The dykes from the Igaliko Nepheline Syenite complex belong to at least 3 individual swarms (i) a Mid-Gardar swarm in the Østfjordsdal valley, (ii) a Late-Gardar, Si-oversaturated swarm associated with the Younger Giant Dykes of Tugtutôq and (iii) a Si-undersaturated swarm intimately associated with the Late Gardar Igaliko Nepheline Syenite Central Complexes. In addition Early Gardar activity is recorded by the presence of some ultramafic lamprophyres which predate the Motzfeldt centre, sparse trachytes which are truncated by intrusions within the Motzfeldt centre and a possible BD(_0) dolerite which is also cut by the Motzfeldt centre. Most dykes however are bracketed between the Early and Late Igdlerfigssalik syenite intrusions. The main oversaturated and undersaturated suites can be separated on their Zr/Nb ratios (≈6.4 and 3.9 respectively). In addition, the undersaturated basic rocks have smooth chondrite normalised incompatible element spidergrams whereas the oversaturated basic rocks are characterised by negative Nb and positive P anomalies. Evolution of both suites can be modelled in terms of fractional crystallisation of feldspar, clinopyroxene, olivine, apatite and opaques from basaltic parents to either phonolitic or rhyolitic minimum compositions. In each instance these evolved composi tions are extremely rich in incompatible trace elements (REE, Nb, Zr, Rb). In some cases a high CO(_2) content in the undersaturated rocks may lead to the formation (by liquid immiscibility) of late stage carbonatite magmas. High CO(_2) also produces high ƒo(_2) in these magmas and it is argued that in some cases this can suppress the development of negative Eu anomalies on feldspar fractionation. The undersaturated swarm may have evolved from lamprophyric parental magmas, eg. camptonites, which are relatively abundant basic dykes. Ultramafic lamprophyres, often early, may have formed as extremely small degree partial melts at the onset of Gardar rifting. In the Late Gardar, magma genesis is related to the different extensional tectonic regimes which were operative at that time. Mineralogical evolution follows paths similar to several other Gardar suites and records a higher ƒo(_2) in the undersaturated rocks. Zr becomes concentrated in interstitial residual liquids in benmoreites and substitutes into amphibole as the newly proposed end-member zirconian-arfvedsonite.

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.

No abstract available. / Thesis (Ph.D.)-University of KwaZulu-Natal, Westville, 2013.

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.

Este trabalho apresenta um método de inversão de perfis de dados magnetométricos em enxames de diques, utilizando os módulos de um programa desenvolvido no contexto do Mestrado. Os enxames de diques produzem padrões complexos de anomalia, dependendo da densidade de diques ao longo do perfil avaliado, das propriedades magnéticas de cada unidade e da existência de fontes mais rasas e profundas. Poucas técnicas se mostram eficazes em inverter dados em tal cenário, seja para recuperar parâmetros confiáveis para cada dique ou valores médios em casos mais complexos. O método inclui uma abordagem de inversão por etapas para modelos compostos por múltiplos prismas finos, identificados interativamente de acordo com a qualidade do ajuste aos dados. Na abordagem proposta, a intensidade do campo vetorial anômalo é inicialmente invertida para fornecer parâmetros geométricos (posição ao longo do perfil e profundidade do topo) e o produto da intensidade de magnetização pela espessura para as unidades do modelo. O modelo obtido é usado para inverter os dados de anomalia de campo total para se obter a inclinação de magnetização para cada prisma do modelo. Para perfis com poucos prismas (diques), essa abordagem revela-se eficaz na recuperação dos parâmetros verdadeiros para cada unidades do modelo. Para perfis com maior densidade de prismas, apenas valores médios de diferentes populações de diques podem ser recuperados. Isso é obtido aplicando uma abordagem por análise de grupo usando o algoritmo k-means, para soluções alternativas obtidas na inversão de dados. O método é testado com dados sintéticos gerados por configurações simples e complexas de