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Previous issue date: 2003-12-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The area studied forms a thin NNE-directed belt situated south of Recife town (Pernambuco state), northeastern Brazil. Geologically, it comprises the Pernambuco Basin (PB), which is limited by the Pernambuco Lineament to the north, the Maragogi high to the south and the Pernambuco Alagoas massif to the west, all of them with Precambrian age. This thesis reports the results obtained for the Cabo Magmatic Province (CMP), aiming the characterization of the geology, stratigraphy, geochronology, geochemistry and petrogenesis of the Cretaceous igneous rocks presented in the PB. The PB is composed of the Cabo Formation (rift phase) at the base (polymictic conglomerates, sandstones, shales), an intermediate unit, the Estiva Formation (marbles and argillites), and, at the top, the Algodoais Formation (monomictic conglomerates, sandstones, shales). The CMP is represented by trachytes, rhyolites, pyroclastics (ignimbrites), basalts / trachy-andesites, monzonites and alkali-feldspar granite, which occur as dykes, flows, sills, laccoliths and plugs. Field observations and well descriptions show that the majority of the magmatic rocks have intrusive contacts with the Cabo Formation, although some occurrences are also suggestive of synchronism between volcanism and siliciclastic sedimentation. 40Ar/39Ar and zircon fission tracks for the magmatic rocks indicate an average age of 102 r 1 Ma for the CMP. This age represents an expressive event in the province and is detected in all igneous dated materials. It is considered as a minimum age (Albian) for the magmatic episode and the peak of the rift phase in the PB. The 40Ar/39Ar dates are about 10-14 Ma younger than published palynologic ages for this basin. Geochemically, the CMP may be divided in two major groups; i) a transitional to alkaline suite, constituted by basalts to trachy-andesites (types with fine-grained textures and phenocrysts of sanidine and plagioclase), trachytes (porphyrytic texture, with phenocrysts of sanidine and plagioclase) and monzonites; ii) a alkaline suite, highly fractionated, acidic volcano-plutonic association, formed by four subtypes (pyroclastic flows ignimbrites, fine-to medium-grained rhyolites, a high level granite, and later rhyolites). These four types are distinguished essentially by field aspects and petrographic and textural features. Compatible versus incompatible trace element concentrations and geochemical modeling based on both major and trace elements suggest the evolution through low pressure fractional crystallization for trachytes and other acidic rocks, whereas basalts / trachy-andesites and monzonites evolved by partial melting from a mantle source. Sr and Nd isotopes reveal two distinct sources for the rocks of the CMP. Concerning the acidic ones, the high initial Sr ratios (ISr = 0.7064-1.2295) and the negative HNd (-0.43 to -3.67) indicate a crustal source with mesoproterozoic model ages (TDM from 0.92 to 1.04 Ga). On the other hand, the basic to intermediate rocks have low ISr (0.7031-0.7042) and positive HNd (+1.28 to +1.98), which requires the depleted mantle as the most probable source; their model ages are in the range 0.61-0.66 Ga. However, the light rare earth enrichment of these rocks and partial melting modeling point to an incompatible-enriched lherzolitic mantle with very low quantity of garnet (1-3%). This apparent difference between geochemical and Nd isotopes may be resolved by assuming that the metasomatizing agent did not obliterate the original isotopic characteristics of the magmas. A 2 to 5% partial melting of this mantle at approximately 14 kbar and 1269oC account very well the basalts and trachy-andesites studied. By using these pressure and temperatures estimates for the generation of the basaltic to trachy-andesitic magma, it is determined a lithospheric stretching (E) of 2.5. This E value is an appropriated estimate for the sub-crustal stretching (astenospheric or the base of the lithosphere?) region under the Pernambuco Basin, the crustal stretching probably being lower.
