Tectonic setting and U/Pb zircon dating of the plutonic Socorro Complex in the Transpressive Rio Paraíba do Sul Shear Belt, SE Brazil

The Precambrian Rio Paraíba do Sul Shear Belt comprises a 200-km-wide anastomosing network of NE-SW trending ductile shear zones extending over 1000 km of the southeastern coast of Brazil. Granulitic, gneissic-migmatitic, and granitoid terrains as well as low- to medium-grade metavolcanosedimentary sequences are included within it. These rocks were affected by strong contractional, tangential tectonics, due to west-northwestward oblique convergence of continental blocks. Subsequent transpressional tectonics accomodated large dextral, orogen-parallel movements and shortening. The plutonic Socorro Complex is one of many deformed granites with a foliation subparallel to that of the shear belt and exposes crosscutting relationships between its tectonic, magmatic, and metamorphic structures. These relationships point to a continuous magmatic evolution related to regional thrusts and strike slip, ductile shear zones. The tectonic and magmatic structural features of the Serra do Lopo Granite provide a model of emplacement by sheeting along shear zones during coeval strike-slip and cross shortening of country rocks. Geochronological data indicate that the main igneous activity of Socorro Complex spanned at least 55 million years, from the late stage of the northwestward ductile thrusting (650 Ma), through right-lateral strike slip (595 Ma) deformation. The country rocks yield discordant age data, which reflect a strong imprint of the Transamazonian tectono-metamorphic event (1.9 to 2.0 Ma). We propose a model for the origin of calcalkaline granites of the Ribeira Belt by partial melting of the lower crust with small contributions of the lithospheric mantle during transpressional thickening of plate margins, which were bounded by deep shear zones. The transpressional regime also seems to have focused granite migration from deeper into higher crustal levels along these shear zones.

Gravity Data and Crustal Structure of North-Central Brazil

The Bouguer gravity anomaly of the northwest Ceará state in north-central Brazil was separated into its regional and residual components which were interpreted separately. By assuming that the sources of the regional anomalies are the depth variations of the crust-mantle interface, the mapping of these variations permited identifying crustal thickening zones which may be related to regional structures. The gravity residual sources coincide with occurrences of high-grade rocks (granulites) associated to medium-grade gneisses. Besides, the major strike-slip zones present significant signatures in the gravity data. This geophysical interpretation is compatible with the interpretation that the tectonic framework of the area is related to two crustal blocks conjoined by an A-type suture. The blocks are displaced along an oblique ramp with dextral movement, which played an important role in uplifting high-grade rocks from the lower crust to upper crustal levels. The suture zone corresponds to an imbricated compressive system dipping to the east and complicated by late dextral strike-slip shear zones.

Os granitóides brasilianos da faixa de dobramentos paraguai, MS e MT

The Brazilian Granitic Province from southeastern Mato Grosso do Sul and Mato Grosso region, central western Brazil, can be divided into two major groups and/or magmatic events related to the evolution of the Paraguay Fold Belt. The southern portion crops out in Mato Grosso do Sul State and is constituted by the Taboco, Rio Negro, Coxim and Sonora massifs forming NE-SW oriented, elongated small intrusions. The north portion crops out in Mato Grosso State and is constituted by the São Vicente, Araguaiana and Lajinha batholiths. Lithogeochemical aspects of the northern granites point to Type-I granites ranging from K calc-alkaline to high-K, peraluminous to metaluminous in composition, generated in an environment of continental collision and/or post- collision decompression. The southern granites are Type-I, from K calc-alkaline to high-K, peraluminous to subordinate metalummous, in a syn-collision continental arc environment with the exception of some pre-collisional facies from the Rio Negro Massif. The southern granites have less SiO 2 and K 2O, and are less differentiated and evolved than granites from the northern region. The four southern granites can be grouped into two subordinate sets with the degree of differentiation increasing from South (Taboco and Rio Negro) to North (Coxim and Sonora). The granitic rocks are characterized by a magmatism generated by melting of material from the lower crust which suggests that in this province the formation from non-cogenetic magmas with diversified compositions and distinct degrees of fractioning reaching more steady consolidated environments at the end of the collisional event in the southeastern Amazonian Craton.

