti nell’area: la Formazione di Gargazzone (IGG), la Formazione di Cornedo (COR) e la Formazione di Ora (ORA). Dalle analisi è emerso che i campioni prelevati dalla Formazione di Gargazzone risultano di composizione riodacitica, quelli della Formazione di Cornedo hanno composizione andesitica e andesitico-dacitica, quelli della Formazione di Ora hanno composizione riolitica e riodacitica.Sono state distinte tre litofacies all’interno della Formazione di Ora: una litofacies basale, caratterizzata da un’elevata concentrazione di componenti litiche; una litofacies intermedia, decisamente più massiccia ed omogenea, che presenta al suo interno sporadici corpi lenticolari di ignimbriti ricche in pomici; una litofacies di tetto, ricca in pomici.Generalmente le ignimbriti della Formazione di Ora si caratterizzano per la composizione riolitica ricca in sanidino, ma la presenza di ignimbriti di composizione riodacitica all’interno della formazione e precisamente nell’area di studio, si può imputare alla modificazione della composizione mineralogica e chimica originaria a causa dei fenomeni metasomatici, particolarmente intensi lungo il bordo calderico.Sono stati inoltre prelevati cinque campioni che tagliano le formazioni affioranti, due dei quali hanno composizione riolitica, due hanno composizione basaltica e uno ha composizione alcali-basaltica.

Abstract:

Lo svolgimento di questa tesi si inserisce nell’ambito del Progetto realizzato dal Comune di Portoscuso e dal Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche dell’Università di Cagliari (DSCG), finalizzato alla identificazione delle sorgenti di triclorometano nelle acque degli acquiferi dell’Unità Vulcanica oligo-miocenica nelle aree esterne all’area industriale nel territorio di Portoscuso, (Sardegna SO). Scopo del lavoro è stato individuare la zona interessata da concentrazioni di triclorometano e cercare di comprenderne l’origine. Lo studio ha previsto l’analisi combinata delle caratteristiche idrogeologiche dell’acquifero, delle peculiarità idrogeochimiche delle acque sotterranee e indagini isotopiche sul 13C nel triclorometano. A tal fine, è stata realizzata una campagna piezometrica e un campionamento delle acque, le analisi geochimiche sui campioni prelevati e un’interpretazione dei risultati. Un campione di acque di sicura provenienza industriale è stato utilizzato per definire il marker geochimico e isotopico industriale. Attraverso questo lavoro è stato evidenziato che la zona interessata da contaminazione di triclorometano è la zona a nord di Portoscuso, a monte idrogeologico del polo industriale. Le indagini isotopiche hanno confermato la differenza di origine del triclorometano tra le acque del polo industriale e quelle a monte dello stesso.

Abstract:

E’ stata indagata dal punto di vista stratigrafico, geochimico e petrografico la successione di vulcaniti appartenenti alle formazioni Rocce di Barcone (Tufi Grigi dei Porri o Grey Porri Tuffs – GPT), Punta Sallustro, Punta di Megna e Serro dello Sciarato (Lucchi et al., 2013a, b), riferibili all’Epoca Eruttiva 5 (~70 - 57 ka) dell’evoluzione vulcanologica dell’isola Salina (isole Eolie), durante la quale si realizza l’edificazione della porzione medio-basale dello stratocono del Monte dei Porri. Attraverso un approccio basato sull’integrazione e correlazione di metodologie stratigrafiche, petrografiche e geochimiche si è giunti ad una ricostruzione dei meccanismi eruttivi, deposizionali e petrogenetici che sottendono la successione di eventi vulcanici responsabili dell’edificazione dello stratocono suddetto. Utilizzando l’analisi di litofacies si è giunti, anche attraverso le correlazioni stratigrafiche estese sull’isola di Lipari, alla definizione di cinque unità eruttive (EU1-EU5), rappresentanti il riferimento stratigrafico per la campionatura necessaria per caratterizzarle sia petrograficamente che geochimicamente. Il significato vulcanologico delle EU1-5 ha permesso di evidenziare che il Monte dei Porri è costituito, in larga parte, da un’articolata alternanza di depositi da caduta e da correnti piroclastiche (formati sia da pomici che da scorie), alla quale si intercalano colate laviche; all’interno dell’unità i prodotti analizzati evidenziano composizione dei magmi da trachi-dacitica (EU1), a basaltica e andesitico basaltica (EU2), a francamente andesitico basaltica (EU3); quest’ultima composizione caratterizza la EU4 (che evolve anche verso termini andesitici), e la EU5. In conclusione, l’integrazione di tutti i dati (stratigrafici, petrografici e geochimici) permette di affermare che l’attività vulcanica responsabile della messa in posto delle EU1-5 cominci con una fase di apertura del condotto eruttivo (fase esplosiva pliniana) accompagnata dall’emissione dei magmi più evoluti (EU1), residenti al top di una camera magmatica zonata. Ad essa presumibilmente segue il coinvolgimento dei livelli più profondi del reservoir magmatico dove risiedono i magmi più mafici (EU2 e EU3). La ripresa dell’attività vulcanica (dopo una stasi durante il quale i magmi mafici evolvono verso composizioni mediamente evolute) vede infatti l’emissione di prodotti andesitici (EU4) seguita da magmi meno evoluti (EU5) che porta ad un progressivo svuotamento del sistema.

