Ferromagnetic Resonance Force Microscopy

A new approach to magnetic resonance was introduced in 1992 based upon detection of spin-induced forces by J. Sidles [1]. This technique, now called magnetic resonance force microscopy (MRFM), was first demonstrated that same year via electron paramagnetic resonance (EPR) by D. Rugar et al. [2]. This new method combines principles of magnetic resonance with those of scanned probe technology to detect spin resonance through mechanical, rather than inductive, means. In this thesis the development and use of ferromagnetic resonance force microscopy (FMRFM) is described. This variant of MRFM, which allows investigation of ferromagnetic samples, was first demonstrated in 1996 by Z. Zhang et al. [3]. FMRFM enables characterization of (a) the dynamic magnetic properties of microscale magnetic devices, and (b) the spatial dependence of ferromagnetic resonance within a sample. Both are impossible with conventional ferromagnetic resonance techniques.

Ferromagnetically coupled systems, however, pose unique challenges for force detection. In this thesis the attainable spatial resolution - and the underlying physical mechanisms that determine it - are established. We analyze the dependence of the magnetostatic modes upon sample dimensions using a series of microscale yttrium iron garnet (YIG) samples. Mapping of mode amplitudes within these sample is attained with an unprecedented spatial resolution of 15μm. The modes, never before analyzed on this scale, fit simple models developed in this thesis for samples of micron dimensions. The application of stronger gradient fields induces localized perturbation of the ferromagnetic resonance modes. The first demonstrations of this effect are presented in this study, and a simple theoretical model is developed to explain our observations. The results indicate that the characteristics of the locally-detected ferromagnetic modes are still largely determined by the external fields and dimensions of the entire sample, rather than by the localized interaction volume (i.e., the locale most strongly affected by the local gradient field). Establishing this is a crucial first step toward understanding FMRFM in the high gradient field limit where the dispersion relations become locally determined. In this high gradient field regime, FMRFM imaging becomes analogous with that of EPR MRFM.

FMRFM has also been employed to characterize magnetic multilayers, similar to those utilized in giant magnetoresistance (GMR) devices, on a lateral scale 40 x 40μm. This is orders of magnitude smaller than possible via conventional methods. Anisotropy energies, thickness, and interface qualities of individual layers have been resolved.

This initial work clearly demonstrates the immense and unique potential that FMRFM offers for characterizing advanced magnetic nanostructures and magnetic devices.

Oxygen isotope ratios in coexisting minerals of regionally metamorphosed rocks

The O¹⁸/O¹⁶ ratios of coexisting minerals from a number of regionally metamorphosed rocks have been measured, using a bromine pentafluoride extraction-technique. Listed in order of their increasing tendency to concentrate O¹⁸, the minerals analyzed are magnetite, ilmenite, chlorite, biotite, garnet, hornblende, kyanite, muscovite, feldspar, and quartz. The only anomalous sequence detected occurs in a xenolith of schist, in which quartz, muscovite, biotite, and ilmenite, but not garnet, have undergone isotopic exchange with surrounding trondjemite.

With few exceptions, quartz-magnetite and quartz-ilmenite fractionations decrease with increasing metamorphic grade determined by mineral paragenesis and spatial distribution. This consistency does not apply to quartz-magnetite and quartz-ilmenite fractionations obtained from rocks in which petrographic evidence of retrogradation is present.

Whereas measured isotopic fractionations among quartz, garnet, ilmenite, and magnetite are approximately related to metamorphic grade, fractionations between these minerals and biotite or muscovite show poor correlation with grade. Variations in muscovite-biotite fractionations are relatively small. These observations are interpreted to mean that muscovite and biotite are affected by retrograde re-equilibration to a greater extent than the anhydrous minerals analyzed.

Measured quartz-ilmenite fractionations range from 12 permil in the biotite zone of central Vermont to 6.5 permil in the sillimanite-orthoclase zone of southeastern Connecticut. Analyses of natural assemblages from the kyanite and sillimanite zones suggest that equilibrium quartz-ilmenite fractionations are approximately 8 percent smaller than corresponding quartz-magnetite fractionations. Employing the quartz-magnetite geothermometer calibrated by O'Neil and Clayton (1964), a temperature of 560°C was obtained for kyanite-bearing schists from Addison County, Vermont. Extending the calibration to quartz-ilmenite fractionations, a temperature of 600°C was obtained for kyanite-schists from Shoshone County, Idaho. At these temperatures kyanite is stable only at pressures exceeding 11 kbars (Bell, 1963), corresponding to lithostatic loads of over 40 km.

