Geologia, petrografia e geoquímica das rochas vulcânicas Uatumã na área sul de São Félix do Xingu (PA), Província Carajás

As rochas vulcânicas da área sul de São Félix do Xingu, estado do Pará, estão inseridas no contexto geológico da província geocronológica Amazônia Central, sudeste do cráton Amazônico. Estas rochas são dominantemente relacionadas à Formação Sobreiro e, subordinadamente, à Formação Santa Rosa, ambas pertencentes ao Grupo Uatumã de idade Paleoproterozoica. A Formação Sobreiro apresenta três fácies: fácies de fluxo de lavas subaérea de composição subalcalina; fácies de fluxo de lavas subaérea de composição calcioalcalina a shoshonítica; fácies vulcanoclástica subaérea. As rochas da Formação Santa Rosa são enquadradas em uma única fácies denominada fácies de fluxo de lavas subaérea. Na Formação Sobreiro são encontrados andesitos basálticos, andesitos, traquiandesitos, traquitos, tufos de cristais félsicos, lapili-tufos e brechas polimíticas. Os litotipos da Formação Santa Rosa são riolitos. Os dados geoquímicos mostram que os conteúdos de SiO2 das rochas da Formação Sobreiro variam de 52,14 a 69,21% e as razões K2O/Na2O de 0,16 a 1,62. Por outro lado, os vulcanitos da Formação São Rosa formam uma série evoluída com teores de SiO2 entre 72,27 e 77,14% e razões K2O/Na2O entre 1,50 e 2,12. A Formação Sobreiro tem caráter essencialmente calcioalcalino, discretamente transicional de calcioalcalino a shoshonítico, composição metaluminosa a fracamente peraluminosa e assinatura tectônica de ambiente de arco vulcânico. A Formação Santa Rosa apresenta composição peraluminosa a fracamente metaluminosa, assinatura tipo A e afinidade tectônica intraplacas. As rochas vulcânicas da área sul apresentam perfeita correlação petrográfica, geoquímica e tectônica com os vulcanitos da área oeste/sudoeste de São Félix do Xingu.

Geology, petrology and geochronology (Pb-Pb) of the Serra da Bocaina Formation: evidence of an Orosirian Amoguijá Magmatic Arc in the Rio Apa Terrane, south of the Amazonian Craton

Neste trabalho apresentam-se os resultados do mapeamento geológico e caracterização petrológica da Formação Serra da Bocaina, pertencente ao Arco Magmático Amoguijá do Terreno Rio Apa, sul do Cráton Amazônico. A Formação Serra da Bocaina, na serra da homônima, consiste de rochas vulcânicas paleoproterozoicas de composição intermediária a predominantemente ácida, classificadas como andesito e riolitos, subdivididas em cinco fácies petrográficas sendo quatro piroclásticas e uma efusiva, que mantêm contato tectônico, a leste, com o Granito Carandá. Nas rochas estudadas estruturas tectônicas são formadas em duas fases deformacionais compressivas de natureza dúctil e dúctil-rúptil, respectivamente. A primeira fase, mais intensa, é observada ao longo de toda a área estudada e é responsável pela Zona de Cisalhamento Santa Rosa enquanto a segunda fase é mais discreta e localizada. O tratamento geoquímico indica que essas rochas foram geradas num ambiente de arco-vulcânico a partir de um magmatismo calcioalcalino de médio a alto-K, peraluminoso. Estas rochas retratam um evento magmático extrusivo, de natureza explosiva, relacionado à evolução do Arco Magmático Amoguijá, conforme resultado Pb-Pb em zircão de 1877,3 ± 3,9 Ma., interpretada como idade de cristalização destas rochas.

Vulcanismo félsico paleoproterozoico do Grupo Iricoumé, Domínio Erepecuru-Trombetas, Província Amazônia Central: dados de campo, caracterização petrográfica e geocronologia Pb-Pb em zircão

O Grupo Iricoumé compreende rochas vulcânicas efusivas e piroclásticas, com texturas e estruturas bastante preservadas, que pertence a um extenso evento vulcano-plutônico que marcou a região central do Cráton Amazônico durante o Orosiriano. Tais rochas estão expostas no noroeste do estado do Pará, na porção meridional do sudoeste do Domínio Erepecuru-Trombetas, sul do Escudo das Guianas. Estudos petrográficos permitiram distinguir um vulcanismo explosivo, predominante e representado por rochas piroclásticas (ignimbritos, reoignimbritos, tufo coignimbrítico de queda e lápili-tufo relacionado a surge), e um efusivo, subordinado, representado por fluxos de lavas coerentes e rochas hipabissais (andesitos, lamprófiros espessartíticos e latitos). A maioria das rochas piroclásticas exibe feições diagnósticas da deposição dos piroclastos sob altas temperaturas, sugerindo que as rochas vulcânicas estão provavelmente relacionadas a ambientes de geração de caldeiras. As idades Pb-Pb de 1888 ± 2,5 e 1889 ± 2 Ma obtidas em zircão de ignimbritos traquidacíticos confirmam que a maioria das rochas estudadas pertence ao Grupo Iricoumé. Por outro lado, a idade Pb-Pb de 1992 ± 3 Ma obtida em zircão de um andesito evidencia um episódio vulcânico efusivo orosiriano mais antigo, já reconhecido, localmente, mais a sul, no Domínio Tapajós. Os dados obtidos demonstram a ampla extensão do vulcanismo Iricoumé e rochas vulcânicas correlatas na porção central do Cráton Amazônico, e constituem argumentos favoráveis para associar esse episódio vulcânico e rochas magmáticas correlatas a uma silicic large igneous province (SLIP), como já vem sendo descrito por alguns autores.