Abstract:

Bien que la vulcanisation soit un procédé de réticulation très répandu dans l’industrie du caoutchouc, les mécanismes réactionnels mis en jeu, la structure du matériau formé, et en particulier les environnements chimiques du soufre restent mal connus. Sonder sélectivement les environnements chimiques du soufre par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) pourrait alors apporter de précieuses informations sur la structure locale du matériau. Cependant, les propriétés intrinsèques du seul isotope du soufre observable par RMN (33S) rendent l’étude de son environnement chimique très délicate et nécessitent la mise en oeuvre d’une méthodologie adaptée. Les travaux présentés dans ce manuscrit montrent que l’utilisation simultanée de très hauts champs magnétiques et de méthodes d’acquisitions appropriées peut permettre l’étude de l’environnement chimique du soufre dans les solides par RMN. Des calculs premier principe des paramètres RMN ont été menés et leur comparaison à l’expérience montre qu’il est possible de prédire avec fiabilité les paramètres RMN et d’attribuer les signaux observés à une structure chimique. Les positions et les largeurs des signaux RMN de soufre-33 correspondant à des ponts soufrés ont été calculées à partir de modèles structuraux. Pour de tels environnements, les couplages quadripolaires attendus sont particulièrement forts (CQ > 40 MHz), et donnent lieu à des signaux RMN extrêmement larges dont l’observabilité est évaluée via l’étude du soufre élémentaire. Dans le cas d’élastomères vulcanisés, les résultats de cette étude montrent que l’observation de l’ensemble des différents environnements chimiques du soufre nécessite à priori l’utilisation de très hauts champs magnétiques et de très basses températures
Sulfur vulcanization is a widely used crosslinking process of elastomers in the rubber industry, but the involved chemical mechanisms and the structure of the crosslinked materials are still poorly understood. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, which allows selectively probing the sulfur chemical environments, can provide new information about the local structure of the crosslinked material. However, due to its intrinsic properties, the observation of the NMR active isotope of sulfur (33S) is challenging in solid materials and requires the use of a specific methodology. In this work, we show that the use of very high magnetic fields and convenient NMR methods allows studying the chemical environment of sulfur in solid materials. First principle computations of the NMR parameters have been performed and compared to experimental results. This comparison shows that the computations lead to a reliable prediction of the NMR parameters and can be used to assign the observed NMR signals to a chemical structure. The NMR parameters characteristic of sulfur atoms involved in crosslinks have been computed from structural models. For such sulfur local environments, extremely large quadrupolar coupling constants (CQ > 40 MHz) and thus ultra broad resonances are expected. The NMR detection limit of sulfur environments giving rise to such very broad lines has been investigated through the 33S NMR study of elemental sulfur. In the case of vulcanized rubbers, the results of this work suggest that the NMR observation of the distinct sulfur chemical environments present in the crosslinked networks requires the use of both ultra high magnetic field and very low temperature

Abstract:

A Província Basáltica Continental do Paraná (PBCP) ocupa uma área de cerca 1,2 x 106 km2 na América do Sul e tem sua origem vinculada a fragmentação do Gondwana e a abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Cretáceo Inferior. Estudos enfocando a morfologia e origem das estruturas nos basaltos na PBCP, realizados na porção oeste do estado do Paraná, determinaram a identificação de derrames do tipo pahoehoe e ‘a‘a , com o predomínio de pahoehoe simples e compostos. Em alguns locais constatou-se o processo de interação entre lavas e sedimentos e a ocorrência de peperitos fluidais. Na área estudada verificou-se que os derrames pahoehoe compostos são formados por lobos do tipo P (pipe) e do tipo S (spongy), com o predomínio dos primeiros. A predominância de lobos do tipo P pode ser relacionada com o rompimento e geração de pequenos lobos na porção distal de espessos derrames inflados. As características destes lobos indicam um longo tempo de residência das lavas, em um sistema de distribuição antes da extrusão. As feições de superfície originadas em derrames pahoehoe e ‘a‘a estão bem preservadas e são de fácil reconhecimento. Os derrames possuem extensão lateral de até 50 km e podem ser divididos em três porções em relação ao conduto: proximal, mediana e distal. Na porção proximal os derrames pahoehoe são espessos (40-70 m) e possuem a crosta superior e o núcleo maciço bem delimitado. Na porção mediana predominam derrames pahoehoe simples com espessura entre 20 e 30 m, localmente ocorrem derrames compostos. Na porção distal predominam derrames compostos de até 5 m de espessura, formados por lobos. A geração de derrames tipo pahoehoe inflados sugerem baixas taxas de erupção na geração dos basaltos do oeste do Paraná. Estimativas baseadas na espessura da crosta superior indicam um período de 33 meses para a geração de fluxos inflados com 25 m de espessura total. Os peperitos foram gerados pela interação entre derrames e sedimentos úmidos, predominantemente silte e argila, depositados em um ambiente lacustre. A presença destes sedimentos indica uma mudança climática, que ocorreu entre a erupção da porção basal da PBCP, associada com ambiente desértico (Formação Botucatu) e a porção superior associada com ambiente lacustre. Nesta fase interrupções no vulcanismo possibilitaram a deposição de sedimentos em pequenos lagos estabelecidos sobre os derrames. A presença de sedimento vesiculado preenchendo vesículas e fraturas e a deformação de estruturas sedimentares indicam que a fração sedimentar estava inconsolidada ou pouco consolidada e úmida, quando da geração dos peperitos. As texturas presentes nos peperitos fluidais indicam que os principais fatores que influenciaram no mingling entre lava e sedimentos foram: 1- as propriedades da lava (baixa viscosidade), 2- a presença de sedimentos inconsolidados a pouco consolidados e úmidos e 3- um evento único na interação entre lava e sedimento. Neste ambiente os peperitos eram formados na base do derrame e processos posteriores, como a inflação do derrame e a extrusão de outros derrames, não causaram perturbações nos domínios de peperito gerados previamente. Os trabalhos realizados na porção oeste do Paraná indicam que os derrames da PBCP são dominantemente do tipo pahoehoe, tanto simples como compostos, associados com fluxos inflados. Estas evidências contrariam a estruturação convencionalmente estabelecida para a Formação Serra Geral onde os derrames são espessos, maciços e com geometria tabular. Esta aparente organização pode ser também gerada pela amalgamação de sucessivos e simultâneos lobos de lavas.