The Equation of State and Petrogenesis of Komatiite

(1) Equation of State of Komatiite

The equation of state (EOS) of a molten komatiite (27 wt% MgO) was detennined in the 5 to 36 GPa pressure range via shock wave compression from 1550°C and 0 bar. Shock wave velocity, U_S, and particle velocity, U_P, in km/s follow the linear relationship U_S = 3.13(±0.03) + 1.47(±0.03) U_P. Based on a calculated density at 1550°C, 0 bar of 2.745±0.005 glee, this U_S-U_P relationship gives the isentropic bulk modulus K_S = 27.0 ± 0.6 GPa, and its first and second isentropic pressure derivatives, K'_S = 4.9 ± 0.1 and K"_S = -0.109 ± 0.003 GPa^-1.

The calculated liquidus compression curve agrees within error with the static compression results of Agee and Walker [1988a] to 6 GPa. We detennine that olivine (FO₉₄) will be neutrally buoyant in komatiitic melt of the composition we studied near 8.2 GPa. Clinopyroxene would also be neutrally buoyant near this pressure. Liquidus garnet-majorite may be less dense than this komatiitic liquid in the 20-24 GPa interval, however pyropic-garnet and perovskite phases are denser than this komatiitic liquid in their respective liquidus pressure intervals to 36 GPa. Liquidus perovskite may be neutrally buoyant near 70 GPa.

At 40 GPa, the density of shock-compressed molten komatiite would be approximately equal to the calculated density of an equivalent mixture of dense solid oxide components. This observation supports the model of Rigden et al. [1989] for compressibilities of liquid oxide components. Using their theoretical EOS for liquid forsterite and fayalite, we calculate the densities of a spectrum of melts from basaltic through peridotitic that are related to the experimentally studied komatiitic liquid by addition or subtraction of olivine. At low pressure, olivine fractionation lowers the density of basic magmas, but above 14 GPa this trend is reversed. All of these basic to ultrabasic liquids are predicted to have similar densities at 14 GPa, and this density is approximately equal to the bulk (PREM) mantle. This suggests that melts derived from a peridotitic mantle may be inhibited from ascending from depths greater than 400 km.

The EOS of ultrabasic magmas was used to model adiabatic melting in a peridotitic mantle. If komatiites are formed by >15% partial melting of a peridotitic mantle, then komatiites generated by adiabatic melting come from source regions in the lower transition zone (≈500-670 km) or the lower mantle (>670 km). The great depth of incipient melting implied by this model, and the melt density constraint mentioned above, suggest that komatiitic volcanism may be gravitationally hindered. Although komatiitic magmas are thought to separate from their coexisting crystals at a temperature =200°C greater than that for modern MORBs, their ultimate sources are predicted to be diapirs that, if adiabatically decompressed from initially solid mantle, were more than 700°C hotter than the sources of MORBs and derived from great depth.

We considered the evolution of an initially molten mantle, i.e., a magma ocean. Our model considers the thermal structure of the magma ocean, density constraints on crystal segregation, and approximate phase relationships for a nominally chondritic mantle. Crystallization will begin at the core-mantle boundary. Perovskite buoyancy at > 70 GPa may lead to a compositionally stratified lower mantle with iron-enriched mangesiowiistite content increasing with depth. The upper mantle may be depleted in perovskite components. Olivine neutral buoyancy may lead to the formation of a dunite septum in the upper mantle, partitioning the ocean into upper and lower reservoirs, but this septum must be permeable.

(2) Viscosity Measurement with Shock Waves

We have examined in detail the analytical method for measuring shear viscosity from the decay of perturbations on a corrugated shock front The relevance of initial conditions, finite shock amplitude, bulk viscosity, and the sensitivity of the measurements to the shock boundary conditions are discussed. The validity of the viscous perturbation approach is examined by numerically solving the second-order Navier-Stokes equations. These numerical experiments indicate that shock instabilities may occur even when the Kontorovich-D'yakov stability criteria are satisfied. The experimental results for water at 15 GPa are discussed, and it is suggested that the large effective viscosity determined by this method may reflect the existence of ice VII on the Rayleigh path of the Hugoniot This interpretation reconciles the experimental results with estimates and measurements obtained by other means, and is consistent with the relationship of the Hugoniot with the phase diagram for water. Sound waves are generated at 4.8 MHz at in the water experiments at 15 GPa. The existence of anelastic absorption modes near this frequency would also lead to large effective viscosity estimates.

