Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / 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. / The petrogenesis of Early Cretaceous dolerites within the Serra do Mar Dyke Swarm in the region of Angra dos Reis (RJ) is presented in this dissertation. The dykes are associated with the Gondwana breakup and intrude rocks of the so-called Occidental Terrane and the Rio Negro Magmatic Arc within the Late Proterozoic-Ordovician Ribeira Orogen. Tipically, the intrusions are subvertical bearing a N039E preferential trend with sharp, linear contacts with their country rocks. The dolerites are essentially composed of plagioclase and clinopyroxene (augite and pigeonita). Quartz, opaque minerals, apatite and olivine occur as accessory minerals. The secondary phases are biotite, eterog and eterogene. The dolerites constitute a transitional series with tholeiitic affinity. Whole-rock geochemical data reveal the existence of five high-TiO2 suites which were discriminated on the basis of La/Yb ratios for samples with similar MgO contents. Petrogenesis analysis were done for suite 2 only due to scarcity of samples in the other four suites. As such, petrogenetic interpretation and modeling points to fractional crystallization as the likely evolutionary process associated with suite 2 dolerites. Samples representing parental liquids of five the high-TiO2 suites show values of La/Nb and La/Yb ratios greater than unity which points to at least a contribution of the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) for their genesis. Nevertheless, source mixing processes may have operated since the marked composition of the SCLM (as the Nb depletion, for instance) tends to obliterate most of the geochemical characteristics of other mantle sources. Petrogenetic eteroge indicates that the all five studied suites are related to harzbugitic sources with residual garnet pointing to a thick SCLM by the time of the Gondwana breakup. Suite 5 cannot be associated with the same mantle source that generated suites 1, 2, 3, and 4 which in turn can be related to different amounts of partial melting from a common mantle source (respectively, 44%, 35%, 31% and 25%). As all five suites are close related in space, processes involving vertical chemical eterogeneities within the SCLM as opposed to lateral ones should be considered when putting constraints on geodynamic models for the Gondwana breakup.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / 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. / The petrogenesis of Early Cretaceous dolerites within the Serra do Mar Dyke Swarm in the region of Angra dos Reis (RJ) is presented in this dissertation. The dykes are associated with the Gondwana breakup and intrude rocks of the so-called Occidental Terrane and the Rio Negro Magmatic Arc within the Late Proterozoic-Ordovician Ribeira Orogen. Tipically, the intrusions are subvertical bearing a N039E preferential trend with sharp, linear contacts with their country rocks. The dolerites are essentially composed of plagioclase and clinopyroxene (augite and pigeonita). Quartz, opaque minerals, apatite and olivine occur as accessory minerals. The secondary phases are biotite, eterog and eterogene. The dolerites constitute a transitional series with tholeiitic affinity. Whole-rock geochemical data reveal the existence of five high-TiO2 suites which were discriminated on the basis of La/Yb ratios for samples with similar MgO contents. Petrogenesis analysis were done for suite 2 only due to scarcity of samples in the other four suites. As such, petrogenetic interpretation and modeling points to fractional crystallization as the likely evolutionary process associated with suite 2 dolerites. Samples representing parental liquids of five the high-TiO2 suites show values of La/Nb and La/Yb ratios greater than unity which points to at least a contribution of the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) for their genesis. Nevertheless, source mixing processes may have operated since the marked composition of the SCLM (as the Nb depletion, for instance) tends to obliterate most of the geochemical characteristics of other mantle sources. Petrogenetic eteroge indicates that the all five studied suites are related to harzbugitic sources with residual garnet pointing to a thick SCLM by the time of the Gondwana breakup. Suite 5 cannot be associated with the same mantle source that generated suites 1, 2, 3, and 4 which in turn can be related to different amounts of partial melting from a common mantle source (respectively, 44%, 35%, 31% and 25%). As all five suites are close related in space, processes involving vertical chemical eterogeneities within the SCLM as opposed to lateral ones should be considered when putting constraints on geodynamic models for the Gondwana breakup.