The Tarim picrite-basalt-rhyolite suite, a Permian flood basalt from Northwest China with contrasting rhyolites produced by fractional crystallization and anatexis

We report major and trace element composition, Sr–Nd isotopic and seismological data for a picrite–basalt–rhyolite suite from the northern Tarim uplift (NTU), northwest China. The samples were recovered from 13 boreholes at depths between 5,166 and 6,333 m. The picritic samples have high MgO (14.5–16.8 wt%, volatiles included) enriched in incompatible element and have high 87Sr/86Sr and low 143Nd/144Nd isotopic ratios (εNd (t) = −5.3; Sri = 0.707), resembling the Karoo high-Ti picrites. All the basaltic samples are enriched in TiO2 (2.1–3.2 wt%, volatiles free), have high FeOt abundances (11.27–15.75 wt%, volatiles free), are enriched in incompatible elements and have high Sr and low Nd isotopic ratios (Sri = 0.7049–0.7065; εNd (t) = −4.1 to −0.4). High Nb/La ratios (0.91–1.34) of basalts attest that they are mantle-derived magma with negligible crustal contamination. The rhyolite samples can be subdivided into two coeval groups with overlapping U–Pb zircon ages between 291 ± 4 and 272 ± 2 Ma. Group 1 rhyolites are enriched in Nb and Ta, have similar Nb/La, Nb/U, and Sr–Nd isotopic compositions to the associated basalts, implying that they are formed by fractional crystallization of the basalts. Group 2 rhyolites are depleted in Nb and Ta, have low Nb/La ratios, and have very high Sr and low Nd isotopic ratios, implying that crustal materials have been extensively, if not exclusively, involved in their source. The picrite–basalt–rhyolite suite from the NTU, together with Permian volcanic rocks from elsewhere Tarim basin, constitute a Large Igneous Province (LIP) that is characterized by large areal extent, rapid eruption, OIB-type chemical composition, and eruption of high temperature picritic magma. The Early Permian magmatism, which covered an area >300,000 km2, is therefore named the Tarim Flood Basalt.

New insights into Crustal Contributions to Large-volume Rhyolite Generation in the Mid-Tertiary Sierra Madre Occidental Province, Mexico, revealed by U Pb Geochronology

Voluminous (≥3·9 × 105 km3), prolonged (∼18 Myr) explosive silicic volcanism makes the mid-Tertiary Sierra Madre Occidental province of Mexico one of the largest intact silicic volcanic provinces known. Previous models have proposed an assimilation–fractional crystallization origin for the rhyolites involving closed-system fractional crystallization from crustally contaminated andesitic parental magmas, with <20% crustal contributions. The lack of isotopic variation among the lower crustal xenoliths inferred to represent the crustal contaminants and coeval Sierra Madre Occidental rhyolite and basaltic andesite to andesite volcanic rocks has constrained interpretations for larger crustal contributions. Here, we use zircon age populations as probes to assess crustal involvement in Sierra Madre Occidental silicic magmatism. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry analyses of zircons from rhyolitic ignimbrites from the northeastern and southwestern sectors of the province yield U–Pb ages that show significant age discrepancies of 1–4 Myr compared with previously determined K/Ar and 40Ar/39Ar ages from the same ignimbrites; the age differences are greater than the errors attributable to analytical uncertainty. Zircon xenocrysts with new overgrowths in the Late Eocene to earliest Oligocene rhyolite ignimbrites from the northeastern sector provide direct evidence for some involvement of Proterozoic crustal materials, and, potentially more importantly, the derivation of zircon from Mesozoic and Eocene age, isotopically primitive, subduction-related igneous basement. The youngest rhyolitic ignimbrites from the southwestern sector show even stronger evidence for inheritance in the age spectra, but lack old inherited zircon (i.e. Eocene or older). Instead, these Early Miocene ignimbrites are dominated by antecrystic zircons, representing >33 to ∼100% of the dated population; most antecrysts range in age between ∼20 and 32 Ma. A sub-population of the antecrystic zircons is chemically distinct in terms of their high U (>1000 ppm to 1·3 wt %) and heavy REE contents; these are not present in the Oligocene ignimbrites in the northeastern sector of the Sierra Madre Occidental. The combination of antecryst zircon U–Pb ages and chemistry suggests that much of the zircon in the youngest rhyolites was derived by remelting of partially molten to solidified igneous rocks formed during preceding phases of Sierra Madre Occidental volcanism. Strong Zr undersaturation, and estimations for very rapid dissolution rates of entrained zircons, preclude coeval mafic magmas being parental to the rhyolite magmas by a process of lower crustal assimilation followed by closed-system crystal fractionation as interpreted in previous studies of the Sierra Madre Occidental rhyolites. Mafic magmas were more probably important in providing a long-lived heat and material flux into the crust, resulting in the remelting and recycling of older crust and newly formed igneous materials related to Sierra Madre Occidental magmatism.

