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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2006.tde-04022014-164218
Document
Author
Full name
Gaston Eduardo Enrich Rojas
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2006
Supervisor
Committee
Ruberti, Excelso (President)
Conceição, Herbet
Gaspar, Jose Carlos
Gomes, Celso de Barros
Vlach, Silvio Roberto Farias
Title in Portuguese
Petrogênese da suíte alcalina da Ilha Monte de Trigo, SP
Keywords in Portuguese
Geocronologia
Magmatismo
Mineralogia.
Petrografia (São Paulo)
Rochas Alcalinas
Abstract in Portuguese
A Suíte Alcalina da llha Monte de Trigo localiza-se no litoral norte do Estado de São Paulo. Representa uma manifestação do tipo sienito-gabróide alcalina mu lti-intrusiva rasa (<1 kbar), do Cretáceo Superior (86,5 Ma), associada à Província Alcalina da Serra do Mar. Aloja-se em rochas granítico gnáissicas neoproterozóicas da Faixa Ribeira, contudo estas não aparecem in situ na ilha. Tal suite é comparável às ocorrências das ilhas de São Sebastião, Búzios e Vitória. O magmatismo inicial é representado por um corpo máfico/ultramáfico cumulático, onde predominam melateralitos, olivina melagabros com nefelina, olivina gabros, clinopiroxenitos e olivina clinopiroxenitos. As rochas são maciças, inequigranulares média a grossa e com grande variação modal, Compõem-se predominantemente de diopsídio a diopsídio subsilíssico com Fe'POT.3+' zonado, além de olivina (crisolita a hialosiderita), plagioclásio (bytownita a andesina), magnetita e apatita. Nefelina, kaersutita e biotita têm desenvolvimento intersticial. O caráter cumulático destas rochas é consistente com a natureza ultrabásica (mg# entre 73,4 e 44,7), os baixos conteúdos de Na e K, e as diferenças entre o mg# da rocha e da composição do líquido em equilíbrio com as olivinas, conforme a partição do Ni e do mg#. Associados a estas litologias ocorrem diques sin-plutônicos de microteralito e microessexito, e um pequeno corpo de nefelina monzossienito, representando possivelmente diferenciados magmáticos. São rochas básicas (mg# entre 61,6 e 11,6), mesocráticas, maciças a orientadas, média a fina. Diferem do corpo máfico/ultramáfico pela cristalização inicial de feldspato alcalino, anfibólio (kaersutita a pargasita) e nefelina. No corpo máfico/ultramáfico cumulático e seus diferenciados, as relações texturais, as variações petrográficas e geoquímicas, e os os modelos de balanço de massa indicam o fracionamento de diopsídio e, em menor proporção, de olivina como o principal mecanismo de evolução magmática. O magmatismo segue com a colocação de uma brecha magmática intrusiva, cortando o olivina gabro. O corpo tem forma aproximadamente circular, com diâmetro de 50 a 60 m, compondo aparentemente uma estrutura tipo pipe. Compõe-se de uma matriz afanítica rica em sulfetos e fragmentos arredondados (até 2m) do corpo máfico/ultramáfico e do embasamento granítico-gnáissico. A terceira manifestação magmática resultou na formação de um stock zonado de nefelina sienito e álcali feldspato sienito com nefelina, e de diques sin-plutônicos de nefelina microssienito. Essas rochas ocupam toda a faixa central e sul da ilha, representando a litologia dominante. As variedades nefelina sieníticas são maciças, foiaíticas e hipidiomórficas, de granulometria média a grossa e coloração cinza claro a bege. Predominam os tipos miaskíticos e hipersolvus. Compõem-se de feldspato alcalino mesopertítico, nefelina intersticial, anfibólio subedral zonado (ferropargasita - hastingsita - catoforita), piroxênio subedral zonado (diopsídio - hedenbergita - egirina) e biotita, além dos acessórios apatita, titanita e magnetita. Os dados mineralógicos e geoquímicos indicam uma evolução magmática a partir do álcali feldspato sienito com nefelina para o nefelina sienito e, por fim, os diques de nefelina microssienitos. Durante a cristalização e evolução ocorreram mudanças na 'alfa'SiO'IND.2', fH'IND.2', e em menor grau na fO'IND.2' e fF, que se traduzem nas variações paragenéticas e texturais observadas. Destacam-se entre os diques de nefelina microssienitos uma variedade de afinidade agpaítica, representando os termos mais evoluídos da associação. A paragênese