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lamprófiros e diabásios alcalinos afloram no litoral dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro e integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (EDSM). Essas rochas ocorrem sob a forma de diques e intrudem o Orógeno Ribeira, de idade Neoproterozóica/Cambro-Ordoviciana, inserindo-se no contexto geodinâmico de abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Cretáceo Superior. Essas intrusões são subverticais e orientam-se preferencialmente a NE-SW, seguindo a estruturação das rochas encaixantes. Os lamprófiros são classificados como monchiquitos e camptonitos e exibem, respectivamente, textura hipocristalina e holocristalina. Apresentam também textura panidiomórfica, fenocristais de clinopiroxênio e olivina, imersos em matriz formada essencialmente por esses mesmos minerais, além de biotita, kaersutita e minerais opacos. O camptonito apresenta ainda plagioclásio na matriz. Os diabásios alcalinos são hipocristalinos a holocristalinos, equigranulares a inequigranulares, com fenocristais de olivina e/ou clinopiroxênio e/ou plagioclásio, em uma matriz composta essencialmente por esses minerais. As rochas estudadas caracterizam séries alcalinas miaskíticas, com os lamprófiros sendo tanto sódicos, potássicos e ultrapotássicos e os diabásios alcalinos como predominantemente sódicos. Modelagens petrogenéticas envolvendo possíveis processos evolutivos mostram que é improvável que os lamprófiros sejam cogenéticos por processos evolutivos envolvendo tanto cristalização fracionada, com ou sem assimilação concomitante, quanto hibridização. O mesmo ocorre para os diabásios alcalinos. A discriminação de fontes mantélicas foi feita com base nos teores de elementos traços de amostras representativas de líquidos parentais e indica que esse magmatismo alcalino está relacionado a fontes lherzolíticas com fusão parcial na zona de estabilidade do espinélio, isto é, a poucas profundidades. Os dados litogeoquímicos e isotópicos do sistema Sr-Nd das rochas estudadas sugerem tanto o envolvimento de fontes férteis, associadas ao manto sublitosférico, quanto de fontes enriquecidas, relacionadas ao manto litosférico subcontinental. Modelagens de mistura binária revelam que a petrogênese dos lamprófiros e diabásios alcalinos envolveu uma grande participação de um componente fértil misturado com contribuições menores de um componente enriquecido. Idades TDM (760-557 Ma) obtidas sugerem remobilização do manto litosférico no Neoproterozóico, talvez relacionadas à subducção da Placa São Francisco preteritamente à colisão do Orógeno Ribeira. Altas razões CaO/Al2O3 para os líquidos lamprofíricos menos evoluídos, altos teores de Zr, correlações negativas Zr/Hf e Ti/Eu e associação com carbonatitos indicam condições metassomáticas de alto CO2/H2O. Em escala local, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera não isotérmica parecem mais aplicáveis. No entanto, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera isotérmica (com o envolvimento de plumas) parecem mais indicados num contexto regional, considerando-se outras províncias alcalinas contemporâneas e correlatas. / Alkaline lamprophyres and alkaline diabases of the Serra do Mar Dyke Swarm (SMDS) outcrop along the Southeastern Brazil. These dykes intrude rocks of the so-called Rio Negro Magmatic Arc within the Late Proterozoic-Ordovician Ribeira Orogen and are associated with the opening of South Atlantic Ocean during the Late Cretaceous. Typically, the intrusions are subvertical bearing a NE-SW preferential trend which follows the main lineaments in the area. The lamprophyres are classified as monchiquites and camptonites and show holocrystalline and hypocrystalline textures, respectively. They also have panidiomorphic texture and olivine and clinopyroxene phenocrysts within a matrix composed essentially by these same minerals, kaersutite and biotite. Camptonites still have plagioclase in the matrix. The alkaline diabases are holo- to hypocrystalline, equi- to inequigranular rocks with olivine and/or clinopyroxene and/or plagioclase phenocrysts in a matrix composed essentially by these minerals. These alkaline rocks have miaskitic compositions. Lamprophyres are sodic, potassic and ultrapotassic and alkaline diabases are predominantly sodic. Petrogenetic modeling indicates that lamprophyres are unlikely to be cogenetic by evolutionary processes involving either fractional crystallization, with or without concomitant assimilation, or hybridization. The same applies to the alkaline diabases. Modal-batch partial melting models using samples representing parental liquids indicate that these alkalines mafic rocks are related to lherzolitic sources and that partial melting occurred in the spinel stability field, pointing to a thin continental lithosphere in the region. Lithogeochemical and Sr-Nd isotopic data show that the petrogenesis of these alkaline rocks can be assigned to mixing of mantle sources. Binary mixing models and assimilation tests reveal that the petrogenesis of the lamprophyres and alkaline diabases involve a large amount of participation of a fertile component with small contribution of an enriched component. TDM model ages for the studied rocks suggest remobilization ages of the of the lithospheric mantle during the Neoproterozoic, possibly related to the subduction of the San Francisco plate prior to the collision of the Ribeira Orogen. The high CaO/Al2O3 ratios of less evolved lamprophyric melts, high Zr contents, Zr/Hf and Ti/Eu negative correlations and association with carbonatites point to high CO2/H2O conditions during metassomatism of the subcontinental lithospheric mantle. Geodynamic models based on the non-isothermal asthenospheric mantle seem to apply to the studied mafic alkaline magmatism on a local scale although the isothermal asthenospheric mantle model appears to conceal the petrogenesis of other coeval alkaline provinces in central and southeastern Brazil.