Timing and source constraints on the relationship between mafic and felsic intrusions in the Emeiashan large igneous province

Several I- and A-type granite, syenite plutons and spatially associated, giant Fe–Ti–V deposit-bearing mafic ultramafic layered intrusions occur in the Pan–Xi(Panzhihua–Xichang) area within the inner zone of the Emeishan large igneous province (ELIP). These complexes are interpreted to be related to the Emeishan mantle plume. We present LA-ICP-MS and SIMS zircon U–Pb ages and Hf–Nd isotopic compositions for the gabbros, syenites and granites from these complexes. The dating shows that the age of the felsic intrusive magmatism (256.2 ± 3.0–259.8 ± 1.6 Ma) is indistinguishable from that of the mafic intrusive magmatism (255.4 ± 3.1–259.5 ± 2.7 Ma) and represents the final phase of a continuous magmatic episode that lasted no more than 10 Myr. The upper gabbros in the mafic–ultramafic intrusions are generally more isotopically enriched (lower eNd and eHf) than the middle and lower gabbros, suggesting that the upper gabbros have experienced a higher level of crustal contamination than the lower gabbros. The significantly positive eHf(t) values of the A-type granites and syenites (+4.9 to +10.8) are higher than those of the upper gabbros of the associated mafic intrusion, which shows that they cannot be derived by fractional crystallization of these bodies. They are however identical to those of the mafic enclaves (+7.0 to +11.4) and middle and lower gabbros, implying that they are cogenetic. We suggest that they were generated by fractionation of large-volume, plume-related basaltic magmas that ponded deep in the crust. The deep-seated magma chamber erupted in two stages: the first near a density minimum in the basaltic fractionation trend and the second during the final stage of fractionation when the magma was a low density Fe-poor, Si-rich felsic magma. The basaltic magmas emplaced in the shallowlevel magma chambers differentiated to form mafic–ultramafic layered intrusions accompanied by a small amount of crustal assimilation through roof melting. Evolved A-type granites (synenites and syenodiorites) were produced dominantly by crystallization in the deep crustal magma chamber. In contrast, the I-type granites have negative eNd(t) [-6.3 to -7.5] and eHf(t) [-1.3 to -6.7] values, with the Nd model ages (T Nd DM2) of 1.63-1.67 Ga and Hf model ages (T Hf DM2) of 1.56-1.58 Ga, suggesting that they were mainly derived from partial melting of Mesoproterozoic crust. In combination with previous studies, this study also shows that plume activity not only gave rise to reworking of ancient crust, but also significant growth of juvenile crust in the center of the ELIP.

Trace-element modeling of the magmatic evolution of rare-earth-rich carbonatite from the Miaoya deposit, Central China

