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Artigo Produção Nacional Revisado por pares

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Trindade and Martı́n Vaz Islands, South Atlantic: Isotopic (Sr, Nd, Pb) and trace element constraints on plume related magmatism

2000; Elsevier BV; Volume: 13; Issue: 1-2 Linguagem: Espanhol

10.1016/s0895-9811(00)00015-8

1873-0647

Wolfgang Siebel, Raúl Becchio, Frank Volker, Marco Antônio Fontoura Hansen, J. Viramonte, Robert B. Trumbull, Günther Haase, Martin Zimmer,

earthquake and tectonic studies

Highly alkaline silica undersaturated lavas erupted at Trindade Island over its 5 Ma geologic history and comprise primitive nephelinites-basanites and more evolved nepheline-bearing phonolitic rocks. Nephelinites-basanites and phonolitic rocks are thought to be genetically related via crystal fractionation, as indicated by the very limited range in Sr, Nd and Pb isotope ratios, systematically increasing contents of incompatible trace elements from primitive to evolved rock types, and similar variation in chemical composition of the major phenocryst phases (clinopyroxene, amphibole, feldspar) in all rock types. Tb/Yb ratios of the primitive lavas are high (2.6–4.1) and silica contents are low (39.8–42.9 wt.% SiO2), indicating that the melts were generated at deep mantle depths (∼150 km), within the garnet lherzolite stability field. Non-radiogenic 87Sr/86Sr (0.70377–0.70421) and radiogenic 143Nd/144Nd (0.512752–0.512837) values show that the Trindade and Martı́n Vaz rocks are derived from moderately depleted sources relative to bulk-earth. The lavas have moderate radiogenic 206Pb/204Pb ratios of 19.00–19.33, 207Pb/204Pb of 15.56–15.60, and 208Pb/204Pb of 38.89–39.34; they plot close to the Northern Hemisphere Reference Lines (NHRL). The narrow range of Sr, Nd, and Pb isotopic compositions in the Trindade and Martı́n Vaz lavas suggests either that the source region was homogeneous (similar to the common mantle components FOZO and "C"), or that melts from a heterogeneous three-component mantle source, involving HIMU, enriched mantle EM I, and depleted N-type MORB, were well mixed before eruption. Late Cretaceous to Present volcanism ranging from interior Brazil towards Trindade is thought to record the passage of the South American plate over the Trindade mantle plume (e.g., O'Connor and Duncan, 1990). Comparison with published data from other mafic rocks along the suggested plume track shows that Trindade isotopic compositions match those of transitional basalts from the Late Cretaceous Poxoreu igneous province (inland Brazil) and the Eocene Abrolhos platform (Brazilian Atlantic margin). Simple batch-melting considerations indicate that the degree of melting has decreased from Poxoreu through Abrolhos to Trindade. These estimates might suggest a diminishing thermal input of the Trindade mantle plume through time. Las erupciones de lavas subsaturadas en sı́lice fuertemente alcalinas están integradas tanto por unidades primitivas de basanitas-nefelinitas como por otras más evolucionadas de tipo fonolı́ticas con nefelino. Estas han tenido lugar durante los ultimos 5 Ma, durante la historia geológica de las Islas Trindade y Martı́n Vaz. Las nefelinitas-basanitas y fonolitas están genéticamente relacionadas mediante un proceso de cristalización fraccionada, indicado por: un rango muy estrecho de sus relaciones isotópicas de Sr, Nd y Pb, un sistemático incremento en el contenido de elementos trazas incompatibles desde las unidades primitivas a las más evolucionadas, y por una variación similar en las composiciones quı́micas de las fases de fenocristales mayoritarios (clinopiroxenos, anfiboles, feldespatos) en todos los tipos de rocas estudiadas. Las relaciones de Tb/Yb en las lavas primitivas son altas (2.6–4.1), los contenidos de silice son bajos (39.8–42.9 wt.% SiO2), indicando que la generación del magma ocurrió en el manto (∼150 km de profundidad), en el campo de estabilidad de las lerzolitas granatı́feras. Las relaciones no radiogénicas de 87Sr/86Sr (0.70377–0.70421) y las radiogénicas de 143Nd/144Nd (0.512752–0.512837) muestran que las rocas de Trindade y Martı́n Vaz han sido derivadas a partir de una fuente, moderadamente empobrecida, en relación a los valores medios de la tierra. Las lavas tienen relaciones moderadas de 206Pb/204Pb (19.00–19.33), 207Pb/204Pb (15.56–15.60) y 208Pb/204Pb (38.89–39.34) radiogénico, que se aproximan a la lı́nea de referencia del hemisferio Norte (NHRL). El estrecho rango de composiciones isotópicas de Sr, Nd y Pb en las lavas de Trindade y Martı́n Vaz suguieren que la región de origen pudo haber sido tanto una fuente homogenea (similar a los componentes de un manto común tipo FOZO y "C") o magmas provenientes de una fuente mantélica heterogenea, integrada por HIMU, manto enriquecido (EM I) y empobrecido (N-type MORB), los cuales se habrán mezclado ı́ntimamente antes de la erupción. El volcanismo ocurrido desde el Cretácico hasta el presente, desde el interior del continente brasilero hacia la Isla Trindade, registra posiblemente el pasaje de la placa Sudamericana encima de la pluma mantélica de Trindade (e.g., O'Connor and Duncan, 1990). La comparación con datos publicados de otras rocas máficas a lo largo de la supuesta trayectoria de la pluma, muestra que la composición isotópica de la Isla Trindade están entre los basaltos transicionales del Cretácico tardı́o de la provincia magmática de Poxoreu y los de la plataforma eocena de Abrolhos (margen Atlántico de Brasil). El modelo de fusión parcial en equilibrio indica que el grado de fusión parcial decreció desde Poxoreau a través de Abrohlos hacia Trindade. Esta estimación sugiere una disminución del impacto térmico de la pluma mantélica de Trindade a través del tiempo.