A região sul da placa Sul-Americana, hoje pertencente à região da Patagônia Argentina e Chilena, formou-se por consequência de acreções continentais desde o Proterozóico. Atualmente, a região é caracterizada por um complexo sistema de placas tectônicas, no qual as placas oceânicas de Nazca, Antártica e Scotia interagem diretamente com a placa continental Sul-Americana através dos processos de subducção e transcorrência. Entre as placas de Nazca e Antártica, ocorre a dorsal do Chile, e a subducção desta dorsal sob a placa Sul-Americana forma a Junção Tríplice do Chile, ocorrendo o soerguimento da astenosfera na região. O magmatismo Cenozóico de composição alcalina que ocorre na região da Patagônia Argentina e Chilena hospeda xenólitos mantélicos ultramáficos de classificação espinélio- e granada-peridotitos. Estes xenólitos são de extrema importância para a caracterização e identificação dos processos atuantes no manto superior abaixo dessa complexa região que hoje é a Patagônia. Estudos do sistema isotópico Re-Os nos xenólitos de Prahuaniyeu (41°20’09.4”S, 67°54’08.1”W), e Chenque (43°38’39.3”S, 68°56’22”W), na região norte da Patagônia Argentina, sugerem que a litosfera abaixo de Prahuaniyeu (TRD ~ 1.69 Ga) é mais antiga que Chenque (TRD ~ 0.71 Ga). Dados de Rb-Sr mostram que a litosfera da região norte da Patagônia possui altas razões 87Sr/86Sr (Prahuaniyeu: 0,7037 a 0,7041; Chenque: 0.7037 a 0.7086), devido fluidos relacionados a desidratação de uma placa de subducção. Através destes dados e dos dados geoquímicos, o manto litosférico subcontinental da região norte da Patagônia sofreu metassomatismo relacionado a slabs derivados de antigas placas de subducção e que proporcionou características de metassomatismo por líquidos/fluidos do tipo-OIB, e atualmente sofreu metassomatismo relacionado aos fluidos derivados da desidratação da placa de subducção atual (Nazca), caracterizados pelo enriquecimento em calcófilos. Todos os peridotitos de Laguna Timone (52°01’39” S, 70°12’53” W), no Campo Vulcânico de Pali Aike, região sul da Patagônia Chilena, também apresentam expressivo enriquecimento nos elementos calcófilos sugerindo que o manto litosférico subcontinental da região sul da Patagônia também foi metasomatisado pelos fluidos derivados da desidratação da placa de subducção atual (Antártica). Em Laguna Timone também há a ocorrência de um glimerito entre os xenólitos e a presença de flogopita e pargasita nos peridotitos classificados como gr-sp lherzolitos, sp-lherzolitos e gr-sp harzburgitos. A presença de um glimerito, de peridotitos com minerais hidratados (flogopita e pargasita) e as similaridades com peridotitos metassomatisados por líquidos astenosféricos (peridotitos do distrito de Manzaz, Argélia e do campo vulcânico Vitim, no lago de Baikal, Sibéria) com baixas razões Ba/Nb, Ba/La e U/Nb, indicam que a litosfera da região sul da Patagônia sofreu metassomatismo por fluidos astenosféricos, ocasionado devido o soerguimento da astensofera durante a passagem da Junção Tríplice do Chile pela região de Pali Aike. / The southern of the South-American plate, today is the Chile and Argentina Patagonia region, was formed as a result of continental accretions since the Proterozoic.Currently, this region is characterized for a complex tectonic plates system, in which Nazca, Antartica and Scotia oceanic plates interact directly to the South-American continental plate by subduction and transcorrent process. Between Nazca and Antartica plate occurs the Chile Ridge, and the Chile Ridge subduction under the South-American plate creates the Chile Triple Junction and the upwelling of underlying asthenospheric mantle in this region. The Cenozoic alkali magamtism that occurs in Patagonia Argentina and Chilena hosts ultramafic mantle xenoliths (spinel- and garnet-peridotites). These xenoliths are extremely important to characterization and identification of the processes that occurred in the upper mantle underneath the Patagonia region. The Re-Os isotopic studies in Prahuaniyeu (41°20’09.4”S, 67°54’08.1”W), and Chenque (43°38’39.3”S, 68°56’22”W) xenoliths, in north Patagonia Argentina, suggests the Prahuaniyeu lithosphere (TRD ~ 1.69 Ga) were formed previously to Chenque (TRD ~ 0.71 Ga). Rb-Sr data show high 87Sr/86Sr ratio (Prahuaniyeu: 0.7037 to 0.7041; Chenque: 0.7037 to 0.7086), suggesting interactions with subduction plate dehydration related fluids. Trough this data, and geochemistry data, the sucontinental lithospheric mantle underneath the north Patagonia region suffered two metasomatic events: one related to the OIB-like melt/fluids from slabs derived by ancient subductions; and another related to the fluids derived from the current subducted plate (Nazca) dehydration, characterized by the chalcophiles enrichment. Peridotites from Laguna Timone (52°01’39” S, 70°12’53” W), in the Pali Aike Volcanic Field, southern Patagonia Chilena region, also shows expressive enrichment in chalcophile elements suggesting metasomatism by fluids from currently subduction (Antartica plate). Another kind of metasomatism occurs in subcontinental lithospheric mantle underneath Pali Aike due the glimmerite occurrence, hydrated minerals (phlogopite and pargasite) in peridotites and similarities with peridotites that suffered metasomatism by asthenospheric melts (Manzaz, Argelia peridotites and Vitim Volcanic Field, Baikal, Siberia peridotites), with low Ba/Nb, Ba/La and U/Nb. All these carachteristics suggest that lithosphere suffered interactions between asthenosphere-lithosphere due upwelling of underlying asthenospheric mantle when the Chile Triple Junction was on the same latitude of Pali Aike.

