Geoquímica das rochas ígneas aflorantes na região de S

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Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, 93-97
IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014
ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X
Geoquímica das rochas ígneas aflorantes na região de
S. Matias, Cuba (Alentejo)
Geochemistry of the igneous rocks from S. Matias region,
Cuba (Alentejo)
P. Ferreira1*, R. Caldeira1, R. Calvo2
Artigo Curto
Short Article
© 2014 LNEG – Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP
Resumo: Neste trabalho apresentam-se algumas características
geoquímicas das rochas ígneas aflorantes no bordo SW da Zona de
Ossa Morena, na região de S. Matias: a) os Pórfiros de Baleizão e
rochas plutónicas de natureza gabro-diorítica, ambas pertencentes ao
Complexo Ígneo de Beja, evidenciam um magmatismo calco-alcalino
cuja origem deverá ter sido condicionada por um ambiente tipo arcovulcânico; b) os metavulcanitos básicos pertencentes ao complexo
Vulcano-sedimentar de Ficalho correspondem a antigos basaltos que
apresentam uma geoquímica com carácter de transição subalcalinoalcalino, corroborado pelas elevadas razões do tipo elementos
altamente incompatíveis/elementos moderadamente incompatíveis.
Este facto associado a outras características químicas, poderá indiciar
uma génese magmática em segmentos de crista oceânica,
enriquecidos nos elementos mais incompatíveis, muito
provavelmente sob a influência de uma pluma mantélica.
Palavras-chave: Zona de Ossa Morena, Geoquímica, Rochas ígneas;
Paleozóico, Ambiente geodinâmico.
Abstract: In this work some geochemical characteristics of igneous
rocks outcropping in the Ossa Morena Zone’s SW limit (S. Matias
region) are presented: a) Baleizão porphyries and gabbro-dioritic
rocks, both from the Beja Igneous Complex, show a calc-alkaline
fingerprint that can be ascribed to a volcanic-arc type magmatism; b)
basic metavolcanic rocks from the Ficalho Volcano-Sedimentary
complex, correspond to meta-basalts with geochemical
characteristics transitional between subalkali and alkali, as supported
by high more-to-less incompatible element ratios. This feature,
together with other geochemical characteristics, suggest magmatic
genesis in sectors of mid-ocean ridge, enriched in highly
incompatible elements, probably by the influence of a mantle plume.
Keywords: Ossa Morena Zone, Geochemistry, Igneous rocks,
Paleozoic, Geodynamic setting.
1
Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P., Estrada da Portela,
Apartado 7586- Alfragide, 2610-999 Amadora.
2
Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P., Rua da Amieira, Apartado
1089, 4466-901 S. Mamede de Infesta.
*
Autor correspondente / Corresponding author: [email protected]
1. Introdução
Em 2013, a realização de cartografia sistemática para a
edição da Folha 43-A, Cuba, enquadrada no projecto
“Investigação da Infraestrutura Geológica e da Base de
Recursos Geológicos-Cartas Geológicas de Portugal” do
LNEG, incidiu na região da Carta Topográfica 1:25 000 do
IGeoE número 510 (S. Matias). Esta área já tinha sido
objecto de cartografia geológica no passado, mas à escala
1:100 000 (Andrade, 1983) tendo sido adaptada e incluída
para a edição da Folha 8, à escala 1:200 000 (Oliveira,
1992). Na quase totalidade da área abrangida pela carta
510 afloram diversas litologias pertencentes ao Complexo
Ígneo de Beja (CIB). Contudo, no seu sector NE (Fig. 1)
cartografaram-se litologias pertencentes às formações
meta-sedimentares e vulcano-sedimentares do designado
Sector de Montemor-Ficalho (SMF) definido para a Zona
de Ossa Morena (ZOM). As litologias do CIB
cartografadas incluem-se nas seguintes unidades definidas
por Andrade et al. (1992):
a) Pórfiros de Baleizão – unidade com maior distribuição
espacial pela região, tipicamente constituída por rochas
de carácter silicioso, de cor avermelhada e matriz
afanítica com fenocristais dispersos de plagioclase e
anfíbola.
b) Dioritos de Monte Novo – unidade não só constituída
por dioritos, mas também por gabros. Contrariamente
ao representado na Folha 8 (escala 1:200 000), a
cartografia à escala 1:25 000 revela a existência de
vários
corpos
individualizados
de
natureza
gabrodiorítica no seio dos Pórfiros de Baleizão.