identificada inclui zirconolita, loparita-(Ce), pirocloro, britholita-(Ce), eudialita, hiortdahlita, wohlerita e lavenita, além de um possível mineral novo denominado "trigoíta". À manifestação magmática final pertence uma série de diques de lamprófiros (monchiquitos e camptonitos), tefritos, nefelinitos, fonotefritos, tefrifonólitos e fonólitos, cortando as demais litologias de forma rúptil. São rochas porfiríticas de matriz afanítica contendo principalmente olivina, piroxênio, espinélio, anfibólio, biotita, plagioclásio, feldspato alcalino, nefelina e analcima. Esta paragênese e a composição mineral variam aparentemente num contínuo. Os dados geoquímicos sugerem que estes diques derivaram de um magma parental comum, e assim representando a uma mesma série magmática. O curto intervalo deste magmatismo (<0,5Ma) e o caráter recorrente de magmas primitivos, como os que geraram o corpo máfico/ultramáfico e os diques lamprofíricos, apontam para uma fonte magmática comum para todas as rochas da suíte. Este magma parental parece ter uma composição basanítica similar à dos lamprófiros mais primitivos, gerado pela fusão parcial de <5% de uma paragênese mantélica contendo granada previamente metassomatisada, com limitada influência do CO'IND.2', sob condições de aproximadamente 1300°C e de 2 a 3GPa. As razões isotópicas de Sr e Nd e as razões entre elementos traços incompatíveis dos litotipos mais primitivos (lamprófiros), indicam uma fonte litosférica heterogênea, com assinatura do tipo EMI-HIMU. Esta assinatura é coerente com o restante das ocorrências da Província Alcalina da Serra do Mar. As idades modelos de Nd em relação ao manto empobrecido, de aproximadamente 650Ma, para as rochas da Ilha Monte de Trigo, sugerem um enriquecimento metassomático mantélico ligado aos eventos neoprotezóicos que registrados nas rochas encaixantes. Dentre os fatores que teriam contribuído para a fusão mantélica destaca-se: (1) a despressurização da região fonte no manto superior, relacionada à tectônica dos riftes quando da abertura do Atlântico Sul; (2) o aumento generalizado da temperatura no manto relacionado a anomalias termais regionais ou à presença de plumas mantélicas; e (3) a influência de fases voláteis (e.g. anfibólio, flogopita e carbonatos) abaixando a temperatura do solidus mantélico.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
Monte de Trigo Island Alkaline Suite is located in the north coastal area of the State of Sao Paulo. It represents a Late Cretaceous (86,5Ma) shallow (< 1 kbar) multi-intrusive alkaline syen ite-gabbroid complex, associated with the Serra do Mar Alkaline Province. It is emplaced into Neoproterozoic graniticgneisses of the Ribeira Belt, which do not croop out in situ. This suite is similar to the alkaline suites that occur in the Sao Sebastiao, Buzios and Vitoria islands. The cumulate mafic-ultramafic rocks represent the beginning of the magmatism, comprising melatheralites, nepheline-bearing olivine melagabbros, olivine gabbros, clinopyroxenite and olivine clinopyroxenite. They are massive, medium- to coarse-grained inequigranular with plonounced modal variation. They are mainly composed of pyroxene (zoned diopside to subsilicic ferrian diopside), in addition to olivine (chrysolite to hialosiderite), plagioclase (bytownite to andesine), magnetite and apatite. Nepheline, kaersutite and biotite are interstitial phases. The cumulate character of these rocks is consistent with their ultrabasic nature (mg# 73.4 - 44.7), low Na and K contents, and with differences in composition of the rock and the liquid in equilibrium with olivine, according to the partition of Ni and mg#. Syn-plutonic microtheralite and microessexite dykes as well as a small nepheline monzosyenite body occur in association with the above mentioned lithologies, possibly representing differentiated magmatic rocks. They are basic (mg# 61.6-11.6), mesocratic, massive to foliated, medium- to coarse-grained rocks. They differ from the mafic/ultramafic body due to the early clystallization of alkali feldspar, amphibole (kaersutite to pargasite) and nepheline. In the cumulate mafic/ultramafic body and its differentiated rocks, textural relationships, petrographic