Carbonatites are known to contain the highest concentrations of rare-earth elements (REE) among all igneous rocks. The REE distribution of carbonatites is commonly believed to be controlled by that of the rock forming Ca minerals (i.e., calcite, dolomite, and ankerite) and apatite because of their high modal content and tolerance for the substitution of Ca by light REE (LREE). Contrary to this conjecture, calcite from the Miaoya carbonatite (China), analyzed in situ by laser-ablation inductively-coupled-plasma mass-spectrometry, is characterized by low REE contents (100–260 ppm) and relatively !at chondrite-normalized REE distribution patterns [average (La/Yb)CN=1.6]. The carbonatite contains abundant REE-rich minerals, including monazite and !uorapatite, both precipitated earlier than the REE-poor calcite, and REE-fluorocarbonates that postdated the calcite. Hydrothermal REE-bearing !uorite and barite veins are not observed at Miaoya. The textural and analytical evidence indicates that the initially high concentrations of REE and P in the carbonatitic magma facilitated early precipitation of REE-rich phosphates. Subsequent crystallization of REE-poor calcite led to enrichment of the residual liquid in REE, particularly LREE. This implies that REE are generally incompatible with respect to calcite and the calcite/melt partition coefficients for heavy REE (HREE) are significantly greater than those for LREE. Precipitation of REE-fluorocarbonates late in the evolutionary history resulted in depletion of the residual liquid in LREE, as manifested by the development of HREE-enriched late-stage calcite [(La/Yb)CN=0.7] in syenites associated with the carbonatite. The observed variations of REE distribution between calcite and whole rocks are interpreted to arise from multistage fractional crystallization (phosphates!calcite!REE-!uorocarbonates) from an initially REE-rich carbonatitic liquid.

Geochemistry and petrology of the ferropicrite dikes and associated rocks of Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica

This study provides insights into the composition and origin of ferropicrite dikes (FeOtot = 13 17 wt. %; MgO = 13 19 wt. %) and associated meimechite, picrite, picrobasalt, and basalt dikes found at Vestfjella, western Dronning Maud Land, Antarctica. The dikes crosscut Jurassic Karoo continental flood basalts (CFB) that were emplaced during the early stages of the breakup of the Gondwana supercontinent ~180 Ma ago. Selected samples (31 overall from at least eleven dikes) were analyzed for their mineral chemical, major element, trace element, and Sr, Nd, Pb, and Os isotopic compositions. The studied samples can be divided into two geochemically distinct types: (1) The depleted type (24 samples from at least nine dikes) is relatively depleted in the most incompatible elements and exhibits isotopic characteristics (e.g., initial εNd of +4.8 to +8.3 and initial 187Os/188Os of 0.1256 0.1277 at 180 Ma) similar to those of mid-ocean ridge basalts (MORB); (2) The enriched type (7 samples from at least two dikes) exhibits relatively enriched incompatible element and isotopic characteristics (e.g., initial εNd of +1.8 to +3.6 and initial 187Os/188Os of 0.1401 0.1425 at 180 Ma) similar to those of oceanic island basalts. Both magma types have escaped significant contamination by the continental crust. The depleted type is related to the main phase of Karoo magmatism and originated as highly magnesian (MgO up to 25 wt. %) partial melts at high temperatures (mantle potential temperature >1600 °C) and pressures (~5 6 GPa) from a sublithospheric, water-bearing, depleted peridotite mantle source. The enriched type sampled pyroxene-bearing heterogeneities that can be traced down to either recycled oceanic crust or melt-metasomatized portions of the sublithospheric or lithospheric mantle. The source of the depleted type represents a sublithospheric end-member source for many Karoo lavas and has subsequently been sampled by the MORBs of the Indian Ocean. These observations, together with the purported high temperatures, indicate that the Karoo CFBs were formed in an extensive melting episode caused mainly by internal heating of the upper mantle beneath the Gondwana supercontinent. My research supports the view that ferropicritic melts can be generated in several ways: the relative Fe-enrichment of mantle partial melts is most readily achieved by (1) relatively low degree of partial melting, (2) high pressure of partial melting, and (3) melting of enriched source components (e.g., pyroxenite and metasomatized peridotite). Ferropicritic whole-rock compositions could also result from accumulation, secondary alteration, and fractional crystallization, however, and caution is required when addressing the parental magma composition.

Insertion Reactions of Six-Membered Cyclopalladated N,N `,N `'-Triarylguanidine, Pd{kappa(2)(C,N)-C6H3Me-3(NHC(NHAr)(=NAr))-2)(mu-Br)](2) (Ar=2-MeC6H4) with PhCC C-C(O)OR (R = Me and Et): A Gateway to Second Orthopalladation through Novel Rearrangements