Os principais objectivos deste trabalho são:
1) Caracterizar do ponto de vista geoquímico
(elementos maiores e alguns elementos traço) as diversas
rochas ígneas cartografadas. Com esta caracterização
pretende-se igualmente esclarecer se: a) a geoquímica será
uma ferramenta capaz de destrinçar as relações genéticas
entre as diversas manchas de rochas gabrodioriticas
cartografadas; b) os Pórfiros de Baleizão, que apresentam
diversas características texturais e mineralógicas,
possuirão, ou não, distintas assinaturas geoquímicas.
2) Integrar e comparar os dados obtidos com outros já
publicados para as mesmas unidades, avaliando as
semelhanças ou diferenças resultantes das interpretações
petrológicas obtidas. Assim, os dados analíticos para os
Pórfiros de Baleizão serão comparados com os obtidos
para as mesmas rochas aflorantes num sector mais a NW,
94
entre Alvito, Torrão e Alcaçovas (Caldeira et al., 2007) e
com os publicados para as rochas filonianas ácidas da
região entre Odivelas e Alfundão (Santos et al., 1990).
Estes novos dados obtidos para os pórfiros suportarão a
existência de um quimismo calco-alcalino no Carbónico
superior inferido para esta região? Por outro lado, interessa
avaliar as relações geoquímicas entre os metavulcanitos
básicos pertencentes ao Complexo vulcano-sedimentar de
Ficalho - CVSF (designados por Vβ3 na Folha 8 à escala
1:200 000) que afloram na área sob estudo e aqueles que
P. Ferreira et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, 93-97
afloram na região de Ficalho (Ribeiro et al., 1992); terão
estes metavulcanitos o mesmo quimismo e indiciarão o
mesmo ambiente geotectónico em que foram formados?
Para este estudo foram seleccionadas 21 amostras
(localização na figura 1): 9 Pórfiros de Baleizão e 7
gabrodioritos do CIB e 5 metavulcanitos básicos (do
CVSF). As análises dos elementos maiores e traço (Rb,
Ba, Sr, Y, Zr, Nb, Th, Sc, Ni, Cu, Zn, Pb, V, Cr, Co e Ga)
foram efectuadas num espectrómetro de FRX, no
Laboratório do LNEG em S. Mamede de Infesta, Porto.
Fig. 1. Mapa geológico da região de S. Matias (Cuba, Alentejo), abrangido pela carta topográfica 1:25 000, nº 510 (S. Matias). Levantamentos de
campo efectuados durante o ano de 2013. O círculo negro marca a povoação de S. Matias. Os quadrados cinzentos representam os locais de
amostragem.
Fig. 1. Geological map of S. Matias area (Cuba, Alentejo), included in the topographic sheet nº 510 (S. Matias) at 1:25 000 scale. Field work
performed during 2013. Black circle points S. Matias village. Grey squares represent sampling locations.
2. Resultados
2.1. Pórfiros de Baleizão
Os pórfiros são caracterizados pela sua cor róseaavermelhada que exibem nos afloramentos dispersos da
região, mas podem apresentar cores cinzentas escuras a
creme-claro. São rochas de carácter silicioso com uma
textura porfirítica, heterogénea quer na matriz
(granularidade média/fina a afanítica) quer na
mineralogia fenocristalina. Por vezes, a textura é
claramente mais granular, e constitui uma rocha
semelhante a um granito de grão fino. Constituem a
unidade com maior distribuição na região de S. Matias.
As amostras dos Pórfiros de Baleizão apresentam uma
variação nas concentrações em sílica entre os 64% e
74,5% e na maioria podem ser quimicamente
classificados de dacitos e riólitos (Figs. 2 e 3). Os dados
geoquímicos obtidos nestas rochas enquadram-se na
variabilidade produzida pelos outros dados já publicados
e que foram aqui considerados para comparação.
