Seismic reflection experiments imaging the physical nature of crustal structures in southern California

Seismic reflection methods have been extensively used to probe the Earth's crust and suggest the nature of its formative processes. The analysis of multi-offset seismic reflection data extends the technique from a reconnaissance method to a powerful scientific tool that can be applied to test specific hypotheses. The treatment of reflections at multiple offsets becomes tractable if the assumptions of high-frequency rays are valid for the problem being considered. Their validity can be tested by applying the methods of analysis to full wave synthetics.

Three studies illustrate the application of these principles to investigations of the nature of the crust in southern California. A survey shot by the COCORP consortium in 1977 across the San Andreas fault near Parkfield revealed events in the record sections whose arrival time decreased with offset. The reflectors generating these events are imaged using a multi-offset three-dimensional Kirchhoff migration. Migrations of full wave acoustic synthetics having the same limitations in geometric coverage as the field survey demonstrate the utility of this back projection process for imaging. The migrated depth sections show the locations of the major physical boundaries of the San Andreas fault zone. The zone is bounded on the southwest by a near-vertical fault juxtaposing a Tertiary sedimentary section against uplifted crystalline rocks of the fault zone block. On the northeast, the fault zone is bounded by a fault dipping into the San Andreas, which includes slices of serpentinized ultramafics, intersecting it at 3 km depth. These interpretations can be made despite complications introduced by lateral heterogeneities.

In 1985 the Calcrust consortium designed a survey in the eastern Mojave desert to image structures in both the shallow and the deep crust. Preliminary field experiments showed that the major geophysical acquisition problem to be solved was the poor penetration of seismic energy through a low-velocity surface layer. Its effects could be mitigated through special acquisition and processing techniques. Data obtained from industry showed that quality data could be obtained from areas having a deeper, older sedimentary cover, causing a re-definition of the geologic objectives. Long offset stationary arrays were designed to provide reversed, wider angle coverage of the deep crust over parts of the survey. The preliminary field tests and constant monitoring of data quality and parameter adjustment allowed 108 km of excellent crustal data to be obtained.

This dataset, along with two others from the central and western Mojave, was used to constrain rock properties and the physical condition of the crust. The multi-offset analysis proceeded in two steps. First, an increase in reflection peak frequency with offset is indicative of a thinly layered reflector. The thickness and velocity contrast of the layering can be calculated from the spectral dispersion, to discriminate between structures resulting from broad scale or local effects. Second, the amplitude effects at different offsets of P-P scattering from weak elastic heterogeneities indicate whether the signs of the changes in density, rigidity, and Lame's parameter at the reflector agree or are opposed. The effects of reflection generation and propagation in a heterogeneous, anisotropic crust were contained by the design of the experiment and the simplicity of the observed amplitude and frequency trends. Multi-offset spectra and amplitude trend stacks of the three Mojave Desert datasets suggest that the most reflective structures in the middle crust are strong Poisson's ratio (σ) contrasts. Porous zones or the juxtaposition of units of mutually distant origin are indicated. Heterogeneities in σ increase towards the top of a basal crustal zone at ~22 km depth. The transition to the basal zone and to the mantle include increases in σ. The Moho itself includes ~400 m layering having a velocity higher than that of the uppermost mantle. The Moho maintains the same configuration across the Mojave despite 5 km of crustal thinning near the Colorado River. This indicates that Miocene extension there either thinned just the basal zone, or that the basal zone developed regionally after the extensional event.

Geological evolution of two crustal scale shear zones. Part I. The Rand thrust complex, northwestern Mojave Desert, California. Part II. The Magdalena metamorphic core complex, north central Sonora, Mexico

The geology and structure of two crustal scale shear zones were studied to understand the partitioning of strain within intracontinental orogenic belts. Movement histories and regional tectonic implications are deduced from observational data. The two widely separated study areas bear the imprint of intense Late Mesozoic through Middle Cenozoic tectonic activity. A regional transition from Late Cretaceous-Early Tertiary plutonism, metamorphism, and shortening strain to Middle Tertiary extension and magmatism is preserved in each area, with contrasting environments and mechanisms. Compressional phases of this tectonic history are better displayed in the Rand Mountains, whereas younger extensional structures dominate rock fabrics in the Magdalena area.