Evolução metamórfica (P-T-t) de granulitos e migmatitos do Complexo Guaxupé na região de São João da Boa Vista, SP

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evolução metamórfica P-T-t da porção norte do complexo Guaxupé na região de Arceburgo - Santa Cruz da Prata, MG

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Modelagem numérica da influência do eletrojato equatorial em dados magnetotelúricos produzidos por estruturas tridimensionais

A América do Sul apresenta várias peculiaridades geomagnéticas, uma delas, é a presença do Eletrojato Equatorial, o qual se estende de leste para oeste no Brasil ao longo de aproximadamente 3500 km. Considerando-se o fato de que a influência do Eletrojato Equatorial pode ser detectada a grandes distâncias do seu centro, isto suscita o interesse em se estudar os seus efeitos na exploração magnetotelúrica no Brasil. A influência do eletrojato equatorial na prospecção magnetotelúrica tem sido modelada para meios geológicos uni e bidimensionais valendo-se para isto de soluções analíticas fechadas e de técnicas numéricas tais como elementos finitos e diferenças finitas. Em relação aos meios geológicos tridimensionais, eles tem sido modelados na forma de "camadas finas", usando o algoritmo "thin sheet". As fontes indutoras utilizadas para simular o eletrojato equatorial nestes trabalhos, tem sido linhas de corrente, eletrojatos gaussianos e eletrojatos ondulantes. Por outro lado, o objetivo principal da nossa tese foi o modelamento dos efeitos que o eletrojato equatorial provoca em estruturas tridimensionais próprias da geofísica da prospecção. Com tal finalidade, utilizamos o esquema numérico da equação integral, com as fontes indutoras antes mencionadas. De maneira similar aos trabalhos anteriores, os nossos resultados mostram que a influência do eletrojato equatorial somente acontece em frequências menores que 10^-1 Hz. Este efeito decresce com a distância, mantendo-se até uns 3000 km do centro do eletrojato. Assim sendo, a presença de grandes picos nos perfis da resistividade aparente de um semi-espaço homogêneo, indica que a influência do eletrojato é notável neste tipo de meio. Estes picos se mostram com diferente magnitude para cada eletrojato simulado, sendo que a sua localização também muda de um eletrojato para outro. Entretanto, quando se utilizam modelos geo-elétricos unidimensionais mais de acordo com a realidade, tais como os meios estratificados, percebe-se que a resposta dos eletrojatos se amortece significativamente e não mostra muitas diferenças entre os diferentes tipos de eletrojato. Isto acontece por causa da dissipação da energia eletromagnética devido à presença da estratificação e de camadas condutivas. Dentro do intervalo de 3000 km, a resposta eletromagnética tridimensional pode ser deslocada para cima ou para baixo da resposta da onda plana, dependendo da localização do corpo, da frequência, do tipo de eletrojato e do meio geológico. Quando a resposta aparece deslocada para cima, existe um afastamento entre as sondagens uni e tridimensionais devidas ao eletrojato, assim como um alargamento da anomalia dos perfis que registra a presença da heterogeneidade tridimensional. Quando a resposta aparece deslocada para baixo, no entanto, há uma aproximação entre estes dois tipos de