A região sul da placa Sul-Americana, hoje pertencente à região da Patagônia Argentina e Chilena, formou-se por consequência de acreções continentais desde o Proterozóico. Atualmente, a região é caracterizada por um complexo sistema de placas tectônicas, no qual as placas oceânicas de Nazca, Antártica e Scotia interagem diretamente com a placa continental Sul-Americana através dos processos de subducção e transcorrência. Entre as placas de Nazca e Antártica, ocorre a dorsal do Chile, e a subducção desta dorsal sob a placa Sul-Americana forma a Junção Tríplice do Chile, ocorrendo o soerguimento da astenosfera na região. O magmatismo Cenozóico de composição alcalina que ocorre na região da Patagônia Argentina e Chilena hospeda xenólitos mantélicos ultramáficos de classificação espinélio- e granada-peridotitos. Estes xenólitos são de extrema importância para a caracterização e identificação dos processos atuantes no manto superior abaixo dessa complexa região que hoje é a Patagônia. Estudos do sistema isotópico Re-Os nos xenólitos de Prahuaniyeu (41°20’09.4”S, 67°54’08.1”W), e Chenque (43°38’39.3”S, 68°56’22”W), na região norte da Patagônia Argentina, sugerem que a litosfera abaixo de Prahuaniyeu (TRD ~ 1.69 Ga) é mais antiga que Chenque (TRD ~ 0.71 Ga). Dados de Rb-Sr mostram que a litosfera da região norte da Patagônia possui altas razões 87Sr/86Sr (Prahuaniyeu: 0,7037 a 0,7041; Chenque: 0.7037 a 0.7086), devido fluidos relacionados a desidratação de uma placa de subducção. Através destes dados e dos dados geoquímicos, o manto litosférico subcontinental da região norte da Patagônia sofreu metassomatismo relacionado a slabs derivados de antigas placas de subducção e que proporcionou características de metassomatismo por líquidos/fluidos do tipo-OIB, e atualmente sofreu metassomatismo relacionado aos fluidos derivados da desidratação da placa de subducção atual (Nazca), caracterizados pelo enriquecimento em calcófilos. Todos os peridotitos de Laguna Timone (52°01’39” S, 70°12’53” W), no Campo Vulcânico de Pali Aike, região sul da Patagônia Chilena, também apresentam expressivo enriquecimento nos elementos calcófilos sugerindo que o manto litosférico subcontinental da região sul da Patagônia também foi metasomatisado pelos fluidos derivados da desidratação da placa de subducção atual (Antártica). Em Laguna Timone também há a ocorrência de um glimerito entre os xenólitos e a presença de flogopita e pargasita nos peridotitos classificados como gr-sp lherzolitos, sp-lherzolitos e gr-sp harzburgitos. A presença de um glimerito, de peridotitos com minerais hidratados (flogopita e pargasita) e as similaridades com peridotitos metassomatisados por líquidos astenosféricos (peridotitos do distrito de Manzaz, Argélia e do campo vulcânico Vitim, no lago de Baikal, Sibéria) com baixas razões Ba/Nb, Ba/La e U/Nb, indicam que a litosfera da região sul da Patagônia sofreu metassomatismo por fluidos astenosféricos, ocasionado devido o soerguimento da astensofera durante a passagem da Junção Tríplice do Chile pela região de Pali Aike. / The southern of the South-American plate, today is the Chile and Argentina Patagonia region, was formed as a result of continental accretions since the Proterozoic.Currently, this region is characterized for a complex tectonic plates system, in which Nazca, Antartica and Scotia oceanic plates interact directly to the South-American continental plate by subduction and transcorrent process. Between Nazca and Antartica plate occurs the Chile Ridge, and the Chile Ridge subduction under the South-American plate creates the Chile Triple Junction and the upwelling of underlying asthenospheric mantle in this region. The Cenozoic alkali magamtism that occurs in Patagonia Argentina and Chilena hosts ultramafic mantle xenoliths (spinel- and garnet-peridotites). These xenoliths are extremely important to characterization and identification of the processes that occurred in the upper mantle underneath the Patagonia region. The Re-Os isotopic studies in Prahuaniyeu (41°20’09.4”S, 67°54’08.1”W), and Chenque (43°38’39.3”S, 68°56’22”W) xenoliths, in north Patagonia Argentina, suggests the Prahuaniyeu lithosphere (TRD ~ 1.69 Ga) were formed