In the northwestern Mojave desert, the Rand Thrust Complex reveals a stack of four distinctive tectonic plates offset along the Garlock Fault. The lowermost plate, Rand Schist, is composed of greenschist facies metagraywacke, metachert, and metabasalt. Rand Schist is structurally overlain by Johannesburg Gneiss (= garnet-amphibolite grade orthogneisses, marbles and quartzites), which in turn is overlain by a Late Cretaceous hornblende-biotite granodiorite. Biotite granite forms the fourth and highest plate. Initial assembly of the tectonic stack involved a Late Cretaceous? south or southwest vergent overthrusting event in which Johannesburg Gneiss was imbricated and attenuated between Rand Schist and hornblende-biotite granodiorite. Thrusting postdated metamorphism and deformation of the lower two plates in separate environments. A post-kinematic stock, the Late Cretaceous Randsburg Granodiorite, intrudes deep levels of the complex and contains xenoliths of both Rand Schist and mylonitized Johannesburg? gneiss. Minimum shortening implied by the map patterns is 20 kilometers.

Some low angle faults of the Rand Thrust Complex formed or were reactivated between Late Cretaceous and Early Miocene time. South-southwest directed mylonites derived from Johannesburg Gneiss are commonly overprinted by less penetrative north-northeast vergent structures. Available kinematic information at shallower structural levels indicates that late disturbance(s) culminated in northward transport of the uppermost plate. Persistence of brittle fabrics along certain structural horizons suggests a possible association of late movement(s) with regionally known detachment faults. The four plates were juxtaposed and significant intraplate movements had ceased prior to Early Miocene emplacement of rhyolite porphyry dikes.

In the Magdalena region of north central Sonora, components of a pre-Middle Cretaceous stratigraphy are used as strain markers in tracking the evolution of a long lived orogenic belt. Important elements of the tectonic history include: (1) Compression during the Late Cretaceous and Early Tertiary, accompanied by plutonism, metamorphism, and ductile strain at depth, and thrust driven? syntectonic sedimentation at the surface. (2) Middle Tertiary transition to crustal extension, initially recorded by intrusion of leucogranites, inflation of the previously shortened middle and upper crustal section, and surface volcanism. (3) Gravity induced development of a normal sense ductile shear zone at mid crustal levels, with eventual detachment and southwestward displacement of the upper crustal stratigraphy by Early Miocene time.

Elucidation of the metamorphic core complex evolution just described was facilitated by fortuitous preservation of a unique assemblage of rocks and structures. The "type" stratigraphy utilized for regional correlation and strain analysis includes a Jurassic volcanic arc assemblage overlain by an Upper Jurassic-Lower Cretaceous quartz pebble conglomerate, in turn overlain by marine strata with fossiliferous Aptian-Albian limestones. The Jurassic strata, comprised of (a) rhyolite porphyries interstratified with quartz arenites, (b) rhyolite cobble conglomerate, and (c) intrusive granite porphyries, are known to rest on Precambrian basement north and east of the study area. The quartz pebble conglomerate is correlated with the Glance Conglomerate of southeastern Arizona and northeastern Sonora. The marine sequence represents part of an isolated arm? of the Bisbee Basin.

Crosscutting structural relationships between the pre-Middle Cretaceous supracrustal section, younger plutons, and deformational fabrics allow the tectonic sequence to be determined. Earliest phases of a Late Cretaceous-Early Tertiary orogeny are marked by emplacement of the 78 ± 3 Ma Guacomea Granodiorite (U/Pb zircon, Anderson et al., 1980) as a sill into deep levels of the layered Jurassic series. Subsequent regional metamorphism and ductile strain is recorded by a penetrative schistosity and lineation, and east-west trending folds. These fabrics are intruded by post-kinematic Early Tertiary? two mica granites. At shallower crustal levels, the orogeny is represented by north directed thrust faulting, formation of a large intermontane basin, and development of a pronounced unconformity. A second important phase of ductile strain followed Middle Tertiary? emplacement of leucogranites as sills and northwest trending dikes into intermediate levels of the deformed section (surficial volcanism was also active during this transitional period to regional extension). Gravitational instabilities resulting from crustal swelling via intrusion and thermal expansion led to development of a ductile shear zone within the stratigraphic horizon occupied by a laterally extensive leucogranite sill. With continued extension, upper crustal brittle normal faults (detachment faults) enhanced the uplift and tectonic denudation of this mylonite zone, ultimately resulting in southwestward displacement of the upper crustal stratigraphy.