sondagens e um estreitamento da anomalia dos perfis. Por outro lado, a fase se mostra geralmente, de uma forma invertida em relação à resistividade aparente. Isto significa que quando uma sobe a outra desce, e vice-versa. Da mesma forma, comumente nas altas frequências as respostas uni e tridimensionais aparecem deslocadas, enquanto que nas baixas frequências se mostram com os mesmos valores, com exceção dos eletrojatos ondulantes com parâmetros de ondulação α = —2 e —3. Nossos resultados também mostram que características geométricas próprias das estruturas tridimensionais, tais como sua orientação em relação à direção do eletrojato e a dimensão da sua direção principal, afetam a resposta devido ao eletrojato em comparação com os resultados da onda plana. Desta forma, quando a estrutura tridimensional é rotacionada de 90°, em relação à direção do eletrojato e em torno do eixo z, existe uma troca de polarizações nas resistividades dos resultados, mas não existem mudanças nos valores da resistividade aparente no centro da estrutura. Ao redor da mesma, porém, se percebe facilmente alterações nos contornos dos mapas de resistividade aparente, ao serem comparadas com os mapas da estrutura na sua posição original. Isto se deve à persistência dos efeitos galvânicos no centro da estrutura e à presença de efeitos indutivos ao redor do corpo tridimensional. Ao alongar a direção principal da estrutura tridimensional, as sondagens magnetotelúricas vão se aproximando das sondagens das estruturas bidimensionais, principalmente na polarização XY. Mesmo assim, as respostas dos modelos testados estão muito longe de se considerar próximas das respostas de estruturas quase-bidimensionais. Porém, os efeitos do eletrojato em estruturas com direção principal alongada, são muito parecidos com aqueles presentes nas estruturas menores, considerando-se as diferenças entre as sondagens de ambos tipos de estruturas. Por outro lado, os mapas de resistividade aparente deste tipo de estrutura alongada, revelam um grande aumento nos extremos da estrutura, tanto para a onda plana como para o eletrojato. Este efeito é causado pelo acanalamento das correntes ao longo da direção principal da estrutura. O modelamento de estruturas geológicas da Bacia de Marajó confirma que os efeitos do eletrojato podem ser detetados em estruturas pequenas do tipo "horst" ou "graben", a grandes distâncias do centro do mesmo. Assim, os efeitos do eletrojato podem ser percebidos tanto nos meios estratificados como tridimensionais, em duas faixas de freqüência (nas proximidades de 10^-1 Hz e para freqüências menores que 10^-3 Hz), possivelmente influenciados pela presença do embasamento cristalino e a crosta inferior, respectivamente. Desta maneira, os resultados utilizando o eletrojato como fonte indutora, mostram que nas baixas freqüências as sondagens magnetotelúricas podem ser fortemente distorcidas, tanto pelos efeitos galvânicos da estrutura tridimensional como pela presença da influência do eletrojato. Conseqüêntemente, interpretações errôneas dos dados de campo podem ser cometidas, se não se corrigirem os efeitos do eletrojato equatorial ou, da mesma forma, não se utilisarem algoritmos tridimensionais para interpretar os dados, no lugar do usual modelo unidimensional de Tikhonov - Cagniard.