Os diagramas de variação do tipo Harker para os
elementos maiores (não representados) produzem
correlações negativas com o TiO2, P2O5 (bem
correlacionadas), Al2O3, Fe2O3T, CaO e MgO
(moderadamente correlacionadas), ligeira correlação
positiva com o Na2O e ausência de variação sistemática
com o K2O. Os diagramas de variação para os elementos
traço em função da sílica são mais complexos, não se
identificando correlações evidentes (a única excepção é
Sr que claramente diminui com a diferenciação). Estas
características são igualmente aplicáveis aos restantes
dados publicados e indicia que, pelo menos na gama de
Geoquímica das rochas ígneas na região de S.Matias
intervalo das concentrações de sílica para os pórfiros
(entre os 63,5 e os 77,5%), a cristalização fraccionada
(óxidos de Fe-Ti, plagioclase, anfíbola) deve ter tido um
papel importante na diferenciação magmática que
originou estas lavas. A utilização de alguns diagramas
discriminantes dos ambientes tectono-magmáticos (Fig.
4) permite constatar que a maioria dos pórfiros está
incluída no campo dos arcos vulcânicos (apesar de
algumas destas rochas se projectarem, em ambos os
diagramas, nos campos dos “granitos intraplaca”, com
um posicionamento junto à fronteira com o campo dos
“granitos de arco vulcânico”). No entanto, o facto de a
geoquímica destas rochas ter revelado certas
características típicas dos magmas gerados em ambiente
de arco vulcânico (e.g. anomalias negativas no Nb e Ti
nos
diagramas
multi-elementares
normalizados
relativamente ao manto primordial - figura 5) leva a
considerar que os episódios magmáticos que geraram os
pórfiros terão sido fortemente condicionados por um
ambiente geotectónico tipo arco vulcânico, o que está de
acordo com as conclusões de Caldeira et al. (2007) e
Santos et al. (1990). Assim, e tendo em conta que as
idades obtidas para os Pórfiros de Baleizão se situam à
volta dos 320 Ma (e.g. Moita et al., 2012) poder-se-á
inferir que a geração desta sequência félsica estará
relacionada com a actividade magmática mais tardia
associada à subducção entre a Zona Sul Portuguesa e a
ZOM durante o ciclo varisco.
95
Fig. 3. Diagrama Nb/Y vs. Zr/TiO2 (Winchester & Floyd, 1977) para as
rochas ígneas da região de S. Matias. Notar o posicionamento de quase
todas as rochas no domínio subalcalino (Nb/Y<0.64), com excepção de
alguns metavulcanitos básicos que se projectam no campo dos basaltos
alcalinos. Simbologia: igual à referida na figura 2, porém com duas
diferenças: os dados publicados por Andrade (1983) não puderam ser
incluídos porque não abrangem o Zr, Nb e Y; os valores para os gabrodioritos de Caldeira et al. (2007) e Santos et al. (1990) foram
considerados em conjunto e representados por traços horizontais. Campos
composicionais: a) basalto subalcalino; b) basaltos alcalinos; c)
andesitos/basaltos; d) andesitos; e) riodacitos/dacitos; f) riólitos.
Fig. 3. Nb/Y vs. Zr/TiO2 (Winchester & Floyd, 1977) for all sampled
igneous rocks in S. Matias region. Note the position of almost all rocks in
the subalkali domain (Nb/Y<0.64), with the exception of some basic
metavolcanics that are plotted in the alkali basalts. Symbology: the same
as in figure 2, but with two differences: the published data of Andrade
(1983) are not included, because Zr, Nb and Y were not quantified; the
data values for the gabbro-diorites of Caldeira et al. (2007) and Santos et
al. (1990) were considered altogether and represented by horizontal ticks.
Compositional fields: a) sub alkali basalts; b) alkali basalts; c)
andesites/basalts; d) andesites; e) rhyodacites; f) rhyolites.
2.2. Dioritos de Monte Novo
Fig. 2. Diagrama SiO2 vs. álcalis (TAS) para as rochas analisadas neste
trabalho, com inclusão de outros dados publicados. Campos
composicionais de Le Bas et al. (1986) para rochas vulcânicas e
separação das séries alcalinas das subalcalinas através da linha a
tracejado definida por MacDonald & Katsura (1964). A classificação
das rochas plutónicas baseada nos campos composicionais de Cox et al.
(1979), adaptados por Wilson (1989). Campos composicionais das
rochas vulcânicas: a) basaltos picríticos; b) basaltos; c) dacitos; d)
traquidacitos; e) riólitos.
Fig. 2. Total alkalis vs. SiO2 diagram (TAS) for studied rocks and
including other published data. Compositional fields from Le Bas et al.
(1986) for volcanic rocks with a dashed line (from MacDonald &
Katsura, 1964) separating the alkali and sub alkali fields. Plutonic
rocks classification from compositional fields defined by Cox et al.