prismas e interferências. Uma vez testado com simulações numéricas, o método é aplicado a um perfil do Enxame de Diques do Arco de Ponta Grossa. A análise de cluster de soluções alternativas identificou pelo menos três gerações para os diques neste perfil, de acordo com os parâmetros médios dos grupos. Os valores obtidos com a análise de grupos também foram utilizados para calcular a expansão crustal ao longo do perfil, chegando a valores entre 12 e 23%. Além disso, resultados de inversão foram analisados com poços da base de dados do Sistema de Informação de Águas Subterrâneas (SIAGAS) para avaliar a produtividade de poços com respeito à sua proximidade a unidades específicas de diques. Este estudo mostra que poços mais produtivos estão situados próximos de uma classe de diques mais rasos, conforme identificado pela análise k-means. Para poços perfurados em zona de influência dessa classe de diques em rochas cristalinas de alto grau metamórfico (tufos, meta-tufos), a produtividade é cerca de 14,5 vezes maior do que aqueles perfurados nas encaixantes. Para poços em zona de influência dessa classe de diques em rochas cristalinas de baixo grau metamórfico, a produtividade é cerca de 4,3 maior do que nas encaixantes. Um modelo conceitual para exploração de águas subterrâneas é apresentado levando-se em consideração a distribuição de diques mais rasos na região estudada. / This work presents a method of inversion of magnetometric data profiles in dyke swarms, using the modules of a program developed in the context of the Master. Dyke swarms produce complex patterns of anomalies, depending on the density of dikes along the evaluated profile, the magnetic properties of each unit and the existence of shallower and deeper sources. Few techniques prove effective in inverting data in such a scenario, either to retrieve reliable parameters for each dyke or average values in more complex cases. The method includes a stepwise inversion approach for multi-prism models that are interactively identified according to the quality of fit to the data. In the proposed approach, the intensity of the anomalous vector field is initially inverted to provide geometric parameters (position along the profile and depth of the top) and the product of the magnetization intensity by the thickness for the model units. The obtained model is used to invert the total field anomaly data to obtain the magnetization inclination for each prism of the model. For profiles with few prisms (dykes), this approach proves to be effective in recovering the true parameters for each model unit. For profiles with a higher density of prisms, only mean values of different dyke populations can be recovered. This is achieved by applying a group analysis approach using the k-means algorithm, for alternative solutions obtained in the inversion of data. The method is tested with synthetic data generated by simple and complex configurations of prisms and interferences. Once tested with numerical simulations, the method is applied to a profile of the Dike Swarm of the Ponta Grossa Arch. The cluster analysis of alternative solutions identified at least three generations for the dikes in this profile, according to the average parameters of the groups. The mean values obtained with the cluster analysis were also used to calculate the crustal expansion along the profile, reaching values between 12 and 23%. In addition, inversion results were analyzed with wells from the Groundwater Information System (SIAGAS) database to evaluate the productivity of wells with respect to their proximity to specific dyke units. This study shows that more productive wells are located near a class of shallower dikes, as identified by the k-means analysis. For wells drilled in a zone of influence of this class of dykes in crystalline rocks of high metamorphic degree (tufts, meta-tufts), the productivity is about 14.5 times greater than those drilled in the hosting rocks. For wells in the zone of influence of this class of dykes in crystalline rocks of low metamorphic degree, the productivity is about 4.3 higher than the ones in the hosting rocks. A conceptual model for groundwater exploration is presented considering the distribution of shallow dikes in the studied region.

