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Title: Geocronologia U-Pb de minerais hidrotermais : materiais de referência, métodos e aplicações.
Authors: Gonçalves, Guilherme de Oliveira
metadata.dc.contributor.advisor: Cipriano, Ricardo Augusto Scholz
Lana, Cristiano de Carvalho
Keywords: Geologia isotópica
Geoquímica
Orógeno Araçuaí - MG
Monazita
Issue Date: 2018
metadata.dc.contributor.referee: Cipriano, Ricardo Augusto Scholz
Zincone, Stéfano Albino
Queiroga, Gláucia Nascimento
Valeriano, Claudio Morisson
Dussin, Ivo Antonio
Citation: GONÇALVES, Guilherme de Oliveira. Geocronologia U-Pb de minerais hidrotermais : materiais de referência, métodos e aplicações. 2018. 323 f. Dissertação (Mestrado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.
Abstract: Fluidos possuem um papel importante na evolução da crosta continental. Uma forma de investigar estes fluidos é o estudo de veios de quartzo, já que representam sistemas hidrotermais fossilizados. Estes veios podem conter fases minerais portadoras de U, podendo ser utilizadas para definir o tempo de geração e colocação destes fluidos. Para estudar estes minerais, faz-se necessário a utilização de técnicas de alta resolução espacial, como o LA-ICP-MS. Como minerais hidrotermais normalmente possuem baixo conteúdo de U, é necessário utilizar um equipamento de maior sensibilidade de forma a obter acurácia e precisão satisfatórias. Aqui é descrito o método de geocronologia U-Pb de alta-precisão utilizando o LA-MC-ICP-MS na UFOP. A maior estabilidade e sensibilidade do sistema LA-MC-ICP-MS permite acurácia e precisão das razões isotópicas de interesse ficarem entre 0.5 e 1.0% (2s), mesmo quando é analisado o zircão de baixo-U Rio do Peixe. Ainda, a utilização de materiais de referência (MR) matrizcompatíveis é necessária de forma a reduzir fracionamentos induzidos pelo laser. Desta forma, são aqui caracterizados megacristais de monazita hidrotermal (Diamantina) e xenotima aluvial (hidrotermal?; Datas) como potenciais MR para utilização como matriz-compatíveis na geocronologia U-Pb por LAICP-MS e/ou SIMS. As amostras são provenientes da Serra do Espinhaço (SE), porção externa do Orógeno Araçuaí (AO; 630-480 Ma), na borda leste do cráton São Francisco, onde diversos veios de quartzo cortam as rochas de baixo grau deste domínio. A monazita Diamantina possui uma idade 206Pb*/238U média ponderada de 495.26 ± 0.54 Ma (95% c.l.; ID-TIMS). A xenotima Datas (cristais XN01 e XN02) possui uma idade 206Pb*/238U média ponderada entre 513.4 ± 0.5 Ma e 515.4 ± 0.2 Ma (2s; ID-TIMS). Idades adquiridas por diferentes métodos (LA-(Q,SF,MC)-ICP-MS e/ou SIMS) concordam, dentro do erro, com os dados de ID-TIMS. Rodadas U-Pb por LA-ICP-MS utilizando Diamantina e Datas como MR primário reproduziram, dentro do erro, idades de outros MR com < 1% de desvio. Finalmente, amostras de monazita, rutilo e xenotima de outros veios de quartzo da borda leste cratônica (QF, SE, Novo Horizonte) foram utilizadas para determinar o tempo, distribuição regional e inferir possíveis fontes destes fluidos. Idades U-Pb por LA-ICP-MS ficaram entre 515-495 Ma. Composição isotópica Sm-Nd das amostras de monazita estão entre εNd500Ma -16.8 e -17.8, com uma amostra menos evoluída em εNd500Ma = -5.9. Compilação de idades de monazita do OA produziu um pico mais jovem em uma curva de densidade relativa, similar ao pico produzido pelos minerais hidrotermais. Estas idades podem ser relacionadas ao colapso do orógeno. A composição Sm-Nd das monazitas hidrotermais indicam uma fonte relacionada ao Supergrupo Espinhaço e possível contribuição de fluidos magmáticos. Este evento de fluxo de fluidos foi canalizado, com alto fluxo integrado ao tempo, oxidante, ácido, rico em ETR, P e Ti na borda cratônica. O sistema U-Pb de monazitas do núcleo orogênico foi reiniciado neste mesmo período, possivelmente pela exsolução de fluido magmático supercrítico dos magmas pós-colisionais. A reorganização de calor e massa devido ao colapso do OA produziu fluidos de múltiplas fontes e mineralizações, de níveis crustais profundos a mais rasos, afetando uma área de mais de 400.000 km2 ao longo da borda leste do cráton São Francisco.