previously to Chenque (TRD ~ 0.71 Ga). Rb-Sr data show high 87Sr/86Sr ratio (Prahuaniyeu: 0.7037 to 0.7041; Chenque: 0.7037 to 0.7086), suggesting interactions with subduction plate dehydration related fluids. Trough this data, and geochemistry data, the sucontinental lithospheric mantle underneath the north Patagonia region suffered two metasomatic events: one related to the OIB-like melt/fluids from slabs derived by ancient subductions; and another related to the fluids derived from the current subducted plate (Nazca) dehydration, characterized by the chalcophiles enrichment. Peridotites from Laguna Timone (52°01’39” S, 70°12’53” W), in the Pali Aike Volcanic Field, southern Patagonia Chilena region, also shows expressive enrichment in chalcophile elements suggesting metasomatism by fluids from currently subduction (Antartica plate). Another kind of metasomatism occurs in subcontinental lithospheric mantle underneath Pali Aike due the glimmerite occurrence, hydrated minerals (phlogopite and pargasite) in peridotites and similarities with peridotites that suffered metasomatism by asthenospheric melts (Manzaz, Argelia peridotites and Vitim Volcanic Field, Baikal, Siberia peridotites), with low Ba/Nb, Ba/La and U/Nb. All these carachteristics suggest that lithosphere suffered interactions between asthenosphere-lithosphere due upwelling of underlying asthenospheric mantle when the Chile Triple Junction was on the same latitude of Pali Aike.

abstract: Boron concentrations and isotopic composition of phlogopite mica, amphibole, and selected coexisting anhydrous phases in mantle-derived xenoliths from the Kaapvaal Craton were measured by secondary ion mass spectrometry in an effort to better understand the B isotope geochemistry of the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) and its implications for the global geochemical cycle of B in the mantle. These samples display a wide, and previously unrecognized, range in their boron contents and isotopic compositions reflecting a complex history involving melt depletion and metasomatism by subduction- and plume-derived components, as well as late stage isotopic exchange related to kimberlite emplacements. Micas from ancient lithospheric harzburgite metasomatized by slab-derived fluids suggest extensive B-depletion during subduction, resulting in low-B, isotopically light compositions whereas kimberlite-related metasomatic products and a sample from the 2 Ga Palabora carbonatite have boron isotopic compositions similar to proposed primitive mantle. The results suggest that subduction of oceanic lithosphere plays a limited role in the B geochemistry of the convecting mantle. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Geological Sciences 2014

A região sul da placa Sul-Americana, hoje pertencente à região da Patagônia Argentina e Chilena, formou-se por consequência de acreções continentais desde o Proterozóico. Atualmente, a região é caracterizada por um complexo sistema de placas tectônicas, no qual as placas oceânicas de Nazca, Antártica e Scotia interagem diretamente com a placa continental Sul-Americana através dos processos de subducção e transcorrência. Entre as placas de Nazca e Antártica, ocorre a dorsal do Chile, e a subducção desta dorsal sob a placa Sul-Americana forma a Junção Tríplice do Chile, ocorrendo o soerguimento da astenosfera na região. O magmatismo Cenozóico de composição alcalina que ocorre na região da Patagônia Argentina e Chilena hospeda xenólitos mantélicos ultramáficos de classificação espinélio- e granada-peridotitos. Estes xenólitos são de extrema importância para a caracterização e identificação dos processos atuantes no manto superior abaixo dessa complexa região que hoje é a Patagônia. Estudos do sistema isotópico Re-Os nos xenólitos de Prahuaniyeu (41°20’09.4”S, 67°54’08.1”W), e Chenque (43°38’39.3”S, 68°56’22”W), na região norte da Patagônia Argentina, sugerem que a litosfera abaixo de Prahuaniyeu (TRD ~ 1.69 Ga) é mais antiga que Chenque (TRD ~ 0.71 Ga). Dados de Rb-Sr mostram que a litosfera da região norte da Patagônia possui altas razões 87Sr/86Sr (Prahuaniyeu: 0,7037 a 0,7041; Chenque: 0.7037 a 0.7086), devido fluidos relacionados a