(3) Equation of State of Molybdenum at 1400°C

Shock compression data to 96 GPa for pure molybdenum, initially heated to 1400°C, are presented. Finite strain analysis of the data gives a bulk modulus at 1400°C, K'_S. of 244±2 GPa and its pressure derivative, K'_OS of 4. A fit of shock velocity to particle velocity gives the coefficients of U_S = C_O+S U_P to be C_O = 4.77±0.06 km/s and S = 1.43±0.05. From the zero pressure sound speed, C_O, a bulk modulus of 232±6 GPa is calculated that is consistent with extrapolation of ultrasonic elasticity measurements. The temperature derivative of the bulk modulus at zero pressure, θK_OSθT|_P, is approximately -0.012 GPa/K. A thermodynamic model is used to show that the thermodynamic Grüneisen parameter is proportional to the density and independent of temperature. The Mie-Grüneisen equation of state adequately describes the high temperature behavior of molybdenum under the present range of shock loading conditions.

Petrologia dos diabásios da região de Angra dos Reis, RJ

O tema abordado nesta dissertação de mestrado é a petrogênese dos diabásios do Eocretáceo que integram o Enxame de Diques da Serra do Mar na região de Angra dos Reis (RJ). Estes diques intrudem rochas do Terreno Ocidental e do Arco Magmático Rio Negro, inserindo-se no contexto geodinâmico de fragmentação do Gondwana no Cretáceo Inferior. Essas intrusões são subverticais e orientam-se preferencialmente a N039E. Intrusões retilíneas são as mais observadas em campo. Os diabásios são compostos, essencialmente, por plagioclásio e clinopiroxênios (augita e pigeonita). Quartzo, minerais opacos, apatita e olivina ocorrem como minerais acessórios. A composição mineral secundária é marcada pela presença de biotita, uralita e saussurita. Os diabásios estudados compreendem uma série transicional com afinidade toleítica. Os estudos petrológicos revelam a existência de cinco suítes de alto-TiO2, tendo sido as mesmas discriminadas com base nas razões La/Yb de amostras com o mesmo teor de MgO. Destas, apenas a suíte 2 têm quantidade mínima de amostras para avaliação de processos evolutivos. O resultado da modelagem petrogenética aponta que o processo evolutivo mais provável para a geração dos diabásios da suíte 2 é cristalização fracionada sem mudança na assembleia fracionante. As amostras representativas dos líquidos parentais das cinco suítes apresentam razões La/Nb e La/Yb maiores que a unidade, típicas de derivação de fonte enriquecida, que, em várias províncias basálticas continentais, tem sido associada à fusão exclusiva do manto litosférico subcontinental ou a sua participação em processos de mistura de fontes. A discriminação de fontes mantélicas foi feita exclusivamente com base nos teores de elementos traços de amostras representativas de líquidos parentais das cinco suítes discriminadas na área de estudo. Os modelos indicam que todas as cinco suítes estudadas estão relacionadas a fontes harzburgíticas com granada residual. A suíte 5 da área de estudo não pode ser associada à mesma fonte mantélica geradora das suítes 1, 2, 3 e 4 que, por sua vez, se originaram por diferentes quantidades de fusão parcial (respectivamente, 44%, 35%, 31% e 25%) de uma mesma fonte. Cabe ressaltar que a ocorrência de duas suítes, com razões La/Yb muito distintas, porém geograficamente muito próximas, sugere que processos de heterogeneidade mantélica, tipicamente laterais, devem também ocorrer verticalmente.

Infrared (1.2-1.6 mu m) luminescence in Yb, Cr : YAG with 940 nm diode pumping

Infrared (1.2-1.6 mum) luminescence in a yttrium aluminium garnet (YAG) crystal, co-doped with Yb (10 at.%) and Cr (0.05 at.%) ions, was investigated under CW laser diode pumping (lambda = 940 nm). The Cr4+ emission band was observed with its peak at 1.35 mum and measured to be about 6% with respect to Yb3+ IR luminescence (lambda = 1.03 mum). Analysis of the crystal absorption and luminescence spectra allows one to conclude that Yb3+-Cr4+ energy transfer is a mechanism responsible for the B-3(2)(T-3(2))-B-3(1)((3)A(2)) emission of Cr4+ ions. This crystal is promising as an efficient source of the near infrared emission. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Infrared (1.2-1.6 mu m) luminescence in Cr4+: Yb3Al5O12 single crystal with 940 nm diode pumping

