Heterogeneidade geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb e gases nobres) do manto superior patagônico: depleção e metassomatismo em um ambiente de Back-Arc continental - Jalowitzki, Tiago Luis Reis (2015)
A região de back-arc continental da Patagônia oferece a oportunidade de estudar a composição do manto terrestre, pois amostras de xenólitos mantélicos trazidas à superfície por lavas basálticas. Ambas fornecem valiosas informações sobre a fonte, bem como dos processos metassomáticos que promovem heterogeneidades geoquímicas e isotópicas no manto subcontinental. Com o objetivo de compreender a gênese e a contribuição de agentes metassomáticos em amostras de xenólitos mantélicos e de basaltos alcalinos, o presente estudo reporta novos dados geoquímicos, idades K-Ar, isótopos de Sr-Nd-Pb e isótopos de gases nobres. Com base nas composições mineralógicas, geoquímicas e isotópicas (Sr-Nd-Pb), o primeiro manuscrito desta tese propõe dois novos grupos de basaltos datados do Cenozoico com assinatura intraplaca, Grupo I e Grupo II. A área de estudo está amplamente distribuída através do back-arc continental da Patagônia. Os basaltos do Grupo I são resultantes de baixos graus de fusão parcial (<3%) a partir de uma fonte astenosférica com flogopita estável na zona de estabilidade de granada-peridotitos (113-134 km) com razões isotópicas de Sr-Nd-Pb representativas de OIB depletado. Essas características sugerem que o vulcanismo intraplaca tem relação com anomalias composicionais (“wetspots”), o que poderia estar relacionado a uma anomalia térmica abaixo da Patagônia (TP = 1400-1563°C). Por outro lado, sugerimos que a fusão parcial (5-10%) de veios piroxeníticos próximos ao limite litosferaastenosfera (89-94 km) foram capazes de produzir as características geoquímicas e isotópicas de manto enriquecido (EMI) observadas nos basaltos do Grupo II sem a influência de anomalia térmica (TP = 1305-1364°C). Em geral, a quantidade de componentes derivados da placa diminui em direção à leste, refletindo variação geoquímica a partir da distância do arco vulcânico. O segundo manuscrito apresenta novos dados geoquímicos e isotópicos (Sr-Nd-Pb) de amostras de espinélio-lherzolitos e de seus basaltos hospedeiros. A área de estudo é representada por um fluxo de lava próximo à cidade de Coyhaique, back-arc chileno. Essa ocorrência é uma das mais próximas da margem convergente, estando a ~320 km da fossa do Chile. A idade K-Ar obtida para as amostras do basalto hospedeiro são de 54 Ma. Com base nos dados geoquímicos e isotópicos, esse basalto alcalino apresenta assinatura do tipo OIB (OIB-like), foi gerado a partir de baixos graus de fusão parcial (até 6%) dentro do campo de estabilidade da granada e, provavelmente, é o resultado da ressurgência astenosférica através da abertura de uma janela astenosférica como consequência da subducção da dorsal de Farallón-Aluk. Os espinélio-lherzolitos mostram características marcantes de metassomatismo relacionado à zona de subducção, tais como pronunciadas anomalias negativas de Nb-Ta-Ti. No entanto, com base nos dados geoquímicos e isotópicos, essas rochas requerem um SCLM heterogêneo, resultante da mistura entre um componente depletado (DMM ou PREMA) e até 15% de componentes derivados da placa oceânica de Aluk. O agente metassomatizante é representado por diferentes proporções de líquidos resultantes da fusão de sedimentos da fossa do Chile (até 60%) e de uma crosta oceânica modificada (mais de 40%). Por fim, o terceiro manuscrito é baseado em composições inéditas de gases nobres e em novas razões isotópicas de Sr-Nd-Pb de xenólitos mantélicos do Campo Vulcânico de Pali-Aike e de Gobernador Gregores. Os dados isotópicos de gases nobres indicam que o SCLM patagônico reflete a mistura entre o ar e dois membros finais mantélicos. Os peridotitos de Pali-Aike representam o SCLM desgaseificado e intrínseco com assinatura fortemente radiogênica/nucleogênica, como mostrado pelas elevadas razões de 4He/3He, 21Ne/22Ne, e 40Ar/36Ar comparadas à fonte de MORB. Em relação aos componentes mantélicos, os peridotitos de Gobernador Gregores representam uma mistura entre o SCLM (Pali-Aike) e o MORB. O metassomatismo de um componente do tipo MORB pode ser observado através das composições isotópicas de He e Ne, podendo ser tectonicamente explicado pela ressurgência do manto astenosférico em resposta à abertura de uma janela astenosférica abaixo da Patagônia como consequência da subducção da dorsal do Chile. Adicionalmente, essas rochas mostram composições depletadas de Sr-Nd-Pb e uma idade de 13,64 ± 0,83 Ma foi obtida através de uma isócrona de Rb-Sr baseada na composição isotópica da rocha-total, clinopiroxênio e flogopita. Esses dados representam a idade de formação da flogopita, que é um mineral essencial para determinar a idade do metassomatismo e sua potencial associação com eventos geotectônicos. Sendo assim, é possível relacionar a formação desse mineral com a colisão da dorsal do Chile contra a fossa do Chile e a subsequente abertura da janela astenosférica.