Uma nova abordagem para interpretação de anomalias gravimétricas regionais e residuais aplicada ao estudo da organização crustal: exemplo da Região Norte do Piauí e Noroeste do Ceará

A interpretação de anomalias gravimétricas é de grande importância no estudo de feições geológicas que ocorrem na crosta terrestre. Esta interpretação é, no entanto, dificultada pelo fato das anomalias gravimétricas serem resultantes da soma total dos efeitos produzidos por todos os contrastes de densidades de subsuperfície. Desse modo, com o intuito de separar efeitos de feições mais profundas de efeitos de feições mais rasas, bem como a caracterização da geometria desses dois conjuntos de feições, apresentamos um método de separação das componentes regional e residual do campo e a subsequente interpretação de cada componente. A separação regional-residual de dados gravimétricos é efetuada através da aproximação do campo regional por um polinômio ajustado ao campo observado por um método robusto. Este método é iterativo e usa como aproximação inicial a solução obtida através do ajuste polinomial pelo método dos mínimos quadrados. O método empregado minimiza a influência de observações contendo forte contribuição do campo residual no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de distâncias verticais em relação a um nível de referência. Esta transformação compreende duas etapas. A primeira consiste na obtenção da continuação para baixo da componente regional, que é pressuposta ser causada por uma interface suave separando dois meios homogêneos, representando a interface crosta-manto, cujo contraste de densidade é supostamente conhecido. A segunda consiste na transformação do mapa de continuação para baixo em um mapa de distâncias verticais entre o nível de continuação (tomado como nível de referência) e a interface. Este método apresenta duas dificuldades. A primeira está ligada à instabilidade, havendo portanto a necessidade do emprego de um estabilizador o que acarreta a perda de resolução das feições que se desejam mapear. A segunda, inerente ao método gravimétrico, consiste na impossibilidade da determinação das profundidades absolutas da interface em cada ponto, bastando entretanto o conhecimento da profundidade absoluta em um ponto, através de informação independente, para que todas as outras profundidades absolutas sejam conhecidas. A componente residual obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformação consiste no cálculo do contraste de densidade de várias fontes prismáticas através de uma inversão linear pressupondo que as fontes reais estejam das a uma placa horizontal, com contrastes de densidade variando apenas nas direções horizontais. O desempenho do método de separação regional-residual apresentado foi avaliado, através de testes empregando dados sintéticos, fornecendo resultados superiores em relação aos métodos dos mínimos quadrados e da análise espectral. O método de interpretação da componente regional teve seu desempenho avaliado em testes com dados sintéticos onde foram produzidos mapeamentos de interfaces bem próximas das estruturas reais. O limite de resolução das feições que se desejam mapear depende não só do grau do polinômio ajustante, como também da própria limitação inerente ao método gravimétrico. Na interpretação da componente residual é necessário que se postule ou tenha informação a priori sobre a profundidade do topo e espessura da placa onde as fontes estão supostamente confinadas. No entanto, a aplicação do método em dados sintéticos, produziu estimativas razoáveis para os limites laterais das fontes, mesmo na presença de fontes interferentes, e pressupondo-se valores para profundidade do topo e espessura da placa, diferentes dos valores verdadeiros. A ambiguidade envolvendo profundidade do topo, espessura e densidade pode ser visualizada através de gráficos de valores de densidade aparente contra profundidade do topo presumida para a placa para vários valores postulados para a espessura da placa. Estes mesmos gráficos permitem, pelo aspecto das curvas, a elaboração de uma interpretação semi-quantitativa das profundidades das fontes reais. A seqüência dos três métodos desenvolvidos neste trabalho foi aplicada a dados gravimétricos da região norte do Piauí e noroeste do Ceará levando a um modelo de organização crustal que compreende espessamentos e adelgaçamentos crustais associados a um evento compressivo que possibilitou a colocação de rochas densas da base da crosta a profundidades rasas. Este modelo ê compatível com os dados geológicos de superfície. É ainda sugerida a continuidade, por mais 200 km em direção a sudoeste, do Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará por sob os sedimentos da Bacia do Parnaíba, com base nas evidências fornecidas pela interpretação da anomalia residual. Embora esta seqüência de métodos tenha sido desenvolvida com vistas ao estudo de feições crustais de porte continental, ela também pode ser aplicada ao estudo de feições mais localizadas como por exemplo no mapeamento do relevo do embasamento de/bacias sedimentares onde os sedimentos são cortados por rochas intrusivas mais densas.

Química mineral do vulcano-plutonismo paleoproterozoico da região de São Félix do Xingu (PA), Cráton Amazônico