Infrared (1.2-1.6 mu m) luminescence in a ytterbium aluminium garnet (YbAG) crystal, doped with Cr (0.05 at.%) ions, was investigated under CW laser diode pumping (lambda = 940 nm). The Cr4+ emission band was observed with its peak at 1.34 mu m and measured to be about 1.3 times with respect to Yb3+ IR luminescence (lambda = 1.03 mu m). We demonstrate that for the excitation wavelength of 940 nm Yb3+ ions act as sensitizers of the B-3(2)(T-3(2))-B-3(1)((3)A(2)) emission of Cr4+ ions. This crystal is promising as a high-efficient system for tunable laser (1.2-1.6 mu m) output. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Direct synthesis and intense luminescence of Y2O3 : Eu nanophosphors by complexation combustion

In this paper, we report the synthesis of high-luminance Y2O3:Eu nanocrystal through a citrate-nitrate complexation combustion method at a low temperature of 200-280 degrees C. The as-combusted Y2O3:Eu phosphors are almost equiaxed crystallites with an average size of 30-40 run, and have an intense red luminescence. The present fuel-deficient method suggests that by control of the ratio of citric acid to nitrates, it is valuable for the fabrication of Y2O3 nanoparticles without heat treatment. This process should be applicable to a wide range of nanocrystal oxides.

Sol-gel combustion synthesis and luminescence Of Y4Al2O9 : Eu3+ nanocrystal

Y4Al2O9:EU3+ phosphor was synthesized through a sol-gel combustion method. The Y4Al2O9 phase can form through sintering at 800 degrees C. This temperature is much lower than that required via the solid state reaction method. The average grain size of the phosphor was about 30 run. Compared with the amorphous phosphor, the charge transfer band of crystalline phosphor shows a blue shift. The emission Of Y4Al2O9:Eu3+ indicates the existence of two luminescent centers, in agreement with the crystal structure of Y4Al2O9. Higher doping concentration could be realized in Y4Al2O9 nanocrystal host lattice. This indicates that the sol-gel combustion synthesis method can increase emission intensity and quenching concentration due to a good distribution of EU3+ activators in Y4Al2O9 host. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cr^4＋，Nd3＋共掺的钆镓石榴石（Cr，Nd：GGG）的光谱性能与光谱参数的研究

用提拉法生长了掺铬、钕的钆镓石榴石(Cr^4+，Nd^3+:GGG)晶体，研究了室温下的吸收光谱和荧光光谱性质，以及晶体中Cr离子浓度对Nd离子光谱性质的影响。应用Judd—ofelt理论计算了强度参数Ωt(t=2，4，6)，自发辐射跃迁几率、荧光分支比和辐射辱命等光谱参数。应用McCumber理论计算^4F3/2→^4I11/2能级跃迁的受激发射截面。结果表明：Cr^3+在300～900nm之间较强地增加了吸收截面，尤其是伴随Cr^3+→Nd^3+有效的能量转移。Cr^4+在1．06μm附近的吸收减弱了

Nd：YAG透明陶瓷的烧成及其显微结构

由溶胶一凝胶／燃烧合成结合法合成了Nd：YAG(掺钕钇铝石榴石，neodymium—doped yttrium aluminium garnet)粉体，用真空烧结法制备了Nd：YAG透明陶瓷。研究了显微结构随烧结温度和保温时间的变化，并对透明陶瓷的晶界结构和成分分布进行了表征。随着烧结温度的提高和保温时间的延长，Nd：YAG陶瓷的密度增大，晶形发育完整，透过率提高。晶粒内部和晶界的化学组成基本相同。所制备的Nd：YAG透明陶瓷在激光工作波长1064nm的透过率达到75％。

Laser-induced damage threshold of ZrO2 thin films prepared at different oxygen partial pressures by electron-beam evaporation