The reaction of Pd{kappa(2)(C,N)-C6H3Me-3-(NHC(NHAr)(=NAr))-2}(mu-Br)](2) (Ar = 2-MeC6H4; 1) with 4 equiv of PhC C-C(O)OMe in CH2Cl2 afforded Pd{kappa(2)(C,N)-C(Ph)=C(C(O)OMe)C(Ph)=C(C(O)-OMe)C6H3Me-3(N=C(NH Ar)(2))-2}Br] (Ar = 2-MeC6H4; 2) in 70% yield, and the aforementioned reaction carried out with 10 equiv of PhC C-C(O)OR (R = Me, and Et) afforded an admixture of two regioisomers of Pd{kappa(3)(N,C,O)-O=C(OR)-C5Ph3(C(O)OR)C(C(O)OR)C6H3Me-3(N=C(NHAr)( 2))- 2}Br] (Ar = 2-MeC6H4; R = Me (3a/3b), Et (4a/4b)) in 80 and 87% yields, respectively. In one attempt, the minor regioisomer, 4b, was isolated from the mixture in 6% yield by fractional crystallization. Palladacycles 3a/3b and 4a/4b, upon stirring in CH2Cl2/MeCN (1/1, v/v) mixture at ambient condition for S days, afforded Pd{eta(3)-allyl,(KN)-N-1)-C-5(C(O)OR)(2)Ph3C-(C(O)OR)C6H3Me-3(N=C(NH Ar)(2))(-2)}Br] (Ar = 2-MeC6H4; R = Me (5a/5b), Et (6a/6b)) in 94 and 93% yields, respectively. Palladacycles 3a/3b and 4a/4b, upon reaction with AgOTf in CH2CH2/Me2C(O) (1/1, v/v) mixture at ambient temperature for 15 min, afforded Pd{kappa(3)(N,C,O)-O=C(OR)C5Ph3(C(O)OR)C(C(O)OR)C6H3Me-3(N=C(NHAr)(2 ))-2}(OTf)] (Ar = 2-MeC6H4; R = Me (7a/7b), Et (8a/8b)) in 79 and 77% yields, respectively. Palladacycles 7a/7b and 8a/ 8b, upon reflux in PhC1 separately for 6 h, or palladacycles 5a/5b and 6a/6b, upon treatment with AgOTf in CH2Cl2/Me2C(O) (7/3, v/v) mixture for 15 min, afforded Pd{(eta(2)-Ph)C5Ph2(C(O)OR)kappa(2)(C,N)-C(C(O)OR)C6H3Me-3(N=C(NHAr) (2))-2}(OTf)] (Ar = 2-MeC6H4; R = Me (9a/9h), Et (10a/10b)) in >= 87% yields. Palladacycles 9a/9b, upon stirring in MeCN in the presence of excess NaOAc followed by crystallization of the reaction mixture in the same solvent, afforded Pd{kappa(3)(N,C,C)-(C6H4)C5Ph2(C(O)OMe)(2)C(C(O)OMe)(2)C6H3Me-3(N=C( NHAr)(2))-2}(NCMe)] (Ar = 2-MeC6H4; 11a/11b) in 82% yield. The new palladacycles were characterized by analytical, IR, and NMR (H-1 and C-13) spectroscopic techniques, and the molecular structures of 2, 3a, 4a, 4b, 5a, 6a, 7a, 9a, 10a, and 11a-d(3) were determined by single crystal X-ray diffraction. The frameworks in the aforementioned palladacycles, except that present in 2, are unprecedented. Plausible pathways for the formation of new palladacycles and the influence of the guanidine unit in 1, substituents in alkynes, reaction conditions, and electrophilicity of the bromide and the triflate upon the frameworks of the insertion products have been discussed.

Chemical and mineralogical characterization of micro-inclusions in diamonds

Secondary-ion mass spectrometry (SIMS), electron probe analysis (EPMA), analytical scanning electron microscopy (SEM) and infrared (IR) spectroscopy were used to determine the chemical composition and the mineralogy of sub-micrometer inclusions in cubic diamonds and in overgrowths (coats) on octahedral diamonds from Zaire, Botswana, and some unknown localities.

The inclusions are sub-micrometer in size. The typical diameter encountered during transmission electron microscope (TEM) examination was 0.1-0.5 µm. The micro-inclusions are sub-rounded and their shape is crystallographically controlled by the diamond. Normally they are not associated with cracks or dislocations and appear to be well isolated within the diamond matrix. The number density of inclusions is highly variable on any scale and may reach 10^(11) inclusions/cm^3 in the most densely populated zones. The total concentration of metal oxides in the diamonds varies between 20 and 1270 ppm (by weight).

