Resumo

A proposta aqui apresentada tem como alvo a realização de estudos termocronológicos e análise cinemática dos diques alcalinos da Ilha de Trindade. O projeto envolve petrografia, MEV em minerais de interesse e geologia isotópica Ar-Ar com o objetivo de investigar a evolução temporal das intrusões alcalinas acompanhados de estudos de análise estrutural das intrusões mapeadas na ilha.

O projeto visa, no plano científico, elaborar um panorama de reconstrução geológica integrando estudos já realizados ou em andamento pelo solicitante numa série de intrusões alcalinas ao largo da plataforma continental do Estado do Rio de Janeiro durante o Cretáceo. Em adição, a investigação aqui proposta permitirá melhorias na formação técnico-científica de alunos de graduação e de pós-graduação em Geologia e poderá contribuir ainda para temas importantes associados a questões fundamentais de interesse do Estado do Rio de Janeiro, como por exemplo, a natureza destes corpos alcalinos, sua(s) fonte(s) e forma de emplacement e evolução do paleorelevo e suas influências na sedimentação da plataforma continental responsável pela produção de mais de 80 % do petróleo no Brasil.

1. INTRODUÇÃO DE ÁREA DE ESTUDOS

Este projeto trata do estudo petrogenético das raras intrusões alcalinas preservadas no país. O alvo corresponde a rochas alcalinas que constituem a Ilha de Trindade. Esta intrusão alcalina provavelmente pertence a um grupo de rochas alcalinas de composições sieníticas-traquíticas, importantes marcadores tectônicos da evolução magmática, estrutural e geodinâmica das região. Neste sentido, estão sendo realizados estudos nas intrusões alcalinas da Ilha de Cabo Frio, Tinguá, Soarinho, Rio Bonito, Tanguá, Morro Redondo e Itatiaia, além de complementar estudos já iniciados no Morro de São João e Mendanha (Figura 1).

As suítes alcalinas no Brasil ocorrem ao longo de dois grandes lineamentos magmáticos, de direção NW-SE e NE-SW, na Plataforma Sul-americana. O lineamento NW-SE é predominantemente composto por complexos alcalinos máfico-ultramáticos, associados ou não a carbonatitos e/ou kimberlitos e compreende o Alinhamento Magmático Poços de Caldas–Cabo Frio (Amaral et al., 1967; Sonoki & Garda, 1988). Em contraste, o lineamento NE-SW é predominantemente composto por complexos félsicos, sódicos ou potássicos, sem associação com carbonatitos e/ou kimberlitos (Ulbrich & Gomes, 1981; Guedes et al., 1999).

Figura 1: Mapa esquemático de parte da Plataforma Sul-Americana com representação do Lineamento Magmático Poços de Caldas-Cabo Frio. (Mapa (modificado de Thomaz Filho & Rodrigues, 1999).

A idade Cretácea é sugerida pela linearidade das intrusões com outros corpos pertencentes ao lineamento Poços de Caldas-Cabo Frio, sendo que as idades obtidas pelos métodos K-Ar e Rb-Sr confirmam este período de formação destas rochas (Sonoki & Garda, 1988, Sichet et al., 1997). Por outro lado, trabalhos sobre a gênese destas intrusões têm sido utilizados para definir a possibilidade da influência de outros processos crustais, como flexura crustal ou correlação com bacias sediemntares contemporâneas às intrusões.

1. Objetivos

O seu objetivo principal é elaborar um quadro evolutivo termocronológico dos complexos alcalinos do Estado do Rio de Janeiro englobando uma série de intrusões conhecidas:

Objetivos Gerais deste projeto incluem os seguintes itens:

1. Caracterizar em campo as pricipais facies magmáticas dos corpos intrusivos alcalinos através do mapeamento dos litotipos identificados em escala de detalhe;
2. Identificar e caracterizar os minerais de interesse para datação Ar-Ar (anfibólio e biotita)
3. Apresentar uma evolução termocronológica baseado em análises Ar-Ar das intrusões alcalinas

Os objetivos específicos do projeto serão:

• Executar trabalhos de campo nas intrusões alcalinas e efetuars coletas de amostras
• Estudar petrográficamente as facies magmáticas e identificar as mais propícias para separação dos minerais de interesse para a datação Ar-Ar.
• Proceder a uma separação de minerais como biotita e anfibólio para os procedimentos laboratoriais de datação. Mapear a composição e as inclusões nos grãos de biotita e anfibólio por MEV.
• Analisar a composição isotópica de Ar-Ar para fins de datação termocronológica.
• Caracterizar a cinemática das intrusões através da identificação de pulsos magmáticos e seus períodos de atuação e correlacioar com os esforços regionais.