Field and petrographic data of 1.90 to 1.88 Ga I- and A-type granitoids from the central region of the Amazonian Craton, NE Amazonas State, Brazil

O SW do município de Presidente Figueiredo, localizado no Estado do Amazonas, Nordeste do Cráton Amazônico Central, Brasil, hospeda granitoides do tipo I de idade entre 1890 a 1898 Ma (Terra Preta Granito, Suíte Água Branca), hornblenda-sienogranitos do tipo A (Sienogranito Canoas da Suíte Mapuera), rochas vulcânicas ácidas à intermediárias (Grupo Iricoumé) e granitos rapakivi de idades entre 1883 a 1889 Ma (Granito São Gabriel da Suíte Mapuera), e rochas afins (quartzo-gabro-anortosito e diorito), além de quartzo-monzonito Castanhal, milonitos e hornfels. A fácies quartzo-diorito do granito Terra Preta foi formada por processos de mistura entre um dique quartzo-gabro sinplutônico e um granodiorito hornblenda. Glóbulos parcialmente assimilados de sienogranitos hornblenda Canoas e seus contatos com o granodiorito hornblenda Terra Preta sugerem que o sienogranito Canoas é um pouco mais jovem do que o Granito Terra Preta. Xenólitos do sienogranito Canoas no interior do Granito São Gabriel mostram que o granito é mais jovem do que o sienogranito Canoas. Novas evidências geológicas e petrográficas avançam na compreensão petrológica destas rochas e sugerem que, além de cristalização fracionada, assimilação e mistura de magma, desempenharam um papel importante, pelo menos em escala local, na evolução e variação composicionais dos plutons. Tal evidência é encontrada no Granito Terra Preta misturado com materiais quartzo-diorito, félsico associado ao sienogranito Canoas e nos enclaves microgranulares intermediários, que apresentam biotita e hornblenda primárias, além de dissolução plagioclásio, corrosão de feldspatos, mantos feldspatos alcalinos, segunda geração de apatita, e elevados teores xenocristais em enclaves intermediários formados a partir da fragmentação de intrusões máficas. Análises petrográficas mostram que um evento deformacional registrado na parte Ocidental da área de estudo (com deformação progressiva de E para W) é estimado entre o magmatismo pós-colisional de 1,90 Ga e as invasões do Granito São Gabriel e rochas afins máficas/intermediárias (intraplaca). No entanto, torna-se extremamente necessário obter idades absolutas para este evento metamórfico.

Caracterização petrográfica e geoquímica das rochas encaixantes da mineralização de ouro do alvo lavra velha - Ibitiara (BA)

The Lavra Velha gold prospect is located in Ibitiara city, in the Espinhaço Setentrional physiographic domain, on the west edge of Chapada Diamantina – central part of Bahia. It is inserting on Gavião Block, a compartment of São Francisco Cráton (Almeida, 1977). The Lavra Velha gold dump is formed by an association of hydrothermal breccia lodged in acid and intermediate rocks, classifying in tonalite, granodiorite and diorite, with high alteration, cut off by a vein and venules system constituted by hydrothermal association composed by hematite, tourmaline, quarz and sericite, located in the north limit of Ibitiara granite. In the regional geological context the area is represented by Archaean rocks (Paramirim Complex) and Paleoproterozoic rocks (Ibitiara granitoid and Matinos Granite) constituted the basement, following by paleo to mesozoic pluton-vulcanic-sedimentary association of Rio dos Remédios Group, intruded by mafic rocks. It was used geochemistry and petrographic analysis compiling to field works data to characterize the rocks where the gold mineralization is inserting. Previously these rocks were classifying in volcanic rocks of Novo Horizonte Formation. Developing this monograph’s work the petrogenetic characteristics suggesting that these rocks called volcanic actually belong to Ibitiara granitoid as a portion more metamorphosed. The green schist is the predominant metamorphism in the area with low deformation, associated to high concentration of fluid circulating. The hydrothermal alteration is the process responsible for rocks modifications and strong sericitization generalize

Elementos estruturais relacionados com a mineralização do eoceno - oligoceno entre Mollebamba e Santo Domingo região de Apurimac, sul do Peru

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Estratigrafia do vulcanismo mesozóico ácido da província magmática do Paraná

