Geocronologia e petrogênese do complexo ultramáfico alcalino carbonatítico de Jacupiranga (SP)
| Ano de defesa: | 2017 |
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Chmyz, LuannaUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências da Terra. Programa de Pós-Graduação em GeologiaBiondi, J. C. (João Carlos)Arnaud, Nicolas2017-08-07T14:43:20Z2017-08-07T14:43:20Z2017http://hdl.handle.net/1884/47362Orientadores : Prof. Dr. João Carlos Biondi (UFPR), Dr. Nicolas Arnaud (Géoscience Montpellier)Texto em francês, português e inglêsTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 24/02/2017Inclui referências : f. 157-169Área de concentração: Geologia exploratóriaResumo: O Complexo de Jacupiranga (Cajati, SP) é uma das várias ocorrências alcalinas de idade Meso-Cenozoica intrudidas ao longo das margens da Bacia do Paraná, na região centrosudeste da Plataforma Sul-Americana. Esta unidade é constituída por uma grande variedade de litotipos: dunitos, wehrlitos, clinopiroxenitos, rochas da série ijolítica, dioritos, sienitos, monzonitos, fonolitos, lamprófiros e carbonatitos. Ao passo que os carbonatitos têm sido extensamente estudados nas últimas décadas, haja vista hospedarem um importante depósito de fosfato, pouca atenção foi concedida às rochas silicáticas. Este estudo apresenta novos dados geocronológicos, de química mineral, geoquímicos e isotópicos para o Complexo de Jacupiranga, visando ao melhor entendimento da origem e evolução da unidade. Idades 40Ar/39Ar de diferentes litotipos variam entre 133,7±0,5 Ma e 131,9±0,5 Ma, enquanto a idade concórdia obtida por U-Pb SHRIMP em zircão é de 134,9±0,65 Ma, indicando que a colocação da unidade foi contemporânea à extrusão dos basaltos toleíticos da Província Magmática do Paraná. Apesar de não ser possível definir uma sequência de colocação entre clinopiroxenito, diorito e lamprófiro, o monzonito tem tanto idades 40Ar/39Ar quanto U-Pb mais antigas que as demais rochas. Duas séries magmáticas são propostas para os litotipos silicáticos, considerando suas composições químicas: (1) série fortemente insaturada em sílica, possivelmente relacionada a magmas parentais nefeliníticos e (2) série moderadamente insaturada em sílica, relacionada a magmas basaníticos. Os lamprófiros são considerados representativos do magma basanítico. A composição dos líquidos calculados em equilíbrio com núcleos de diopsídio dos clinopiroxenitos é similar aos lamprófiros, indicando que parte dos clinopiroxenitos se associa ao magma basanítico. Monzonito e meladiorito apresentam características petrográficas, composicionais e isotópicas (87Sr/86Sri: 0,705979-0,706086; 143Nd/144Ndi: 0,511945-0,512089) que sugerem processos de assimilação crustal, apesar que de caráter local e restritos a alguns pulsos de magma basanítico. Os carbonatitos apresentam razões isotópicas (Nd e Pb) e composições traço (e.g. Ba/La, Nb/Ta) que descartam um vínculo com as rochas silicáticas por imiscibilidade de líquidos. Propõem-se dois cenários: um magma primário de composição carbonatítica, gerado diretamente por fusão do manto, ou um magma secundário gerado por imiscibilidade a partir de uma componente silicática ainda desconhecida na unidade. Dados isotópicos de Nd-Sr-Pb-Hf indicam uma importante contribuição do manto subcontinental litosférico (SCLM) na gênese das rochas do complexo. Os lamprófiros e os líquidos calculados em equilíbrio com os clinopiroxênios apresentam razões relativamente elevadas de CaO/Al2O3 e La/Zr e baixo Ti/Eu, indicando um manto litosférico metassomatizado por fluidos ricos em CO2 e mecanismos de fusão "vein-plus-wall-rock". Variações composicionais entre esses líquidos são interpretadas como decorrentes da mistura entre a fusão de veios metassomáticos com a fusão de peridotitos, além de diferentes proporções de clinopiroxênio/granada na fonte. Variações nos valores de ??Hf sugerem que o líquido basanítico resulta de uma maior contribuição de veios wehrlíticos, enquanto o magma nefelinítico seria gerado a partir de contribuições um pouco mais significativa das encaixantes peridotíticas, apesar de ambos os líquidos serem enriquecidos. Depleção em Nb-Yb, enriquecimento em ETR leves em relação aos pesados e enriquecimento em Cs, Rb e Sr nos lamprófiros sugerem que as reações metassomáticas na fonte mantélica associamse a fluidos derivados de processos de subducção. As idades modelo TDM indicam o caráter heterogêneo da fonte mantélica e são coerentes com os