Abstract:

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Abstract:

El objetivo de este trabajo es comprender el significado de la Unidad Sierras de Bellavista en el contexto del magmatismo contemporáneo del segmento norte de la Zona Volcánica Sur. Para esto, se estudiaron los siguientes aspectos de la Unidad Sierras de Bellavista: petrografía, geoquímica y geocronología, y además se realizó una comparación para establecer similitudes y diferencias geoquímicas con el Grupo Volcánico Tinguiririca – Cerro altos del Padre, con el Complejo Caldera Calabozos y con la Caldera Diamante.El estudio petrográfico permitió definir principalmente dos grupos entre las rocas de la unidad estudiada: tobas blancas pumíceas y tobas gris-negras soldadas. Estas rocas presentan distinto grado de soldamiento por lo tanto indican distinta temperatura de emplazamiento.Los análisis químicos realizados a rocas de la Unidad Sierras de Bellavista permiten clasificar las tobas blancas pumíceas y tobas gris-negras soldadas como riolitas y dacitas respectivamente. Los análisis de elementos mayores indican que estas rocas tienen afinidad con la serie magmática calcoalcalina y calcoalcalina de alto K, con carácter peraluminoso. Los patrones de Tierras Raras normalizadas a condritos, muestran enriquecimiento en Tierras Raras Livianas (LREE) y empobrecimiento en Tierras Raras Pesadas (HREE) y una anomalía negativa de Eu, principalmente marcada en las riolitas.En general, las edades obtenidas por el método 40 Ar/39 Ar, se consideran representativas de los eventos volcánicos que se deseaban datar. Se obtuvieron tres grupos de edades uno con valores del orden de 1,25 Ma, otro con edades entre los 0,94 y 1,05 Ma y uno de edad más joven correspondiente a 0,36 Ma, asignándose estos depósitos al pleistoceno medio.Los antecedentes antes expuestos, poseen una estrecha coherencia, ya que los datos aportados por la geoquímica, geocronología y petrografía tienden a diferenciar a esta unidad en al menos dos grupos marcadamente distintos: tobas blancas pumíceas y tobas gris-negras soldadas.La comparación geoquímica realizada, muestra que la Unidad Sierras de Bellavista guarda bastante afinidad con las rocas del Grupo Volcánico Tinguiririca – Cerro altos del Padre. La comparación que se propuso de la Unidad Sierras de Bellavista, tanto con el Complejo Caldera Calabozos como con Caldera Diamante, está orientada a afirmar o descartar un posible origen común.

Abstract:

La presente tesis hace un estudio de la geología jurásica en la costa del sur oeste de Perú, departamento de Tacna. La región constituye una zona geográfica llana, desértica, de clima cálido, y desde el punto de vista geológico poco estudiada. Las rocas más antiguas (jurásico inferior-medio) reportadas son andesitas, basaltos, y brechas volcánicas, sus afloramientos se encuentran a lo largo de casi toda la línea de costa actual, y siguiendo la dirección NNO; las secuencias más modernas del jurásico medio-superior yacen directamente sobre las primeras y se ubican hacia el este de las primeras, siendo fundamentalmente areniscas, lutitas y algunas andesitas. Estratigráficamente, a lo largo de la costa podemos diferenciar tres niveles; la base son mayormente lavas basálticas, brechas, y lavas andesíticas con intercalaciones de conglomerados. El nivel medio son piroclastos, arenitas, conglomerados, grauvacas, intercalación de lavas (andesitas y dacitas) y tobas con niveles sedimentarios; gran cantidad de intrusivos subvolcánicos. El nivel superior son areniscas y lutitas grises a roji*zas, limonitas calcáreas, con ocasionales flujos lávicos andesíticos.
Tesis

Abstract:

Geóloga
El principal objetivo de este trabajo es modelar los lahares que se generan en el flanco Norte del volcán Villarrica, por medio de los programas computacionales LAHARZ y RAMMS, los cuales están diseñados para reproducir los patrones de inundación de distintos tipos de flujo. Estos se calibraron con datos empíricos del volcán para el desarrollo de este estudio. Se eligió el Volcán Villarrica para este trabajo debido a que es uno de los volcanes más activos de Sudamérica, y se mantiene en constante monitoreo, por estar cerca de varias localidades, entre ellas Pucón, una ciudad turística de 33.000 habitantes. Esta ciudad se ubica sólo a 15 km del cráter del volcán y los principales cauces que se dirigen a las zonas aledañas son el río Turbio, el río Pedregoso y el estero Zanjón Seco. La metodología que se utilizó en este estudio fue el uso de varios escenarios de simulación, en los que se emplearon dos modelos de elevación de terreno topográficos, uno con curvas de nivel cada 30 m (baja resolución) y otro con curvas de nivel cada 10 (alta resolución). Los volúmenes que se consideraron para los lahares variaron entre 10x106 y 40x106 m3. Se utilizaron dos métodos de liberación del material de los lahares, uno consistente en la liberación del total del volumen en un único pulso, y el otro en la liberación de varios pulsos hasta alcanzar un volumen total determinado. Con este último método se va variando la topografía con cada nueva descarga.En las simulaciones realizadas en LAHARZ con varias oleadas por el estero Zanjón Seco, los flujos con volúmenes de más de 2.5x106 m3 alcanzan el flanco Este de la ciudad de Pucón. En contraste, en RAMMS los flujos con volúmenes superiores a 1.5 x106 m3 produjeron patrones similares. De este modo, en términos generales se observa que las simulaciones con pulsos en LAHARZ abarcan más áreas. En cambio, en las simulaciones realizadas en RAMMS no se ven diferencias entre las simulaciones con ambos métodos de descarga. Además, las áreas de inundación obtenidas con los mismos volúmenes en RAMMS son más extensas que las producidas con LAHARZ.Los resultados indican que los lahares de un volumen mayor o igual a 10x106 m3 presentan problemas (simulaciones incompletas o patrones segmentados) debido al gran volumen de información procesada, en especial dentro del DEM de alta resolución. Es por esto que para analizar lahares o flujos de volúmenes similares, no sería provechoso el uso de un DEM de mayor resolución.Finalmente, se obtiene del análisis de los modelos computacionales que las simulaciones que mejor aproximaron los patrones que han seguido los lahares históricamente, son las producidas en RAMMS. Si se comparan los resultados obtenidos con dicho programa y el mapa de peligros se puede notar que las áreas de peligro alto y muy alto son las mismas que determinan los resultados de las simulaciones con los volúmenes entre 10x106 y 20x106 m3. Además la ventaja que tiene este programa es que las ecuaciones de simulación involucran la física del flujo en estudio, por lo que se obtiene además información de las velocidades y alturas de ellos. Para el caso en estudio la máxima velocidad que alcanzarían los flujos es de 25 m/s, la altura de 25 m y el tiempo de llegada mínimo a la ciudad de Pucón sería de 43 minutos.