The Paraná Magmatic Province was generated by a large volcanic event occurred in the Lower Cretaceous, it was a phenomenon that preceded the fragmentation of the supercontinent Gondwana. In Brazil the volcanic rocks overlying about 75% of the surface of the Parana basin being the Serra Geral Formation essentially represented by basalts and andesites of tholeiitic nature and subordinate porphyritic rhyodacites, called Chapecó type and aphyric rhyolites, Palms type. Based on the chemical compositions, rocks of Palmas type are subdivided into Santa Maria, Clevelândia, Caxias do Sul, Jacuí and Anita Garibaldi. Rocks of Chapecó type are grouped into three distinct subtypes called Guarapuava, Tamarana and Ourinhos. These acidic rocks that overlying basalts are of two main types: high-Ti (Paranapanema, Pitanga and Urubici) and low-Ti (Gramado, Esmeralda and Ribeira). Representative profiles of these rocks were studied in detail in order to establish the lithostratigraphy and Chemostratigraphy of Palmas and Chapecó type. To do this was made a field work and the use of a database with 1109 samples with their geographical coordinates and geochemical information of major and trace elements, which were launched in maps generated by Google Earth. From these maps, it was verified that rocks of the Palmas type are distributed predominantly in the south region of the basin in the state of Rio Grande do Sul, accumulated along Torres Syncline, while those Chapecó type occur in the plateaus of midwestern Paraná, in this region was observed that Chapecó type overlap those Palmas type. In the profiles studied, within Palmas type, Caxias do Sul type is spread throughout the southern region of the basin, occurring at the base of the acid volcanic sequences, in other words, they are older compared to the others. It was also observed that the rocks of Santa Maria and Anita Garibaldi type occupy the top of the sequences, both covering rocks of Caxias do Sul..

Neoproterozoic glacial deposits from the Aracuai orogen, Brazil: Age, provenance and correlations with the Sao Francisco craton and West Congo belt

Glacigenic diamictite successions of the Macaubas Group are widespread in the western domain of the Aracuai orogen, east of the Sao Francisco craton (Brazil). Diamictites also occur on this craton and in the African counterpart of the Aracuai orogen, the West Congo belt. Detrital zircon grains from the matrix of diamictites and sandstones from the Macaubas Group were dated by the U-Pb SHRIMP technique. The geochronological study sets the maximum depositional age of the glacial diamictites at 900 Ma, and indicates multiple sources for the Macaubas basin with ages ranging from 900 to 2800 Ma. Sm-Nd T-DM model ages, determined on whole rock samples, range from 1.8 Ga to 2.5 Ga and get older up-section. Comparison of our data with those from the cratonic area suggest that these glacial deposits can be correlated to the Jequitai and Carrancas diamictites in the Sao Francisco craton, and to the Lower Mixtite Formation of the West Congolian Group, exposed in Africa. The 900-1000 Ma source is most probably represented by the Zadinian-Mayumbian volcanic rocks and related granites from the West Congo belt. However, one of the most voluminous sources, with ages in the 1.1-1.3 Ga interval, has not been detected in the Sao Francisco-Congo craton. Possible sources for these grains could occur elsewhere in Africa, or possibly from within the Brasilia Belt in western central Brazil. (C) 2011 International Association for Gondwana Research. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Ages (U-Pb SHRIMP and LA ICPMS) and stratigraphic evolution of the Neoproterozoic volcano-sedimentary successions from the extensional Camaqua Basin, Southern Brazil

During the Ediacaran, southern Brazil was the site of multiple episodes of volcanism and sedimentation, which are best preserved in the 3000 km(2) Camaqua Basin. The interlayered sedimentary and volcanic rocks record tectonic events and paleoenvironmental changes in a more than 10 km-thick succession. In this contribution, we report new U-Pb and Sm-Nd geochronological constraints for the 605 to 580 Ma Born Jardim Group, the 570 Ma Acampamento Velho Formation, and a newly-recognized 544 Ma volcanism. Depositional patterns of these units reveal the transition from a restricted, fault-bounded basin into a wide, shallow basin. The expansion of the basin and diminished subsidence rates are demonstrated by increasing areal distribution and compressed isopachs and increasing onlap of sediments onto the basement to the west. The Sm-Nd isotopic composition of the volcanic rocks indicates mixed sources, including crustal rocks from the adjacent basement. Both Neoproterozoic and Paleoproterozoic sources are indicated for the western part of the basin, whereas only the older Paleoproterozoic signature can be discerned in the eastern part of the basin. (C) 2011 International Association for Gondwana Research. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Petrographie und Geochemie des Eckfelder Maares und von Hillscheid und die Einbindung in den Hocheifelvulkanismus