(1979), adapted by Wilson (1989). Compositional volcanic fields: a)
picritic basalts; b) basalts; c) dacites; d) traquidacites; e) rhyolites.
Cartografaram-se várias manchas individualizadas de
rochas plutónicas no seio dos Pórfiros de Baleizão na
região em estudo (Fig. 1). Os dioritos foram divididos com
base na dimensão dos seus minerais constituintes em: a)
dioritos de grão grosseiro e b) dioritos de grão médio a
fino. Na mancha designada por gabrodioritos não foi
possível separá-los cartograficamente, devido ao efeito
conjunto resultante da grande variedade na proporção
minerais máficos/félsicos das amostras observadas e das
más condições de afloramento existentes. Os gabrodioritos
apresentam
uma
mineralogia
constituída
por
clinopiroxena, anfíbola, plagioclase e óxidos (biotite e
esfena como acessórios) e os dioritos são idênticos, com
uma maior proporção de plagioclase (labradoriteoligoclase) relativamente à anfíbola e piroxena; o quartzo e
a biotite podem igualmente ocorrer nos dioritos e, por
vezes, em significativa proporção.
96
Fig. 4. Diagramas discriminantes de ambiente tectónico de Pearce et al.
(1984) para as rochas vulcânicas ácidas da região de S. Matias: a) Y+Nb
vs. Rb; b) Y vs. Nb. Simbologia: igual à referida na figura 2.
Fig. 4. Tectonic environment discriminant diagrams of Pearce et al.
(1984) for acid volcanic rocks from S. Matias region: a) Y+Nb vs. Rb; b)
Y vs. Nb. Symbology: the same as in figure 2.
Em termos de geoquímica de elementos maiores, a
relação sílica vs. álcalis (Fig. 2) permite a distinção destas
rochas ígneas, que se distribuem pelos campos dos dioritos
(as rochas mais evoluídas) e dos gabros (SiO2< 52%).
Integrando os dados obtidos com os publicados para a
região (Caldeira et al., 2007; Santos et al., 1990), verificase existir uma clara separação entre os 2 tipos de rochas e
que os gabros apresentam maior dispersão nos valores de
sílica e álcalis, comparativamente a uma variação mais
restrita para os dioritos (Fig. 2).
Relativamente à afinidade magmática, a maioria das
amostras aqui analisadas são de carácter subalcalino
(Nb/Y<0,30), do tipo calco-alcalino. As relações interelementares traduzidas pelos diagramas de variação tipo
Harker (não representados), não produzem correlações
bem definidas entre a sílica vs. óxidos e sílica vs.
elementos traço, possivelmente como resultado das
diversas proporções modais dos minerais cristalizados em
cada uma das rochas ígneas analisadas. Diferentes razões
do tipo elementos altamente incompatíveis/ elementos
moderadamente incompatíveis, não produzem valores com
diferenças sistemáticas entre os gabros e os dioritos.
Assim, as concentrações em sílica serão aquelas que
poderão contribuir para uma melhor separação cartográfica
neste complexo gabrodiorítico na região de S. Matias.
Finalmente, verifica-se que a distinção dos dioritos
efectuada com base textural, não se traduz na sua
composição geoquímica.
2.3. Metavulcanitos básicos do Complexo vulcanosedimentar de Ficalho
No sector NE da folha 510 (Fig. 1), aflora um conjunto
de rochas que macroscopicamente são melanocráticas e
afaníticas, que foram separadas cartograficamente com
P. Ferreira et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, 93-97
base na sua cor e grau de recristalização em: 1)
Metavulcanitos básicos, de cor esverdeada, com uma
paragénese correspondente ao grau metamórfico dos
xistos verdes (quartzo, clorite, epídoto, plagioclase,
anfíbola, óxidos de ferro), são análogos às designadas
“rochas verdes” por Barros et al. (1972) para a Carta
Geológica de Portugal 40-C, Viana do Alentejo, e estão
associados espacialmente aos xistos de Moura,
apresentando, por vezes, uma xistosidade bem
desenvolvida; 2) Metavulcanitos básicos de cor cinzenta
(com muita anfibola, biotite, clinopiroxena, epídoto,
esfena, plagioclase, clorite e opacos), por vezes
bandados, que em raros afloramentos é possível observar
estarem dobrados; estas rochas foram, nesta fase,
associadas aos metavulcanitos básicos Vβ3 (Oliveira,
1992).