Strains associated with the two ductile deformation events have been successfully partitioned through a multifaceted analysis. R_f/Ø measurements on various markers from the "type" stratigraphy allow a gradient representing cumulative strain since Middle Cretaceous time to be determined. From this gradient, noncoaxial strains accrued since emplacement of the leucogranites may be removed. Irrotational components of the postleucogranite strain are measured from quartz grain shapes in deformed granites; rotational components (shear strains) are determined from S-C fabrics and from restoration of rotated dike and vein networks. Structural observations and strain data are compatable with a deformation path of: (1) coaxial strain (pure shear?), followed by (2) injection of leucogranites as dikes (perpendicular to the minimum principle stress) and sills (parallel to the minimum principle stress), then (3) southwest directed simple shear. Modeling the late strain gradient as a simple shear zone permits a minimum displacement of 10 kilometers on the Magdalena mylonite zone/detachment fault system. Removal of the Middle Tertiary noncoaxial strains yields a residual (or pre-existing) strain gradient representative of the Late Cretaceous-Early Tertiary deformation. Several partially destrained cross sections, restored to the time of leucogranite emplacement, illustrate the idea that the upper plate of the core complex bas been detached from a region of significant topographic relief. 50% to 100% bulk extension across a 50 kilometer wide corridor is demonstrated.

Late Cenozoic tectonics of the Magdalena region are dominated by Basin and Range style faulting. Northeast and north-northwest trending high angle normal faults have interacted to extend the crust in an east-west direction. Net extension for this period is minor (10% to 15%) in comparison to the Middle Tertiary detachment related extensional episode.

Metasomatism and magmatic assimilation at a gabbro-limestone contact, Christmas Mountains, Big Bend region, Texas

A composite stock of alkaline gabbro and syenite is intrusive into limestone of the Del Carmen, Sue Peake and Santa Elena Formations at the northwest end of the Christmas Mountains. There is abundant evidence of solution of wallrock by magma but nowhere are gabbro and limestone in direct contact. The sequence of lithologies developed across the intrusive contact and across xenoliths is gabbro, pyroxenite, calc-silicate skarn, marble. Pyroxenite is made up of euhedral crystals of titanaugite and sphene in a leucocratic matrix of nepheline, Wollastonite and alkali feldspar. The uneven modal distribution of phases in pyroxenite and the occurrence' of nepheline syenite dikes, intrusive into pyroxenite and skarn, suggest that pyroxenite represents an accumulation of clinopyroxene "cemented" together by late-solidifying residual magma of nepheline syenite composition. Assimilation of limestone by gabbroic magma involves reactions between calcite and magma and/or crystals in equilibrium with magma and crystallization of phases in which the magma is saturated, to supply energy for the solution reaction. Gabbroic magma was saturated with plagioclase and clinopyroxene at the time of emplacement. The textural and mineralogic features of pyroxenite can be produced by the reaction 2( 1-X) CALCITE + AN_XAB_l-X = (1-X) NEPHELINE+ 2(1-X) WOLLASTONITE+ X ANORTHITE+ 2(1-X) CO₂. Plagioclase in pyroxenite has corroded margins and is rimmed by nepheline, suggestive of resorption by magma. Anorthite and wollastonite enter solid solution in titanaugite. For each mole of calcite dissolved, approximately one mole of clinopyroxene was crystallized. Thus the amount of limestone that may be assimilated is limited by the concentration of potential clinopyroxene in the magma. Wollastonite appears as a phase when magma has been depleted in iron and magnesium by crystallization of titanaugite. The predominance of mafic and ultramafic compositions among contaminated rocks and their restriction to a narrow zone along the intrusive contact provides little evidence for the generation of a significant volume of desilicated magma as a result of limestone assimilation.