Abstract:

O mapeamento detalhado de uma área de ocorrência de rochas vulcânicas na borda sul da Provincia Magmática Paraná Etendeka (PMPE), entre as cidades de Gramado Xavier e Barros Cassal, RS, permitiu estabelecer a relação estratigráfica de três sequências vulcânicas ácidas geradas por eventos eruptivos associados a magmas-tipo quimicamente distintos. A sequência Caxias do Sul corresponde à primeira manifestação de vulcanismo ácido e é formada por diversos fluxos de lava e lava-domos, emitidos de forma continua, sem intervalos significativos entre as erupções, o que resultou em um espesso pacote de até 140 m de espessura. O final do magmatismo se deu de forma intermitente, com a deposição de arenito entre os últimos derrames. Estas rochas têm composição dacítica (68-70% SiO2) e textura inequigranular hipohialina afanítica a fanerítica fina, sendo compostas por microfenocristais (<2,3 mm) e micrólitos de plagioclásio (\'An IND.55-67\"), piroxênios (hiperstênio, pigeonita e augita) e Ti-magnetita imersos em matriz vítrea ou desvitrificada. Modelos de fracionamento sugerem que seu magma parental pode ter evoluído a partir de um líquido fracionado de basaltos tipo Gramado. As assinaturas geoquímicas e isotópicas (\'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.86 \'Sr\'IND.(i)\' 0,7192-0,7202) indicam que a evolução pode ter ocorrido em um sistema fechado, com participação, ao menos localmente, de um contaminante crustal mais oxidado. Estima-se que, previamente à erupção, apresentavam temperaturas próximas ao liquidus, de 980-1000ºC, 2% de H2O, fO2 \'10 POT.10,4\' bar, e devem ter residido em reservatórios localizados na crosta superior, a P~3 kbar. Um evento de recarga na câmara pode ter disparado o início da ascensão, que ocorreu com um gradiente dP/dT de 100bar/ºC e velocidades de 0,2 a 0,5 cm \'s POT.-1\' , propiciando a nucleação e crescimento de feno e microfenocristais. O magma teria alcançado a superfície a temperaturas de ~970ºC e viscosidades de \'10 POT.4\' a \'10 POT .5\' Pa.s. A segunda sequência vulcânica, aqui denominada Barros Cassal, é composta por diversos fluxos de lavas andesito basálticas, andesíticas e dacíticas (54-56; 57-58 e 64-66% SiO2, respectivamente), com frequentes intercalações de arenito, que atestam o comportamento intermitente deste evento. Estas rochas apresentam uma textura hipohialina a hipocristalina afanítica a fanerítica fina, cor preta a cinza escura e proporções variadas de vesículas e amígdalas. Todas são compostas por microfenocristais (<0,75 mm) de plagioclásio, augita e Ti-magnetita subédricos, anédricos ou esqueléticos, imersos em matriz vítrea ou desvitrificada. As assinaturas isotópicas das rochas que compõem esta sequência (e.g., \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.86 \'Sr\' IND.(i)\' = 0,7125-0,7132) encontram-se dentro do campo dos basaltos toleíticos tipo Gramado, que pode ter sido o magma parental a partir do qual derivaram por cristalização fracionada. Estimativas baseadas nas condições de equilíbrio cristal-líquido indicam que os magmas mais evoluídos da sequência Barros Cassal, de composição dacítica, apresentavam temperaturas de 990 a 1010 ºC, 1,4 a 1,8% de H2O e viscosidades de \'10 POT.4\' Pa.s. As pequenas dimensões dos cristais e cálculos barométricos indicam que a cristalização se deu durante a ascensão, entre 2 e 3 km de profundidade (0,5 a 0,7 kbar de pressão), enquanto o magma ascendia a uma velocidade de 0,12 cm \'s POT.-1\' . Com o fim deste evento vulcânico, desenvolveu-se regionalmente uma expressiva sedimentação imatura (espessura >10 m) de arenitos arcosianos e conglomerados. O último evento vulcânico corresponde à sequência Santa Maria, composta por fluxos de lava e formação de lava domos de composição riolítica (70-73% SiO2), que atingiram espessuras totais de 150 a 400 m. Na base ocorrem feições de interação lava-sedimento (peperitos) e autobrechas (formadas na base e carapaça dos derrames, que constituem lobos nas porções mais distais). Obsidianas bandadas e outras feições indicativas de fluxo coerente são características da unidade. No centro da pilha, a sequência de riolitos constitui uma camada mais monótona de rochas dominantemente cristalinas com marcante disjunção vertical que correspondem à parte central de corpos de lava-domos, no topo predominam as disjunções horizontais. Estas rochas contém < 6% de fenocristais e microfenocristais (<1,2 mm) de plagioclásio (An40-60), Ti- magnetita e pigeonita imersos em matriz vítrea ou cristalina (maciça ou bandada) com até 20% de micrólitos. Modelos de fracionamento são consistentes com modelos em que o magma parental do riolito Santa Maria teria composição similar ao dacito Barros Cassal. As variações nas razões \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.86 \'Sr\'ind.(i)\' (0,7230-0,7255) sugerem evolução em sistema aberto, envolvendo contaminação crustal. O magma teria evoluído em câmaras magmáticas localizadas a <12 km de profundidade (<3 kbar), a temperaturas entre 970 e 1000ºC, com fO 2 de ~\'10 POT.10-11\' bar e até 1% de H2O. A cristalização, que se iniciou dentro do reservatório, teria prosseguido durante a ascensão, que ocorreu em gradientes dP/dT de 100 bar/ºC e velocidades médias de 0,2 cm \'s POT.-1\' . O processo de nucleação de micrólitos ocorreu quando o magma ultrapassou o limite de solubilidade a 200 bar de pressão, apresentando temperaturas de 940-950ºC e viscosidades de \'10 POT.5\' a \'10 POT.7\' Pa.s. A alimentação por condutos fissurais, associada a altas taxas de extrusão, teriam elevado a tensão cisalhante próximo às paredes do conduto, gerando bandamentos com distintas concentrações de água. As bandas hidratadas funcionaram como superfícies de escorregamento, diminuindo a viscosidade efetiva, favorecendo a desgaseificação e aumentando a eficiência do transporte do magma desidratado até a superfície. A identificação de estruturas associadas à efusão de lavas, como dobras de fluxo, fluxos lobados, auto-brechas, além da identificação de estruturas de lava domos, contraria interpretações que propõem origem dominantemente piroclástica para o vulcanismo ácido na região, a partir de centros efusivos localizados em Etendeka, na África.
