The evolution of neoproterozoic magmatism in Southernmost Brazil: shoshonitic, high-K tholeiitic and silica-saturated, sodic alkaline volcanism in post-collisional basins

Abstract

O vulcanismo neoproterozóico de afinidades shoshonítica e alcalina sódica saturada em sílica, do sul do Brasil é representado por uma sucessão de rochas vulcânicas, associadas com seqüências sedimentares que foram depositadas em bacias do tipo strike-slip, formadas nos estágios pós-colisionais do ciclo orogênico Brasiliano/Panafricano. As associações vulcano-sedimentares mais bem representadas ocorrem nas bacias Camaquã e Campo Alegre, respectivamente nos escudos Sul-rio-grandense e Catarinense e situam-se fora das principais zonas de cisalhamento ou sobrepondo áreas não afetadas do embasamento. Estas bacias são caracterizadas pela alternância de ciclos vulcânicos e sedimentação siliciclástica, desenvolvidos dominantemente sob condições subaéreas em ambientes continentais. O vulcanismo é associado com plutonismo, cujo magmatismo evoluiu de afinidades toleítica e cálcio-alcalina alto-K, para shoshonítica e, finalmente, alcalina sódica e saturada em sílica, durante, pelo menos, 60 Ma. A variação composicional e a evolução do magmatismo pós-colisional do sul do Brasil são interpretadas como sendo, principalmente, resultado da fusão de uma fonte mantélica heterogênea, que inclui peridotitos ricos em granada e flogopita, peridotitos venulados com abundância em fases hidratadas, tais como anfibólio, apatita e flogopita e, eventualmente, contando com a adição de um componente astenosférico. A característica metassomática relacionada a subducção das fontes mantélicas deste magmatismo pós-colisional é evidenciada pelas anomalias negativas de Nb e características isotópicas, típicas de fontes do tipo EM1.

The Neoproterozoic shoshonitic and mildly alkaline bimodal volcanism of Southernmost Brazil is represented by rock assemblages associated to sedimentary successions, deposited in strike-slip basins formed at the post-collisional stages of the Brasilian/Pan-African orogenic cycle. The best-preserved volcanosedimentary associations occur in the Camaquã and Campo Alegre Basins, respectively in the Sul-riograndense and Catarinense Shields and are outside the main shear belts or overlying the unaffected basement areas. These basins are characterized by alternation of volcanic cycles and siliciclastic sedimentation developed dominantly on a continental setting under subaerial conditions. This volcanism and the coeval plutonism evolved from high-K tholeiitic and calc-alkaline to shoshonitic and ended with a silica-saturated sodic alkaline magmatism, and its evolution were developed during at least 60 Ma. The compositional variation and evolution of post-collisional magmatism in southern Brazil are interpreted as the result mainly of melting of a heterogeneous mantle source, which includes garnet-phlogopite-bearing peridotites, veined-peridotites with abundant hydrated phases, such as amphibole, apatite and phlogopite, and eventually with the addition of an asthenospheric component. The subduction-related metasomatic character of post-collisional magmatism mantle sources in southern Brazil is put in evidence by Nb-negative anomalies and isotope features typical of EM1 sources.