desidratação de uma placa de subducção. Através destes dados e dos dados geoquímicos, o manto litosférico subcontinental da região norte da Patagônia sofreu metassomatismo relacionado a slabs derivados de antigas placas de subducção e que proporcionou características de metassomatismo por líquidos/fluidos do tipo-OIB, e atualmente sofreu metassomatismo relacionado aos fluidos derivados da desidratação da placa de subducção atual (Nazca), caracterizados pelo enriquecimento em calcófilos. Todos os peridotitos de Laguna Timone (52°01’39” S, 70°12’53” W), no Campo Vulcânico de Pali Aike, região sul da Patagônia Chilena, também apresentam expressivo enriquecimento nos elementos calcófilos sugerindo que o manto litosférico subcontinental da região sul da Patagônia também foi metasomatisado pelos fluidos derivados da desidratação da placa de subducção atual (Antártica). Em Laguna Timone também há a ocorrência de um glimerito entre os xenólitos e a presença de flogopita e pargasita nos peridotitos classificados como gr-sp lherzolitos, sp-lherzolitos e gr-sp harzburgitos. A presença de um glimerito, de peridotitos com minerais hidratados (flogopita e pargasita) e as similaridades com peridotitos metassomatisados por líquidos astenosféricos (peridotitos do distrito de Manzaz, Argélia e do campo vulcânico Vitim, no lago de Baikal, Sibéria) com baixas razões Ba/Nb, Ba/La e U/Nb, indicam que a litosfera da região sul da Patagônia sofreu metassomatismo por fluidos astenosféricos, ocasionado devido o soerguimento da astensofera durante a passagem da Junção Tríplice do Chile pela região de Pali Aike. / The southern of the South-American plate, today is the Chile and Argentina Patagonia region, was formed as a result of continental accretions since the Proterozoic.Currently, this region is characterized for a complex tectonic plates system, in which Nazca, Antartica and Scotia oceanic plates interact directly to the South-American continental plate by subduction and transcorrent process. Between Nazca and Antartica plate occurs the Chile Ridge, and the Chile Ridge subduction under the South-American plate creates the Chile Triple Junction and the upwelling of underlying asthenospheric mantle in this region. The Cenozoic alkali magamtism that occurs in Patagonia Argentina and Chilena hosts ultramafic mantle xenoliths (spinel- and garnet-peridotites). These xenoliths are extremely important to characterization and identification of the processes that occurred in the upper mantle underneath the Patagonia region. The Re-Os isotopic studies in Prahuaniyeu (41°20’09.4”S, 67°54’08.1”W), and Chenque (43°38’39.3”S, 68°56’22”W) xenoliths, in north Patagonia Argentina, suggests the Prahuaniyeu lithosphere (TRD ~ 1.69 Ga) were formed previously to Chenque (TRD ~ 0.71 Ga). Rb-Sr data show high 87Sr/86Sr ratio (Prahuaniyeu: 0.7037 to 0.7041; Chenque: 0.7037 to 0.7086), suggesting interactions with subduction plate dehydration related fluids. Trough this data, and geochemistry data, the sucontinental lithospheric mantle underneath the north Patagonia region suffered two metasomatic events: one related to the OIB-like melt/fluids from slabs derived by ancient subductions; and another related to the fluids derived from the current subducted plate (Nazca) dehydration, characterized by the chalcophiles enrichment. Peridotites from Laguna Timone (52°01’39” S, 70°12’53” W), in the Pali Aike Volcanic Field, southern Patagonia Chilena region, also shows expressive enrichment in chalcophile elements suggesting metasomatism by fluids from currently subduction (Antartica plate). Another kind of metasomatism occurs in subcontinental lithospheric mantle underneath Pali Aike due the glimmerite occurrence, hydrated minerals (phlogopite and pargasite) in peridotites and similarities with peridotites that suffered metasomatism by asthenospheric melts (Manzaz, Argelia peridotites and Vitim Volcanic Field, Baikal, Siberia peridotites), with low Ba/Nb, Ba/La and U/Nb. All these carachteristics suggest that lithosphere suffered interactions between asthenosphere-lithosphere due upwelling of underlying asthenospheric mantle when the Chile Triple Junction was on the same latitude of Pali Aike.

