Upper Cretaceous weakly to strongly silica-undersaturated alkaline dike series of the Mantiqueira Range, Serra do Mar alkaline province: Crustal assimilation processes and mantle source signatures

Abstract

Three series of alkaline dikes are characterized in a restricted area of the Mantiqueira Range: a weakly silica-undersaturated series (normative ne < 7), of potassic character, represented by basanite, tephrites, alkali basalts, basaltic trachyandesites, phonotephrites, tephriphonolites, and trachyandesites, an intermediate series (7 > normative ne > 13), of potassic character, consisting only of basanites and tephrites, and a strongly silica-undersaturated series (normative ne > 13), of sodic character, consisting of basanites, tephrites, phonotephrites, and phonolites. Ar-Ar data for biotite from a tephriphonolite dike yielded an average age of 85.4±0.4 Ma. All three series show similar evolution trends controlled mainly by early-fractionation of olivine, spinel and clinopyroxene and, secondly, fractionation of plagioclase and apatite. Different degrees of crustal assimilation are suggested for each series. Assimilation processes are responsible for the wide 87 Sr/ 86 Sr i (0.70447-0.71172) and 143 Nd/ 144 Nd i (0.51237-0.51244) ranges, for the increased K 2 O/Na 2 O, Ba/Sr and Rb/Sr ratios, and for the reduced Ce/Pb ratios. In general, a significant contribution from partially melted host rocks is associated to the weakly silica-undersaturated potassic series. A phlogopite-bearing carbonate-metasomatized heterogeneous peridotite source accounts for the main chemical variations in the least contaminated samples of each series. Geochemical signatures of the strongly sodic alkaline series indicate a greater contribution from carbonated pyroxene-rich veins in the mantle source.

Antecristais e xenocristais máficos em diques ultrabá¡sicos de tendência alcalina da Serra da Mantiqueira (SP)

“…É comum aos diques máficos alcalinos da Serra da Mantiqueira (PASM), estruturas zonadas, com bordas vítreas, seguidas por uma região vesicular em porções intermediárias e textura pofirítica no centro (Alves et al, 1992;Thompson et al, 1998;Brotzu et al, 2005;Marins, 2012;Menezes et al, 2015;Azzone et al, 2018 Davidson et al, 2007;Ginibre et al, 2007;Jerram & Davidson, 2007;Streck, 2008). A tabela 1.1 sintetiza as feições petrográficas indicativas de evolução em sistema magmático aberto, os termos genéticos entre cristal e líquido hospedeiro e os termos descritivos aplicados no estudo dos cristais que, em seu crescimento, registram os ambientes e processos magmáticos precoces.…”

“…No sistema nefelina-diopsídio-sílica (NaAlSiO 4 -CaMgSi 2 O 6 -SiO 2 ) em pressão atmosférica de Schairer & Yoder (1960) Ambos os trends alcalinos (fracamente e fortemente insaturados em sílica) são observados nos enxames de diques cretácicos da serra da Mantiqueira (Brotzu et al, 1989(Brotzu et al, , 1997(Brotzu et al, , 2005Thompson et al, 1998, Marins, 2012, Lopes, 2015Rosa & Ruberti, 2018), sendo um terceiro proposto por Azzone et al (2018), observando os valores intermediários de nefelina normativa (7<Ne<13) entre os membros das duas séries. Adiconalmente, rochas alcalinas miaskíticas e agpaíticas são encontradas em Morro Redondo, Passa Quatro e Ponte Nova (Brotzu et al, 1989(Brotzu et al, , 1992(Brotzu et al, , 2005Marins, 2012;Lopes, 2015;Azzone et al, 2018). Já rochas predominantemente miaskíticas ou predominantemente agpaíticas estão restritas a Itatiaia e Bom Repouso respectivamente (Brotzu et al, 1997(Brotzu et al, , 2005Marins, 2012;Rosa, 2012;Rosa & Ruberti, 2018).…”

“…No maciço máfico-ultramáfico alcalino Ponte Nova, modelagens geoquímica e termodinâmica indicam a cristalização fracionada com assimilação da 9 encaixante durante sua gênese . Já para o enxame de diques adjacentes ao Ponte Nova, objeto de estudo dessa trabalho , petrografia e química mineral dos macrocristais dos corpos básico-ultrabásicos porfiríticos trazem indícios de evolução magmática em sistema aberto (Streck, 2008;Menezes et al, 2015;Azzone et al, 2018).…”

“…Assim, as ocorrências ígneas alcalinas aqui estudadas correspondem a diques máficos do Cretáceo Superior (Idade média 85,4±0,4 Ma, a partir de Ar-Ar em biotitas de tefrifonolito; Azzone et al, 2018), localizados na porção ocidental da serra da Mantiqueira no SE do Brasil (Figura 1.2B). Estes diques compõem a província alcalina Serra do Mar (PASM; cf.…”

“…Após, cristais de piroxênio, olivina e, subordinadamente, anfibólio e mica, selecionados em 8 diques ultrabásicos, foram alvo de análises químicas pontuais que quantificaram os principais óxidos, por meio de WDS (espectroscopia de dispersão de comprimento de onda, do inglês Wavelenght Dispersion Spectroscopy) através de microssonda eletrônica e elementos-traço por espectrometria de massa induzida por plasma acoplado (ICP-MS, do inglês Induced Coupled Plasma -Mass Spectrometry) a partir de ablação a laser (LA-ICP-MS, Seções 2.2, 2.3 e 3.4). A maioria dos dados litogeoquímcios dos diques selecionados foi compilada de Azzone et al (2018). No entanto, uma das oito amostras selecionadas teve sua composição química quantificada sob os mesmos métodos analíticos e nos mesmos laboratórios do trabalho fonte dos dados litogeoquímicos.…”