The integration of all data obtained in this thesis permits to interpret the magmatic evolution of the PB as follows; 1st) the partial melting of a garnet-bearing lherzolite generates incompatible-enriched basaltic, trachy-andesitic and monzonitic magmas; 2nd) the underplating of these basaltic magmas at the base of the continental crust triggers the partial melting of this crust, and thus originating the acidic magmas; 3rd) concomitantly with the previous stage, trachytic magmas were produced by fractionation from a monzonitic to trachy-andesitic liquid; 4th) the emplacement of the several magmas in superficial (e.g. flows) or sub-superficial (e.g. dykes, sills, domes, laccoliths) depths was almost synchronically, at about 102 r 1 Ma, and usually crosscutting the sedimentary rocks of the Cabo Formation. The presence of garnet in the lherzolitic mantle does not agree with pressures of about 14 kbar for the generation of the basaltic magma, as calculated based on chemical parameters. This can be resolved by admitting the astenospheric uplifting under the rift, which would place deep and hot material (mantle plume?) at sub-crustal depths. The generation of the magmas and their subsequent emplacement would be coupled with the crustal rifting of the PB, the border (NNE-SSW directed) and transfer (NW-SE directed) faults serving as conduits for the magma emplacement. Based on the E parameter and the integration of 40Ar/39Ar and palynologic data it is interpreted a maximum duration of 10-14 Ma for the rift phase (Cabo Formation clastic sedimentation and basic to acidic magmatism) of the PB / A ?rea pesquisada situa-se em uma estreita faixa de dire??o NNE no litoral sul do Estado de Pernambuco. Geologicamente, compreende a Bacia de Pernambuco (BP), situada entre o Lineamento Pernambuco (a norte), o Alto de Maragogi (a sul) e o Terreno Pernambuco-Alagoas (a oeste), os tr?s ?ltimos de idade Pr?-Cambriana. Esta tese compreende os resultados obtidos para a Prov?ncia Magm?tica do Cabo (PMC), com finalidade de caracterizar as rela??es geol?gicas, estratigr?ficas, geocronol?gicas, geoqu?micas e petrogen?ticos de rochas ?gneas cret?cicas presentes na BP.
A BP ? composta pelas forma??es Cabo (fase rifte), basal (conglomerados polim?cticos, arenitos, folhelhos), Estiva (calc?rios, argilitos) e, no topo, Algodoais (conglomerados monom?cticos, arenitos, folhelhos). A PMC ? representada por traquitos, riolitos, pirocl?sticas (ignimbritos), basaltos / traqui-andesitos, monzonitos e ?lcali-feldspato granito, os quais ocorrem como diques, derrames, soleiras, lac?litos e plugs. Observa??es de campo e descri??o de dados de po?os demonstram que grande parte das rochas magm?ticas ? intrusiva na Forma??o Cabo, com algumas ocorr?ncias tamb?m sugestivas de contemporaneidade com f?cies silicicl?sticas desta forma??o. Dados geocronol?gicos, usando as metodologias 40Ar/39Ar e tra?os de fiss?o em zirc?o, revelam uma idade de cerca de 102 r 1 Ma para as rochas da PMC. Esta idade representa um evento marcante em toda a prov?ncia, haja vista a sua detec??o em todos os tipos de materiais ?gneos datados. Ela ? considerada como uma idade m?nima (Albiana) para o epis?dio magm?tico e o pico da fase rifte da BP. As idades 40Ar/39Ar s?o cerca de 10-14 Ma mais jovens do que as idades palinol?gicas dispon?veis para a BP.
Geoquimicamente, a PMC pode ser dividida em dois grupos: (i) uma su?te transicional a alcalina, subdividida em basaltos a traqui-andesitos (tipos de textura fina, contendo fenocristais de olivina, clinopirox?nio e plagiocl?sio), traquitos (textura porfir?tica, com fenocristais de sanidina e plagiocl?sio) e monzonitos; (ii) uma associa??o vulcano-plut?nica alcalina, de composi??o ?cida bastante fracionada, constitu?da de quatro subconjuntos, um formado por rochas de fluxo pirocl?stico (ignimbritos), o segundo por riolitos de textura fina a m?dia, ambos com fenocristais de quartzo e sanidina, o terceiro referente ao Granito do Cabo, contendo anfib?lio alcalino, e por fim riolitos tardios. A distin??o entre esses quatro tipos ? feita com base essencialmente em aspectos de campo e petrogr?ficos. A coer?ncia dos padr?es de elementos terras raras e de anomalias