Petrologia de xenólitos mantélicos do kimberlito Canastra-1, SW do Cráton do São Francisco : química mineral e geoquímica isotópica (Sr-Nd e gases nobres)

Abstract

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.