Os diques da Região dos Lagos, localizados entre os municípios de Arraial do Cabo, Cabo Frio e Armação dos Búzios (RJ), integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (ESM) e apresentam particularidades geoquímicas e geocronológicas que fazem com que seu papel na abertura do Atlântico Sul ainda seja pouco compreendido. Este estudo apresenta os resultados da investigação detalhada sobre a gênese e a idade dessas intrusões, através novas análises de elementos maiores, menores, traços, razões isotópicas (Sr, Nd e Pb) e datações 40Ar/39Ar. Os diques são quimicamente representados por basaltos toleíticos, andesibasaltos toleíticos e basaltos transicionais, com teores de TiO2, em sua maioria, inferiores a 2% (BTi). Os dados de geoquímica elemental permitem identificar dois grupos, um mais primitivo e empobrecido em elementos incompatíveis (grupo A), e outro mais evoluído e enriquecido nesses elementos (grupo B). Os dados sugerem pouca ou nenhuma influência de contaminação crustal durante a evolução e apontam semelhanças do grupo A com os basaltos BTi (Esmeralda) da Província Magmática do Paraná (PMP). O grupo B, por sua vez, apresenta características distintas dos derrames BTi da PMP. O grupo A possui composições isotópicas pouco radiogênicas em Sr e mais radiogênicas em Pb que o grupo B, assemelhando-se àquelas dos diques Horingbaai da Namíbia. As razões isotópicas de Pb sugerem que os dois grupos foram originados por fontes mantélicas distintas, as quais são também menos radiogênicas que os derrames BTi da PMP. Os dados não se adequam à diferenciação por cristalização fracionada com assimilação concomitante ou por mistura envolvendo os reservatórios mantélicos clássicos. Este comportamento pode estar relacionado a heterogeneidades do manto litosférico, causadas por longos processos de subducção durante a amalgamação do Gondwana ocidental. As análises 40Ar/39Ar mostram que a presença de sericitização e albitização nos plagioclásios pode imprimir as idades desses processos nos espectros. Plagioclásios sericitizados do grupo A forneceram idades de 106-108 Ma, e também um provável evento de albitização em 96 Ma. Tais idades discordam tanto das de plagioclásios frescos (idades máximas de 125-140 Ma), afetados por excesso de Ar em decorrência de inclusões de piroxênio e apatita, como daquelas de 132 Ma obtidas em anfibólio-biotita. Estas últimas devem marcar a intrusão dos diques do grupo A, confirmando sua associação com a PMP. A análise em rocha total de um dique do grupo B apresentou idade máxima de cerca de 108 Ma, sugerindo que a intrusão dos grupos A e B podem não ser contemporâneas. A similaridade entre a idade do grupo B e aquela de soerguimento da costa sudeste sugere que estes diques possam ter sido originados durante esse evento, que também teria causado a alteração (sericitização) dos plagioclásios do grupo A. / The Região dos Lagos tholeiitic dykes, located in Rio de Janeiro State, encompass the Arraial do Cabo, Cabo Frio and Armação de Búzios towns and integrate the Serra do Mar Dyke Swarm. Their role in the South Atlantic opening processes is still poorly defined because of their peculiar geochemical and geochronological features. In this work, the petrogenesis and the geochronology of these intrusions were investigated in detail based on new data of elemental (major, minor and trace elements) and isotope (Sr, Nd and Pb) geochemistry along with a careful 40Ar/39Ar dating. The dykes are chemically represented by tholeiitic basalts, andesi tholeiitic basalts and transitional basalts, usually presenting TiO2 contents lower than 2% (LTi). The elemental geochemistry allows the recognition of two magmatic groups; one of them is more primitive and depleted in incompatible elements (group A), whereas the other one is more evolved and enriched in these elements (group B). The data also indicate that crustal assimilation, if existed, had a small role in the magmatic evolution of both groups, and point out similarities between group A and the LTi flows (Esmeralda) from the Paraná Magmatic Province (PMP). Group B, in turn, displays geochemical features very different from those of the LTi basalts from PMP. The Sr isotope compositions of group A are less radiogenic than those of the B one, but the opposite occurs with Pb, which makes the first group similar to the Horingbaai dykes from Namibia. The Pb isotope ratios indicate that A and B were originated from distinct mantle sources, which also differ from those related to PMP LTi flows. The isotope data are not compatible with assimilation-fractional crystallization processes or simple mixtures involving the classic mantle reservoirs. This behavior suggests origin in heterogeneous lithospheric subcontinental mantle, probably affected by long subduction periods during Western Gondwana amalgamation. The 40Ar/39Ar geochronological data point out that the presence of plagioclase sericitization and albitization in their rims may imprint the age of these events in the age spectra. Sericitized plagioclase grains of group A displayed ages of 106-108 Ma, while the albitized fractions provided ages of 96 Ma. Such results disagree with both the fresh plagioclase grains (maximum ages of 125-140 Ma), very affected by excess Ar due to pyroxene and apatite inclusions, and the 132 Ma age of the amphibole-biotite aliquots. This last result very probably corresponds to the dyke emplacement event, confirming the genetic relationship between group A and the PMP. Whole rock dating in a sericite-free group B dyke provided maximum age of 108 Ma, which would imply that A and B groups are not coeval. The similarity between the last age and the uplifting event of Southwestern Brazilian coast suggests that the dykes of group B could have been generated during such process, which also altered (sericitized) the plagioclases of the group A dykes.