Tertiäre Vulkanite aus dem Eckfelder Maar, dem Hillscheider Diatrem und dem Hillscheid Basalt (Schlot) wurden petrologisch und geochemisch untersucht. Bis auf tonige Klasten aus dem Bohrkern des Eckfelder Maares handelt es sich bei allen weiteren Proben um undifferenzierte basische Vulkanite. Die tonigen Klasten aus dem Bohrkern müssen der ehemaligen Landoberfläche vor der Eruption des Eckfelder Maares zugerechnet werden, in dessen Krater sie während der Eruption hineingefallen sind. Bis auf die Proben des Hillscheid Basaltes sind die Proben alteriert. Die Alteration zeigt sich an der Bildung von Zeolithen und Calcitmineralisationen, die primär und sekundär gebildete Hohlräume aufgefüllt haben oder an einer vertonten Grundmasse der Proben, die daneben Mineraleinschlüsse (Spinell) und kantige Fremdgesteinsbruchstücke enthalten können. Bei den Proben mit vertonter Grundmasse handelt es sich um Palagonite, Umwandlungsprodukte aus Sideromelan (basaltischem Glas). Geochemische Analysen an Grundmassepräparaten der alterierten bis vertonten Proben zeigen, dass außer den immobilen Elementen Ti, Nb, Zr, Y alle weiteren Elemente teilweise bis vollständig abgereichert worden sind. Eine Ausnahme bildet Barium (Ba), welches z.T. in beträchtlichen Mengen in Zeolithen (Harmotom) angereichert wurde. Bei den Proben aus dem Eckfelder Maar kann die Alteration bis Vertonung der Proben alleine mit der Palagonitisierung und Verwitterung erklärt werden. Es gibt keine Hinweise auf Materialzufuhr und damit für sich anschließende hydrothermale Prozesse. Die Proben des Hillscheider Diatrem sind wesentlich geringer alteriert (glasige Grundmasse). Neuste Erkenntnisse aus einer Bohrung im Sommer 1999 im vermuteten Zentrum des Hillscheider Diatrems beschränken das Diatrem maximal auf einen kleineren Bereich im Nordosten der bisherigen Lokation. Bei der Bohrung stieß man nach 20 Meter auf Anstehendes. Im Hangschutt darüber fand man Blöcke des Hillscheid Basaltes. Eine geringere Größe der Lokation zusammen mit der geringen Alteration könnten auf deren Entstehung mit einer initialen Maarphase gefolgt von Schlackentätigkeit hinweisen. Die Schlacken könnten die ersten Ablagerungen vor Verwitterung geschützt haben. Allerdings gibt es keine Funde die eine Schlackentätigkeit belegen. Beim sogenannten 'Hillscheider Diatrem' könnte es sich aber auch um Hangschutt aus der Randbreccie des Hillscheider Basaltes handeln. Zusammen mit Bruchstücken aus dem Schlot des Hillscheid Basaltes wären die Palagonite des sogenannten 'Hillscheider Diatrem' erst in jüngster Zeit im Bereich einer Uferböschung zur Ablagerung gekommen. Dies würde allerdings das sogenannte 'Hillscheider Diatrem' in seiner Existenz in Frage stellen. Vergleiche der Proben des Hillscheid Basaltes mit basischen Hocheifelvulkaniten deuten auf kogenetische Beziehung aller Proben untereinander und ordnen die Proben des Hillscheid Basaltes geochemisch dem Hocheifelvulkanismus zu. REE- und weitere Spurenelementgehalte und auch deren Elementverhältnisse weisen für alle tertiären Eifelvulkanite gemeinsam auf Mantelschmelzen aus dem Bereich eines Granatperidotits mit niedrigen Aufschmelzgraden um ein Prozent hin. Vergleich der Elementverhältnisse hochinkompatibler Elemente im Bezug auf die Bildung mafischer Schmelzen mit primitivem Mantel deuten darauf hin, dass der Mantel im Bereich der Hocheifel verarmt ist an K, Rb, Sr und angereichert an Ba und eventuell an Nb. Ursachen für diese von typisch primären Mantelzusammensetzung abweichenden Verhältnisse könnten durch Mischungen von Mantelschmelzen mit lithosphärischem Mantel (K-Anomalie) und durch Anreicherungen mit fluiden Phasen (Ba-Anomalie) oder auch Schmelzen aus einem tieferliegenden Plume (Kelberger Hoch) verursacht worden sein. Englischer Zusammenfassung:

Sedimentology and tectonic history of late Archaean sedimentary successions in Zimbabwe

ZusammenfassungSpätarchaische Sedimentgesteine (ca. 2,65 Milliarden Jahre alt) wurden in Grünsteingürteln des Simbabwe Kratons untersucht. In dem Belingwe Grünsteingürtel ist granitoides Grundgebirge von einer allochthonen Einheit aus vulkanischen Gesteinen und Vorlandbeckensedimenten überlagert. Die sedimentäre Abfolge besteht aus Flachwasserkalken und Turbiditen. Unterschiedliche Faziestypen der Kalksteine sind in sedimentäre Verflachungszyklen angeordnet. Eustatische Meeresspiegelschwankungen werden als Ursache der zyklischen Sedimentation angenommen. Sedimentologische, geochemische und strukturelle Analysen zeigen die Bedeutung horizontal-tektonischer Prozesse für die Entstehung dieses Grünsteingürtels an.Sedimentgesteine des Midlands Grünsteingürtels lagern zwischen ozeanischen, mafischen Vulkaniten und kontinentalen, granitoiden Gneisen. Die Art der Abfolge sedimentärer Fazies, beginnend mit Turbiditen und überlagert von flachmarinen Schelfsedimenten und alluvialen Ablagerungen, sowie geologische und geochemische Hinweise aus den benachbarten Gesteinsserien lassen auf Ablagerung während der Kollision zwischen einem ozeanischen Plateau/Inselbogen und einem kontinentalen Krustenfragmentes schließen.In dem Bindura-Shamva Grünsteingürtel können zwei Sedimentgesteinseinheiten unterschieden werden, eine alluvial—flachmarine Abfolge und eine tiefmarin—fluviatile Abfolge. Extensionstektonik verursachte wahrscheinlich die Bildung des Sedimentbeckens. Die spätere Phase der Beckenbildung war jedoch ähnlich jener in modernen Vorlandbecken.Schichtparallele Eisensteinhorizonte sind häufig entlang von Sediment-Vulkanit-Kontakten zu finden. Diese Gesteine werden als silifizierte und von Sulfiden imprägnierte Scherzonen interpretiert. Syntektonische hydrothermale Alteration von Gesteinen entlang der Störungszonen führte zur Bildung dieser 'tektonischen Eisensteine'.