valores geralmente obtidos para as ocorrências alcalinas do sudeste da Plataforma Sul Americana. Palavras-chave: magmatismo alcalino; carbonatito; magma parental; isótopos; idades argônio.Abstract: The Jacupiranga Complex (Cajati, SP) is one of several Meso-Cenozoic alkaline units intrusive along the Parana Basin margins, in the Central-Southeastern part of the South American Platform. This unit comprises a large variety of lithotypes: dunites, wehrlites, clinopyroxenites, rocks from the ijolite series, diorites, syenites, manzonites, phonolites, lamprophyres, and carbonatites. While carbonatites have been extensively investigated over the last decades, as they host an important phosphate ore deposit, little attention has been paid to the silicate rocks. The current study presents new geochronological, mineralogical, geochemical, and isotopic data on the Jacupiranga Complex, in order to better understand the origin and evolution of the unit. 40Ar/39Ar ages for different lithotypes range from 133.7±0.5 Ma to 131.9±0.5 Ma, while monzonite zircon analyzed by SHRIMP yields a U-Pb concordia age of 134.9±0.65 Ma, indicating that the Jacupiranga emplacement was contemporaneous with the extrusion of the tholeiites of the Paraná Magmatic Province. There seems to be no obvious age progression for clinopyroxenites, diorites, or lamprophyres, although the monzonite yield both 40Ar/39Ar and U-Pb ages older than those of the other rocks. Geochemical compositions of the silicate rocks are used to evaluate two main magma-evolution trends for that unit: (1) a strongly silica-undersaturated series, probably related to nephelinite melts and (2) a mildly silica-undersaturated series related to basanite melts. Lamprophyre dikes within the complex are considered as good representatives of the basanite parental magma. Compositions of the calculated melts in equilibrium with diopside cores from clinopyroxenites are quite similar to those of the lamprophyres, suggesting that at least a part of the clinopyroxenites is related to the basanite series. Meladiorite and monzonite show petrographic features and geochemical and isotope compositions (87Sr/86Sri: 0.705979-0.706086 and 143Nd/144Ndi: 0.511945-0.512089) suggestive of crustal assimilation, although it may be relegated to a local process and to some basanite batches. Carbonatites yield isotopic ratios (Nd and Pb) and trace elements composition (e.g. Ba/La, Nb/Ta) that preclude a link by liquid immiscibility with the silicate rocks. Two scenarios are envisaged: a primary magma of carbonatite composition originated by direct partial melting of the mantle or an origin by immiscibility from a hypothetical silicate magma currently unknown in the complex. Nd-Sr-Pb-Hf isotopic data indicate an important contribution of the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) in the genesis of those rocks. Lamprophyres and calculated melts in equilibrium with clinopyroxene show relatively high CaO/Al2O3 and La/Zr ratios and low Ti/Eu, indicating a lithospheric mantle metasomatized by CO2-rich fluids and vein-plus-wall-rock melting mechanisms. Compositional variations among those liquids are attributed to the mixing between metasomatic veins partial melt and peridotite partial melt, as well as to differences in the clinopyroxene/garnet ratios in the mantle. ??Hf variations suggest a slightly higher role of the wall-rock peridotite as a source component for the nephelinites, whereas the basanite parental magma is mainly related to the wehrlite veins, although both are enriched magmas. Depletion in Nb-Yb, enrichment of LREE relative to HREE, and enrichment in Cs, Rb and Sr in the lamprophyres suggest that the metasomatic reactions in the mantle source were caused by slab-derived fluids. TDM model ages indicate the heterogeneous nature of the mantle source and are coherent with the values generally obtained for the alkaline occurrences from the Central-Southeastern part of the South-American Platform. Key-words: alkaline magmatism; carbonatite; parental magma; isotopes ; Ar ages.Résumé: Le Complexe de Jacupiranga (Cajati, SP) est un ensemble magmatiquealcaline qui appartient à une série de plusieurs complexes similaires du Méso-Cénozoïque situés aux confins du bassin de Paraná, dans la région sud-est de la Plate-forme Sud-Américaine. Cette unité présente une grande variété de roches: dunites, wehrlites, clinopyroxénites, roches de la série ijolitique, diorite, syénite, monzonite, phonolites, lamprophyres et carbonatites. Les carbonatites ont été largement étudiés au cours des dernières décennies, grâce à l?importance de sa minéralisation en phosphate, au contraire des roches silicatées qui ont été très peu étudiées. Cette étude présente de nouvelles données géochronologiques, de chimie minérale, et de géochimie et isotopique pour le Complexe Jacupiranga, visant à mieux comprendre l'origine et l'évolution de l'unité. Les âges obtenus par la méthode 40Ar/39Ar des différents lithotypes varient entre 133,7±0,5 Ma et 131,9±0,5 Ma, tandis que l?