The detailed mapping of an area in the southern edge of the Paraná Etendeka Magmatic Province (PEMP), between the cities of Gramado Xavier and Barros Cassal, Rio Grande do Sul, Brazil, revealed three stratigraphic sequences generated by silicic volcanic eruptions associated to chemically distinct magma-types. The Caxias do Sul sequence corresponds to the first volcanic manifestation of silicic magmatism in the PMPE. It consists of several lava flows and lava domes which erupted continuously, without significant gaps between the events, and resulted in a thick deposit of up to 140 m. The deposition of layers of sandstone between the last lava flows show the intermittent ending of this volcanic event.. These rocks present dacitic composition (~68 wt% SiO2) and hipohyaline to phaneritic texture with microphenocrysts (<2.3 mm) and microlites of plagioclase (\'An IND.55-67\'), pyroxene (hypersthene, pigeonite and augite) and Ti-magnetite surrounded by vitreous or devitrified matrix. The fractionation models suggest that their parental magma may have evolved from a liquid which fractionated from Gramado-type basalts. Geochemical and isotopic signatures ( \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.86 \'Sr\' IND.(i)\' 0.7192 to 0.7202) indicate that evolution may have occurred in a closed system, with the participation, at least locally, of a more oxidized crustal contaminant. It is estimated that prior to the eruption the magma might have reached a near-liquidus temperature (980-1000°C), with 2%H2O, fO2 \'10 POT.10.4\' bar, in the reservoirs located in the upper crust, at P~3 kbar. A recharge event in the camera may have triggered the ascension, which occurred with a dP/dT gradient of 100bar/°C and speeds from 0.2 to 0.5 cm.\'s POT.-1\' , leading to nucleation and growth of pheno and microphenocrysts. The magma may have reached the surface at a temperature of ~970 °C and viscosity of \'10 POT.4\' -\'10 POT.5\' Pa.s. The second volcanic sequence, Barros Cassal, is composed of several andesite basaltic, andesitic and dacitic lava flows (54-56, 57-58 and 64-66% SiO2, respectively), with frequent intercalations of sandstone, proving the intermittent behavior of this event. These rocks present aphanitic hipohyaline to hipocrystaline phaneritic texture, black to dark gray color and varied proportions of vesicles. They are all composed of microphenocrysts (<0.75 mm) of plagioclase, augite and subhedral, anhedral or skeletal Ti-magnetite, immersed in glassy or devitrified matrix. The isotopic signatures of the rocks that make up this sequence (eg. \'ANTPOT.87 Sr\'/\'86 ANTPOT. \'Sr IND.(i)\' = 0.7125 to 0.7132) are within the field of tholeiitic Gramado- type basalts, which may have been the parental magma from which they derived by fractional crystallization. Estimates based on the conditions of crystal-liquid equilibrium indicate that the most evolved magmas of the Barros Cassal Sequence, of dacitic composition, reached a temperature of 990-1010°C, 1.4 to 1.8% H2O, and viscosity of \'10 POT.4\' Pa.s. The small size of the crystals and the barometric models indicate that crystallization occurred during the rise, between 2 and 3 km depth (0.5 to 0.7 kbar pressure), while the magma ascended at a speed of 0.12 cm \'s POT.-1\' . With the end of this volcanic event, a significant immature sedimentation (thickness> 10 m) of feldspathic sandstone and conglomerates developed regionally. The last sequence corresponds to Santa Maria, composed of lava flows and lava domes of rhyolitic composition (70-73% SiO2). These deposits can be 150-400 m thick. Features as lava-sediment interaction (peperites) and autobreccias (formed at the base of the flows, which are lobated in the more distal portions) are common in the base of the volcanic pile. banded obsidian and other distinctive features of effusive flows are common in this unit. In the center of the stack, a more monotonous body flow predominates, with hipocrystalline textures and vertical disjunction (corresponding to the central portion of the lava dome). on the top, horizontal disjunctions predominate. These rocks contain <6 % of microphenocrysts and phenocrysts (<1.2 mm) of plagioclase (\'An IND.40-60\'), Ti-magnetite and up to 20% of pigeonite microlites. all these mineral phases occur immersed in glassy or crystalline (massive or banded) matrix. The fractionation models are consistent with models in which the parental magma of the Santa Maria rhyolite and the dacites of Barros Cassal Sequence have similar composition. Variations in \'ANTPOT.87 Sr\'/\'ANTPOT.86\'Sr IND.(i)\' (0.7230 to 0.7255) suggest open-system evolution, involving crustal contamination. The magma might have evolved into dacitic composition in magma chambers located at a depth of <12 km (< 3 kbar), at temperatures between 970 and 1000°C, fO2 of ~\'10 POT.10\'-\'10 POT.11\' bar and 1% of H2O. The crystallization began in the reservoir and might have continued during the ascent, which occurred in dP/dT gradients of 100 bar/°C, with average speeds of 0.2 cm s -1 . The microlites nucleation process occurred when the magma exceeded the solubility limit at 200 bar and displayed a temperature of 940-950°C and viscosity of 10 5 -10 7 Pa.s. The feeding through fissure conduits, associated to high- rate extrusion, might have increased the shear stress near the conduit walls, generating banding with different concentrations of water. Hydrated bands acted as slip surfaces, decreasing the effective viscosity, favoring degassing and increasing the efficiency of transport of dry magma to the surface. The identification of structures associated with lava effusion - like folds of flow, lobed flows, autobreccias, as well as lava dome structures - contradicts the current interpretation, which proposes one single pyroclastic origin, eruptive centers located in Etendeka, Africa, for all deposits of silicic composition in the PEMP.