Oceanic crust and island arc formation in Central Asia during late Neoproterozoic times - evidence from petrological and geochemical studies

Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung des 570 Ma alten, neoproterozoischen Agardagh - Tes-Chem Ophioliths (ATCO) in Zentralasien. Dieser Ophiolith liegt südwestlich des Baikalsees (50.5° N, 95° E) und wurde im frühen Stadium der Akkretion des Zentralasiatischen Mobilgürtels auf den nordwestlichen Rand des Tuvinisch-Mongolischen Mikrokontinentes aufgeschoben. Bei dem Zentralasiatische Mobilgürtel handelt es sich um einen riesigen Akkretions-Subduktionskomplex, der heute das größte zusammenhängende Orogen der Erde darstellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden eine Reihe plutonischer und vulkanischer Gesteine, sowie verschiedene Mantelgesteine des ATCO mittels mikroanalytischer und geochemischer Verfahren untersucht (Elektronenstrahlmikrosonde, Ionenstrahlmikrosonde, Spurenelement- und Isotopengeochemie). Die Auswertung dieser Daten ermöglichte die Entwicklung eines geodynamisch-petrologischen Modells zur Entstehung des ATCO. Die vulkanischen Gesteine lassen sich aufgrund ihrer Spurenelement- und Isotopenzusammensetzung in inselbogenbezogene und back-arc Becken bezogene Gesteine (IA-Gesteine und BAB-Gesteine) unterscheiden. Darüber hinaus gibt es eine weitere, nicht eindeutig zuzuordnende Gruppe, die hauptsächlich mafische Gänge umfasst. Der grösste Teil der untersuchen Vulkanite gehört zur Gruppe der IA-Gesteine. Es handelt sich um Al-reiche Basalte und basaltische Andesite, welche aus einem evolvierten Stammmagma mit Mg# 0.60, Cr ~ 180 µg/g und Ni ~ 95 µg/g hauptsächlich durch Klinopyroxenfraktionierung entstanden sind. Das Stammmagma selbst entstand durch Fraktionierung von ca. 12 % Olivin und geringen Anteilen von Cr-Spinell aus einer primären, aus dem Mantel abgeleiteten Schmelze. Die IA-Gesteine haben hohe Konzentrationen an inkompatiblen Spurenelementen (leichte-(L)- Seltenerdelement-(SEE)-Konzentrationen etwa 100-fach chondritisch, chondrit-normierte (La/Yb)c von 14.6 - 5.1), negative Nb-Anomalien (Nb/La = 0.37 - 0.62) und niedrige Zr/Nb Verhältnisse (7 - 14) relativ zu den BAB-Gesteinen. Initiale eNd Werte liegen bei etwa +5.5, initiale Bleiisotopenverhältnisse sind: 206Pb/204Pb = 17.39 - 18.45, 207Pb/204Pb = 15.49 - 15.61, 208Pb/204Pb = 37.06 - 38.05. Die Anreicherung lithophiler inkompatibler Spurenelemente (LILE) in dieser Gruppe ist signifikant (Ba/La = 11 - 130) und zeigt den Einfluss subduzierter Komponenten an. Die BAB-Gesteine repräsentieren Schmelzen, die sehr wahrscheinlich aus der gleichen Mantelquelle wie die IA-Gesteine stammen, aber durch höhere Aufschmelzgrade (8 - 15 %) und ohne den Einfluss subduzierter Komponenten entstanden sind. Sie haben niedrigere Konzentrationen an inkompatiblen Spurenelementen, flache SEE-Muster ((La/Yb)c = 0.6 - 2.4) und höhere initiale eNd Werte zwischen +7.8 und +8.5. Nb Anomalien existieren nicht und Zr/Nb Verhältnisse sind hoch (21 - 48). Um die geochemische Entwicklung der vulkanischen Gesteine des ATCO zu erklären, sind mindestens drei Komponenten erforderlich: (1) eine angereicherte, ozeaninselbasalt-ähnliche Komponente mit hoher Nb Konzentration über ~ 30 µg/g, einem niedrigen Zr/Nb Verhältnis (ca. 6.5), einem niedrigen initialen eNd Wert (um 0), aber mit radiogenen 206Pb/204Pb-, 207Pb/204Pb- und 208Pb/204Pb-Verhältnissen; (2) eine N-MORB ähnliche back-arc Becken Komponente mit flachem SEE-Muster und einem hohen initialen eNd Wert von mindestens +8.5, und (3) eine Inselbogen-Komponente aus einer verarmten Mantelquelle, welche durch die abtauchende Platte geochemisch modifiziert wurde. Die geochemische Entstehung der ATCO Vulkanite lässt sich dann am besten durch eine Kombination aus Quellenkontamination, fraktionierte Kristallisation und Magmenmischung erklären. Geodynamisch gesehen entstand der ATCO sehr wahrscheinlich in einem intraozeanischen Inselbogen - back-arc System. Bei den untersuchten Plutoniten handelt es sich um ultramafische Kumulate (Wehrlite und Pyroxenite) sowie um gabbroische Plutonite (Olivin-Gabbros bis Diorite). Die geochemischen Charakteristika der mafischen Plutonite sind deutlich unterschiedlich zu denen der vulkanischen Gesteine, weshalb sie sehr wahrscheinlich ein späteres Entwicklungsstadium des ATCO repräsentieren. Die Spurenelement-Konzentrationen in den Klinopyroxenen der ultramafischen Kumulate sind extrem niedrig, mit etwa 0.1- bis 1-fach chondritischen SEE-Konzentrationen und mit deutlich LSEE-verarmten Mustern ((La/Yb)c = 0.27 - 0.52). Berechnete Gleichgewichtsschmelzen der ultramafischen Kumulate zeigen grosse Ähnlichkeit zu primären boninitischen Schmelzen. Die primären Magmen waren daher boninitischer Zusammensetzung und entstanden in dem durch vorausgegangene Schmelzprozesse stark verarmten Mantelkeil über einer Subduktionszone. Niedrige Spurenelement-Konzentrationen zeigen einen geringen Einfluss der abtauchenden Platte an. Die Spurenelement-Konzentrationen der Gabbros sind ebenfalls niedrig, mit etwa 0.5 - 10-fach chondritischen SEE-Konzentrationen und mit variablen SEE-Mustern ((La/Yb)c = 0.25 - 2.6). Analog zu den Vulkaniten der IA-Gruppe haben alle Gabbros eine negative Nb-Anomalie mit Nb/La = 0.01 - 0.31. Die initialen eNd Werte der Gabbros variieren zwischen +4.8 und +7.1, mit einem Mittelwert von +5.9, und sind damit identisch mit denen der IA-Vulkanite. Bei den untersuchten Mantelgesteinen handelt es sich um teilweise serpentinisierte Dunite und Harzburgite, die alle durch hohe Mg/Si- und niedrige Al/Si-Verhältnisse gekennzeichnet sind. Dies zeigt einen refraktären Charakter an und steht in guter Übereinstimmung mit den hohen Cr-Zahlen (Cr#) der Spinelle (bis zu Cr# = 0.83), auf deren Basis der Aufschmelzgrad der residuellen Mantelgesteine berechnet wurde. Dieser beträgt etwa 25 %. Die geochemische Zusammensetzung und die petrologischen Daten der Ultramafite und Gabbros lassen sich am besten erklären, wenn man für die Entstehung dieser Gesteine einen zweistufigen Prozess annimmt. In einer ersten Stufe entstanden die ultramafischen Kumulate unter hohem Druck in einer Magmenkammer an der Krustenbasis, hauptsächlich durch Klinopyroxen-Fraktionierung. Bei dieser Magmenkammer handelte es sich um ein offenes System, dem von unten laufend neue Schmelze zugeführt wurde, und aus dem im oberen Bereich evolviertere Schmelzen geringerer Dichte entwichen. Diese evolvierten Schmelzen stiegen in flachere krustale Bereiche auf und bildeten dort meist isolierte Intrusionskörper. Diese Intrusionskörper erstarrten ohne Magmen-Nachschub, weshalb petrographisch sehr unterschiedliche Gesteine entstehen konnten. Eine geochemische Modifikation der abkühlenden Schmelzen erfolgte allerdings durch die Assimilation von Nebengestein. Da innerhalb der Gabbros keine signifikante Variation der initalen eNd Werte existiert, handelte es sich bei dem assimilierten Material hauptsächlich um vulkanische Gesteine des ATCO und nicht um ältere, möglicherweise kontinentale Kruste.