Within 60 m of the intrusive contact with the gabbro, nodular chert in the Santa Elena Limestone reacted with the enveloping marble to form spherical nodules of high-temperature calc-silicate minerals. The phases wollastonite, rankinite, spurrite, tilleyite and calcite, form a series of sharply-bounded, concentric monomineralic and two-phase shells which record a step-wise decrease in silica content from the core of a nodule to its rim. Mineral zones in the nodules vary 'with distance from the gabbro as follows:

0-5 m CALCITE + SPURRITE + RANKINITE + WOLLASTONITE
5-16 m CALCITE + TILLEYITE ± SPURRITE + RANKINITE + WOLLASTONITE
16-31 m CALCITE + TILLEYITE + WOLLASTONITE
31-60 m CALCITE + WOLLASTONITE
60-plus CALCITE + QUARTZ

The mineral of a one-phase zone is compatible with the phases bounding it on either side but these phases are incompatible in the same volume of P-T-X_CO2.

Growth of a monomineralio zone is initiated by reaction between minerals of adjacent one-phase zones which become unstable with rising temperature to form a thin layer of a new single phase that separates the reactants and is compatible with both of them. Because the mineral of the new zone is in equilibrium with the phases at both of its contacts, gradients in the chemical potentials of the exchangeable components are established across it. Although zone boundaries mark discontinuities in the gradients of bulk composition, two-phase equilibria at the contacts demonstrate that the chemical potentials are continuous. Hence, Ca, Si and CO₂ were redistributed in the growing nodule by diffusion. A monomineralic zone grows at the expense of an adjacent zone by reaction between diffusing components and the mineral of the adjacent zone. Equilibria between two phases at zone boundaries buffers the chemical potentials of the diffusing species. Thus, within a monomineralic zone, the chemical potentials of the diffusing components are controlled external to the local assemblage by the two-phase equilibria at the zone boundaries.

Mineralogically zoned calc-silicate skarn occurs as a narrow band that separates pyroxenite and marble along the intrusive contact and forms a rim on marble xenoliths in gabbro. Skarn consists of melilite or idocrase pseudomorphs of melili te, one or two . stoichiometric calcsilicate phases and accessory Ti-Zr garnet, perovskite and magnetite. The sequence of mineral zones from pyroxenite to marble, defined by a characteristic calc-silicate, is wollastonite, rankinite, spurrite, calcite. Mineral assemblages of adjacent skarn zones are compatible and the set of zones in a skarn band defines a facies type, indicating that the different mineral assemblages represent different bulk compositions recrystallized under identical conditions. The number of phases in each zone is less than the number that might be expected to result from metamorphism of a general bulk composition under conditions of equilibrium, trivariant in P, T and u_CO2. The "special" bulk composition of each zone is controlled by reaction between phases of the zones bounding it on either side. The continuity of the gradients of composition of melilite and garnet solid solutions across the skarn is consistent with the local equilibrium hypothesis and verifies that diffusion was the mechanism of mass transport. The formula proportions of Ti and Zr in garnet from skarn vary antithetically with that of Si Which systematically decreases from pyroxenite to marble. The chemical potential of Si in each skarn zone was controlled by the coexisting stoichiometric calc-silicate phases in the assemblage. Thus the formula proportion of Si in garnet is a direct measure of the chemical potential of Si from point to point in skarn. Reaction between gabbroic magma saturated with plagioclase and clinopyroxene produced nepheline pyroxenite and melilite-wollastonite skarn. The calcsilicate zones result from reaction between calcite and wollastonite to form spurrite and rankinite.

Arquitetura crustal da bacia de Almada no contexto das bacias da margem lesste da América do Sul

