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Título: Petrologia de xenólitos mantélicos do kimberlito Canastra-1, SW do Cráton do São Francisco : química mineral e geoquímica isotópica (Sr-Nd e gases nobres)
Outros títulos: Petrology of mantle xenoliths from the Canastra-1 kimberlite, SW of the São Francisco Craton : mineral chemistry and isotopic geochemistry (Sr-Nd and noble gases)
Autor(es): Braga, Luisa Gomes
Orientador(es): Jalowitzki, Tiago Luís Reis
Assunto: Xenólitos do manto
Metassomatismo
Afinamento litosférico
Recuperação de compostos orgânicos voláteis - COVs/VOCs
Data de publicação: 15-Out-2026
Referência: BRAGA, Luisa Gomes. Petrologia de xenólitos mantélicos do kimberlito Canastra-1, SW do Cráton do São Francisco : química mineral e geoquímica isotópica (Sr-Nd e gases nobres). 2024. 153 f., il. Tese (Doutorado em Geologia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024.
Resumo: O kimberlito diamantífero Canastra-1 representa uma intrusão cretácea pertencente à Província Ígnea do Alto Paranaíba (APIP), Brasil. Esse kimberlito hospeda xenólitos portadores de granada, incluindo dunito, lherzolitos cisalhados, websteritos (anidros e hidratados), clinopiroxenitos e eclogitos. Análise petrográfica detalhada acompanhada por dados de química mineral e isotópicos (Sr-Nd) indicam que a litosfera cratônica na margem SW do Cráton São Francisco foi afinada. Os padrões de elementos de terras raras (ETR) para os clinopiroxênios exibem enriquecimento variável em ETR leves (ETRL) em relação aos ETR pesados (ETRP) (Ce/YbN = 10,52–93,63). Os eclogitos (Ce/YbN = 60,90–93,63) e websteritos hidratados (Ce/YbN = 10,52–50,61) são caracterizados pelas maiores concentrações de ETRL em relação aos ETRP. A pargasita exibe o mesmo padrão de ETR observado nos clinopiroxênios coexistentes (Ce/YbN = 10.26–57.06). Os grãos de granada mostram um padrão de ETR normal, caracterizado pelo enriquecimento de ETRP e fracionamento suave de ETRL (Ce/YbN < 0,32). Estimativas de temperatura (T) e pressão (P) demonstram que lherzolitos, clinopiroxenitos, websteritos anidros e dunito representam a coluna de manto mais profunda e quente da litosfera do Canastra-1 (T = 1191–1290 ºC; 5,3–5,6 GPa), enquanto os websteritos hidratados (T = 875–926 ºC; P = 2,0–3,0 GPa) e os eclogitos (T = 978–982 ºC; P ~4,0 GPa) caracterizam-se como as amostras mais rasas e mais frias. Para os eclogitos, tanto o clinopiroxênio quanto a granada apresentam altas razões de 87Sr/86Sr (0,70842–0,70912) e valores εNd negativos (-5,6 a -7,3). Essas características sugerem um protólito máfico provavelmente metassomatizado por fluido/melt derivado de rochas sedimentares sobrejacentes. Websteritos hidratados, cumulados de andesito basáltico hidratado, representam as amostras mais enriquecidas, com clinopiroxênio exibindo as razões isotópicas 87Sr/86Sr mais altas (0,70894–0,71094), e expressivos valores negativos de εNd (-7,2 a -13,3). Lherzolitos cisalhados, clinopiroxenitos, websteritos anidros e dunito exibem bordas quelifíticas ao redor dos grãos de granada e indício de metassomatismo promovido pela percolação de um melt proto-kimberlítico de alta temperatura e enriquecido em Ti, Zr e Y. O metassomatismo proto-kimberlítico é apoiado pelo enriquecimento preferencial das razões 87Sr/86Sr (0,70560–0,70869) acompanhado por valores positivos de εNd (+1,8 a +10,10). As isócronas Sm-Nd forneceram uma idade média de 120  5 Ma, que representa a idade de erupção/colocação do kimberlito hospedeiro. Na litosfera cratônica profunda, o evento metassomático é coevo aos estágios iniciais do rompimento do Gondwana durante o Cretáceo, pouco antes da colocação do kimberlito em 120 Ma. O metassomatismo proto-kimberlítico ocorreu imediatamente antes da erupção do kimberlito, desencadeando um intenso afinamento litosférico e destruição parcial da margem SW do Cráton do São Francisco. Paralelamente, toda a coluna do manto exibe assinaturas extremamente radiogênicas de hélio (3He/4He geralmente <1 RA) e xenônio fissiogênico (alto136Xe/130,132Xe), enquanto o neônio mostra predominantemente uma assinatura semelhante à MORB, além de razões nucleogênicas. As razões 40Ar/36Ar (304– 8464) indicam mistura entre o ar e um componente mantélico, com forte contribuição atmosférica. As razões isotópicas de xenônio permitiram a construção de linhas de correlação para o manto litosférico cratônico. Estas linhas representam a primeira proposição bem definida para o manto cratônico do mundo, e indicam que o manto abaixo do Cráton do São Francisco encontra-se consideravelmente degaseificado em comparação ao manto litosférico fora de regiões cratônicas. Estas assinaturas indicam a efetiva reciclagem de crosta oceânica hidratada antiga e sedimentos sobrejacentes derivados de um sistema de subducção complexo e de longa duração desde o ArqueanoPaleoproterozoico.
