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Title: Genesis and evolution of a neoproterozoic magmatic arc : the cordilleran-type granitoids of the Araçuaí Belt, Brazil.
Authors: Narduzzi, Francesco
metadata.dc.contributor.advisor: Nalini Júnior, Hermínio Arias
Farina, Federico
Lana, Cristiano de Carvalho
Stevens, Gary
Keywords: Magmatismo
Orógeno Araçuaí - MG
Geocronologia
Batólito
Issue Date: 2018
metadata.dc.contributor.referee: Nalini Júnior, Hermínio Arias
Tohver, Eric
Heilbron, Monica da Costa Pereira Lavalle
Queiroga, Gláucia Nascimento
Cipriano, Ricardo Augusto Scholz
Citation: NARDUZZI, Francesco. Genesis and evolution of a neoproterozoic magmatic arc : the cordilleran-type granitoids of the Araçuaí Belt, Brazil. 2018. 245 f. Tese (Doutorado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Abstract: The Araçuaí orogen (SE Brazil) is one of the largest (350,000 km2 ) and long-lived (ca. 630 – 480 Ma) granitic province in the world. The peculiarity of this Orogen is its wide variety of granitoids recording mid- to lower crustal P - T conditions that allow direct investigation of petrological processes occurring in the deepest part of the continental crust. This study investigates the field, textural, geochemical, geochronological and isotopic evolution of the pre-collisional Galiléia Batholith outcropping in the central part of the Araçuaí orogen. This metaluminous to slightly metaluminous (ASI = 0.97– 1.07) batholith, is a large is (ca. 15,000 km2 ), Neoproterozoic (ca. 632–550 Ma) weakly foliated, calc-alkaline, granitoid body characterized by the widespread occurrence of grossular-rich magmatic garnet and magmatic epidote. This is a rare mineral association in Cordilleran-I-type granitoids and of special petrogenetic significance. Field, petrographic, and mineral chemistry evidence indicate that garnet, epidote, biotite as well as white mica crystals (low-Si phengite), are magmatic. There is no difference in bulk rock major and trace element composition between the Galiléia and other garnetfree cordilleran-type granitoids worldwide. Thus the uncommon garnet+epidote parageneses are related to the conditions of magma crystallization, such as pressure, temperature and water content. Comparison between the mineral assemblages and mineral compositions from this study and those recorded in crystallization experiments on metaluminous calc-alkaline magmas, as well as within garnet-bearing metaluminous volcanic rocks and granitoids, indicates that the supersolidus coexistence of grossularrich garnet, epidote and white mica is consistent with magma crystallization at pressures greater than 0.8 GPa (above 25 km depth). This indicates that the Galiléia batholith was assembled in the lower crust during the accretionary/collisional stages of the Neoproterozoic Brasiliano Orogeny. It is evident that this granitic body represents a natural laboratory for studying the history of a lower crustal magma reservoir. Indeed the lifetime of deep magma chambers and the duration of magmatic activity in them remains a puzzle, contrary to young upper crustal magmatic systems. Despite being homogeneous with respect to mineralogy/texture and major/trace elements, all samples from the central part of the batholith record extreme variability in U-Pb magmatic ages from ca. 630 to 555 Ma. Trace element geochemistry and Hf isotopes from the igneous zircons – here interpreted as autocrysts (ca. 555 – 560 Ma) and antecrysts (> 560 Ma) – are all consistent with an open-system crystallization, rather than a simple cooling following fractional crystallization at the level of magma emplacement. We interpret the age variability recorded by the Galiléia samples as the result of a long-lived, uninterrupted injection of magmas of similar composition during assembly of the batholith. Such continuous injections of magma took place in the lower crust, keeping the system above its solidus through the 80 Ma of zircon crystallization. Unradiogenic 176Hf/177Hf and 143Nd/144Nd isotopic values of the Galileía samples indicate no direct mixing with mantle-derived magmas during the assembly and growth of the Galiléia batholith. This explains the scarcity of mafic products in the region. All of these characteristics need a more suitable geodynamic scenario. Indeed mineral textural, geochronological and isotopic similarities with other younger and older granitic plutons constructed within accretionary / fore-arc settings, better explain the characteristics showed by the Galiléia granitoids. Thus it is suggested that this giant batholith was assembled in an accretionary prism during the Brasiliano Orogenic stages. Eventually, it is likely that during the Brasiliano/Pan-African orogeny, accretionary prism, fore- and back–arc setting were sites of voluminous silicic magmatism and commonplaces for the stabilization of continental crust and its differentiation.