Essa tese de Doutorado tem por objetivo apresentar uma discussão sobre a evolução do manto litosférico subcontinental na região nordeste da Província Borborema, desde o Mesozóico até Cenozóico. Para isso foram obtidos dados de geoquímica elementar e isotópica de dois importantes eventos magmáticos expostos na região: (i) o enxame de diques toleíticos Ceará-Mirim (Cretáceo Inferior) e (ii) o vulcanismo alcalino Macau representado por plugs, necks e lavas com idades distribuídas desde o Oligoceno ao Mioceno.O enxame de diques de Ceará Mirim é composto de (i) olivina toleítos de alto-Ti, (ii) toleítos evoluídos de alto-Ti (TiO2>1,5 wt.%; Ti/Y>360), e (iii) toleítos de baixo-Ti (TiO2<1,5wt%; Ti/Y<360), todos com forte enriquecimento em elementos incompatíveis relativo ao manto primitivo. Os olivina toleitos exibem teores em Nb-Ta semelhante àqueles de magmas do tipo OIB. Ao contrário, os toleitos evoluídos de alto-Ti e os toleítos a baixo-Ti mostram anomalias negativas em Nb-Ta, as quais são mais pronunciadas nos basaltos de baixo-Ti. Os olivina toleítos mostram a razões iniciais 87 Sr/86Sr uniformes (0,7034-0,7037), enquanto que as composições isotópicas de Nd e Pb são variáveis, parte delas moderadamente radiogênicas(0,512518- 0,512699; 19,13-19,25). As composições isotópicas de Pb sugerem a contribuição de um componente FOZO na gênese desses olivina toleitos. Os outros toleítos apresentam valores muito mais variáveis, com 87Sr/86Sr radiogênicas (em comparação ao BSEt=127) e valores subcondríticos para Nd (<0,512442 ou \'épsilon\'Nd< -0,6). Quando combinadas com razões 206Pb/204Pb entre 17,08 e 18,41, os toleitos evoluídos de alto-Ti e os toleitos de baixo-Ti mostram afinidade com o componente EMI, sendo as características enriquecidas dos toleitos de baixo-Ti mais acentuadas devido a contaminação crustal durante ascensão. As similaridades com EMI, as anomalia de Nb e idades modelo TDM> 1 Ga, são evidências composicionais para atribuir a origem dos toleítos evoluídos de altoe baixo-Ti à fusão do manto litosférico subcontinental proterozóico, metasomatizado por um componente de subducção. Os dados de termometria aliados aos padrões fracionados de elementos terras raras indicam que a fusão deve ter acontecido a ~60 km,na região de transição granada-espinélio assumindo uma litosfera afinada durante o Cretáceo. Os olivina toleitos, por sua vez, teriam fundido em profundidades de ~75 km a partir da astenosfera tipo-FOZO, passivamente soerguida em decorrência de afinamento litosférico relacionado a esforços distensivos duranteo Cretáceo. O vulcanismo cenozóico Macau é representado por alcali-basaltos, basanitos e nefelinitos. Basaltos toleíticos são menos comuns. Em geral, os basaltos Macau guardam alguma semelhança com os olivina toleitos cretáceos. São enriquecidos em elementos incompatíveis e 6 em Nb-Ta, mas com características mais primitivas como10<MgO<15wt.% e 200<Ni<500ppm. Todos experimentaram fracionamento de olivina e clinopiroxênio, enquanto plagioclásio contribuiu em menor importância. O modelamento feito a partir de razões entre elementos terras raras combinado a dados termométricos indicam que os basanitos e alcali-basaltos teriam fundido a partir de lherzolitos a profundidade entre 80-90 km, na região de transição espinéliogranada, enquanto que os nefelinitos seriam produto da fusão (<0,1%) mais profunda,a ~120 km de profundidade (~1470ºC). As composições isotópicas Sr-Nd-Pb são semelhantes a magmas OIB gerados pela mistura de dois reservatórios, odelados como FOZO e EM. A identificação de FOZO no Cenozóico da Província Borborema aliada à ausência de um cenário tectônico compatível com afinamento litosférico/ascensão passiva da astenosfera e/ou presença de plumas,nos leva a propor que a astenosfera tipo-FOZO teria se re-equilibrado termalmente com o manto litosférico subcontinental desde o Cretáceo. Ao contrário, o componente EM nos basaltos Macau não pode ser correlacionado ao mesmo manto litosférico enriquecido identificado nos toleitos. Embora ainda não muito clara, sua origem é por ora atribuída a metassomatismo potássico provavelmente relacionado ao impacto da pluma de Fernando de Noronha sob o continente. As similaridades isotópicas entre esses basaltos oceânicos e os basaltos continentais sugerem que alguma ligação genética