A Bacia de Almada, localizada no estado da Bahia, compartilha características similares com as outras bacias da margem leste do Brasil, quando é analisada segundo aspectos como os processos sedimentares e o regime de esforço dominante durante a sua formação. Observa-se uma diferença marcante em relação as outras bacias quando é analisada sob a ótica da composição da crosta transicional, uma vez que não se registra atividade vulcânica durante a fase rifte. A aquisição de um extenso levantamento sísmico 3D, com cabos de 6 km de comprimento e 9.2 segundos de tempo de registro (tempo sísmico duplo), resultaram em imagens sísmicas de boa qualidade das estruturas profundas do rifte. Adicionalmente, estudos de modelagem gravimétrica foram integrados com a análise sísmica para corroborar o modelo geológico. A Bacia de Almada é parte dos sistemas de rifte continentais, desenvolvidos durante o Berriasiano até o Aptiano, que antecederam a quebra do continente do Gondwana, evoluindo posteriormente para uma margem passiva divergente. O processo do rifteamento desenvolveu cinco sub-bacias de orientação NNE-SSO, desde posições terrestres até marinhas profundas, produzindo um arcabouço estrutural complexo. Os perfis da sísmica profunda mostram o afinamento progressivo da crosta continental até espessuras da ordem de 5 km, abaixo da sub-bacia mais oriental, com fatores de estiramento crustal próximo a 7 antes do desenvolvimento de crosta oceânica propriamente dita. As imagens sísmicas de boa qualidade permitem também o reconhecimento de sistemas de falhas lístricas que se iniciam na crosta superior, evoluem atravessando a crosta e conectando as sub-bacias para finalizar em um descolamento horizontal na crosta inferior estratificada. Adicionalmente, a bacia apresenta um perfil assimétrico, compatível com mecanismos de cisalhamento simples. As margens vulcânicas (VM) e não vulcânicas (NVM), são os extremos da análise composicional das margens divergentes continentais. Na Bacia de Almada não se reconhecem os elementos arquiteturais típicos das VM, tais como são as grandes províncias ígneas, caracterizadas por cunhas de refletores que mergulham em direção ao mar e por intenso vulcanismo pré- e sin-rifte nas bacias. Embora a margem divergente do Atlântico Sul seja interpretada tradicionalmente como vulcânica, o segmento do rifte ao sul do Estado da Bahia apresenta características não-vulcânicas, devido à ausência destes elementos arquiteturais e aos resultados obtidos nas perfurações geológicas que eventualmente alcançam a seqüência rifte e embasamento. Regionalmente a margem divergente sul-americana é majoritariamente vulcânica, embora a abundância e a influência do magmatísmo contemporâneo ao rifte seja muito variável. Ao longo da margem continental, desde a Bacia Austral no sul da Argentina, até a Bacia de Pernambuco no nordeste do Brasil, podem ser reconhecidos segmentos de caráter vulcânico forte, médio e não vulcânico. Nos exemplos clássicos de margens não vulcânicas, como a margem da Ibéria, a crosta transicional é altamente afinada podendo apresentar evidências de exumação de manto. Na Bacia de Almada, a crosta transicional apresenta importante estiramento embora não haja evidências concretas de exumação de manto. Os mecanismos responsáveis pela geração e intrusão dos grandes volumes de magma registrados nas margens divergentes são ainda sujeitos a intenso debate. Ao longo da margem divergente sul-americana há evidências da presença dos mecanismos genéticos de estiramento litosférico e impacto de plumas. Alternativamente estes dois mecanismos parecem ter tido um papel importante na evolução tectônica da margem sudeste e sul, diferenciando-as da margem continental onde foi implantada a Bacia de Almada.

Petrogênese e geocronologia das intrusões alcalinas de Morro Redondo, Mendanha e Morro de São João: caracterização do magmatismo alcalino no Estado do Rio de Janeiro e implicações geodinâmicas