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lamprófiros e diabásios alcalinos afloram no litoral dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro e integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (EDSM). Essas rochas ocorrem sob a forma de diques e intrudem o Orógeno Ribeira, de idade Neoproterozóica/Cambro-Ordoviciana, inserindo-se no contexto geodinâmico de abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Cretáceo Superior. Essas intrusões são subverticais e orientam-se preferencialmente a NE-SW, seguindo a estruturação das rochas encaixantes. Os lamprófiros são classificados como monchiquitos e camptonitos e exibem, respectivamente, textura hipocristalina e holocristalina. Apresentam também textura panidiomórfica, fenocristais de clinopiroxênio e olivina, imersos em matriz formada essencialmente por esses mesmos minerais, além de biotita, kaersutita e minerais opacos. O camptonito apresenta ainda plagioclásio na matriz. Os diabásios alcalinos são hipocristalinos a holocristalinos, equigranulares a inequigranulares, com fenocristais de olivina e/ou clinopiroxênio e/ou plagioclásio, em uma matriz composta essencialmente por esses minerais. As rochas estudadas caracterizam séries alcalinas miaskíticas, com os lamprófiros sendo tanto sódicos, potássicos e ultrapotássicos e os diabásios alcalinos como predominantemente sódicos. Modelagens petrogenéticas envolvendo possíveis processos evolutivos mostram que é improvável que os lamprófiros sejam cogenéticos por processos evolutivos envolvendo tanto cristalização fracionada, com ou sem assimilação concomitante, quanto hibridização. O mesmo ocorre para os diabásios alcalinos. A discriminação de fontes mantélicas foi feita com base nos teores de elementos traços de amostras representativas de líquidos parentais e indica que esse magmatismo alcalino está relacionado a fontes lherzolíticas com fusão parcial na zona de estabilidade do espinélio, isto é, a poucas profundidades. Os dados litogeoquímicos e isotópicos do sistema Sr-Nd das rochas estudadas sugerem tanto o envolvimento de fontes férteis, associadas ao manto sublitosférico, quanto de fontes enriquecidas, relacionadas ao manto litosférico subcontinental. Modelagens de mistura binária revelam que a petrogênese dos lamprófiros e diabásios alcalinos envolveu uma grande participação de um componente fértil misturado com contribuições menores de um componente enriquecido. Idades TDM (760-557 Ma) obtidas sugerem remobilização do manto litosférico no Neoproterozóico, talvez relacionadas à subducção da Placa São Francisco preteritamente à colisão do Orógeno Ribeira. Altas razões CaO/Al2O3 para os líquidos lamprofíricos menos evoluídos, altos teores de Zr, correlações negativas Zr/Hf e Ti/Eu e associação com carbonatitos indicam condições metassomáticas de alto CO2/H2O. Em escala local, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera não isotérmica parecem mais aplicáveis. No entanto, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera isotérmica (com o envolvimento de plumas) parecem mais indicados num contexto regional, considerando-se outras províncias alcalinas contemporâneas e correlatas. / Alkaline lamprophyres and alkaline diabases of the Serra do Mar Dyke Swarm (SMDS) outcrop along the Southeastern Brazil. These dykes intrude rocks of the so-called Rio Negro Magmatic Arc within the Late Proterozoic-Ordovician Ribeira Orogen and are associated with the opening of South Atlantic Ocean during the Late Cretaceous. Typically, the intrusions are subvertical bearing a NE-SW preferential trend which follows the main lineaments in the area. The lamprophyres are classified as monchiquites and camptonites and show holocrystalline and hypocrystalline textures, respectively. They also have panidiomorphic texture and olivine and clinopyroxene phenocrysts within a matrix composed essentially by these same minerals, kaersutite and biotite. Camptonites still have plagioclase in the matrix. The alkaline diabases are holo- to hypocrystalline, equi- to inequigranular rocks with olivine and/or clinopyroxene and/or plagioclase phenocrysts in a matrix composed essentially by these minerals. These alkaline rocks have miaskitic compositions. Lamprophyres are sodic, potassic and ultrapotassic and alkaline diabases are predominantly sodic. Petrogenetic modeling indicates that lamprophyres are unlikely to be cogenetic by evolutionary processes involving either fractional crystallization, with or without concomitant assimilation, or hybridization. The same applies to the alkaline diabases. Modal-batch partial melting models using samples representing parental liquids indicate that these alkalines mafic rocks are related to lherzolitic sources and that partial melting occurred in the spinel stability field, pointing to a thin continental lithosphere in the region. Lithogeochemical and Sr-Nd isotopic data show that the petrogenesis of these alkaline rocks can be assigned to mixing of mantle sources. Binary mixing models and assimilation tests reveal that the petrogenesis of the lamprophyres and alkaline diabases involve a large amount of participation of a fertile component with small contribution of an enriched component. TDM model ages for the studied rocks suggest remobilization ages of the of the lithospheric mantle during the Neoproterozoic, possibly related to the subduction of the San Francisco plate prior to the collision of the Ribeira Orogen. The high CaO/Al2O3 ratios of less evolved lamprophyric melts, high Zr contents, Zr/Hf and Ti/Eu negative correlations and association with carbonatites point to high CO2/H2O conditions during metassomatism of the subcontinental lithospheric mantle. Geodynamic models based on the non-isothermal asthenospheric mantle seem to apply to the studied mafic alkaline magmatism on a local scale although the isothermal asthenospheric mantle model appears to conceal the petrogenesis of other coeval alkaline provinces in central and southeastern Brazil.