ZrO2, films were deposited by electron-beam evaporation with the oxygen partial pressure varying from 3 X 10(-3) Pa to I I X 10(-3) Pa. The phase structure of the samples was characterized by x-ray diffraction (XRD). The thermal absorption of the films was measured by the surface thermal lensing technique. A spectrophotometer was employed to measure the refractive indices of the samples. The laser-induced damage threshold (LIDT) was assessed using a 1064, nm Nd: yttritium-aluminium-garnet pulsed laser at pulse width of 12 ns. The influence of oxygen partial pressure on the microstructure and LIDT of ZrO2 films was investigated. XRD data revealed that the films changed from polycrystalline to amorphous as the oxygen partial pressure increased. The variation of refractive index at 550 nm wavelength indicated that the packing density of the films decreased gradually with increasing oxygen partial pressure. The absorptance of the samples decreased monotonically from 125.2 to 84.5 ppm with increasing oxygen partial pressure. The damage threshold, values increased from 18.5 to 26.7 J/cm(2) for oxygen partial pressures varying from 3 X 10(-3) Pa to 9 X 10(-3) Pa, but decreased to 17.3 J/cm(2) in the case of I I X 10(-3) Pa. (C) 2005 American Vacuum Society.

Laser-induced damage threshold of ZrO2 thin films prepared at different oxygen partial pressures by electron-beam evaporation

ZrO2, films were deposited by electron-beam evaporation with the oxygen partial pressure varying from 3 X 10(-3) Pa to I I X 10(-3) Pa. The phase structure of the samples was characterized by x-ray diffraction (XRD). The thermal absorption of the films was measured by the surface thermal lensing technique. A spectrophotometer was employed to measure the refractive indices of the samples. The laser-induced damage threshold (LIDT) was assessed using a 1064, nm Nd: yttritium-aluminium-garnet pulsed laser at pulse width of 12 ns. The influence of oxygen partial pressure on the microstructure and LIDT of ZrO2 films was investigated. XRD data revealed that the films changed from polycrystalline to amorphous as the oxygen partial pressure increased. The variation of refractive index at 550 nm wavelength indicated that the packing density of the films decreased gradually with increasing oxygen partial pressure. The absorptance of the samples decreased monotonically from 125.2 to 84.5 ppm with increasing oxygen partial pressure. The damage threshold, values increased from 18.5 to 26.7 J/cm(2) for oxygen partial pressures varying from 3 X 10(-3) Pa to 9 X 10(-3) Pa, but decreased to 17.3 J/cm(2) in the case of I I X 10(-3) Pa. (C) 2005 American Vacuum Society.

Estudo do magmatismo máfico de complexos alcalinos do sudeste do Brasil

Nesta dissertação foram estudas rochas máficas dos complexos alcalinos de Morro de São João, Rio Bonito, Tanguá, Gericinó-Mendanha, Morro Redondo, Itatiaia e Passa Quatro. Essas rochas ocorrem na forma de diques e/ou sills. As amostras coletadas foram classificadas como lamprófiros, fonolitos, gabros e diabásios alcalinos. A análise geoquímica permitiu identificar um trend fortemente insaturado e um trend moderadamente alcalino para os complexos estudados. O primeiro é caracterizado por foiditos e fonolitos como membros parentais e mais evoluídos, respectivamente, enquanto o segundo tem basaltos alcalinos como membros parentais e traquitos como os mais evoluídos. Todas as amostras plotam no campo da série alcalina, sendo majoritariamente miaskíticas, sódicas ou potássicas. Adicionalmente, o estudo geoquímico indicou que os complexos alcalinos representam câmaras magmáticas distintas, onde diferentes processos evolutivos tiveram lugar. As modelagens apontaram dois processos de diferenciação distintos nos complexos estudados. Os complexos alcalinos de Morro de São João, Morro Redondo, Gericinó-Mendanha e Itatiaia estariam relacionados a processos de cristalização fracionada. Por outro lado, o Complexo Alcalino de Passa Quatro teria sido diferenciado por processos de cristalização fracionada com esvaziamento e posterior reabastecimento da câmara magmática (RTF). De um modo geral, esses modelos indicaram a presença de mais do que uma série magmática nos complexos estudados e a não cogeneticidade entre as séries agpaíticas e miaskíticas. A discriminação de fontes foi feita com base na análise dos elementos terras raras das amostras parentais de cada um dos complexos (gabro em Morro de São João e lamprófiro nos demais). No entanto, este procedimento não foi aplicado para o Complexo Alcalino de Morro Redondo, uma vez que todas as suas amostras apresentaram valores de MgO muito abaixo do típico para líquidos parentais. O líquido parental do Complexo Alcalino do Gericinó-Mendanha apresentou razões de La/Yb e La/Nb, maior e menor que a unidade, respectivamente, típicas de derivação a partir fontes férteis. Os líquidos parentais dos outros complexos alcalinos tiveram suas razões La/Yb e La/Nb maiores que a unidade, típicas de derivação a partir de fontes enriquecidas. Os modelos desenvolvidos revelaram que os líquidos parentais de cada um dos complexos estudados estariam relacionados a fontes lherzolíticas com granada residual. Além disso, a fusão parcial destas fontes teria ocorrido num intervalo de 1 a 7% dentro da zona da granada. Finalmente, as modelagens petrogenéticas elaboradas permitiram a proposição de um cenário geodinâmico, envolvendo a descompressão adiabática do manto litosférico e sublitosférico anomalamente aquecidos. As características geoquímicas dos líquidos parentais parecem ter sido controladas essencialmente pela mistura desses dois tipos de fontes.