metadata.dc.description.abstracten: Fluids play an importantant role on the evolution of the continental crust. One way of investigating these fluids is to study hydrothermal quartz veins, as they represent fossilized fluid systems. These veins can cointain U-bearing phases that can be used to constraint timming of fluid production and emplacement. But in order to study these minerals, its usually necessary the use of high spation resolution techniques, such as the Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). As these hydrothermal minerals usually have low-U contents, an equipment with higher sensitivity is required in order to obtain the precision and accuracy needed. Here we describe the high-precision U-Pb geochronology method using the LA-MC-ICP-MS at Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP). The enhanced sensitivity and stability of the LA-MC-ICP-MS system allowed the accuracy and precision of the relevant ratios to be between 0.5 and 1.0% (2s), even when analyzing the low-U Rio do Peixe zircon. Relevant to this, is the use of matrix-matching reference materials (RM) to avoid problems with elemental/isotopic fractionations induced by the laser during analysis. Here we also characterized megacrystals of hydrothermal monazite (named Diamantina) and alluvial (hydrothermal?) xenotime (named Datas) as potential RMs for matrix-matching analysis by LA-ICP-MS and/or SIMS. These samples are from the Espinhaço Range, part of the external domain of the Araçuaí Orogen (AO; 630- 480 Ma), in the eastern border of the São Francisco Craton, where several quartz-vein crosscut the lowergrade rocks of this orogen. The Diamantina monazite has a U-Pb ID-TIMS weighted mean 206Pb*/238U date of 495.26 ± 0.54 Ma (95% c.l.). The Datas xenotime (XN01 and XN02 crystals) have a U-Pb IDTIMS weighted average 206Pb/238U ages between 513.4 ± 0.5 Ma (2s) and 515.4 ± 0.2 Ma (2s). In situ dates acquired with different methods (LA-(Q, SF, MC)-ICP-MS and/or SIMS) are within uncertainty of the ID-TIMS data. U-Pb LA-ICP-MS runs, using Diamantina and Datas as a primary RM, reproduced the ages of other established RMs within < 1% deviation. Finally, we have sampled monazite, rutile and xenotime from other quartz-veins, from the eastern cratonic border (QF, Espinhaço Range and Novo Horizonte) in order to better constraint the timing, regional distribution and to infer possible sources of the fluids. U-Pb LA-ICP-MS ages were between 515-495 Ma. Sm-Nd isotopic composition of the monazite samples are between εNd500Ma -16.8 and -17.8, with one less evolved sample with εNd500Ma at -5.9. Monazite age compilation from the AO produced in a probability curve a yonger peak that matches the the monazite hydrothermal samples. These ages are related to the gravitational collapse of the orogen. Sm-Nd composition of the hydrothermal monazites indicated a source related to the Espinhaço Supergroup and possible contribution of magmatic fluids. This fluid-flow event was channelized with a high time-integrated flow, oxidizing, acid, REE, P, and Ti rich on the cratonic border. Monazite U-Pb system of the core of the orogen is reseted at the same time, possibly by the exolution of a supercritical magmatic fluid from the post-collisional magmas. The reorganization of mass and heat due to the collapse of the AO produced a multi-sourced fluid production and mineralization, from deep to shallow crustal levels, affecting an area over 400.000 km2 on the eastern border of the São Francisco Craton.
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/123456789/11747
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 13/09/2018 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.
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