deve ser considerada. Por fim, composições isotópicas de Os e idades modelo TRD obtidos de xenólitos peridotíticos nos basaltos cenozóicos, registram a recorrência de múltiplos eventos de extração de magmas (1,3 a 0,1 Ga) e metassomatismo, confirmando a evolução química complexa experimentada pelo manto litosférico subcontinental no extremo nordeste da Província Borborema. / The objective of this doctoral thesis is to present a discussion on the evolution of the subcontinental lithospheric mantle in the northeast of the Borborema Province from the Mesozoic to the Cenozoic. For this reason, element and isotope geochemical data were obtained from two important magmatic events in the region: (i) the Lower Cretaceous Ceará-Mirim dyke swarm and (ii) the Macau alkaline volcanism characterized by plugs, necks and flows of Oligocene to Miocene ages. The Ceará-Mirim dyke swarm is composed of (i) high-Ti olivine tholeiites, (ii) evolved high-Ti tholeiites (TiO2>1.5 wt.%; Ti/Y>360), and (iii) low-Ti tholeiites (TiO2<1.5 wt.%; Ti/Y<360), all exhibiting strong enrichment in incompatible elements relative to the primitive mantle. The Nb-Ta abundance in the olivine tholeiites is of OIB affinity, while the evolved high-Ti and the low-Ti tholeiites demonstrate Nb-Ta negative anomalies, more accentuated in the low-Ti basalts. Initial 87Sr/86Sr ratios in the olivine tholeiites are less variable (0.7034-0.7037), but have variable Nd and Pb isotopic compositions with some moderately radiogenic (0.512518-0.512699; 19.13-19.25). The Pb isotopic compositions suggest the contribution of a FOZO component in the genesis of the olivine tholeiites. The other tholeiites exhibit more variable values, with radiogenic 87Sr/86Sr (relative to BSEt=127) and subchondritic Nd <;0.512442 or \'èpsilon\'Nd < -0.6). When combined with the 206Pb/204Pb ratios of 17.08 to 18.41, the evolve high-Ti tholeiites demonstrate EM1 affinity, with the enriched nature of the low-Ti tholeiites more enhanced due to crustal assimilation during ascent. The similarities with EM1, the Nb anomaly and the TDM model age> 1 Ga, are compositional evidence that suggest the magmas of the evolved high-Ti and low-Ti tholeiites were generated from the melting of the Proterozoic subcontinental lithospheric mantle, metasomatized by a subduction component. A combination of the inferred temperature data with the fractionated rare earth element patterns indicate that melting might have occurred at ~60km, at the garnet-spinel lherzolites transition zone in a thinned lithosphere during the Cretaceous. On the other hand, the olivine tholeiite magma might have been generated at ~75 km depth, in a FOZO-type asthenosphere that passively welled up due to the lithospheric extension and thinning in the Cretaceous. The Macau volcanism is composed of alkali basalts, basanites and nephelinites, and rare tholeiitic basalts. Generally, the Macau basalts and the Cretaceous olivine tholeiites share some similarities. They are enriched in incompatible elements and in Nb-Ta, but with more primitive characteristics like 10<MgO<15 wt.% and 200<Ni<500 ppm. All experienced fractionation of olivine and clinopyroxene, but less important for plagioclase. Rare earth element modeling and inferred temperature data indicate that the basanitic and the alkaline basaltic magmas melted from lherzolites at 80-90 km depth, at the spinel-garnet transition, while the nephelinitic magmas were generated from melting (<0.1%) at deeper levels, at ~120 km of depth (~1470°C). The Sr-Nd-Pb isotopic compositions have affinity to OIB magmas generated from the mixing of two reservoirs, modeled as FOZO and EM. The identification of FOZO in the Borborema Province in the Cenozoic with the absence of a compatible tectonic scenario such as lithospheric thinning/passive asthenospheric upwelling and/or the presence of plumes, make us to propose that a FOZO-type asthenosphere might have thermally re-equilibrated as a subcontinental lithospheric mantle since the Cretaceous. On the other hand, the EM component in the Macau basalts cannot be linked to the same enriched lithospheric mantle identified with the tholeiites. However, their origin, though not very clear, is attributed to potassic metasomatism probably linked to the impact of the Fernando de Noronha plume on the continent. The similarities in isotopic signatures between the oceanic and continental basalts suggest a genetic link between both. Lastly, the Os isotopic compositions and TRD model ages contrained from the peridotite xenoliths in the Cenozoic basalts, record the occurrence of multiple magma extraction (1.3 to 0.1 Ga) and metasomatism events, confirming a complex chemical evolution in the subcontinental lithosphere in the far northeast of the Borborema Province.