III. JUSTIFICATIVAS

Estudos geológicos em amplas unidades geológicas dalcalinas requerem o emprego de ferramentas de trabalhos de campo, geoquímica e isotopia. Os proponentes vêm aplicando esforços para a realização de pesquisas geológicas integradas através da reunião de especialistas nas áreas de Geofísica Aplicada (gavimetria), Geologia Estrutural, Geocronologia e Petrologia.

O projeto terá implicações na melhoria da formação técnico-científica de recursos humanos qualificados em níveis de graduação e de pós-graduação em Geologia, através da integração de alunos para a realização de planejamento e levantamento de dados das intrusões alcalinas. 

1. EQUIPE ENVOLVIDA

A atual proposta conta com a colaboração de pesquisadores da UERJ que possuem doutorado e se encontram engajados em atividades de pesquisa e ensino nas Faculdades de Geologia da UERJ. Em adição o grupo é complementado com alunos de graduação e pós-graduação na Faculdade de Geologia da UERJ.

1) Mauro Cesar Geraldes: Doutor em Geociências – Universidade de São Paulo, 2000.

2) Renata da Silva Schmitt: Doutora em Geologia – Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2001.

3) Thais Vargas: Doutor em Geociências – Universidade Federal Fluminense, 2001.

4) Rodrigo - Aluno de mestrado da UFF desenvolvendo o tema “Geologia do arquipélago de São Pedro São Paulo”.

5) Eric de Oliveira Corrêa. Aluno de Iniciação Científica trabalhando no Morro do Gato, intrusão sienítica localizada nas margens da BR-101 próximo da cidade de Silva Jardim para estudo dos afloramentos e coletas de amostras das diferentes rochas observadas no maciço alcalino como sienitos, microsienitos, com pseudo-leucitas.

6) Thais Lima Verde Monteiro. Aluna de IC bolsista PIBIC/UERJ. Desenvolve um plano de trabalho com o tema de cartografia das intrusões alcalinas do Estado do Rio de Janeiro.

V – Método de pesquisa

Estes pesquisadores têm experiência com as técnicas que serão fundamentais para atingir os objetivos do projeto. Neste sentido, os métodos de pesquisa proposto para o projeto envolverão as seguintes etapas:

1. Pré-campo e compilação de dados.
   • Utilização de imagens de sensoriamento remoto disponíveis em várias escalas para a elaboração de um planejamento das áreas a serem estudadas.
   • Compilar dados geológicos, principalmente petrológicos e estruturais, disponíveis na literatura relacionados ao Complexo Alcalino de Trindade.

2. Campo

2.1 O trabalho de mapeamento geológico será realizado na escala de 1:10.000 ou equivalente. Este trabalho será acompanhado de coleta de amostras representativas, localização exata do afloramento (com uso de GPS), descrição (p.ex.: litotipos, tipos de rochas encaixantes e presença ou ausência de xenólitos e/ou nódulos) e medidas (p.ex.: espessura, orientação e possíveis estruturas de fluxo). O trabalho de campo de 30 dias contínuos, sempre com pelo menos 2 componentes da equipe do projeto (e mais um guia da Marinha).

3. Laboratório

Os pesquisadores do projeto estarão diretamente envolvidos na preparação das amostras para as análises. O método de trabalho na etapa de laboratório envolverá os seguintes itens principais:

• Seleção e preparação das amostras: Rochas inalteradas serão selecionadas para laminação, britagem e moagem, a serem executadas nos laboratórios de preparação de amostras na Faculdade de Geologia da UERJ.
• Petrografia convencional: Parte das amostras coletadas no campo serão laminadas e polidas para análise petrográfica convencional (microscópio de luz polarizada). As lâminas (cerca de 50) serão descritas sob microscópio de luz transmitida com classificação petrográfica das rochas. Além disso, assembléias de fenocristais serão identificadas e quantificadas e microtexturas e estruturas descritas, além de registro fotográfico.
• A aplicação do microscópio eletrônico de varredura (MEV) permite revelar detalhes microscópicos de dificil identificação na petrogradfia em microscópio de luz transmitida. No MEV um feixe de elétrons é impulsionado sobre o material de análise, sob condições de vácuo. Desta forma é possível a observação em alta resolução do espécime estudado, podendo-se a isso acrescentar a identificação de fases minerais através de número atômico médio da área estudada e visualização detalhada de características como clivagem, fraturas, zonamento e inclusões.