and geochemical variations, as well as mass balance models, indicate fractional crystallization of diopside and, to a lesser extent, olivine as the main magmatic evolution mechanism. Magmatism follows with the formation of an intrusive magmatic breccia, which cuts the olivine gabbro. The breccia is apparently a nearly circular-shaped pipe with 50-60m in diameter. It is composed of a sulphide-rich aphanitic matrix with rounded fragments (up to 2m) of the mafic/ultramafic body and granitic-gneisses country rocks. The third magmatic manifestation led to the formation of a nepheline syenite and nepheline-bearing alkali feldspar syenite zoned stock and synplutonic nepheline microsyenite dykes. These rocks are the prevailing lithologies in the island, covering its central and southern portions. Nepheline syenitic varieties are massive, foyaitic to hypidiomorphic, medium- to coarse-grained, and light grey to beige colored. Miaskitic and hipersolvus types prevail. They are composed by mesoperthitic alkali feldspar-, interstitial nepheline, zoned subhedral amphibole (ferro-pargasite - hastingsite - katophorite), zoned subhedral pyroxene (diopside - hedenbergite - aegirine) and biotite, in addition to apatite, titanite and magnetite as accessory phases. Mineralogical and geochemical data suggest a magmatic evolution from nephelinebearing alkali feldspar syenite to nepheline syenite and finally to nepheline microsyenites dykes. Changes in 'alfa''SiO IND.2', fH'IND.2', and to a lesser extent in fO'IND.2' and fF occurred throughout the crystallization and magmatic evolution, and were responsible for the observed paragenetic and textural variations. Among the nepheline microsyenite dykes, an agpaitic variety occurs, representing the most evolved terms of this association. The identified paragenesis includes zirconolite, loparite-(Ce), pyrochlore, britholite-(Ce), eudialyte, hiortdahlite, wohlerite and lavenite, as well as a possibly new mineral named "trigoite". The last magmatic manifestation comprises lamprophyres (monchiquites and camptonites), tephrites, nephelinites, phonotephrites, tephriphonolites and phonolites, that cross cut the older lithologies. These rocks are porphyritic with aphanitic groundmass, mainly constituted by olivine, pyroxene, spinel, amphibole, biotite, plagioclase, alkali feldspar, nepheline and analcime. This paragenesis and the mineral composition apparently vary in a continuum, Geochemical data suggests that these dykes are derived from a commom parental magma, thus representing a single magmatic series. A common magmatic source for all the rocks of this suite is evidenced by the short magmatic interval (<0.5Ma) and the recurrent nature of primitive magmatic episodes, such as those that originated the mafic/ultramafic body and lamprophyric dykes. This parental magma seems to have had a basanitic composition similar to those of the most primitive lamprophyres, generated by the partial melting (<5%) of a previously metasomatized garnet-bearing mantle, with limited CO'IND.2' influence, under approximately 1300°C at 2 to 3GPa. A heterogeneous lithospheric source with EMI-HIMU signature is indicated by 'ANTPOT.87Sr'/'ANTPOT.86 Sr', 'ANTPOT. 143 Nd'/'ANTPOT.144Nd' and incompatible element ratios of most primitive lithologies (lamprophyres). This signature is consistent with other occurrences of the Serra do Mar Alkaline Province. Depleted mantle Nd model ages ('TIND. DM), of nearly 65OMa, for Monte de Trigo lsland rocks suggest a mantle that was metasomatically enriched during the Neoproterozoic events recorded in the country rocks. Several factors might have contributed to the mantle partial melting, such as: (1) pressure release in the source region on the upper mantle, related to the rift tectonic evolution during the South Atlantic opening: (2) the general mantle temperature increase related to regional thermal anomalies or to the presences of mantle plumes; and (3) the influence of volatile phases (e.g. amphibole, phlogopite and carbonates) lowering the mantle solidus temperature.
 
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Publishing Date
2014-02-10
 
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