Petrology and geochemistry of Lipari Island (Aeolian archipelago): constraints on magma genesis and evolution

A full set of geochemical and Sr, Nd and Pb isotope data both on bulk-rock and mineral samples is provided for volcanic rocks representative of the whole stratigraphic succession of Lipari Island in the Aeolian archipelago. These data, together with petrographic observations and melt/fluid inclusion investigations from the literature, give outlines on the petrogenesis and evolution of magmas through the magmatic and eruptive history of Lipari. This is the result of nine successive Eruptive Epochs developing between 271 ka and historical times, as derived from recentmost volcanological and stratigraphic studies, combined with available radiometric ages and correlation of tephra layers and marine terrace deposits. These Eruptive Epochs are characterized by distinctive vents partly overlapping in space and time, mostly under control of the main regional tectonic trends (NNW-SSE, N-S and minor E-W). A large variety of lava flows, scoriaceous deposits, lava domes, coulees and pyroclastics are emplaced, ranging in composition through time from calcalkaline (CA) and high-K (HKCA) basaltic andesites to rhyolites. CA and HKCA basaltic andesitic to dacitic magmas were erupted between 271 and 81 ka (Eruptive Epochs 1-6) from volcanic edifices located along the western coast of the island (and subordinately the eastern Monterosa) and the M.Chirica and M.S.Angelo stratocones. These mafic to intermediate magmas mainly evolved through AFC and RAFC processes, involving fractionation of mafic phases, assimilation of wall rocks and mixing with newly injected mafic magmas. Following a 40 ka-long period of volcanic quiescence, the rhyolitic magmas were lately erupted from eruptive vents located in the southern and north-eastern sectors of Lipari between 40 ka and historical times (Eruptive Epochs 7-9). They are suggested to derive from the previous mafic to intermediate melts through AFC processes. During the early phases of rhyolitic magmatism (Eruptive Epochs 7-8), enclaves-rich rocks and banded pumices, ranging in composition from HKCA dacites to low-SiO2 rhyolites were erupted, representing the products of magma mixing between fresh mafic magmas and the fractionated rhyolitic melts. The interaction of mantle-derived magmas with the crust represents an essential process during the whole magmatic hystory of Lipari, and is responsible for the wide range of observed geochemical and isotopic variations. The crustal contribution was particularly important during the intermediate phases of activity of Lipari when the cordierite-bearing lavas were erupted from the M. S.Angelo volcano (Eruptive Epoch 5, 105 ka). These lavas are interpreted as the result of mixing and subsequent hybridization of mantle-derived magmas, akin to the ones characterizing the older phases of activity of Lipari (Eruptive Epochs 1-4), and crustal anatectic melts derived from dehydration-melting reactions of metapelites in the lower crust. A comparison between the adjacent islands of Lipari and Vulcano outlines that their mafic to intermediate magmas seem to be genetically connected and derive from a similar mantle source affected by different degrees of partial melting (and variable extent of crustal assimilation) producing either the CA magmas of Lipari (higher degrees) or the HKCA to SHO magmas of Vulcano (lower degrees). On a regional scale, the most primitive rocks (SiO2<56%, MgO>3.5%) of Lipari, Vulcano, Salina and Filicudi are suggested to derive from a similar MORB-like source, variably metasomatized by aqueous fluids coming from the slab and subordinately by the additions of sediments.