Comparação entre o Complexo Juiz de fora e a Unidade Granulítica Ponte de Zinco: geocronologia U-Pb em zircão (LA-ICPMS), geoquímica isotópica e composição das fontes geradoras

A comparação entre o Complexo Juiz de Fora e a Unidade Granulítica Ponte de Zinco (Mangaratiba - RJ) revelou que existem diferenças significativas entre essas unidades. Na Unidade Granulítica Ponte de Zinco, são encontrados ortogranulitos de composição granítica e granodiorítica, que representam o embasamento da Unidade, denominada aqui de Ortogranulitos Ribeirão das Lajes. Dois outros litotipos ortoderivados também foram encontrados: (i) um ortognaisse com granada (MAN-JEF-03a), sendo que a granada ocorre de forma subordinada; (ii) ortognaisse leucocrático (MAN-JEF-04), com características miloníticas. Além dessas, rochas metassedimentares também afloram na Unidade Granulítica Ponte de Zinco. Foi interpretado que um ortogranulito (MAN-JEF-01a) de alto-K, com composição monzogranítica, cristalizou em ca. 2653 37 Ma (U-Pb em zircão por LA-ICPMS), afetado por um evento no Neoproterozóico, que gerou os minerais máficos hidratados, observados na análise petrográfica e como mostram as borda de sobrecrescimento em zircão. Sua idade modelo de Nd de 2,7 Ga e seu εNd positivo de +2,1, apontam para uma gênese mantélica, tendo assimilado rochas crustais, pois são encontrados grãos de zircão herdados de aproximadamente 2996 17 Ma e 3343 3.8 Ma. Os dados de litogeoquímica e sua razão 87Sr/86 Sr(t) (0,70529), são compatíveis com uma geração em um arco continental. O ortognaisses com granada do ponto MAN-JEF-03 possui composição granodiorítica. A idade de cristalização interpretada pela análise geocronológica U-Pb em zircão (LA-ICPMS), foi ca. 2117 15 Ma. Esse litotipo foi metamorfizado no Neoproterozóico, sendo a idade obtida pelo intercepto inferior de 631 40 Ma. Seus dados isotópicos apontam para uma rocha juvenil gerada a partir do manto (TDM ≈ de 2,1 Ga e εNd = +3,4). Sua alta razão 87Sr/86 Sr(t) (0,710 ) juntamente com os grãos de zircão herdados (2,6 Ga) e a presença de enclaves, indicam assimilação de rochas crustais. O ortognaisse leucocrático (MAN-JEF-04) classificado como alto-K, possui composição monzogranítica, idade 2132 9,4 Ma U-Pb em zircão (LA-ICPMS). Um único grão relíquiar de ortopiroxênio encontrado em lâmina, , indica que a rocha já foi submetida a metamorfismo de fácies granulito, porém esse evento não deixou registro nos grãos analisados. O retrometamorfismo pode ter ocorrido em dois momentos, 647 11 Ma e 595 38 Ma, calculados através da concordia age, em sobrecrescimentos homogêneos e, pelo intercepto inferior, respectivamente. Sua baixa razão 87Sr/86 Sr(t) (≈ 0,703) associada com εNd positivo (+2,3) e sua idade modelo de aproximadamente 2,1 Ga, revelam que a rocha foi formada por um material mantélico juvenil. Já as análises geocronológicas em U-Pb em zircão (LA-ICPMS) na região de Juiz de Fora (MG), revelaram a existência de dois litotipos Arqueanos: um ortogranulito granodiorítico (MB-JEF-01b), de baixo-K com idade de 2849 11 Ma e com herança de 2975 10 Ma. Seu εNd positivo (+5,9) aponta para uma gênese a partir do manto depletado, já sua alta razão 87Sr/86Sr(t) (≈0,709) indica contaminação de Rb de fontes externas, talvez causada pela assimilação da crosta, como revelam os zircões herdados e/ou fluidos retrometamorficos. Outro litotipo é uma rocha gabróica do tipo E-MORB, cuja idade foi calculada em 2691 14 Ma, com retrometamorfismo ocorrido no intervalo de 604 67 Ma, obtida pelo intercepto inferior. Seu εNd igual a +3,4 e sua razão 87Sr/86 Sr(t) (≈0,701) mostram extração a partir do manto depletado. Novos dados isotópicos do CJF na região de Três Rios (RJ) e Juiz de Fora (MG), sugerem que os ortogranulitos calcioalcalinos podem representar grupos distintos. Rochas com εNd positivos são consequentemente associadas ao manto depletado, porém rochas com εNd negativos devem ter sido geradas por fusão crustal, que podem ser fusão de crosta inferior, devido a razão 87Sr/86 Sr(t) (0,70514) encontrada no amostra MB-JEF-02a (ortogranulito de alto-K) ou tendo a crosta contribuição nas gênese dessas rochas. Os ortogranulitos básicos possuem εNd positivos com baixas razões 87Sr/86 Sr(t) , o que indica extração a partir do manto depletado, porém sua razões La/YbN e La/NbN maiores que 1, revelam alguma contribuição de uma fonte enriquecida, assim também mostram suas razões Pb/Pb, que são maiores do que as razões calculadas para evolução de Pb na Terra. Essas interpretações ainda podem ser estendidas para um ortoanfibolito da série alcalina, encontrado na região de Três Rios (RJ).