âge obtenu par U-Pb sur zircon par SHRIMP est de 134,9±0,65 Ma, indiquant que la mise en place de l'unité a été contemporaine de l?extrusion des tholéiites de la Province Magmatique du Paraná. Bien qu'il ne soit pas possible de définir une séquence de mise en place précise entre les différents lithotypes la monzonite présente les âges argon et U-Pb les plus anciens. Deux séries magmatiques sont proposées pour les roches silicatées, compte tenu de leurs compositions chimiques: (1) une série fortement soussaturée en silice, éventuellement liée à un magma parental de composition néphélinitique et (2) une deuxième série modérément sous-saturé, liée à des magmas basanitiques dont les lamprophyres pourraient être représentatifs. La composition calculée du liquide en équilibre avec les coeurs desdiopsides des clinopyroxénites est similaire à celle des lamprophyres, ce qui indique qu'une partie des clinopyroxénites est associée au magma basanitique. La monzonite et la meladiorite présentent des caractéristiques pétrographiques, compositionnelle et isotopique (87Sr/86Sri: 0,705979 à 0,706086; 143Nd/144Ndi: 0,511945 à 0,512089) qui suggèrent une faible contamination crustale par assimilation, mais qui reste locale et limitée à quelques injections. Les carbonatites ont des rapports isotopiques (Nd et Pb) et des compositions en éléments en trace (e.g. Ba/La, Nb/Ta) qui excluent un lien avec les roches silicatées connues dans le complexe par simple immiscibilité de liquide. Deux scénarios sont proposés: un magma carbonatitique primaire, généré directement par la fusion du manteau, ou un magma généré par l?immiscibilité d'un composant silicaté encore inconnu dans l'unité. Les données Nd-Sr-Pb-Hf indiquent une contribution importante du manteau lithosphérique subcontinental dans la genèse des roches du complexe. Les lamprophyres et le liquide calculé en équilibre avec le clinopyroxène ont des rapports CaO/Al2O3 et La/Zr relativement élevés et Ti/Eu faibles, ce qui indique un manteau lithosphérique métasomatisé par des fluides riches en CO2 et des mécanismes de fusion "vein-plus-wall-rock". Les différences de composition entre ces liquides sont interprétés comme comme résultant du mélange entre les liquides issus de la fusion des veines métasomatiques et des péridotites encaissantes, ainsi que des proportions différentes de clinopyroxène/grenat à la source. Les variations dans les valeurs ??Hf suggèrent que le magma basanitique représente une contribution plus grande des veines wehrlitiques, tandis que le magma nephelinitique a été généré à partir de contributions un peu plus importantes des peridotites. L?appauvrissement en Nb, Yb, et l?enrichissement en terres rares légères et en Cs, Rb et Sr dans les lamprophyres suggèrent que les reactions métasomatiques dans la source mantellique ont été associées à des fluides dérivés de processus de type subduction. Les âges modèles TDM indiquent une source mantellique hétérogène d?âge similaire avec les complexes alcalins du Sud-Est de la Plate-forme Sud-Américaine. Mots clés : magmatisme alcalin; carbonatite; magma parental; géochimie isotopiques ; géochronologie Ar-Ar et U/Pb.195 f. : il. algumas color., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalGeologiaRochas igneasPetrogeneseTesesGeocronologia e petrogênese do complexo ultramáfico alcalino carbonatítico de Jacupiranga (SP)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - LUANNA CHMYZ.pdfapplication/pdf12648354https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/47362/1/R%20-%20T%20-%20LUANNA%20CHMYZ.pdff66f0bcb2d928235c7493038b8830441MD51open access1884/473622017-08-07 11:43:21.233open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/47362Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082017-08-07T14:43:21Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false |
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