Variation of stable silicon isotopes: Analytical developments and applications in Precambrian geochemistry

Die vorliegende Dissertation behandelt die Gesamtgesteinsanalyse stabiler Siliziumisotope mit Hilfe einer „Multi Collector-ICP-MS“. Die Analysen fanden in Kooperation mit dem „Royal Museum for Central Africa“ in Belgien statt. Einer der Schwerpunkte des ersten Kapitels ist die erstmalige Analyse des δ30Si –Wertes an einem konventionellen Nu PlasmaTM „Multi-Collector ICP-MS“ Instrument, durch die Eliminierung der den 30Si “peak” überlagernden 14N16O Interferenz. Die Analyse von δ30Si wurde durch technische Modifikationen der Anlage erreicht, welche eine höherer Massenauflösung ermöglichten. Die sorgsame Charakterisierung eines adäquaten Referenzmaterials ist unabdingbar für die Abschätzung der Genauigkeit einer Messung. Die Bestimmung der „U.S. Geological Survey“ Referenzmaterialien bildet den zweiten Schwerpunkt dieses Kapitales. Die Analyse zweier hawaiianischer Standards (BHVO-1 and BHVO-2), belegt die präzise und genaue δ30Si Bestimmung und bietet Vergleichsdaten als Qualitätskontrolle für andere Labore. Das zweite Kapitel befasst sich mit kombinierter Silizium-/Sauerstoffisotope zur Untersuchung der Entstehung der Silizifizierung vulkanischer Gesteine des „Barberton Greenstone Belt“, Südafrika. Im Gegensatz zu heute, war die Silizifizierung der Oberflächennahen Schichten, einschließlich der „Chert“ Bildung, weitverbreitete Prozesse am präkambrischen Ozeanboden. Diese Horizonte sind Zeugen einer extremen Siliziummobilisierung in der Frühzeit der Erde. Dieses Kapitel behandelt die Analyse von Silizium- und Sauerstoffisotopen an drei unterschiedlichen Gesteinsprofilen mit unterschiedlich stark silizifizierten Basalten und überlagernden geschichteten „Cherts“ der 3.54, 3.45 und 3.33 Mill. Jr. alten Theespruit, Kromberg und Hooggenoeg Formationen. Siliziumisotope, Sauerstoffisotope und die SiO2-Gehalte demonstrieren in allen drei Gesteinsprofilen eine positive Korrelation mit dem Silizifizierungsgrad, jedoch mit unterschiedlichen Steigungen der δ30Si-δ18O-Verhältnisse. Meerwasser wird als Quelle des Siliziums für den Silizifizierungsprozess betrachtet. Berechnungen haben gezeigt, dass eine klassische Wasser-Gestein Wechselwirkung die Siliziumisotopenvariation nicht beeinflussen kann, da die Konzentration von Si im Meerwasser zu gering ist (49 ppm). Die Daten stimmen mit einer Zwei-Endglieder-Komponentenmischung überein, mit Basalt und „Chert“ als jeweilige Endglieder. Unsere gegenwärtigen Daten an den „Cherts“ bestätigen einen Anstieg der Isotopenzusammensetzung über der Zeit. Mögliche Faktoren, die für unterschiedliche Steigungen der δ30Si-δ18O Verhältnisse verantwortlich sein könnten sind Veränderungen in der Meerwasserisotopie, der Wassertemperatur oder sekundäre Alterationseffekte. Das letzte Kapitel beinhaltet potentielle Variationen in der Quellregion archaischer Granitoide: die Si-Isotopen Perspektive. Natriumhaltige Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit (TTG) Intrusiva repräsentieren große Anteile der archaischen Kruste. Im Gegensatz dazu ist die heutige Kruste kaliumhaltiger (GMS-Gruppe: Granit-Monzonite-Syenite). Prozesse, die zu dem Wechsel von natriumhaltiger zu kaliumhaltiger Kruste führten sind die Thematik diesen Kapitels. Siliziumisotopenmessungen wurden hier kombiniert mit Haupt- und Spurenelementanalysen an unterschiedlichen Generationen der 3.55 bis 3.10 Mill. Yr. alten TTG und GMS Intrusiva aus dem Arbeitsgebiet. Die δ30Si-Werte in den unterschiedlichen Plutonit Generationen zeigen einen leichten Anstieg der Isotopie mit der Zeit, wobei natriumhaltige Intrusiva die niedrigste Si-Isotopenzusammensetzung aufweisen. Der leichte Anstieg in der Siliziumisotopenzusammensetzung über die Zeit könnte auf unterschiedliche Temperaturbedingungen in der Quellregion der Granitoide hinweisen. Die Entstehung von Na-reichen, leichten d30Si Granitoiden würde demnach bei höheren Temperaturen erfolgen. Die Ähnlichkeit der δ30Si-Werte in archaischen K-reichen Plutoniten und phanerozoischen K-reichen Plutoniten wird ebenfalls deutlich.