SIMS analysis yields the average composition of about 100 inclusions contained in the sputtered volume. Comparison of analyses of different volumes of an individual diamond show roughly uniform composition (typically ±10% relative). The variation among the average compositions of different diamonds is somewhat greater (typically ±30%). Nevertheless, all diamonds exhibit similar characteristics, being rich in water, carbonate, SiO_2, and K_2O, and depleted in MgO. The composition of micro-inclusions in most diamonds vary within the following ranges: SiO_2, 30-53%; K_2O, 12-30%; CaO, 8-19%; FeO, 6-11%; Al_2O_3, 3-6%; MgO, 2-6%; TiO_2, 2-4%; Na_2O, 1-5%; P_2O_5, 1-4%; and Cl, 1-3%. In addition, BaO, 1-4%; SrO, 0.7-1.5%; La_2O_3, 0.1-0.3%; Ce_2O_3, 0.3-0.5%; smaller amounts of other rare-earth elements (REE), as well as Mn, Th, and U were also detected by instrumental neutron activation analysis (INAA). Mg/(Fe+Mg), 0.40-0.62 is low compared with other mantle derived phases; K/ AI ratios of 2-7 are very high, and the chondrite-normalized Ce/Eu ratios of 10-21 are also high, indicating extremely fractionated REE patterns.

SEM analyses indicate that individual inclusions within a single diamond are roughly of similar composition. The average composition of individual inclusions as measured with the SEM is similar to that measured by SIMS. Compositional variations revealed by the SEM are larger than those detected by SIMS and indicate a small variability in the composition of individual inclusions. No compositions of individual inclusions were determined that might correspond to mono-mineralic inclusions.

IR spectra of inclusion- bearing zones exhibit characteristic absorption due to: (1) pure diamonds, (2) nitrogen and hydrogen in the diamond matrix; and (3) mineral phases in the micro-inclusions. Nitrogen concentrations of 500-1100 ppm, typical of the micro-inclusion-bearing zones, are higher than the average nitrogen content of diamonds. Only type IaA centers were detected by IR. A yellow coloration may indicate small concentration of type IB centers.

The absorption due to the micro-inclusions in all diamonds produces similar spectra and indicates the presence of hydrated sheet silicates (most likely, Fe-rich clay minerals), carbonates (most likely calcite), and apatite. Small quantities of molecular CO_2 are also present in most diamonds. Water is probably associated with the silicates but the possibility of its presence as a fluid phase cannot be excluded. Characteristic lines of olivine, pyroxene and garnet were not detected and these phases cannot be significant components of the inclusions. Preliminary quantification of the IR data suggests that water and carbonate account for, on average, 20-40 wt% of the micro-inclusions.

The composition and mineralogy of the micro-inclusions are completely different from those of the more common, larger inclusions of the peridotitic or eclogitic assemblages. Their bulk composition resembles that of potassic magmas, such as kimberlites and lamproites, but is enriched in H_2O, CO_3, K_2O, and incompatible elements, and depleted in MgO.

It is suggested that the composition of the micro-inclusions represents a volatile-rich fluid or a melt trapped by the diamond during its growth. The high content of K, Na, P, and incompatible elements suggests that the trapped material found in the micro-inclusions may represent an effective metasomatizing agent. It may also be possible that fluids of similar composition are responsible for the extreme enrichment of incompatible elements documented in garnet and pyroxene inclusions in diamonds.

The origin of the fluid trapped in the micro-inclusions is still uncertain. It may have been formed by incipient melting of a highly metasomatized mantle rocks. More likely, it is the result of fractional crystallization of a potassic parental magma at depth. In either case, the micro-inclusions document the presence of highly potassic fluids or melts at depths corresponding to the diamond stability field in the upper mantle. The phases presently identified in the inclusions are believed to be the result of closed system reactions at lower pressures.