Este trabalho apresenta a caracterização geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb) das rochas subalcalinas diferenciadas dos diques do Enxame da Serra do Mar (ESM), localizado na costa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, sendo constituído principalmente por diques básicos com altos teores de TiO2 (>3%). Os diques intermediários e ácidos, encontrados apenas na Ilha de São Sebastião e costa adjacente, foram submetidos à análise de elementos traços por ativação com nêutrons (AAN), que possibilitou a determinação de elementos terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros traços incompatíveis (U, Th, Hf, Ta, Ba e Rb), além de Co e Sc. As amostras foram também analisadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), que permitiu efetuar uma comparação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. Foram ainda determinadas as razões isotópicas de Sr, Nd e Pb em cinco amostras representativas. Os dados obtidos por AAN indicam precisão de até 14% (maioria abaixo de 10%) e exatidão de até 4%. A comparação estatística dos dados de AAN com ICP-MS mostrou que as técnicas fornecem resultados estatisticamente concordantes para a grande maioria dos elementos analisados. Os diques diferenciados são quimicamente representados por lati-andesitos (LTA), dacitos (DAC) e riodacitos (RC). Dentre os LTA observa-se um conjunto de 4 amostras (Grupo 1) com características geoquímicas semelhantes às rochas basálticas Pitanga da Província Magmática do Paraná (PMP), embora apresentem razões isotópicas iniciais de Sr e Pb mais radiogênicas. Os demais LTA (Grupo 2) apresentam enriquecimento significativo de elementos fortemente incompatíveis. Entre as rochas mais diferenciadas dos LTA (Grupo 2) e aquelas dos DAC e RC há lacunas composicionais, sugerindo que a evolução não ocorreu por cristalização fracionada. À semelhança da gênese das rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó-Ourinhos da PMP, é possível que os diques DAC e RC tenham sido originados por refusão de material de composição basáltica aprisionado na descontinuidade crosta-manto. As razões isotópicas dos diques do ESM sugerem que a gênese desse material basáltico envolveu fusão de manto litosférico subcontinental metassomatizado, conforme proposto para os diques mesozoicos do Espinhaço Meridional (Craton do São Francisco), que possuem composições isotópicas similares. Os magmas diferenciados gerados nesse processo podem ter sofrido contaminação crustal, conforme indicado também pelas composições isotópicas de Sr, Nd e Pb, requerendo, no entanto, um contaminante com características muito específicas. / The geochemical and isotopic (Sr-Nd-Pb) characterization of the subalkaline differentiated dykes from the Serra do Mar Swarm (ESM) is presented. These rocks are located at the coast of São Paulo and Rio de Janeiro states and are mainly composed by basic dikes with high contents of TiO2 (> 3%). Intermediate and acid dykes, which are found only in the São Sebastião Island and adjacent coast area were investigated by using neutron activation analysis (AAN), allowing determination of the concentrations of rare earth elements (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other compatible (Co and Sc) and incompatible trace elements (U, Th, Hf, Ta, Ba and Rb). The samples were also analyzed by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS), permitting the comparison between the results obtained by the two methods. The isotope compositions of Sr, Nd and Pb were also determined in five representative samples. The data obtained by AAN indicate precision of up to 14% (most below 10%) and accuracy of up to 4%. The statistical comparison of AAN and ICP-MS data showed that the techniques provide statistically identical results for the vast majority of the analyzed elements. The differentiated dykes are chemically represented by lati-andesites (LTA), dacites (DAC) and riodacites (RC). Four LTA samples (Group 1) have geochemical similarities with Pitanga basaltic flows from Paraná Magmatic