Provenance signature of a forearc basin modified by spreading ridge subduction: Detrital zircon geochronology and detrital modes from the Paleogene Arkose Ridge Formation, southern Alaska

Upper Paleocene–Eocene boulder conglomerate, cross-stratified sandstone, and laminated carbonaceous mudstone of the Arkose Ridge Formation exposed in the southern Talkeetna Mountains record fluvial-lacustrine deposition proximal to the volcanic arc in a forearc basin modified by Paleogene spreading ridge subduction beneath southern Alaska. U-Pb ages of detrital zircon grains and modal analyses were obtained from stratigraphic sections spanning the 2,000 m thick Arkose Ridge Formation in order to constrain the lithology, age, and location of sediment sources that provided detritus. Detrital modes from 24 conglomerate beds and 54 sandstone thin sections aredominated by plutonic and volcanic clasts and plagioclase feldspar with minor quartz, schist, hornblende, argillite, and metabasalt. Westernmost sandstone and conglomerate strata contain <5% volcanic clasts whereas easternmost sandstone and conglomerate strata contain 40 to >80% volcanic clasts. Temporally, eastern sandstones andconglomerates exhibit an upsection increase in volcanic detritus from <40 to >80% volcanic clasts. U-Pb ages from >1400 detrital zircons in 15 sandstone samples reveal three main populations: late Paleocene–Eocene (60-48 Ma; 16% of all grains), Late Cretaceous–early Paleocene (85–60 Ma; 62%) and Jurassic–Early Cretaceous (200–100 Ma; 12%). A plot of U/Th vs U-Pb ages shows that >97% of zircons are <200 Ma and>99% of zircons have <10 U/Th ratios, consistent with mainly igneous source terranes. Strata show increased enrichment in late Paleocene–Eocene detrital zircons from <2% in the west to >25% in the east. In eastern sections, this younger age population increases temporally from 0% in the lower 50 m of the section to >40% in samples collected >740 m above the base. Integration of the compositional and detrital geochronologic data suggests: (1) Detritus was eroded mainly from igneous sources exposed directly north of the Arkose Ridge Formation strata, mainly Jurassic–Paleocene plutons and Paleocene–Eocenevolcanic centers. Subordinate metamorphic detritus was eroded from western Mesozoic low-grade metamorphic sources. Subordinate sedimentary detritus was eroded from eastern Mesozoic sedimentary sources. (2) Eastern deposystems received higher proportions of juvenile volcanic detritus through time, consistent with construction of adjacent slab-window volcanic centers during Arkose Ridge Formation deposition. (3)Western deposystems transported detritus from Jurassic–Paleocene arc plutons that flank the northwestern basin margin. (4) Metasedimentary strata of the Chugach accretionaryprism, exposed 20-50 km south of the Arkose Ridge Formation, did not contribute abundant detritus. Conventional provenance models predict reduced input of volcanic detritus to forearc basins during exhumation of the volcanic edifice and increasing exposure ofsubvolcanic plutons (Dickinson, 1995; Ingersoll and Eastmond, 2007). In the forearc strata of these conventional models, sandstone modal analyses record progressive increases upsection in quartz and feldspar concomitant with decreases in lithic grains, mainly volcanic lithics. Additionally, as the arc massif denudes through time, theyoungest detrital U-Pb zircon age populations become significantly older than the age of forearc deposition as the arc migrates inboard or ceases magmatism. Westernmost strata of the Arkose Ridge Formation are consistent with this conventional model. However, easternmost strata of the Arkose Ridge Formation contain sandstone modes that record an upsection increase in lithic grains accompanied by a decrease in quartz and feldspar, and detrital zircon age populations that closely match the age of deposition. This deviation from the conventional model is due to the proximity of the easternmost strata to adjacent juvenile volcanic rocks emplaced by slab-window volcanic processes. Provenance data from the Arkose Ridge Formation show that forearc basins modified by spreading ridge subduction may record upsection increases in non-arc, syndepositional volcanic detritusdue to contemporaneous accumulation of thick volcanic sequences at slab-window volcanic centers. This change may occur locally at the same time that other regions of the forearc continue to receive increasing amounts of plutonic detritus as the remnant arc denudes, resulting in complex lateral variations in forearc basin petrofacies and chronofacies.