Os modelos para a formação de plútons alcalinos da Província Alcalina do Sudeste Brasileiro ou Alinhamento Poços de Caldas-Cabo Frio associam a gênese destas rochas a grandes reativações ou a passagem de uma pluma mantélica, registrada pelo traço de um hot spot. O objetivo desta tese é, apresentar novos dados e interpretações para contribuir com a melhor elucidação e discussão destes modelos. Os estudos incluem mapeamento, petrografia, litogeoquímica, geoquímica isotópica de Sr, Nd e Pb e datação 40Ar/39Ar. As intrusões selecionadas correspondem ao Morro Redondo, Mendanha e Morro de São João, no Rio de Janeiro, localizados em posições distintas no alinhamento Poços de Caldas-Cabo Frio. A intrusão alcalina do Morro Redondo é composta majoritariamente de nefelina sienitos e sienitos com nefelina, com rara ocorrência de rochas máficas e é caracterizada por uma suíte alcalina sódica insaturada em sílica, de caráter metaluminosa a peralcalina. Esta intrusão foi datada em aproximadamente 74 Ma (idade-platô 40Ar/39Ar). A intrusão alcalina do Mendanha é composta por diversos tipos de rochas sieníticas, além de brechas e estruturas subvulcânicas, como rochas piroclásticas e diques e caracteriza-se por ser uma suíte alcalina sódica saturada em sílica, de caráter metaluminosa, diferente do que ocorre no Marapicu, este subsaturado em sílica. Esta intrusão apresentou duas idades-platô 40Ar/39Ar distintas de magmatismo: 64 Ma para as rochas do Mendanha e 54 Ma em dique de lamprófiro, registrando magmatismo policíclico. O Morro do Marapicu foi datado em aproximadamente 80 Ma. Já a intrusão alcalina do Morro de São João possui uma ampla variedade de litotipos saturados a subsaturados em sílica, tais como sienitos, álcali-sienitos e monzossienitos (alguns portadores de pseudoleucita), com variedades melanocráticas, tais como malignitos e fergustios. Estas rochas definem suas distintas suítes alcalinas subsaturadas em sílica: Uma de composição sódica e outra potássica. Há também uma suíte alcalina saturada em sílica, definida por gabros alcalinos e shonkinitos. A petrogênese destas intrusões corresponde ao modelo de cristalização fracionada, com assimilação de rochas encaixantes (AFC) como indicado pela alta variabilidade de razões isotópicas de estrôncio. No Morro de São João é sugerido o modelo de mistura magmática. Estas intrusões foram geradas a partir de magmas mantélicos enriquecidos, possivelmente associados à antiga zona de subducção relacionada ao orógeno Ribeira. Em razão das novas idades obtidas, o modelo de hot spot proposto fica prejudicado, visto que o Marapicu é de idade mais antiga das intrusões analisadas, o que era esperado para o Morro Redondo. Alguns modelos projetam plumas mantélicas com aproximadamente 1000 km de diâmetro, o que poderia explicar o Mendanha ser contemporâneo ao Morro de São João. As assinaturas isotópicas obtidas para as intrusões não se associam à assinatura isotópica de Trindade e, caso o modelo de plumas mantélicas seja o correto, a pluma que teria maior semelhança de assinatura isotópica é a pluma de Tristão da Cunha.

Comparação entre o Complexo Juiz de fora e a Unidade Granulítica Ponte de Zinco: geocronologia U-Pb em zircão (LA-ICPMS), geoquímica isotópica e composição das fontes geradoras