de Eu em cada grupo corroboram a separa??o dos mesmos. Raz?es entre elementos compat?veis e incompat?veis e modelamentos geoqu?micos sugerem evolu??o por cristaliza??o fracionada a baixas press?es para os traquitos e demais rochas ?cidas, ao passo que basaltos / traqui-andesitos e monzonitos evolu?ram por mecanismos de fus?o parcial. Dados isot?picos de Sr e Nd revelam duas fontes distintas para a PMC. Para as rochas ?cidas, as altas raz?es isot?picas iniciais de Sr (ISr = 0,7064-1,2295) e o epsilo de Nd negativo (HNd = -0,43 a -3,67) caracterizam uma fonte crustal, com idade mesoproteroz?ica (TDM = 0,92-1,04 Ga). Para as rochas b?sicas a intermedi?rias, as baixas raz?es isot?picas iniciais do Sr (ISr = 0,7031-0,7042) e o epsilo de Nd positivo (HNd = +1,28 a +1,98) indicam uma fonte primordial do tipo manto empobrecido, cujos magmas teriam sido extra?dos de um manto neoproteroz?ico (TDM = 0,61-0,66 Ga). Todavia, o fracionamento dos elementos terras raras leves dessas rochas e modelos quantitativos de fus?o parcial requerem um manto lherzol?tico com pequenas quantidades de granada (1-3%), por?m enriquecido em elementos incompat?veis. Esta aparente incoer?ncia de dados geoqu?micos e de is?topos de Nd pode se resolvida admitindo que o agente metassomatisante n?o apagou as caracter?sticas isot?picas originais dos magmas. Usando as composi??es qu?micas dos basaltos e traqui-andesitos, estima-se que os respectivos magmas foram gerados por taxas de fus?o entre 2 e 5% de uma fonte lherzol?tica, a press?es e temperaturas de cerca de 14 kbar e 1269oC. Tais par?metros f?sicos s?o compat?veis com taxas de estiramento litosf?rico (E) em torno de 2,5. Em um modelo de estiramento uniforme, este valor de E seria v?lido para a evolu??o da bacia como um todo. Por?m, em um modelo de estiramento heterog?neo, E seria menor para a por??o crustal, em compara??o com a por??o subcrustal / mant?lica.
A integra??o dos dados obtidos sugere a evolu??o do magmatismo da BP conforme segue: 1?) fus?o parcial (2-5%) do manto lherzol?tico com pequena quantidade de granada (1-3%), gerando magmas bas?lticos, traqui-andes?ticos e monzon?ticos, enriquecidos em elementos incompat?veis, especialmente terras raras leves; 2?) posicionamento destes magmas na base da crosta continental, provocando a fus?o parcial (em graus variados e a diferentes profundidades) desta e, assim, originando os magmas ?cidos; 3?) concomitante ? fase pr?via, magmas traqu?ticos seriam produzidos por fracionamento a partir de um l?quido monzon?tico; 4?) coloca??o dos diversos magmas em n?veis superficiais (derrames) ou subsuperficiais / hipabissais quase que sincronicamente, em geral intrusivos no pacote de rochas sedimentares da Forma??o Cabo, marcando o pico (ou final) da fase rifte na BP. A suposta presen?a de granada na fonte lherzol?tica n?o condiz com as profundidades de cerca de 14 kbar para a gera??o magma bas?ltico, obtida por par?metros qu?micos. Isto pode ser acomodado admitindo-se o soerguimento astenosf?rico sob o rifte, o que colocaria material quente (pluma?) oriundos de grandes profundidades (granada lherzolito) em n?veis subcrustais. A gera??o dos magmas e o subseq?ente posicionamento de grande volume dos mesmos estariam acoplados ao processo de rifteamento da BP, com controle de falhas de borda (NNE-SSW) e de transfer?ncia (NW-SE) como s?tios de coloca??o dos magmas. Com base no fator de estiramento (E_ e no confronto de dados geocronol?gicos 40Ar/39Ar e palinol?gicos, deduz-se que a fase rifte (sedimenta??o cl?stica a pel?tica da Forma??o Cabo e magmatismo b?sico a ?cido) teve uma dura??o m?xima de 10-14 Ma
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/18361 |
| Date | 22 December 2003 |
| Creators | Nascimento, Marcos Antonio Leite do |
| Contributors | CPF:15603180404, http://lattes.cnpq.br/1259445348649589, Sa, Emanuel Ferraz Jardim de, CPF:06892922449, http://lattes.cnpq.br/4094827215552998, Matos, Renato Marcos Darros de, Souza, Zorano Sergio de |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Geodin?mica e Geof?sica, UFRN, BR, Geodin?mica; Geof?sica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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