Re-Os isotope and highly siderophile element systematics of the Parana continental flood basalts (Brazil)

Basalts of the Parana continental flood basalt (PCFB) province erupted through dominantly Proterozoic continental crust during the Cretaceous. In order to examine the mantle source(s) of this major flood basalt province, we studied Os, Sr, Nd, and Pb isotope systematics, and highly siderophile element (HSE) abundances in tholeiitic basalts that were carefully chosen to show the minimal effects of crustal contamination. These basalts define a precise Re-Os isochron with an age of 131.6 +/- 2.3 Ma and an initial Os-187/Os-188 of 0.1295 +/- 0.0018 (gamma Os-187 = +2.7 +/- 1.4). This initial Os isotopic composition is considerably more radiogenic than estimates of the contemporary Depleted Mantle (DM). The fact that the Re-Os data define a well constrained isochron with an age similar to Ar-40/Ar-39 age determinations, despite generally low Os concentrations, is consistent with closed-system behavior for the HSE. Neodymium, Sr, and Pb isotopic data suggest that the mantle source of the basalts had been variably hybridized by melts derived from enriched mantle components. To account for the combined Os, Nd, Sr, and Pb isotopic characteristics of these rocks, we propose that the primary melts formed from metasomatized asthenospheric mantle (represented by arc-mantle peridotite) that underwent mixing with two enriched components, EM-I and EM-II. The different enriched components are reflected in minor isotopic differences between basalts from southern and northern portions of the province. The Tristan da Cunha hotspot has been previously suggested to be the cause of the Parana continental flood basalt magmatism. However, present-day Tristan da Cunha lavas have much higher Os-187/Os-188 isotopic compositions than the source of the PCFB. These data, together with other isotopic and elemental data, preclude making a definitive linkage between the Tristan plume and the PCFB. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Quimioestratigrafia em basaltos da Formação Serra Geral (Bacia do Paraná) nas regiões centro-oeste de São Paulo e oeste do Paraná: resultados preliminares

A Província Magmática do Paraná-Etendeka, ou ainda Formação Serra Geral assim definida na estratigrafia da Bacia do Paraná, constitui um dos maiores registros vulcânicos em área continental do planeta. O grande volume de magma é evidenciado não só pelas rochas expostas, que contemplam o sul e parte do sudeste brasileiro, mas também pela forte heterogeneidade geoquímica e petrográfica das rochas básicas, intermediárias e ácidas, que integram a placa Sul-Americana. Os trabalhos que abordam a caracterização geoquímica dos diferentes tipos de magmas, obtidos por meio de coleta sistemática de superfície são bastante abundantes, porem pouco são aqueles que abordam a quimioestratigrafia dos basaltos por meio de poços de sondagem buscando as relações estratigráficas aplicadas ao entendimento da evolução dos diferentes tipos de magmas, fontes, intervalo de idades e variações petrográficas sem a influência direta de falhas tectônicas que interferiam no aspecto fidedigno dos dados. Com isso, este trabalho em andamento, com 15 sequencias vulcânicas completas obtidas por meio de poços de sondagem nos estados de São Paulo e Paraná, com até 1156 metros de espessura, são investigados para elementos maiores, traços, terras-raras, isótopos (Pb, Sr e Nd) e idades (Ar-Ar) buscando a compreensão de processos de diferenciação magmática in situ e até mesmo considerações sobre o grau de fusão, fontes mantélicas envolvidas, correlação com a parte sul da província magmática e relação com a fase rifte da placa sul-americana. Os resultados, ainda que preliminares, mostraram que a média da espessura de cada pulso magmático é de 35 metros de rocha basáltica variando de 2 até 90 metros, sendo que a pilha mais profunda alcança 970 metros na região noroeste do estado de São Paulo podendo chegar até 1200 se for considerado a espessura dos sills intrudidos nos sedimentos paleozoicos sotopostos. Já os dados geoquímicos mostraram que as regiões investigadas são compostas exclusivamente por basaltos toleíticos do tipo alto-Ti, com concentrações em TiO2 variando entre 1,77% e 3,66% e MgO de 2,88% até 4,95%, podendo ser divididos em dois subtipos distintos, denominados de Pitanga e Paranapanema conforme classificação de Peate et al. (1992). O primeiro está enriquecido em Nb (8%), K (9%), La (11%), Ce (18%), P (8%), Nd (20%), Zr (19%), Sm (17%), Eu (15%) e Ti (15%) em relação ao segundo. Também é possível verificar que os magmas se alternam na posição estratigráfica sendo iniciado pelo tipo Pitanga (em contato direto com os arenitos eólicos da Formação Botucatu) seguindo pelo magma Paranapanema onde o primeiro, em espessura, e dominante em 60% em relação ao segundo. Por fim, mesmo que o trabalho ainda esteja em fase inicial, é possível concluir que os basaltos investigados podem ter sido abastecidos por mais de uma câmara magmática, que extravasaram suas lavas em épocas distintas, iniciando com basaltos do tipo Pitanga, em contato com os arenitos da Formação Botucatu, e encerrando a pilha edificada com aqueles do tipo Paranapanema.