Petrologia dos diabásios da região de Angra dos Reis, RJ

O tema abordado nesta dissertação de mestrado é a petrogênese dos diabásios do Eocretáceo que integram o Enxame de Diques da Serra do Mar na região de Angra dos Reis (RJ). Estes diques intrudem rochas do Terreno Ocidental e do Arco Magmático Rio Negro, inserindo-se no contexto geodinâmico de fragmentação do Gondwana no Cretáceo Inferior. Essas intrusões são subverticais e orientam-se preferencialmente a N039E. Intrusões retilíneas são as mais observadas em campo. Os diabásios são compostos, essencialmente, por plagioclásio e clinopiroxênios (augita e pigeonita). Quartzo, minerais opacos, apatita e olivina ocorrem como minerais acessórios. A composição mineral secundária é marcada pela presença de biotita, uralita e saussurita. Os diabásios estudados compreendem uma série transicional com afinidade toleítica. Os estudos petrológicos revelam a existência de cinco suítes de alto-TiO2, tendo sido as mesmas discriminadas com base nas razões La/Yb de amostras com o mesmo teor de MgO. Destas, apenas a suíte 2 têm quantidade mínima de amostras para avaliação de processos evolutivos. O resultado da modelagem petrogenética aponta que o processo evolutivo mais provável para a geração dos diabásios da suíte 2 é cristalização fracionada sem mudança na assembleia fracionante. As amostras representativas dos líquidos parentais das cinco suítes apresentam razões La/Nb e La/Yb maiores que a unidade, típicas de derivação de fonte enriquecida, que, em várias províncias basálticas continentais, tem sido associada à fusão exclusiva do manto litosférico subcontinental ou a sua participação em processos de mistura de fontes. A discriminação de fontes mantélicas foi feita exclusivamente com base nos teores de elementos traços de amostras representativas de líquidos parentais das cinco suítes discriminadas na área de estudo. Os modelos indicam que todas as cinco suítes estudadas estão relacionadas a fontes harzburgíticas com granada residual. A suíte 5 da área de estudo não pode ser associada à mesma fonte mantélica geradora das suítes 1, 2, 3 e 4 que, por sua vez, se originaram por diferentes quantidades de fusão parcial (respectivamente, 44%, 35%, 31% e 25%) de uma mesma fonte. Cabe ressaltar que a ocorrência de duas suítes, com razões La/Yb muito distintas, porém geograficamente muito próximas, sugere que processos de heterogeneidade mantélica, tipicamente laterais, devem também ocorrer verticalmente.

Petrogênese das rochas máficas alcalinas do litoral entre São Sebastião (SP) e Parati (RJ)

Lamprófiros e diabásios alcalinos afloram no litoral dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro e integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (EDSM). Essas rochas ocorrem sob a forma de diques e intrudem o Orógeno Ribeira, de idade Neoproterozóica/Cambro-Ordoviciana, inserindo-se no contexto geodinâmico de abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Cretáceo Superior. Essas intrusões são subverticais e orientam-se preferencialmente a NE-SW, seguindo a estruturação das rochas encaixantes. Os lamprófiros são classificados como monchiquitos e camptonitos e exibem, respectivamente, textura hipocristalina e holocristalina. Apresentam também textura panidiomórfica, fenocristais de clinopiroxênio e olivina, imersos em matriz formada essencialmente por esses mesmos minerais, além de biotita, kaersutita e minerais opacos. O camptonito apresenta ainda plagioclásio na matriz. Os diabásios alcalinos são hipocristalinos a holocristalinos, equigranulares a inequigranulares, com fenocristais de olivina e/ou clinopiroxênio e/ou plagioclásio, em uma matriz composta essencialmente por esses minerais. As rochas estudadas caracterizam séries alcalinas miaskíticas, com os lamprófiros sendo tanto sódicos, potássicos e ultrapotássicos e os diabásios alcalinos como predominantemente sódicos. Modelagens petrogenéticas envolvendo possíveis processos evolutivos mostram que é improvável que os lamprófiros sejam cogenéticos por processos evolutivos envolvendo tanto cristalização fracionada, com ou sem assimilação concomitante, quanto hibridização. O mesmo ocorre para os diabásios alcalinos. A discriminação de fontes mantélicas foi feita com base nos teores de elementos traços de amostras representativas de líquidos parentais e indica que esse magmatismo alcalino está relacionado a fontes lherzolíticas com fusão parcial na zona de estabilidade do espinélio, isto é, a poucas profundidades. Os dados litogeoquímicos e isotópicos do sistema Sr-Nd das rochas estudadas sugerem tanto o envolvimento de fontes férteis, associadas ao manto sublitosférico, quanto de fontes enriquecidas, relacionadas ao manto litosférico subcontinental. Modelagens de mistura binária revelam que a petrogênese dos lamprófiros e diabásios alcalinos envolveu uma grande participação de um componente fértil misturado com contribuições menores de um componente enriquecido. Idades TDM (760-557 Ma) obtidas sugerem remobilização do manto litosférico no Neoproterozóico, talvez relacionadas à subducção da Placa São Francisco preteritamente à colisão do Orógeno Ribeira. Altas razões CaO/Al2O3 para os líquidos lamprofíricos menos evoluídos, altos teores de Zr, correlações negativas Zr/Hf e Ti/Eu e associação com carbonatitos indicam condições metassomáticas de alto CO2/H2O. Em escala local, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera não isotérmica parecem mais aplicáveis. No entanto, modelos geodinâmicos baseados na astenosfera isotérmica (com o envolvimento de plumas) parecem mais indicados num contexto regional, considerando-se outras províncias alcalinas contemporâneas e correlatas.