As formações Sobreiro e Santa Rosa são resultado de intensas atividades vulcânicas paleoproterozoicas na região de São Félix do Xingu (PA), SE do Cráton Amazônico. A Formação Sobreiro é composta por rochas de fácies de fluxo de lava andesítica, com dacito e riodacito subordinados, além de rochas que compõem a fácies vulcanoclástica, caracterizadas por tufo, lapilli-tufo e brecha polimítica maciça. Essas rochas exibem fenocristais de clinopiroxênio, anfibólio e plagioclásio em uma matriz microlítica ou traquítica. O clinopiroxênio é classificado predominantemente como augita, com diopsídio subordinado, e apresenta caracterísiticas geoquímicas de minerais gerados em rochas de arco magmático. O anfibólio, representado pela magnesiohastingsita, foi formado sob condições oxidantes e apresenta texturas de desequilíbrio, como bordas de oxidação vinculadas à degaseificação por alívio de pressão. As rochas da Formação Santa Rosa foram extravasadas em grandes fissuras crustais de direção NE-SW, têm características de evolução polifásica e compõem uma fácies de fluxo de lava riolítica e riodacítica e uma fácies vulcanoclástica de ignimbritos, lapilli-tufos, tufos de cristais félsicos e brechas polimíticas maciças. Diques métricos e stocks de pórfiros graníticos e granitoides equigranulares completam essa suíte. Fenocristais de feldspato potássico, plagioclásio e quartzo dispersos em matriz de quartzo e feldspato potássico intercrescidos ocorrem nessas rochas. Por meio de análises químicas pontuais dos fenocristais em microssonda eletrônica, foram estimadas as condições de pressão e temperatura de sua formação, sendo que o clinopiroxênio das rochas intermediárias da Formação Sobreiro indica profundidade de formação variável entre 58 e 17,5 km (17,5 - 4,5 kbar), a temperaturas entre 1.294 e 1.082 ºC, enquanto o anfibólio cristalizou-se entre 28 e 15 km (7,8 - 4,1 kbar), o que sugere uma evolução polibárica. Assim, propõe-se um modelo de geração de magma basáltico hidratado com base na fusão parcial de cunha mantélica e no acúmulo na crosta inferior em uma zona quente, a partir da qual os magmas andesíticos e dacíticos são formados pela assimilação de crosta continental e cristalização fracionada.

Gravimetria no estudo da extremidade sudeste da faixa de dobramentos Brasília

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evolução tectônica e estratigráfica das bacias da margem continental do Uruguai

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

The influence of rifting on escarpment migration on high elevation passive continental margins

Using numerical models that couple surface processes, flexural isostasy, faulting and the thermal effects of rifting, we show that fault-bounded escarpments created at rift flanks by mechanical unloading and flexural rebound have little potential to "survive" as retreating escarpments if the lower crust under the rift flank is substantially stretched. In this configuration, a drainage divide that persists through time appears landward of the initial escarpment in a position close to a secondary bulge that is created during the rifting event at a distance that depends on the flexural rigidity of the upper crust. Moreover, the migration of the escarpment to the secondary bulge occurs when the pre-rift topography dips landward, otherwise the evolution of the escarpment is guided by the pre-existing inland drainage divide. To illustrate this new mechanism for the evolution of passive margins, we study the examples of Southeastern Australia and Southeastern Brazil. We propose that a pre-existing inland drainage divide with rift related flank uplift can produce the double drainage divide observed in Southeastern Australia. On the other hand, we conclude that it is possible that the Serra do Mar escarpments on the Southeastern Brazilian margin originated as a secondary flexural bulge during rifting that persisted through time. In both cases, the retreating escarpment scenario is unlikely and the present-day margin morphology can be explained as resulting from rift-related vertical motions alone, without requiring significant post-rift "rejuvenation".

The growth of large mafic intrusions: Comparing Niquelandia and Ivrea igneous complexes

The Niquelandia Complex, Brazil, is one of the world's largest mafic-ultramafic plutonic complexes. Like the Mafic Complex of the Ivrea-Verbano Zone, it is affected by a pervasive high-T foliation and shows hypersolidus deformation structures, contains significant inclusions of country-rock paragneiss, and is subdivided into a Lower and an Upper Complex. In this paper, we present new SHRIMP U-Pb zircon ages that provide compelling evidence that the Upper and the Lower Niquelandia Complexes formed during the same igneous event at ca. 790 Ma. Coexistence of syn-magmatic and high-T subsolidus deformation structures indicates that both complexes grew incrementally as large crystal mush bodies which were continuously stretched while fed by pulses of fresh magma. Syn-magmatic recrystallization during this deformation resulted in textures and structures which, although appearing metamorphic, are not ascribable to post-magmatic metamorphic event(s), but are instead characteristic of the growth process in huge and deep mafic intrusions such as both the Niquelandia and Ivrea Complexes. Melting of incorporated country-rock paragneiss continued producing hybrid rocks during the last, vanishing stages of magmatic crystallization. This resulted in the formation of minor, late-stage hybrid rocks, whose presence obscures the record of the main processes of interaction between mantle magmas and crustal components, which may be active at the peak of the igneous events and lead to the generation of eruptible hybrid magmas. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Metamorfismo ercinico di bassa-pressione: evoluzione tettonico-metamorfica del complesso di mandatoriccio (massiccio della Sila - Calabria)