Os metavulcanitos básicos apresentam concentrações
em SiO2 entre 43% e 51,6%, e excepto uma amostra,
projectam-se no campo dos basaltos definido por Le Bas
et al. (1986) (Fig. 2). O teor elevado em álcalis leva à
projecção das amostras no campo alcalino. Contudo, este
carácter alcalino deixa de ser tão evidente no diagrama de
Nb/Y vs. Zr/TiO2 de Winchester & Floyd (1977) (Fig. 3),
suportando a hipótese de modificação dos teores em
álcalis por alteração secundária (igualmente evidenciado
pelos elevados valores de perda ao rubro). No entanto,
existem duas amostras com Nb/Y > 0.64 projectando-se
no campo alcalino. Estas amostras são as que apresentam
as razões mais elevadas de (Nb/Y)PM, (Nb/Zr)PM e
(Zr/Y)PM (PM- Normalizadas relativamente ao Manto
Primordial
de
Sun
&
McDonough
(1989)),
respectivamente 4,2-5,7, 2,3-3,0 e ≈1,9 (Fig. 5). Estes
valores são inferiores aos apresentados pelos típicos
basaltos alcalinos, mas são superiores aos que
caracterizam os MORB-E, colocando-os, deste modo,
numa posição intermédia em termos de enriquecimento
em elementos incompatíveis e no grau de fraccionação
entre os elementos altamente incompatíveis/elementos
moderadamente incompatíveis. Assim, e com o restrito
leque de elementos analisados, parece excluir-se a
possibilidade destes metavulcanitos estarem relacionados
com magmatismo orogénico. Apesar de algumas
diferenças geoquímicas encontradas comparativamente
aos vulcanitos básicos de Ficalho, os dados apresentados
não invalidam a geração destes magmas numa ambiência
continental anarogénica defendida por Ribeiro et al.
(1992), mas também não excluem a possibilidade de
corresponderem a antigos MORBs de carácter
enriquecido (dados obtidos projectados nos campos dos
MORB-E e basaltos alcalinos do diagrama de Meschede
(1986), não representado). Neste caso, os dados obtidos
poderiam estar de acordo com o quimismo tipo MORB
descrito por Araújo et al. (2005), evidenciando, porém,
uma crusta oceânica ainda mais enriquecida, gerada num
rift sob influência de uma pluma mantélica. Para
esclarecer esta ambiguidade prevê-se a análise futura de
outros elementos químicos imóveis e importantes
indicadores petrogenéticos (REE, Ta, Th) nestas e
noutras amostras destes metavulcanitos básicos.
Geoquímica das rochas ígneas na região de S.Matias
97
Referências
Fig. 5. Diagrama multielementar para as concentrações normalizadas
(relativamente ao Manto Primordial) de alguns elementos-traço dos
pórfiros de Baleizão (a) e rochas metavulcânicas ácidas (b) aflorantes na
região de S. Matias. Para comparação é projectado um padrão
normalizado produzido pelos riólitos tipicamente associados a zonas de
subdução (dados de Hoernle et al., 1999), dando enfâse à semelhança
obtida na forma dos padrões. Em (b), para comparação, são projectados
três outros padrões normalizados correspondentes aos valores típicos dos
MORB-E (linha a ponteado), dos OIB (linha com os traços menores) e
dos basaltos calco-alcalinos associados a arcos vulcânicos (linha com os
traços maiores) (dados de Sun & McDonough, 1989; Pearce et al., 1992).
Notar a variação significativa nos valores de Rb, Ba e K2O para os
metavulcanitos, provavelmente reflectindo variáveis graus de alteração
destas rochas.
Fig. 5. Primitive mantle-normalised (Sun & McDonough, 1989) trace
element patterns for Baleizão porphyries (a) and basic metavolcanic rocks
(b) from S. Matias region. For comparison, the grey dotted line in (a)
refers to typical normalized values correspondent to rhyolites associated
to subduction zones (data from Hoernle et al., 1999), emphasizing the
similitude of both patterns’ shape. In (b), typical normalized values for EMORB (dotted line), OIB (line with small ticks) and calc-alkali basalts
from volcanic arcs (line with large ticks) are plotted for comparison (data
from Sun & McDonough, 1989; Pearce et al., 1992). Note the significant
variation in the Rb, Ba and K2O values for the metavolcanic rocks,
probably associated to variable degrees of secondary alteration.
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