A técnica da Distribuição do Tamanho de Cristais - DTC (Crystal Size Distribution - CSD), que relaciona a densidade de cristais com a distribuição do tamanho, foi aplicada à população de plagioclásio de diques máficos do Enxame de Cabo Frio - Búzios (RJ). Os diques possuem larguras variáveis, de alguns centímetros a 20 metros, e orientação em torno de N45E. A textura dos diques é geralmente fina, localmente microporfirítica e intergranular no centro dos diques mais largos. Bordas resfriadas de alguns centímetros de largura são frequentes nos contatos com as rochas metamórficas encaixantes. Foram estudados dois diques na Praia das Conchas com espessura de 0,8m e 8,2m e, um outro na Praia da Lagoinha, com 2m de largura. As amostras foram coletadas junto às margens (~10 cm do contato) e no centro dos diques. O tamanho médio dos cristais de plagioclásio varia de 0,07 a 0,13 mm na borda dos diques mais finos (<= 2 m de largura) e de 0,09 a 0,20 mm na borda do dique mais largo. No centro do dique de Lagoinha e no dique largo de Praia das Conchas o tamanho de plagioclásio é da ordem de 0,19 ± 0,02 mm e 0,60 ± 0,07 mm, respectivamente. As DTCs nas bordas dos diques, independentemente de sua largura, mostraram um padrão tipicamente encurvado, e que tem sido atribuído na literatura como evidência para misturas de magmas com populações de cristais de tamanhos distintos. No entanto, no centro do dique largo (8,2m) de Praia das Conchas, a DTC é log-linear consistente com uma cristalização magmática simples. A química mineral mostrou que os cristais maiores (precoces) de plagioclásio apresentam um teor mais elevado em An (bytownita-labradorita) que os cristais menores (tardios) da matriz (labradorita-andesina). Além disso, a olivina é mais rica em Fo na borda que no centro do dique e, respectivamente, o piroxênio mais enriquecido em Ca. Esses resultados indicam que as margens resfriadas são mais máficas que o centro sugerindo uma evolução química normal com o resfriamento do magma. Portanto, as DTCs encurvadas provavelmente refletem taxas de cristalização heterogêneas possivelmente induzidas pela despressurização durante a ascensão do magma basáltico seguida de rápido resfriamento. O padrão da DTC log-linear no centro do dique de 8,2m de largura é atribuído ao maior tempo de residência do magma que favoreceria os processos de difusão química e re-equilíbrio textural. Os cálculos da taxa de resfriamento utilizando a inclinação da DTC permitiram estimar que o centro do dique largo da Praia das Conchas estaria completamente cristalizado (~ 900 °C) em torno de 73 dias. O estudo da Orientação Preferencial de Forma (OPF) de plagioclásio mostrou que a petrotrama tende a isotrópica nas margens dos diques com largura menor que 2 metros, o que poderia refletir uma rápida cristalização de plagioclásio por despressurização. Quando a trama é localmente definida, como no dique largo da Praia das Conchas, a lineação de plagioclásio é subhorizontal sugerindo que o fluxo magmático moveu-se predominantemente na lateral do dique. / The method of Crystal Size Distribution (CSD), which relates crystal density with size distribution, has been applied on the plagioclase population of the Mafic Dyke Swarm of Cabo Frio-Búzios (RJ). The dykes are NE-trending with widths from a few centimetres to 20m. The texture is generally fine grained and locally microporphyritic and intergranular at the center of the larger dykes. Chilled margins of a few centimetres in width are common at contacts with the metamorphic basement. Two dykes of 0.8m and 8.2m in width of the Conchas Beach and another of 2m in width at the Lagoinha Beach have been studied. Samples were collected at the margins (~10cm from the contact) and at the center of the dykes. The average characteristic size of the plagioclase crystals varies from 0.07 to 0.13mm at the margins of the narrow dykes (<=2m of width) and from 0.09 to 0.20mm at the margins of the large dyke. At the center of the Lagoinha and Conchas dykes the plagioclase size varies from 0.19 ±0.02mm and 0.60±0.07mm respectively. The CSDs at the dyke margins, irrespective of the dyke width, are typically concave-up, and in literature such patterns have been attributed as evidence of magma mixing with distinct crystal populations. However, at the center of the largest dyke (8.2m) of Conchas Beach, the CSD is log-linear, consistent with simple steady-state crystallization pattern. The mineral chemistry shows that the plagioclase phenocrysts have a high An content (bytownite-labradorite) than the groundmass grains (labradorite-andesine). At the margins olivine is richer in Fo than at the center, and respectively, pyroxene is richer in Ca. These results indicate that the chilled margin is more mafic than the center suggesting a normal chemical evolution in a cooling magma. Nevertheless, the concave-up CSDs probably depict heterogeneous crystallization rates possibly induced by depressurization during the ascent of the basaltic magma followed by rapid cooling. The log-linear CSD pattern at the center of the Conchas dyke (8.2m width) is attributed to a higher residence time of the magma which favors the processes of chemical diffusion and textural re-equilibration. The calculated cooling rates using the CSD slope enables us to estimate that the larger dyke of Conchas would be completely crystallized (at ~900oC) in 73 days. The study of the Shape Preferred Orientation (SPO) in plagioclase shows an isotropic petrofabric at the margins of the dykes <=2m, which could reflect a rapid crystallization of plagioclase by depressurization. When the fabric is defined, as in the larger Conchas Beach dyke, the plagioclase lineation is subhorizontal, suggesting that the magma flow was predominantly lateral to the dyke plane.

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.

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.