Abstract:

Orientador : Dr. Otavio Augusto Boni Licht
Co-orientador : Profª. Drª. Eleonora M. G. Vasconcellos
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 03/03/2016
Inclui referências : f. 111-114-149-152
Área de concentração: Geologia exploratória
Resumo: Amostras de calha de rochas do Grupo Serra Geral e de rochas sedimentares das formações Botucatu e Pirambóia e do Grupo Caiuá foram obtidas a partir da perfuração de oito poços verticais no Estado do Paraná. Sete desses poços constituem uma seção NE-SW que vai de Foz do Iguaçu a Bandeirantes, e dois deles formam uma seção NWSE que vai de Matelândia a Pato Branco. A profundidade dos poços varia entre 600 a 1.600 metros, sendo que cada amostra composta preparada representa 8 metros de perfuração nas rochas vulcânicas e 20 metros nas sedimentares, totalizando 999 amostras. Essas amostras foram analisadas no laboratório ACME, Canadá, em etapas anteriores, sendo pulverizadas para a determinação dos óxidos por fluorescência de raios X (FRX). Desse conjunto, 876 amostras também foram analisadas para a quantificação de 63 elementos químicos, incluindo elementos traço e ultra-traço, com uma combinação de técnicas que visou otimizar a sensibilidade e a precisão analítica. Com o intuito de validar esse banco de dados geoquímicos, 43 novas amostras compostas de fragmentos de basaltos maciços foram preparadas a partir das amostras de calha, em intervalos de 8 a 10 metros. Os fragmentos de rocha foram lavados com água deionizada em ultrassom e analisados no LAMIR para a determinação dos óxidos por FRX. Os dados geoquímicos de ambos os bancos de dados foram tratados com técnicas estatísticas com o intuito de verificar a existência de correlação entre os resultados analíticos de ambos os laboratórios. Desse modo, constatou-se que as análises previamente executadas são concordantes, embora algumas discrepâncias tenham sido identificadas. Para as interpretações litogeoquímicas, somente as rochas vulcânicas foram consideradas. Dentre essas, foram selecionadas somente aquelas com perda ao fogo menor que 2,5%, totalizando 604 amostras. Variações nas concentrações dos óxidos indicam evolução compatível com o fracionamento de uma assembleia gabroica. Ademais, três grupos geoquímicos são reconhecidos na área estudada pela variabilidade das concentrações de TiO2 e P2O5 e por suas afinidades geoquímicas. Basaltos de baixo Ti e baixo P derivados da Subprovíncia Sul encontram-se na base da sequência e contêm concentrações relativamente elevadas de SiO2, Al2O3, Na2O, Rb, Li, Cs, Th, U e Pb. Eles estão cobertos por basaltos de alto Ti e alto P derivados da Subprovíncia Centro-Norte e estão separados por um contato geoquímico brusco. Essas rochas de alto Ti e alto P são enriquecidas em K2O, Ba, F, Ga, Hf, Nb, Sr, Ta, Y, Zr e ETR. Elas evoluem gradualmente para rochas de baixo Ti e baixo P, que correspondem aos toleítos mais primitivos da sequência, pois possuem maiores teores de elementos compatíveis, como MgO, CaO, Cr, Ni, Pt e Pd. A princípio, parece estranho que as rochas enriquecidas em incompatíveis estejam presentes na base da Subprovíncia Centro-Norte enquanto as mais primitivas estão presentes no topo. Sugere-se que esse magma enriquecido resultou de processos de diferenciação que poderiam ter ocorrido nas partes mais superiores do reservatório magmático. Uma vez que esse magma evoluído tenha extravasado, magmas mais primitivos das porções mais profundas desse reservatório teriam extravasado em seguida. Palavras-chave: Vulcânicas básicas. Estratigrafia geoquímica. Província Ígnea do Paraná.
Abstract: Chip samples of rocks from the Serra Geral Group and of sedimentary rocks from the Botucatu and Pirambóia formations and from the Caiuá Group were obtained from the drilling of eight vertical boreholes in the State of Paraná. Seven of these boreholes form a NE-SW section that goes from Foz do Iguaçu to Bandeirantes and two of them form a NW-SE section that goes from Matelândia to Pato Branco. The depth of these boreholes varies between 600 to 1,600 meters, and each composite sample represents 8 meters of drilling in the volcanics and 20 meters in the sedimentary rocks, yielding 999 samples. These samples were chemically analyzed at ACME Labs, Canada, in previous studies, where they were pulverized for the determination of oxides by x-ray fluorescence (XRF). Among these, 876 samples were also analyzed for the determination of 63 analytical variables, including trace and ultra-trace elements, by utilizing a combination of techniques that aimed the optimization of analytical sensitivity and accuracy. In order to evaluate this geochemical database, 43 new composite samples of massive basalts were prepared from the chip samples in intervals of 8 to 10 meters. The rock fragments were washed in ultrasound with deionized water and their chemical analyses were performed at LAMIR for the determination of oxides by XRF. The geochemical data from both databases were treated with statistical techniques in order to verify the existence of correlation between the analytical results from both laboratories. Thus it was stated that the ACME analyses are concordant, although some discrepancies have been reported. For the lithogeochemical interpretation, only the volcanic rocks were considered. Among these, only the volcanics with loss on ignition less than 2.5% were selected, yielding 604 samples. Variations in the oxide compositions indicate an evolution compatible with the fractionation of a gabbroic assemblage. Furthermore, three geochemical groups of basalts are recognized in the studied area by the variability of TiO2 and P2O5 contents and by their geochemical affinities. Low-Ti and low-P basalts derived from the Southern Subprovince lie at the base of the sequence and contain relatively high concentrations of SiO2, Al2O3, Na2O, Rb, Li, Cs, Th, U and Pb. They are covered by high-Ti and high-P basalts derived from the Central-Northern Subprovince and are separated by a sharp geochemical boundary. These high-Ti and high-P rocks are enriched in K2O, Ba, F, Ga, Hf, Nb, Sr, Ta, Y, Zr and REE. They gradually change to low-Ti and low-P rocks, which correspond to the most primitive tholeiites in the sequence, since they have higher contents of almost all compatible elements, such as MgO, CaO, Cr, Ni, Pd and Pt. At first, it seems strange that incompatible enriched rocks are present at the base of the Central-Northern Subprovince while the most primitive samples are at the top of it. It is suggested that this enriched magma has resulted from differentiation processes that might have occurred in the uppermost levels of the reservoir. Once these evolved magma batches have erupted, more primitive magmas from the deeper parts would have erupted later. Key-words: Basic volcanics. Geochemical stratigraphy. Paraná Igneous Province