Low-pressure/high-temperature (LP/HT) metamorphic belts are characterised by rocks that experienced abnormal heat flow in shallow crustal levels (T > 600 °C; P < 4 kbar) resulting in anomalous geothermal gradients (60-150 °C/km). The abnormal amount of heat has been related to crustal underplating of mantle-derived basic magmas or to thermal perturbation linked to intrusion of large volumes of granitoids in the intermediate crust. In particular, in this latter context, magmatic or aqueous fluids are able to transport relevant amounts of heat by advection, thus favouring regional LP/HT metamorphism. However, the thermal perturbation consequent to heat released by cooling magmas is responsible also for contact metamorphic effects. A first problem is that time and space relationships between regional LP/HT metamorphism and contact metamorphism are usually unclear. A second problem is related to the high temperature conditions reached at different crustal levels. These, in some cases, can completely erase the previous metamorphic history. Notwithstanding this problem is very marked in lower crustal levels, petrologic and geochronologic studies usually concentrate in these attractive portions of the crust. However, only in the intermediate/upper-crustal levels of a LP/HT metamorphic belt the tectono-metamorphic events preceding the temperature peak, usually not preserved in the lower crustal portions, can be readily unravelled. The Hercynian Orogen of Western Europe is a well-documented example of a continental collision zone with widespread LP/HT metamorphism, intense crustal anatexis and granite magmatism. Owing to the exposure of a nearly continuous cross-section of the Hercynian continental crust, the Sila massif (northern Calabria) represents a favourable area to understand large-scale relationships between granitoids and LP/HT metamorphic rocks, and to discriminate regional LP/HT metamorphic events from contact metamorphic effects. Granulite-facies rocks of the lower crust and greenschist- to amphibolite-facies rocks of the intermediate-upper crust are separated by granitoids emplaced into the intermediate level during the late stages of the Hercynian orogeny. Up to now, advanced petrologic studies have been focused mostly in understanding P-T evolution of deeper crustal levels and magmatic bodies, whereas the metamorphic history of the shallower crustal levels is poorly constrained. The Hercynian upper crust exposed in Sila has been subdivided in two different metamorphic complexes by previous authors: the low- to very low-grade Bocchigliero complex and the greenschist- to amphibolite-facies Mandatoriccio complex. The latter contains favourable mineral assemblages in order to unravel the tectono-metamorphic evolution of the Hercynian upper crust. The Mandatoriccio complex consists mainly of metapelites, meta-arenites, acid metavolcanites and metabasites with rare intercalations of marbles and orthogneisses. Siliciclastic metasediments show a static porphyroblastic growth mainly of biotite, garnet, andalusite, staurolite and muscovite, whereas cordierite and fibrolite are less common. U-Pb ages and internal features of zircons suggest that the protoliths of the Mandatoriccio complex formed in a sedimentary basin filled by Cambrian to Silurian magmatic products as well as by siliciclastic sediments derived from older igneous and metamorphic rocks. In some localities, metamorphic rocks are injected by numerous aplite/pegmatite veins. Small granite bodies are also present and are always associated to spotted schists with large porphyroblasts. They occur along a NW-SE trending transcurrent cataclastic fault zone, which represents the tectonic contact between the Bocchigliero and the Mandatoriccio complexes. This cataclastic fault zone shows evidence of activity at least from middle-Miocene to Recent, indicating that brittle deformation post-dated the Hercynian orogeny. P-T pseudosections show that micaschists and paragneisses of the Mandatoriccio complex followed a clockwise P-T path characterised by four main prograde phases: thickening, peak-pressure condition, decompression and peak-temperature condition. During the thickening phase, garnet blastesis started up with spessartine-rich syntectonic core developed within micaschists and paragneisses. Coevally (340 ± 9.6 Ma), mafic sills and dykes injected the upper crustal volcaniclastic sedimentary sequence of the Mandatoriccio complex. After reaching the peak-pressure condition (≈4 kbar), the upper crust experienced a period of deformation quiescence marked by the static overgrowths of S2 by Almandine-rich-garnet rims and by porphyroblasts of biotite and staurolite. Probably, this metamorphic phase is related to isotherms relaxation after the thickening episode recorder by the Rb/Sr isotopic system (326 ± 6 Ma isochron age). The post-collisional period was mainly characterised by decompression with increasing temperature. This stage is documented by the andalusite+biotite coronas overgrown on staurolite porphyroblasts and represents a critical point of the metamorphic history, since metamorphic rocks begin to record a significant thermal perturbation. Peak-temperature conditions (≈620 °C) were reached at the end of this stage. They are well constrained by some reaction textures and mineral assemblages observed almost exclusively within paragneisses. The later appearance of fibrolitic sillimanite documents a small excursion of the P-T path across the And-Sil boundary due to the heating. Stephanian U-Pb ages of monazite crystals from the paragneiss, can be related to this heating phase. Similar monazite U-Pb ages from the micaschist combined with the lack of fibrolitic sillimanite suggest that, during the same thermal perturbation, micaschists recorded temperatures slightly lower than those reached by paragneisses. The metamorphic history ended with the crystallisation of cordierite mainly at the expense of andalusite. Consequently, the Ms+Bt+St+And+Sill+Crd mineral assemblage observed in the paragneisses is the result of a polyphasic evolution and is characterised by the metastable persistence of the staurolite in the stability fields of the cordierite. Geologic, geochronologic and petrographic data suggest that the thermal peak recorded by the intermediate/upper crust could be strictly connected with the emplacement of large amounts of granitoid magmas in the middle crust. Probably, the lithospheric extension in the relatively heated crust favoured ascent and emplacement of granitoids and further exhumation of metamorphic rocks. After a comparison among the tectono-metamorphic evolutions of the different Hercynian crustal levels exposed in Sila, it is concluded that the intermediate/upper crustal level offers the possibility to reconstruct a more detailed tectono-metamorphic history. The P-T paths proposed for the lower crustal levels probably underestimate the amount of the decompression. Apart from these considerations, the comparative analysis indicates that P-T paths at various crustal levels in the Sila cross section are well compatible with a unique geologic scenario, characterized by post-collisional extensional tectonics and magmas ascent.