metadata.dc.description.abstracten: O orógeno Araçuaí, localizado na região sudeste do Brasil, é provavelmente uma das maiores províncias graniticas (ca. 350,000 km2 ) de longa duração (ca. 630 – 480 Ma) do mundo. A peculiaridade deste Orógeno é a sua ampla variedade de granitoides que registram condições de P e T de crosta média a inferior. Essas características permitem a investigação direita de processos petrológicos que ocorrem em segmentos mais profundos da crosta continental. Através de estudos de campo, texturais, geoquímicos, geocronológicos e isotópicos o presente estudo investiga a evolução do batólito Galiléia aflorante na parte central do Orógeno Araçuaí. Este batólito, de composição metaluminosa a levemente peraluminousa (ASI = 0.97 – 1.07), é um grande corpo granitico calcio-alcalino (ca. 15,000 km2 ), fracamente foliado, de idade Neoproterozoica (ca. 630 – 550 Ma), caracterizado pela ocorrência recorrente de granada enriquecida em grossulária e epidoto, ambos de natureza magmática. Esta associação mineralógica em granitóides cordilheiranos do tipo I é rara e de grande significado petrológico. Evidências de campo, texturais e de quِímica mineral indicam que granada, epidoto, biotita e também mica branca (fengita de baixo silício) são minerais magmáticos. Os elementos maiores e os traços dos granitóides do batólito Galiléia não mostram diferenças composicionais quando comparados com granitos cordilheiranos sem granada descritos no mundo. Isso sugere que a rara paragênese granada+epidoto esteja relacionada às condições de cristalização do magma, como pressão, temperatura e teor de água. Comparações entre as assembleias e composições dos minerais que compõem os granitóides do batólito Galiléia, com aquelas produzidas durante experimentos de cristalização que utilizam magmas calcio-alcalinos metaluminosos ou com granitóides e rochas vulcânicas com granada magmática, indicam que a existência de granada enriquecida em grossulária, epidoto e mica branca tipo fengita de baixo silício, está relacionada a uma cristalização magmática sob pressões superiores a 0.8 GPa (acima de 25 km de profundidade). Estas evidencias indicam também que o batólito Galiléia foi construído na crusta profunda durante os estágios de acreção e colisão do Ciclo Orogenético Brasiliano (Neoproterozoico). É evidente que esse corpo granitico representa um excelente laboratório natural para estudar a história de um reservatório magmático de crosta inferior. De fato, ao contrário dos sistemas magmáticos jovens de crosta superior, tanto o tempo de vida quanto a duração da atividade magmática das câmaras magmáticas profundas permanecem um enigma. Apesar de ser homogêneo em relação a mineralogia/textura e elementos maiores/traços, todas as amostras da parte central do batólito registram uma extrema variabilidade nas idades magmaticas U-Pb, de aproximadamente 630 Ma até 550 Ma. Elementos traços e isótopos de Hf em zircões magmáticos – aqui interpretados como auto-cristais (ca. 555 – 560 Ma) e ante-cristais (> 560 Ma) – são consitentes com um processo de cristalização em sistema aberto, ao invés de um simples processo de resfriamento e cristalização fracionada no nível da colocação do magma. A variabilidade de idades registrada pelos granitóides Galiléia é interpretada como resultado de uma prolongada e ininterrupta injeção de magmas de composição similar ao longo da construção do batólito. Essa continuada injeção de magmas ocorreu na crosta inferior, mantendo o sistema acima da curva do solidus durante 80 Ma de contínua cristalização de zircão. Os valores dos isótopos não radiogênicos de 176Hf/177Hf e 143Nd/144Nd das amostras evidenciam que durante a agregação e crescimento do batólito não houve mistura com magmas derivados do manto. Isso explicaria a carência de magmas máficos na área. Todas essas características necessitam de um cenário geodinâmico mais adequado. De fato, semelhanças minerais, geocronológicas e isotópicas com outros plutons graníticos mais novos e/ou mais velhos construídos dentro de prismas acrecionários / bacias de antearco e retroarco, explicam melhor as características mostradas pelos granitos Galiléia. Assim, sugere-se que este batólito foi edificado em um prisma de acreção durante os estágios orogênicos Brasilianos. Enfim, é provável que ao longo das orogenias Brasilana/Pan-Africana, prismas acrecionários, bacias de antearco e retroarco se comportaram como sítios de geração de grandes volumes de magmas silicáticos, e estabilização e diferenciação da crosta continental.
Description: Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10936
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 22/03/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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