Uma importante utilização da microscopia eletrônica de varredura ocorre como ferramenta de pesquisas se refere à facilidade na preparação das amostras, a depender dos objetivos do estudo (Lloyd, 1981; Duarte, 2003). Estudos mineralógicos em MEV permitem a utilização de amostras brutas, polidas ou até mesmo lapidadas, desde que as características morfológicas ou inclusões a serem estudadas estejam expostas na superfície analisada. A única preparação exigida é a metalização para materiais não condutores de elétrons.

A microscopia eletrônica de varredura confere vantagem ainda no fato de se poder obter análises semi-quantitativas. Desta maneira, inclusões são identificados na petrografia convencional podem ser caracterizados de maneira mais precisa. Assim, as mesmas amostras podem ser estudadas tanto em microscopia de luz polarizada quanto em microscopia eletrônica de varredura, sem necessidade de preparação específica, facilitando a aplicação desta ferramenta em estudos geológicos.

Os resultados obtidos dependem do tipo de sinal empregado, gerando uma imagem em de tons de cinza, cujo contraste dependerá de variações composicionais ou topográficas na amostra, segundo o sinal empregado: sinal de elétrons retroespalhados ou sinal de elétrons secundários.

3.4 O método de datação Ar-Ar. Baseia- e no decaimento natural do ⁴⁰K para o ⁴⁰Ar, que ocorre pela captura de elétrons e pela emissão g. Este decaimento tem a meia-vida igual a 1250 Ma e permite obter idades de resfriamento de rochas magmáticas. O Argônio por ser gás nobre não se combina com outros elementos da rocha e assim quando o potássio se desintegra, o argônio, cujo raio atômico (1,9Å) é maior do que o potássio (1,33Å), fica preso mecanicamente no retículo cristalino do mineral. Para coletar o Ar, a melhor maneira é destruir por fusão a trama reticular e recolher os vários gases que se liberam. Por causa destas características físicas o método Ar-Ar é muito importante para solucionar problemas geológicos como: resfriamneto gradual de faixas móveis, elevação de cadeias de montanhas, denudação, eventos termo-tectônicos e magmáticos.Datação Ar-Ar: As rochas a serem estudadas neste Projeto são de filiação alcalina de forma que os minerais de interesse para a datação Ar-r são grãos de biotitas e anfibólios.

Desta forma, os procedimentos analíticos inicia-se com a fusão de um mineral rico em K, seguido de purificação do Ar. As abundâncias dos isótopos de K de Ar são obtidas por espectrometria de massa. Os procedimentos incluem a ativação neutrônica prévia da amostra e transformação do ⁴⁰K em ³⁹Ar, de forma a excluir a necessidade de análise dos isótopos de K. Os minerais utilizados no caso de estudos de rochas magmáticas incluem o anfibólio, biotita, muscovita, flogopita, plagioclásio, principalmente.

 

1. Cronograma de execução (vinte e quatro meses)

 

Atividades

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Etapa 1 – Revisão bibliográfica

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Etapa 1.1 – Análise de Imagens de satélite

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Etapa 2 – Trabalhos de Campo

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Etapa 2.1 – Descrição Geológica

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Etapa 2.2 – Coleta de amostras

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Etapa 3 – Descrição Petrográfica

Etapa 3.1 –Petrografia de luz transmitida

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Etapa 3.2 – Seleção de amostras para geocronologia

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Etapa 3.3 MEV

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Etapa 4 – Datação Ar-Ar

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Etapa 5 – Integração dos dados

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Atividades

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Etapa 1 – Revisão bibliográfica

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Etapa 1.1 – Análise de Imagens de satélite

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Etapa 2 – Trabalhos de Campo

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Etapa 2.1 – Descrição Geológica

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Etapa 2.2 – Coleta de amostras

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Etapa 3 – Descrição Petrográfica

Etapa 3.1 –Petrografia de luz transmitida

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Etapa 3.2 – Seleção de amostras para geocronologia

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Etapa 3.3 MEV

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Etapa 4 – Datação Ar-Ar

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Etapa 5 – Integração dos dados

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Atividades

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Etapa 1 – Revisão bibliográfica

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Etapa 1.1 – Análise de Imagens de satélite

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Etapa 2 – Trabalhos de Campo

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Etapa 2.1 – Descrição Geológica

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Etapa 2.2 – Coleta de amostras

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Etapa 3 – Descrição Petrográfica

Etapa 3.1 –Petrografia de luz transmitida

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Etapa 3.2 – Seleção de amostras para geocronologia

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Etapa 3.3 MEV

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Etapa 4 – Datação Ar-Ar

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Etapa 5 – Integração dos dados

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VII. Produção Científica no tema do projeto.