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-03Bitstream added on 2014-06-13T19:42:57Z : No. of bitstreams: 1 machado_fb_dr_rcla.pdf: 5312808 bytes, checksum: 15fbc455b5a4e01ba9b62b7b87d26ffa (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os basaltos da Formação Serra Geral nos estados de Mato Grasso do Sul e Mato Grosso ocupam uma área aproximada de 180.000 km2 e estão sobrepostos aos arenitos desérticos da Formação Botucatu e sotopostos pelos sedimentos neocretácicos dos Grupos Bauru e Caiuá. Apresentam mineralogia primária constituída de plagioclásio (40% - 55%; An42-67), clinopiroxênios (19% - 40%; augita Wo30-40En34-46Fs35-39), minerais opacos (2% - 10%) e olivina (até 1,5%; Fo31-50). Dados geotermométricos revelam temperaturas de cristalização dos clinopiroxênios em ~1100ºC. A geoquímica dessas rochas mostram tratar-se de basaltos dos tipos Pitanga (ATi; 2,6%<TiO2<4,2%, 396ppm<Sr<438ppm) e Ribeira (BTi;1,7%TiO2<2,4%, 246ppm<Sr<286ppm), onde observam-se diferenças marcantes na distribuição de elementos traços, as quais parecem consistentes com um processo de cristalização fracionada. Processos de contaminação crustal que poderiam interferir na interpretação dos resultados analíticos foram descartados pelos baixos valores de Sri sempre menores de 0,706 e também Rb/Ba < 1,0. O empobrecimento dos basaltos Pitanga e Ribeira em Pbi, (206Pb/204Pbi<17,747; 207Pb/204Pbi<15,522 e 208Pb/204Pbi<38,174), Ndm (0,51235 – 0,51239) e Sri, (0,70549 – 0,70586) são semelhantes com as rochas básicas do sítio 525A da Cadeia Walvis e com o componente mantélico EMI, e ainda, os valores de eNd (-5,21 a - 6,00) sugerem tratar-se de rochas submetidas à fusão parcial pré-cambrianas. Os LILEs possuem padrões de abundância inconsistentes com aqueles de Tristão da Cunha (OIB) e NMORB, e ficam fora da linha de mistura destes. Assim, as razões (La/Yb)n: (4,17-7,70); e (La/Sm)n: (2,15-2,54) e isótopos das amostras representativas dos magmas, em conjunto com aquelas publicadas na literatura, indicam a contribuição do manto litosférico subcontinental na geração da Província Magmática do Paraná... / The Paraná Magmatic Province (PMP) represents one of the greatest volcanic event of our planet, covering more than 70% of the Paraná Basin as flows, sills and dykes. In the Mato Grosso do Sul and Mato Grosso states, the study of basalts has geologic importance because of the absence of published works. In those regions, basaltic rocks occupy 180,000 km2, and are re-covered by the sediments of Bauru Basin, and are associated to sandstones of Botucatu Formation. The mineralogy of basalt is represented by plagioclase (An 42-67; 40% - 55%), pyroxene (augite: Wo30-40En34-46Fs35-39; 19-40%), magnetite (2-10%) and olivine (Fo31-50; <1,5%). Based on rheologic calculations the temperature of crystallization of the pyroxenes is estimated 1100ºC. Also geochemical analyses show that the investigated basalts are of Pitanga (ATi) and Ribeira (BTi) types: ATi: 2,6%<TiO2<4,2%; 396ppm<Sr<438ppm and BTi: 1,7%TiO2<2,4%, 246ppm<Sr<286ppm. LILE abundance for the studied flows evidence differences that are consistent with process of fractional crystallization. Processes of crustal contamination can be discarded considering the values of Sri < 0,70586 e Rb/Ba < 1,0. Moreover, the values of LILE show values that are not consistent with those of OIB - Tristão da Cunha and N-MORB and are outside of the line of mixture of these. In relation to isotopic ratio, the magmas are depleted in Pbi, ,(206Pb/204Pbi<17,747; 207Pb/204Pbi<15,522 e 208Pb/204Pbi<38,174); Ndm (0,51235 – 0,51239) e Sri, (0,70549 – 0,70586) if compared with BTi basalts occurring in southern PMP. These ratios are also similar with that of the basic rocks of the small site 525A of the Walvis Chain and of the mantle component EMI. The values of εNd (-5,21 a -6,00) and of 87Sr/86Sri indicate that the magma types Pitanga and Ribeira were submitted to partial melting in Precambrian times. The ratios (La/Yb)n: (4,17- 7,70); and (La/Sm)... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Antonio José Ranalli Nardy / Banca: Leila Soares Marques / Banca: Marcos Aurélio Farias de Oliveira / Banca: Evandro Fernandes de Lima / Banca: Antonio Carlos Artur / Acompanha 2 mapas anexos / Resumo: Os basaltos da Formação Serra Geral nos estados de Mato Grasso do Sul e Mato Grosso ocupam uma área aproximada de 180.000 km2 e estão sobrepostos aos arenitos desérticos da Formação Botucatu e sotopostos pelos sedimentos neocretácicos dos Grupos Bauru e Caiuá. Apresentam mineralogia primária constituída de plagioclásio (40% - 55%; An42-67), clinopiroxênios (19% - 40%; augita Wo30-40En34-46Fs35-39), minerais opacos (2% - 10%) e olivina (até 1,5%; Fo31-50). Dados geotermométricos revelam temperaturas de cristalização dos clinopiroxênios em ~1100ºC. A geoquímica dessas rochas mostram tratar-se de basaltos dos tipos Pitanga (ATi; 2,6%<TiO2<4,2%, 396ppm<Sr<438ppm) e Ribeira (BTi;1,7%TiO2<2,4%, 246ppm<Sr<286ppm), onde observam-se diferenças marcantes na distribuição de elementos traços, as quais parecem consistentes com um processo de cristalização fracionada. Processos de contaminação crustal que poderiam interferir na interpretação dos resultados analíticos foram descartados pelos baixos valores de Sri sempre menores de 0,706 e também Rb/Ba < 1,0. O empobrecimento dos basaltos Pitanga e Ribeira em Pbi, (206Pb/204Pbi<17,747; 207Pb/204Pbi<15,522 e 208Pb/204Pbi<38,174), Ndm (0,51235 - 0,51239) e Sri, (0,70549 - 0,70586) são semelhantes com as rochas básicas do sítio 525A da Cadeia Walvis e com o componente mantélico EMI, e ainda, os valores de eNd (-5,21 a - 6,00) sugerem tratar-se de rochas submetidas à fusão parcial pré-cambrianas. Os LILEs possuem padrões de abundância inconsistentes com aqueles de Tristão da Cunha (OIB) e NMORB, e ficam fora da linha de mistura destes. Assim, as razões (La/Yb)n: (4,17-7,70); e (La/Sm)n: (2,15-2,54) e isótopos das amostras representativas dos magmas, em conjunto com aquelas publicadas na literatura, indicam a contribuição do manto litosférico subcontinental na geração da Província Magmática do Paraná... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Paraná Magmatic Province (PMP) represents one of the greatest volcanic event of our planet, covering more than 70% of the Paraná Basin as flows, sills and dykes. In the Mato Grosso do Sul and Mato Grosso states, the study of basalts has geologic importance because of the absence of published works. In those regions, basaltic rocks occupy 180,000 km2, and are re-covered by the sediments of Bauru Basin, and are associated to sandstones of Botucatu Formation. The mineralogy of basalt is represented by plagioclase (An 42-67; 40% - 55%), pyroxene (augite: Wo30-40En34-46Fs35-39; 19-40%), magnetite (2-10%) and olivine (Fo31-50; <1,5%). Based on rheologic calculations the temperature of crystallization of the pyroxenes is estimated 1100ºC. Also geochemical analyses show that the investigated basalts are of Pitanga (ATi) and Ribeira (BTi) types: ATi: 2,6%<TiO2<4,2%; 396ppm<Sr<438ppm and BTi: 1,7%TiO2<2,4%, 246ppm<Sr<286ppm. LILE abundance for the studied flows evidence differences that are consistent with process of fractional crystallization. Processes of crustal contamination can be discarded considering the values of Sri < 0,70586 e Rb/Ba < 1,0. Moreover, the values of LILE show values that are not consistent with those of OIB - Tristão da Cunha and N-MORB and are outside of the line of mixture of these. In relation to isotopic ratio, the magmas are depleted in Pbi, ,(206Pb/204Pbi<17,747; 207Pb/204Pbi<15,522 e 208Pb/204Pbi<38,174); Ndm (0,51235 - 0,51239) e Sri, (0,70549 - 0,70586) if compared with BTi basalts occurring in southern PMP. These ratios are also similar with that of the basic rocks of the small site 525A of the Walvis Chain and of the mantle component EMI. The values of εNd (-5,21 a -6,00) and of 87Sr/86Sri indicate that the magma types Pitanga and Ribeira were submitted to partial melting in Precambrian times. The ratios (La/Yb)n: (4,17- 7,70); and (La/Sm)... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

No description available.