Abstract:

Seismic, deformation, and gas activity (unrest) typically precedes volcanic eruptions. Successful volcanic event forecasting depends on the quality of the surveillance network for detecting any changes in volcano behaviour. To interpret the geochemical and geophysical precursors correctly it is important to understand the volcanic processes that occur prior and during volcanic eruptions. Detailed knowledge of the volcano internal structure, the rheology of the magmas, the time scales of the processes occurring at depth and the characteristics of past unrest episodes, must be combined with an adequate monitoring network to improve the volcanic hazard forecast. However, these aspects have received little attention in monogenetic volcanoes.The aim of my PhD Thesis is to improve our understanding on monogenetic volcanism, its causes and dynamics, and to help anticipating the volcanic activity. I have focused on three main aspects of this problem. The first one is the calculation of the rheological properties of magmas during mixing. The second aspect I have addressed are the processes and time scales that lead to monogenetic eruptions with the aim to better interpret volcanic unrest and improve eruption forecasts. Finally, I have investigated the seismic unrest periods of historical monogenetic eruptions from a compilation of historical accounts worldwide. The results provide a conceptual framework for better anticipating monogenetic eruptions and should lead to improved strategies for mitigation of their associated hazards and risks.
Las erupciones volcánicas están generalmente precedidas por la actividad sísmica, la deformación y la desgasificación (unrest). El éxito en la predicción del evento volcánico depende de la calidad de la red de vigilancia para detectar cualquier cambio en el comportamiento del volcán. Para interpretar los precursores geoquímicos y geofísicos correctamente es importante entender los procesos volcánicos que ocurren antes y durante las erupciones volcánicas. El conocimiento en detalle de la estructura interna del volcán, la reología de los magmas, las escalas de tiempo de los procesos que ocurren en profundidad y las características de los episodios pasados de unrest, debe combinarse con una red de vigilancia adecuada para mejorar el pronóstico de los eventos volcánicos. Sin embargo, estos aspectos han recibido poca atención en los volcanes monogenéticos.El objetivo de mi tesis doctoral es mejorar nuestra comprensión sobre el vulcanismo monogenético, sus causas y su dinámica, con el objetivo de mejorar la posibilidad de anticiparse a la actividad volcánica. Me he centrado en tres aspectos principales de este problema. El primero es el cálculo de las propiedades reológicas de los magmas durante los eventos de mezcla. El segundo aspecto es el estudio de los procesos, junto con sus escalas temporales, que llevan a erupciones monogenéticas con el fin de interpretar mejor la actividad volcánica y mejorar los pronósticos de una erupción. Por último, he investigado los períodos de unrest sísmico de erupciones monogenéticas históricas en todo el mundo mediante una compilación de documentos históricos. Los resultados proporcionan un marco conceptual que permite mejorar la predicción de erupciones monogenéticas y deberían conducir a mejores estrategias para mitigar sus peligros y riesgos asociados.