A comparação entre o Complexo Juiz de Fora e a Unidade Granulítica Ponte de Zinco (Mangaratiba - RJ) revelou que existem diferenças significativas entre essas unidades. Na Unidade Granulítica Ponte de Zinco, são encontrados ortogranulitos de composição granítica e granodiorítica, que representam o embasamento da Unidade, denominada aqui de Ortogranulitos Ribeirão das Lajes. Dois outros litotipos ortoderivados também foram encontrados: (i) um ortognaisse com granada (MAN-JEF-03a), sendo que a granada ocorre de forma subordinada; (ii) ortognaisse leucocrático (MAN-JEF-04), com características miloníticas. Além dessas, rochas metassedimentares também afloram na Unidade Granulítica Ponte de Zinco. Foi interpretado que um ortogranulito (MAN-JEF-01a) de alto-K, com composição monzogranítica, cristalizou em ca. 2653 37 Ma (U-Pb em zircão por LA-ICPMS), afetado por um evento no Neoproterozóico, que gerou os minerais máficos hidratados, observados na análise petrográfica e como mostram as borda de sobrecrescimento em zircão. Sua idade modelo de Nd de 2,7 Ga e seu εNd positivo de +2,1, apontam para uma gênese mantélica, tendo assimilado rochas crustais, pois são encontrados grãos de zircão herdados de aproximadamente 2996 17 Ma e 3343 3.8 Ma. Os dados de litogeoquímica e sua razão 87Sr/86 Sr(t) (0,70529), são compatíveis com uma geração em um arco continental. O ortognaisses com granada do ponto MAN-JEF-03 possui composição granodiorítica. A idade de cristalização interpretada pela análise geocronológica U-Pb em zircão (LA-ICPMS), foi ca. 2117 15 Ma. Esse litotipo foi metamorfizado no Neoproterozóico, sendo a idade obtida pelo intercepto inferior de 631 40 Ma. Seus dados isotópicos apontam para uma rocha juvenil gerada a partir do manto (TDM ≈ de 2,1 Ga e εNd = +3,4). Sua alta razão 87Sr/86 Sr(t) (0,710 ) juntamente com os grãos de zircão herdados (2,6 Ga) e a presença de enclaves, indicam assimilação de rochas crustais. O ortognaisse leucocrático (MAN-JEF-04) classificado como alto-K, possui composição monzogranítica, idade 2132 9,4 Ma U-Pb em zircão (LA-ICPMS). Um único grão relíquiar de ortopiroxênio encontrado em lâmina, , indica que a rocha já foi submetida a metamorfismo de fácies granulito, porém esse evento não deixou registro nos grãos analisados. O retrometamorfismo pode ter ocorrido em dois momentos, 647 11 Ma e 595 38 Ma, calculados através da concordia age, em sobrecrescimentos homogêneos e, pelo intercepto inferior, respectivamente. Sua baixa razão 87Sr/86 Sr(t) (≈ 0,703) associada com εNd positivo (+2,3) e sua idade modelo de aproximadamente 2,1 Ga, revelam que a rocha foi formada por um material mantélico juvenil. Já as análises geocronológicas em U-Pb em zircão (LA-ICPMS) na região de Juiz de Fora (MG), revelaram a existência de dois litotipos Arqueanos: um ortogranulito granodiorítico (MB-JEF-01b), de baixo-K com idade de 2849 11 Ma e com herança de 2975 10 Ma. Seu εNd positivo (+5,9) aponta para uma gênese a partir do manto depletado, já sua alta razão 87Sr/86Sr(t) (≈0,709) indica contaminação de Rb de fontes externas, talvez causada pela assimilação da crosta, como revelam os zircões herdados e/ou fluidos retrometamorficos. Outro litotipo é uma rocha gabróica do tipo E-MORB, cuja idade foi calculada em 2691 14 Ma, com retrometamorfismo ocorrido no intervalo de 604 67 Ma, obtida pelo intercepto inferior. Seu εNd igual a +3,4 e sua razão 87Sr/86 Sr(t) (≈0,701) mostram extração a partir do manto depletado. Novos dados isotópicos do CJF na região de Três Rios (RJ) e Juiz de Fora (MG), sugerem que os ortogranulitos calcioalcalinos podem representar grupos distintos. Rochas com εNd positivos são consequentemente associadas ao manto depletado, porém rochas com εNd negativos devem ter sido geradas por fusão crustal, que podem ser fusão de crosta inferior, devido a razão 87Sr/86 Sr(t) (0,70514) encontrada no amostra MB-JEF-02a (ortogranulito de alto-K) ou tendo a crosta contribuição nas gênese dessas rochas. Os ortogranulitos básicos possuem εNd positivos com baixas razões 87Sr/86 Sr(t) , o que indica extração a partir do manto depletado, porém sua razões La/YbN e La/NbN maiores que 1, revelam alguma contribuição de uma fonte enriquecida, assim também mostram suas razões Pb/Pb, que são maiores do que as razões calculadas para evolução de Pb na Terra. Essas interpretações ainda podem ser estendidas para um ortoanfibolito da série alcalina, encontrado na região de Três Rios (RJ).

Geocronologia (40Ar/39Ar e U-Pb), petrografia e litogeoquímica da intrusão alcalina do Marapicu RJ