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.

Numerical models of trench migration for lateral heterogeneous subducting plates

The aim of this Thesis is to investigate the effect of heterogeneities within the subducting plate on the dynamics of subduction. In particular, I study the motion of the trench for oceanic and continental subduction, first, separately, and, then, together in the same system to understand how they interact. The understanding of these features is fundamental to reconstruct the evolution of complex subduction zones, such as the Central Mediterranean. For this purpose, I developed 2D and 3D numerical models of oceanic and continental subduction where the rheological, geometrical and compositional properties of the plates are varied. In these models, the trench and the overriding plate move self-consistently as a function of the dynamics of the system. The effect of continental subduction on trench migration is largely investigated. Results from a parametric study showed that despite different rheological properties of the plates, all models with a uniform continental crust share the same kinematic behaviour: the trench starts to advance once the continent arrives at the subduction zone. Hence, the advancing mode in continental collision scenarios is at least partly driven by an intrinsic feature of the system. Moreover, the presence of a weak lower crust within the continental plate can lead to the occurrence of delamination. Indeed, by changing the viscosity of the lower crust, both delamination and slab detachment can occur. Delamination is favoured by a low viscosity value of the lower crust, because this makes the mechanical decoupling easier between crust and lithospheric mantle. These features are observed both in 2D and 3D models, but the numerical results of the 3D models also showed that the rheology of the continental crust has a very strong effect on the dynamics of the whole system, since it influences not only the continental part of plate but also the oceanic sides.