Abstract:

L’unione di approcci differenti durante lo studio dei sistemi petroliferi, come l’accoppiamento dello studio delle emissioni in superficie con le analisi geochimiche e strutturali, è un aspetto principale nelle strategie di sviluppo per la ricerca degli idrocarburi. La presenza di acqua connata nelle sequenze sedimentarie profonde e la sua sovrappressione che viene generata dalle spesse coperture sedimentarie, incrementata inoltre dalla generazione di idrocarburi in profondità, sono fattori di controllo primari per la migrazione e l’emissione di fluidi in superficie. I risultati ottenuti da questo studio forniscono nuovi elementi per la comprensione del ruolo dello studio dei vulcani di fango nell’esplorazione petrolifera, e nuove importanti prove per la caratterizzazione dei sistemi petroliferi nelle aree considerate.
To join different approaches in the study of petroleum systems, as to couple the study of surface seeps with geochemical and structural analysis, is a leading aspect in a development strategy for hydrocarbons.The occurrence of pore water in the deep sedimentary successions and its overpressure due to the thick covering sequences, which is enhanced by the hydrocarbons generation at depth, are primary controls for the fluid migration and emission at the surface through the cold seeps. The results from this study provide new elements to understand the role of mud volcanoes study in the frame of petroleum exploration, and new important evidences for the petroleum systems in the areas considered.

Abstract:

L'@objectif de cette thèse est d'étudier les conditions de mélange lors de l'élaboration d'un matériau thermoplastiquevulcanisé dynamiquement (TPV), à base d'une part de copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA) et d'autre part de polypropylène (PP), afin d'en améliorer ses propriétés finales. Différentes voies de réticulation de la phase EVA ont été étudiées: la voie radicalaire, la réaction d'échange ester 1 silane, le greffa*ge radicalaire du silane sur l'EVA suivi, à plus haute température, de la réaction d'échange vinyle silane 1 acétate ou d'une condensation après hydrolyse des fonctions silanol. La modélisation de la déformation rémanente après compression (DRC), sur des EV A réticulés par ces différentes chimies, a permis de mieux comprendre le mécanisme de la reprise élastique au niveau moléculaire et de choisir la chimie de réticulation la plus adéquate. Les conditions de mélange (dispersion de réactifs) sont étudiées à l'aide d'un rhéoréacteur et d'un mélangeur interne. Ces études ont permis de montrer que la cinétique de réticulation de la phase élastomère dépendait étroitement de la qualité du mélange (micromélange). Par ailleurs, l'étude du rapport des viscosités de l'EVA et du PP, de la composition du mélange et de l'énergie de mélange a mis en évidence l'importance de la morphologie initiale EV A/PP sur le phénomène d'inversion de phase et la compétition entre le temps de macromélange et le temps de réaction. Ceci a permis d'optimiser la formulation adéquate en vue du contrôle de 1' élaboration du matériau. Généralement, ce type de matériau est plastifié par ajout d'une huile organique (phtalate ou naphtalénique). Fondée théoriquem~nt sur le concept du volume libre, une méthode rhéologique originale de la détermination du coefficient de diffusion de ce plastifiant dans 1' EVA a été développée. Enfin, afin d'améliorer la processabilité du matériau, ainsi que ses propriétés mécaniques d'allongement à la rupture et d'élasticité, un composé tiers, le Kraton®, a été ajouté à la formulation EV A/PP. Le matériau obtenu présente de bonnes propriétés de DRC (<55%) et d'allongement à la rupture (>200%)
The purpose of this thesis is to study the mixing conditions during the elaboration of a dynamically vulcanised thermoplastic material (TPV), containing on the one hand a copal ymer of ethylene and vinylacetate EV A and on the other hand polypropylene (PP), in arder to improve its final properties. Various chemical crosslinking routes of the EVA phase were studied : the radical way, the exchange reaction between acetate groups and silane groups, the radical grafting of vinylsilane groups onto EV A followed, at higher temperatures, by an ex change reaction between vinylsilane grafted groups and vinylacetate groups or a condensation after hydrolysis of silanol functions. The compression set modeling (CS) of EV A crosslinked through these different ways contributed to better understand the mechanism of the elastic recovery at a molecular leve! and to choose the most appropriate crosslinking route. Mixing conditions (dispersion of reagents) were studied in a rheoreactor and in an internai mixer. These studies allowed us to show that the crosslinking kinetics of the el as tomer phase depends close! y on the quality of the mixing (micromixing). In addition, the study of the viscosity ratio of EVA and PP, of the mixture composition and of the mixing energy stressed the importance of the initial EV A/PP morphology on the phase inversion phenomenon and the competition between macromixing and reaction times. This allowed us to optimize the appropriate formulation for a further material elaboration control. Generally, this type of material is plasticized by organic (phtalate or naphtalenic) oil addition. An original rheological method for the determination of the diffusion coefficient of this plasticizer in EV A has been developed, based on the free volume theory. Lastly, in arder to improve the material processability, as weil as to its mechanical properties (elasticity and deformation at break, a third component, the Kraton®, has been added to the EV A/PP formulation. The resulting material shows good properties for compression set (<55%) and for deformation at break (>200% )

Abstract:

Orientador: Antonio José Ranally Nardy
Banca: Marcos Aurélio F. de Oliveira
Banca: Valdecir de Assis Janasi
Banca: Cristina Maria Pinheiros de Campos
Banca: José Eduardo de Oliveira Madeira
Resumo: Os traquitos e dacitos do tipo Chapecó (ATC) e dacitos e riolitos do tipo Palmas (ATP), de idade cretácica, compõem 2.5% dos ~ 800.000 km3 de lavas da Província Magmática do Paraná (PMP) geradas anteriormente à quebra de Gondwana...
Abstract: The Cretaceous Chapecó trachydacites-dacites (ATC) and Palmas dacites-rhyolites (ATP) make up 2.5% of the ~ 800.000 km3 of lava of the Paraná Magmatic Province (PMP), prior to Gondwana breakup...
Doutor