1. A) Teses orientadas no tema:

Nível: Mestrado

1) Título: ESTUDOS PETROGRÁFICOS E DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA APLICADOS A TRAQUITOS E SIENITOS DO MACIÇO DO MENDANHA (RJ).

Ana Paula Alves
Ano de defesa: 2007

 

2) Título: ESTUDOS GEOLÓGICO E GRAVIMÉTRICO DO COMPLEXO MARAPICU-GERICINÓ-MENDANHA – RIO DE JANEIRO.

Carlos Eduardo Miranda Mota
Ano de defesa: 2008
Nível: Doutorado.

1) Título: PETROGÊNESE DAS ROCHAS DA SERRA DE NOVA IGUAÇU,TINGUÁ E MORRO DE SÃO JOÃO: CARACTERIZAÇÃO DO MAGMATISMO ALCALINO CRETÁCEO NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO.

Carlos Eduardo Miranda Mota
Em andamento.

1. B) Iniciação Científica
2. Aline Pimentel da Silva. Petrografia e geoquímica das alcalinas do mendanha. 2008. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Bolsa: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.
3. Renata de Oliveira Loureiro. Geoquimica e Petrografia das rochas alcalinas do Mendanha. 2008. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,

Bolsa:Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

3. Aline Pimentel da Silva. Geoquimica e petrografia das rochas alcalinas do Mendanha. 2006. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,

Bolsa: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

4. Felipe de Lima da Silva. Petrogênese e Geocronologia do vulcão de Nova Iguaçu. . 2005. 0 f. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,

Bolsa: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

5. Ethienne Sandy de Andrade. Petrogênese e Geocronologia das rochas alcalinas da Serra de Nova Iguaçu e Morro de São João: caracterização do vulcanismo Cratáceo no Estado do Rio de janeiro. 2005. 0 f. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,

Bolsa: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro.

6. Leonardo Simões Pimentel. Petrogênese e geocronologia das rochas alcalinas da Serra de Nova Iguaçu e Morro de São João: caracterização do vulcanismo Cretáceo no Estado do Rio de Janeiro. 2005. 0 f. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,

Bolsa: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

7. Leonardo Simões Pimentel. Petrogênese e Geocronologia do vulcão de Nova Iguaçu. . 2004. 0 f. Iniciação Científica. (Graduando em Geologia) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro,

Bolsa: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

1. C) Projetos Coordenado sobre o tema

1) Título: “Petrogênese e Geocronologia das Rochas Alcalinas da Serra de Nova Iguaçu e Morro de São João: Caracterização do Vulcanismo Cretceo no Estado do Rio de Janeiro”

Processo FAPERJ: E-26/171.261/2004
Valor: R$ 35.000,00
Início: 10/2004.
Final: 09/2006

2) Título: “Estudos petrogenéticos, geofísicos e metalogenéticos dos maciços alcalinos cretáceos do Estado do Rio de Janeiro”

Processo FAPERJ: E-26/111.539/2008
Edital Apoio a Grupos Emergentes de Pesquisa RJ 2008
Valor: R$ 155.000,00
Início 10/2008.
Em andamento

1. D) Trabalhos completos publicados em revistas sobre o tema:

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2006 As brechas tectônicas no Maciço do Mendanha, Nova Iguaçu-RJ: regisros de processos de colapso por pressão de magma. Geociências, 5(1):377-48.

1. E) Trabalhos completos submetidos em revistas:

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C., Almeida, J.C.H.; Souza, D.M.; Loureiro, R.O. e Silva, A.P. Características isotópicas (Nd e Sr), geoquímicas e petrográficas da intrusão alcalina do Morro do São João: implicações geodinâmicas e sobre a composição do manto sub-litosférico. Boletim de Geologia da USP. Aceito para publicação após revisão.

Geraldes, M.C.; Netto, A.M.; Almeida, J.C.H.; Ragatky, C.D.; Alves A.P.R. e Mota C.E.M. Feições vulcanogênicas no Maciço Alcalino do Mendanha (RJ): isótopos de Pb e implicações geodinâmicas. Revista de Geociências da Petrobrás. Aceito para publicação após revisão.

Alves, A.P.R; Geraldes, M.C. e Valente, S. Aplicação de mapeamento de elementos em MEV nos feldspatos de rochas alcalinas: identificação de magmatismo bimodal (Na e K) no Maciço do Mendanha (RJ). Geochimica Brasiliensis. Submetido.

1. F) Resumos em Congressos (Lista por época de publicação)

Netto, A. M.; Geraldes, M. C.; Vignol-Lelarge, M. L.. Pimentel, L. S. 2005. Estudo da evolução geológica do maciço alcalino do Medanha (RJ) através de datações traço de fissão. Simposio de Geologia do Sudeste. Niteroi, RJ. CD-ROM.