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.

Estudo do magmatismo máfico de complexos alcalinos do sudeste do Brasil

Nesta dissertação foram estudas rochas máficas dos complexos alcalinos de Morro de São João, Rio Bonito, Tanguá, Gericinó-Mendanha, Morro Redondo, Itatiaia e Passa Quatro. Essas rochas ocorrem na forma de diques e/ou sills. As amostras coletadas foram classificadas como lamprófiros, fonolitos, gabros e diabásios alcalinos. A análise geoquímica permitiu identificar um trend fortemente insaturado e um trend moderadamente alcalino para os complexos estudados. O primeiro é caracterizado por foiditos e fonolitos como membros parentais e mais evoluídos, respectivamente, enquanto o segundo tem basaltos alcalinos como membros parentais e traquitos como os mais evoluídos. Todas as amostras plotam no campo da série alcalina, sendo majoritariamente miaskíticas, sódicas ou potássicas. Adicionalmente, o estudo geoquímico indicou que os complexos alcalinos representam câmaras magmáticas distintas, onde diferentes processos evolutivos tiveram lugar. As modelagens apontaram dois processos de diferenciação distintos nos complexos estudados. Os complexos alcalinos de Morro de São João, Morro Redondo, Gericinó-Mendanha e Itatiaia estariam relacionados a processos de cristalização fracionada. Por outro lado, o Complexo Alcalino de Passa Quatro teria sido diferenciado por processos de cristalização fracionada com esvaziamento e posterior reabastecimento da câmara magmática (RTF). De um modo geral, esses modelos indicaram a presença de mais do que uma série magmática nos complexos estudados e a não cogeneticidade entre as séries agpaíticas e miaskíticas. A discriminação de fontes foi feita com base na análise dos elementos terras raras das amostras parentais de cada um dos complexos (gabro em Morro de São João e lamprófiro nos demais). No entanto, este procedimento não foi aplicado para o Complexo Alcalino de Morro Redondo, uma vez que todas as suas amostras apresentaram valores de MgO muito abaixo do típico para líquidos parentais. O líquido parental do Complexo Alcalino do Gericinó-Mendanha apresentou razões de La/Yb e La/Nb, maior e menor que a unidade, respectivamente, típicas de derivação a partir fontes férteis. Os líquidos parentais dos outros complexos alcalinos tiveram suas razões La/Yb e La/Nb maiores que a unidade, típicas de derivação a partir de fontes enriquecidas. Os modelos desenvolvidos revelaram que os líquidos parentais de cada um dos complexos estudados estariam relacionados a fontes lherzolíticas com granada residual. Além disso, a fusão parcial destas fontes teria ocorrido num intervalo de 1 a 7% dentro da zona da granada. Finalmente, as modelagens petrogenéticas elaboradas permitiram a proposição de um cenário geodinâmico, envolvendo a descompressão adiabática do manto litosférico e sublitosférico anomalamente aquecidos. As características geoquímicas dos líquidos parentais parecem ter sido controladas essencialmente pela mistura desses dois tipos de fontes.

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