A intrusão alcalina do Marapicu é uma intrusão localizada no maciço Marapicu-Gericinó-Mendanha situado na região metropolitana do Rio de Janeiro. Este maciço é formado por dois corpos alcalinos: Marapicu e Mendanha que fazem parte do lineamento magmático Poços de Caldas-Cabo Frio. Este lineamento inclui dezenas de corpos ígneos alcalinos de idade Cretácea com uma direção preferencial WNW-ESE. Os litotipos mais abundantes do Maciço Marapicu são representados por nefelina sienitos e sienitos de caráter plutônico, além de, fonolitos caracterizados por intrusões rasas geralmente em forma de diques. Além desses litotipos foram amostradas duas rochas com características químicas de magma parental (lamprófiro e fonolito tefrítico), porém, essas duas amostras não apresentam relação genética com as demais. Também foi amostrado um nefelina sienito que possui sodalita azul como feldspatóide, sendo assim, chamado de nefelina sodalita sienito. Entre os fonolitos coletados para esse trabalho, uma amostra apresenta granada melanita em sua assembleia mineralógica, e esta foi então denominada melanita fonolito. Quimicamente as rochas do Marapicu formam uma série alcalina predominantemente insaturada em sílica, miaskítica e metaluminosa. Dentro desta série se observam duas suítes sendo uma potássica (predominante) e outra sódica. A evolução química do corpo se deu por processo de cristalização fracionada com ou sem assimilação de crosta continental provavelmente dentro de uma fonte mantélica enriquecida. Duas idades de cristalização foram obtidas para o Maciço do Marapicu sendo uma idade 40Ar/39Ar de 80,46 0,58 Ma em hornblenda, e uma idade U-Pb em zircão bastante concordante de 78,0 2,1 Ma. Os dados apresentados aqui em conjunto com dados da literatura apontam para dois modelos geodinâmicos de geração dos corpos alcalinos do sudeste brasileiro, um considera a existência de uma pluma mantélica gerada na astenosfera, o outro tem por base a hipótese de flexura crustal e considera que a carga de sedimentos depositados na plataforma continental exerceria esforços que provocariam fraturas profundas permitindo a ascenção desses magmas. O presente trabalho vem para contribuir no entendimento do alojamento dos corpos alcalinos do sudeste brasileiro através do estudo especifico do Maciço Marapicu em conjunto com dados da literatura

Arcabouço crustal profundo da parte Centro-Norte da margem de Angola: modelo de afinamento e contato de crostas

Este trabalho tem como objetivo a identificação de feições que permitam (1) a construção do arcabouço crustal profundo e da porção superior do manto em parte da Costa de Angola, (2) a comparação deste arcabouço com o embasamento aflorante e (3) a tentativa de adequar estes resultados aos modelos de ruptura continental já publicados. Para alcançar estes objetivos foi feita a interpretação de cinco linhas sísmicas de reflexão profundas (25 Km de profundidade) na costa de Angola, nas Bacias de Kwanza e Baixo Congo, adquiridas pela ION-GXT. As feições identificadas na sísmica de reflexão auxiliaram na determinação dos limites da crosta continental superior e inferior, no reconhecimento das camadas que compõem a crosta oceânica e na identificação da Descontinuidade de Mohorovicic (que marca o limite entre crosta e manto). A interpretação sísmica associada a dados da literatura (que proporcionaram valores de densidade para os pacotes identificados na interpretação sísmica) permitiram a realização de uma modelagem gravimétrica que foi comparada ao dado gravimétrico adquirido durante a aquisição sísmica. A modelagem gravimétrica serviu para validar a interpretação sísmica, atuando como um controle de qualidade para a interpretação. Caso a anomalia gravimétrica gerada pela modelagem não estivesse de acordo com a anomalia medida, a interpretação sísmica era revista na tentativa de um melhor ajuste entre o resultado modelado e o medido. Este ajuste, no entanto, sempre foi feito honrando os refletores que estavam bem marcados na sísmica. Somado a isto, ainda foi utilizado o dado magnético adquirido no campo, no auxilio da interpretação. O arcabouço crustal obtido com a utilização deste método permitiu a comparação dos resultados da interpretação com os modelos de evolução de margens passivas existentes na literatura, mostrando muitos pontos em comum aos modelos que defendem a possibilidade de ocorrência de manto exumado em margens passivas pobres em magmatismo. A interpretação final destes dados mostrou um domínio proximal marcado por uma crosta continental espessa porém pouco afinada em contato com um domínio distal marcado por uma crosta continental muito afinada (crosta hiper-estirada) e, em direção ao centro do oceano, uma região em que ocorre a exumação do manto. A passagem do domínio proximal para o distal ocorre de forma rápida em uma região denominada Zona de Estrangulamento. À oeste do manto exumado é possível identificar a crosta oceânica. O cruzamento dos resultados obtidos neste trabalho com dados do embasamento aflorante no continente africano sugerem um controle do deste nos valores finais de afinamento da crosta continental sob a bacia e nas regiões de manto exumado. Trabalhos recentes realizados na costa de Angola e do Brasil mostram feições semelhantes às identificadas nesta dissertação.