Ferreira Neto, W. D.; Pimentel , L.S.; Silva, F.L.; Gayer, V. e Geraldes, M.C. 2005 Estudos geológicos e petrográficos de gerações de traquitos no Complexo Alcalio do Mendanha, Nova Iguaçu-RJ. Simposio de Geologia do Sudeste. Niteroi, RJ. CD-ROM.

Alves, A.P.R. e Geraldes, M.C. 2005. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) aplicada ao estudo de texturas em rochas magmáticas: o exemplo do Complexo Alcalino do Mendanha– Rio de Janeiro. III Simpósio de Vulcanismo e Rochas Associadas. Cabo Frio, RJ. Anais.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2005. As brechas tectônicas no Maciço do Mendanha, Nova Iguaçu-RJ: regisros de processos de colapso por pressão de magma. III Simpósio de Vulcanismo e Rochas Associadas. Cabo Frio, RJ. Anais.

Mota, C.E.M.; Alves, A.P.R e Geraldes, M.C. 2006. Traquitos do Complexo Alcalino do Mendanha (RJ): Petrografia e texturas de facies extrusivas. III Simpósio de Vulcanismo e Rochas Associadas. Cabo Frio, RJ. Anais.

Andrade, E.S.; Loureiro, R.O.; Silva, A. P.; Nascimento, C.E.C e Geraldes, M.C. 2006. A assinatura isotópica de Pb em sulfeto das rochas alcalinas cretáceas do Maciço do Mendanha: Implicações petrogenéticas e tipos de fontes mantélicas. Congresso Brasileiro de Geologia. Aracaju. CD-ROOM.

Netto, A. M.; Geraldes, M. C.; Vignol-Lelarge, M. L.. Pimentel, L. S 2006. Estudo da evolução geológica do maciço alcalino do Medanha (RJ) através de datação traço de fissão. Simpósio de Geologia do Cretáceo. São Pedro-SP. CD-ROOM.

Alves, A.P.R; Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C 2006. Fácies vulcânicas no Maciço Alcalino do Medanha: Registros de processos extrusivos no Cretáceo no Brasil. Simpósio de Geologia do Cretáceo. São Pedro-SP. CD-ROOM.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2006. A classificação de brechas magmáticas e sua aplicação na evolução do Complexo Alcalino do Mendanha de Nova Iguaçu-RJ. Simpósio de Geologia do Cretáceo. São Pedro-SP. CD-ROOM.

Silva, A.B.;.Ferreira Neto, W.D.; Souza, D.M.; Lacerda, V.G.; Geraldes, M.C. 2006. A bimodalidade do magmatismo alcalino Cretáceo do Morro São João-RJ. Simpósio de Geologia do Cretáceo. São Pedro-SP. CD-ROOM.

Alves, A.P.R; Geraldes, M.C. e Valente, S. 2007. O mapeamento composicional em MEV associado a litogeoquímica de traquitos da porção NE do maciço do mendanha: uma ferramenta na testabilidade de modelos. Simpósio de Geologia do Sudeste. Diamantina-MG. CD-ROOM.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2007. Geoquímica isotópica do Complexo Alcalino de Nova Iguaçu – RJ. Simpósio de Geologia do Sudeste. Diamantina-MG. CD-ROOM.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2007. Estudo isotópico de Sr e Nd do Complexo Alcalino do Morro de São João. Simpósio de Geologia do Sudeste. Diamantina-MG. CD-ROOM.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2007. Litogeoquímica das rochas do Complexo Alcalino de Nova Iguaçu: um exemplo de magmatismo bimodal K-Na. Congresso Brasileiro de Geoquímica. Atibais-SP. Anais.

Souza. F.A.L., Coelho, C.E.S.; Dardenne, M.A.; Nogueira, J.R.; Geraldes, M.C. 2008. A intrusão alcalina do Tanguá e as mineralizações de fluorita. III Simpósio de Vulcanismo e Rochas Associadas. Foz do Iguaçu-PR. Anais.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2008. Sr-Nd-Pb Isotopic studies of Nova Iguaçu alkaline Complex, Nova Iguaçu – RJ – Brazil. Simpósio de Geologia Isotópica da América do Sul. Bariloche (Argentina). Anais.

Mota, C.E.M. e Geraldes, M.C. 2008. Sr-Nd isotopic studies of Morro do São João alkaline Complex, Rio de Janeiro-Brazil. Simpósio de Geologia Isotópica da América do Sul. Bariloche (Argentina). Anais.

PRINCIPAIS REFERÊNCIAS SOBRE O TEMA

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