Province (PMP), although presenting Sr and Pb initial ratios slightly more radiogenic. The remaining LTA (Group 2) rocks are enriched in highly incompatible trace elements. The compositional gap between the most evolved LTA (Group 2) and the DAC and RC suggests that the evolution of this rocks is not compatible with fractional crystallization processes. Likewise the genesis of Chapecó-Ourinhos acid volcanic rocks from PMP, it is possible that the DAC and RC have been generated by melting of basalt material, which was trapped in crust-mantle discontinuity. The isotope ratios of the ESM dykes suggest that this basaltic material was generated by melting of a metasomatized subcontinental lithospheric mantle source, due to ancient subduction processes, as proposed for the Mesozoic dykes from the Espinhaço Meridional (São Francisco Craton), whose isotope ratios are very similar. The differentiated magmas generated in this process would be affected by crustal contamination during their ascension, as also indicated by the Sr, Nd and Pb isotope compositions, requiring however, very specific characteristics for the contaminant.

Este trabalho apresenta a caracterização geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb) das rochas subalcalinas diferenciadas dos diques do Enxame da Serra do Mar (ESM), localizado na costa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, sendo constituído principalmente por diques básicos com altos teores de TiO2 (>3%). Os diques intermediários e ácidos, encontrados apenas na Ilha de São Sebastião e costa adjacente, foram submetidos à análise de elementos traços por ativação com nêutrons (AAN), que possibilitou a determinação de elementos terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros traços incompatíveis (U, Th, Hf, Ta, Ba e Rb), além de Co e Sc. As amostras foram também analisadas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), que permitiu efetuar uma comparação entre os resultados obtidos pelos dois métodos. Foram ainda determinadas as razões isotópicas de Sr, Nd e Pb em cinco amostras representativas. Os dados obtidos por AAN indicam precisão de até 14% (maioria abaixo de 10%) e exatidão de até 4%. A comparação estatística dos dados de AAN com ICP-MS mostrou que as técnicas fornecem resultados estatisticamente concordantes para a grande maioria dos elementos analisados. Os diques diferenciados são quimicamente representados por lati-andesitos (LTA), dacitos (DAC) e riodacitos (RC). Dentre os LTA observa-se um conjunto de 4 amostras (Grupo 1) com características geoquímicas semelhantes às rochas basálticas Pitanga da Província Magmática do Paraná (PMP), embora apresentem razões isotópicas iniciais de Sr e Pb mais radiogênicas. Os demais LTA (Grupo 2) apresentam enriquecimento significativo de elementos fortemente incompatíveis. Entre as rochas mais diferenciadas dos LTA (Grupo 2) e aquelas dos DAC e RC há lacunas composicionais, sugerindo que a evolução não ocorreu por cristalização fracionada. À semelhança da gênese das rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó-Ourinhos da PMP, é possível que os diques DAC e RC tenham sido originados por refusão de material de composição basáltica aprisionado na descontinuidade crosta-manto. As razões isotópicas dos diques do ESM sugerem que a gênese desse material basáltico envolveu fusão de manto litosférico subcontinental metassomatizado, conforme proposto para os diques mesozoicos do Espinhaço Meridional (Craton do São Francisco), que possuem composições isotópicas similares. Os magmas diferenciados gerados nesse processo podem ter sofrido contaminação crustal, conforme indicado também pelas composições isotópicas de Sr, Nd e Pb, requerendo, no entanto, um contaminante com características muito específicas. / The geochemical and isotopic (Sr-Nd-Pb) characterization of the subalkaline differentiated dykes from the Serra do Mar Swarm (ESM) is presented. These rocks are located at the coast of São Paulo and Rio de Janeiro states and are mainly composed by basic dikes with high contents of TiO2 (> 3%). Intermediate and acid dykes, which are found only in the São Sebastião Island and adjacent coast area were investigated by using neutron activation analysis (AAN), allowing determination of the concentrations of rare earth elements (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other compatible (Co and Sc) and incompatible trace elements (U, Th, Hf, Ta, Ba and Rb). The samples were also analyzed by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS), permitting the comparison between the results obtained by the two methods. The isotope compositions of Sr, Nd and Pb were also determined in five representative samples. The data obtained by AAN indicate precision of up to 14% (most below 10%) and accuracy of up to 4%. The statistical comparison of AAN and ICP-MS data showed that the techniques provide statistically identical results for the vast majority of the analyzed elements. The differentiated dykes are chemically represented by lati-andesites (LTA), dacites (DAC) and riodacites (RC). Four LTA samples (Group 1) have geochemical similarities with Pitanga basaltic flows from Paraná Magmatic Province (PMP), although presenting Sr and Pb initial ratios slightly more radiogenic. The remaining LTA (Group 2) rocks are enriched in highly incompatible trace elements. The compositional gap between the most evolved LTA (Group 2) and the DAC and RC suggests that the evolution of this rocks is not compatible with fractional crystallization processes. Likewise the genesis of Chapecó-Ourinhos acid volcanic rocks from PMP, it is possible that the DAC and RC have been generated by melting of basalt material, which was trapped in crust-mantle discontinuity. The isotope ratios of the ESM dykes suggest that this basaltic material was generated by melting of a metasomatized subcontinental lithospheric mantle source, due to ancient subduction processes, as proposed for the Mesozoic dykes from the Espinhaço Meridional (São Francisco Craton), whose isotope ratios are very similar. The differentiated magmas generated in this process would be affected by crustal contamination during their ascension, as also indicated by the Sr, Nd and Pb isotope compositions, requiring however, very specific characteristics for the contaminant.

Os diques da Região dos Lagos, localizados entre os municípios de Arraial do Cabo, Cabo Frio e Armação dos Búzios (RJ), integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (ESM) e apresentam particularidades geoquímicas e geocronológicas que fazem com que seu papel na abertura do Atlântico Sul ainda seja pouco compreendido. Este estudo apresenta os resultados da investigação detalhada sobre a gênese e a idade dessas intrusões, através novas análises de elementos maiores, menores, traços, razões isotópicas (Sr, Nd e Pb) e datações 40Ar/39Ar. Os diques são quimicamente representados por basaltos toleíticos, andesibasaltos toleíticos e basaltos transicionais, com teores de TiO2, em sua maioria, inferiores a 2% (BTi). Os dados de geoquímica elemental permitem identificar dois grupos, um mais primitivo e empobrecido em elementos incompatíveis (grupo A), e outro mais evoluído e enriquecido nesses elementos (grupo B). Os dados sugerem pouca ou nenhuma influência de contaminação crustal durante a evolução e apontam semelhanças do grupo A com os basaltos BTi (Esmeralda) da Província Magmática do Paraná (PMP). O grupo B, por sua vez, apresenta características distintas dos derrames BTi da PMP. O grupo A possui composições isotópicas pouco radiogênicas em Sr e mais radiogênicas em Pb que o grupo B, assemelhando-se àquelas dos diques Horingbaai da Namíbia. As razões isotópicas de Pb sugerem que os dois grupos foram originados por fontes mantélicas distintas, as quais são também menos radiogênicas que os derrames BTi da PMP. Os dados não se adequam à diferenciação por cristalização fracionada com assimilação concomitante ou por mistura envolvendo os reservatórios mantélicos clássicos. Este comportamento pode estar relacionado a heterogeneidades do manto litosférico, causadas por longos