Abstract: The diamond-bearing kimberlite Canastra-1 represents a Cretaceous intrusion from the Alto Paranaíba Igneous Province (APIP), Brazil. This kimberlite hosts garnet-bearing xenoliths, including dunite, sheared lherzolites, websterites (anhydrous and hydrated), clinopyroxenites, and eclogites. Detailed petrographic analyses accompanied by mineral chemistry and isotopic data (Sr-Nd) indicate that the cratonic lithosphere at the SW margin of the São Francisco Craton has been thinned. Rare earth element (REE) patterns for clinopyroxenes exhibit variable enrichment in light REE (LREE) relative to heavy REE (HREE) (Ce/YbN = 10.52–93.63). Eclogites (Ce/YbN = 60.90–93.63) and hydrated websterites (Ce/YbN = 10.52–50.61) are characterized by the highest concentrations of LREEs relative to HREEs. Pargasite exhibits the same upward REE pattern observed in the coexisting clinopyroxenes (Ce/YbN = 10.26–57.06). Garnet grains show a normal REE pattern, characterized by a predominance of HREEs and a smooth decrease of LREEs (Ce/YbN <0.32). Temperature (T) and pressure (P) estimates demonstrate that lherzolites, clinopyroxenites, anhydrous websterites, and dunite represent the deepest and hottest mantle column of the Canastra-1 lithosphere (T = 1191–1290 ºC; 5.3–5.6 GPa), whereas the hydrated websterites (T = 875–926 ºC; P = 2.0–3.0 GPa) and eclogites (T = 978–982 ºC; P ~4.0 GPa) are characterized as shallower and colder. For the eclogites, both clinopyroxene and garnet show high 87Sr/86Sr ratios (0.70842–0.70912) and negative εNd values (-5.6 to -7.3). These features suggest a mafic protolith probably metasomatized by fluid/melt derived from the overlying sediments. Hydrated websterites, cumulates from a hydrous basaltic andesite, represent the most enriched samples, with clinopyroxene exhibiting the highest 87Sr/86Sr isotopic ratios (0.70894–0.71094) and significant negative εNd values (-7.2 to -13.3). Sheared lherzolites, clinopyroxenites, anhydrous websterites, and dunite show kelyphitic rims around garnet grains and evidence of metasomatism promoted by the percolation of a high-temperature, Ti-, Zr-, and Y-enriched proto-kimberlite melt. The proto-kimberlite metasomatism is supported by the preferential enrichment of 87Sr/86Sr ratios (0.70560–0.70869) accompanied by positive εNd values (+1.8 to +10.10). Sm-Nd isochrons provided an average age of 120 ± 5 Ma, representing the eruption/emplacement age of the host kimberlite. In the deep cratonic lithosphere, the metasomatic event is coeval with the initial stages of the Gondwana breakup during the Cretaceous, shortly before the kimberlite emplacement at 120 Ma. The proto-kimberlitic metasomatism occurred immediately before the kimberlite eruption, triggering intense lithospheric thinning and partial destruction of the SW margin of the São Francisco Craton. On the other hand, all xenoliths exhibit extremely radiogenic helium signatures (3He/4He generally <1 RA) and fissiogenic xenon (high136Xe/130,132Xe), while neon shows mostly a MORB-like signature with subordinated contribution of a nucleogenic component. The 40Ar/36Ar ratios(304–8464) indicate mixing between air and a mantle component, with a strong atmospheric contribution. The xenon isotopic ratios allowed the construction of correlation lines for the cratonic lithospheric mantle. These lines represent the first well-defined proposition for the cratonic mantle in the world and suggest that the mantle beneath the São Francisco Craton is considerably degassed compared to the off-craton lithospheric mantle. These signatures indicate the effective recycling of ancient hydrated oceanic crust and overlying sediments derived from a complex and long-lived subduction system since the Archean-Paleoproterozoic.
Unidade Acadêmica: Instituto de Geociências (IG)
Informações adicionais: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2024.
Programa de pós-graduação: Programa de Pós-Graduação em Geologia
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Aparece nas coleções:Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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