Geocronologia (40Ar/39Ar e U-Pb), petrografia e litogeoquímica da intrusão alcalina do Marapicu RJ

A intrusão alcalina do Marapicu é uma intrusão localizada no maciço Marapicu-Gericinó-Mendanha situado na região metropolitana do Rio de Janeiro. Este maciço é formado por dois corpos alcalinos: Marapicu e Mendanha que fazem parte do lineamento magmático Poços de Caldas-Cabo Frio. Este lineamento inclui dezenas de corpos ígneos alcalinos de idade Cretácea com uma direção preferencial WNW-ESE. Os litotipos mais abundantes do Maciço Marapicu são representados por nefelina sienitos e sienitos de caráter plutônico, além de, fonolitos caracterizados por intrusões rasas geralmente em forma de diques. Além desses litotipos foram amostradas duas rochas com características químicas de magma parental (lamprófiro e fonolito tefrítico), porém, essas duas amostras não apresentam relação genética com as demais. Também foi amostrado um nefelina sienito que possui sodalita azul como feldspatóide, sendo assim, chamado de nefelina sodalita sienito. Entre os fonolitos coletados para esse trabalho, uma amostra apresenta granada melanita em sua assembleia mineralógica, e esta foi então denominada melanita fonolito. Quimicamente as rochas do Marapicu formam uma série alcalina predominantemente insaturada em sílica, miaskítica e metaluminosa. Dentro desta série se observam duas suítes sendo uma potássica (predominante) e outra sódica. A evolução química do corpo se deu por processo de cristalização fracionada com ou sem assimilação de crosta continental provavelmente dentro de uma fonte mantélica enriquecida. Duas idades de cristalização foram obtidas para o Maciço do Marapicu sendo uma idade 40Ar/39Ar de 80,46 0,58 Ma em hornblenda, e uma idade U-Pb em zircão bastante concordante de 78,0 2,1 Ma. Os dados apresentados aqui em conjunto com dados da literatura apontam para dois modelos geodinâmicos de geração dos corpos alcalinos do sudeste brasileiro, um considera a existência de uma pluma mantélica gerada na astenosfera, o outro tem por base a hipótese de flexura crustal e considera que a carga de sedimentos depositados na plataforma continental exerceria esforços que provocariam fraturas profundas permitindo a ascenção desses magmas. O presente trabalho vem para contribuir no entendimento do alojamento dos corpos alcalinos do sudeste brasileiro através do estudo especifico do Maciço Marapicu em conjunto com dados da literatura