processos de subducção durante a amalgamação do Gondwana ocidental. As análises 40Ar/39Ar mostram que a presença de sericitização e albitização nos plagioclásios pode imprimir as idades desses processos nos espectros. Plagioclásios sericitizados do grupo A forneceram idades de 106-108 Ma, e também um provável evento de albitização em 96 Ma. Tais idades discordam tanto das de plagioclásios frescos (idades máximas de 125-140 Ma), afetados por excesso de Ar em decorrência de inclusões de piroxênio e apatita, como daquelas de 132 Ma obtidas em anfibólio-biotita. Estas últimas devem marcar a intrusão dos diques do grupo A, confirmando sua associação com a PMP. A análise em rocha total de um dique do grupo B apresentou idade máxima de cerca de 108 Ma, sugerindo que a intrusão dos grupos A e B podem não ser contemporâneas. A similaridade entre a idade do grupo B e aquela de soerguimento da costa sudeste sugere que estes diques possam ter sido originados durante esse evento, que também teria causado a alteração (sericitização) dos plagioclásios do grupo A. / The Região dos Lagos tholeiitic dykes, located in Rio de Janeiro State, encompass the Arraial do Cabo, Cabo Frio and Armação de Búzios towns and integrate the Serra do Mar Dyke Swarm. Their role in the South Atlantic opening processes is still poorly defined because of their peculiar geochemical and geochronological features. In this work, the petrogenesis and the geochronology of these intrusions were investigated in detail based on new data of elemental (major, minor and trace elements) and isotope (Sr, Nd and Pb) geochemistry along with a careful 40Ar/39Ar dating. The dykes are chemically represented by tholeiitic basalts, andesi tholeiitic basalts and transitional basalts, usually presenting TiO2 contents lower than 2% (LTi). The elemental geochemistry allows the recognition of two magmatic groups; one of them is more primitive and depleted in incompatible elements (group A), whereas the other one is more evolved and enriched in these elements (group B). The data also indicate that crustal assimilation, if existed, had a small role in the magmatic evolution of both groups, and point out similarities between group A and the LTi flows (Esmeralda) from the Paraná Magmatic Province (PMP). Group B, in turn, displays geochemical features very different from those of the LTi basalts from PMP. The Sr isotope compositions of group A are less radiogenic than those of the B one, but the opposite occurs with Pb, which makes the first group similar to the Horingbaai dykes from Namibia. The Pb isotope ratios indicate that A and B were originated from distinct mantle sources, which also differ from those related to PMP LTi flows. The isotope data are not compatible with assimilation-fractional crystallization processes or simple mixtures involving the classic mantle reservoirs. This behavior suggests origin in heterogeneous lithospheric subcontinental mantle, probably affected by long subduction periods during Western Gondwana amalgamation. The 40Ar/39Ar geochronological data point out that the presence of plagioclase sericitization and albitization in their rims may imprint the age of these events in the age spectra. Sericitized plagioclase grains of group A displayed ages of 106-108 Ma, while the albitized fractions provided ages of 96 Ma. Such results disagree with both the fresh plagioclase grains (maximum ages of 125-140 Ma), very affected by excess Ar due to pyroxene and apatite inclusions, and the 132 Ma age of the amphibole-biotite aliquots. This last result very probably corresponds to the dyke emplacement event, confirming the genetic relationship between group A and the PMP. Whole rock dating in a sericite-free group B dyke provided maximum age of 108 Ma, which would imply that A and B groups are not coeval. The similarity between the last age and the uplifting event of Southwestern Brazilian coast suggests that the dykes of group B could have been generated during such process, which also altered (sericitized) the plagioclases of the group A dykes.