Heterogeneidade mantélica na fonte da Província Magmática Paraná : nova evidência de 128 Ma da Província kimberlítica Rosário do Sul, Brasil

Abstract

O presente trabalho representa um e estudo petrográfico detalhado, as primeiras análises de elementos maiores e traços de rocha total, dados isotópicos Sr-Nd e idade U-Pb em CaTi-perovskitas para o kimberlito Rosário-6 da Província Kimberlítica de Rosário do Sul (PKRS). Esta área está localizada na borda da Bacia do Paraná, sul do Brasil e representa o melhor afloramento de PKRS, sendo a única com amostras de rocha coesa. Mineralogia primária do kimberlito Rosário-6 compreende duas gerações de cristais de olivina: fenocristais (<2 mm) e macrocristais (>2 mm), alem de microcristais de CaTi-perovskita, apatita, ilmenita e flogopita em menor proporção, em uma matriz ígnea composta por flogopita, serpentina, Cpx, carbonato e óxidos de Fe-Ti. A rocha apresenta vários megacristais sub-arredondados de olivina (>1 cm) e lapilis centimentricos, alem de uma fase tardia de cristais poikiliticos de serpentina e carbonato. Com base na análise elementos maiores e traços classificamos estas amostras como de composição ultrabásica e ultrapotássica, relativa baixa alteração (CI até 1.5) e pequena heterogeneidade química entre elas, baixa dispersão em diagramas binários. A geoquímica é similar aos kimberlitos do Grupo I, tais como Mg# ~80, MgO ~21%, SiO2 ~32%, CaO ~12%, K2O ~2%, Ni = 717-800 ppm, Nd = 87.3-106.7 ppm, Ba/Nb<12, La/Nb<1.1, Ce/Pb>22 e Th/Nb<0,14. Geoquímica de elementos traço incompatíveis como LILE, HFSE e ETRL e composição isotópica Sr-Nd sugerem origem de manto sublitosférico ou mais profunda. O modelamento geoquímico sugere baixo grau de fusão de uma fonte de manto depletado e metassomatisado com cerca de 0.5% de líquidos carbonatíticos. A idade U-Pb em CaTi-perovskitas resultou em 128±8 Ma (MSWD = 3.7) para o kimberlito Rosário-6, o que está de acordo com os últimos eventos magmáticos relacionados com o auge do vulcanismo continental da Província Paraná no sul do Brasil. Este trabalho fornece novas evidências sobre o enriquecimento em elementos incompatíveis da fonte e heterogeneidades no manto presente na formação desta Província Ígnea e sobre a intrusão da PKRS em um ambiente extensional.

We report here a detailed petrographic study, the first whole-rock major and trace element geochemical analyses, Sr-Nd isotope data and U-Pb CaTi-perovskite age for the Rosário-6 kimberlite from the Rosário do Sul Kimberlitic Province (RSKP). This area is located on the edge of the Paraná Basin, Southernmost Brazil and represents the best outcrop from RSKP, being the unique with cohesive rock samples. Primary kimberlite mineralogy of Rosário-6 comprises two generation of olivine crystals: phenocrysts (<2 mm) and macrocrysts (>2 mm) in a groundmass composed by serpentine, CaTi-perovskite, clinopyroxene, phlogopite, apatite, carbonate and Fe-Ti oxides. The rock presents several sub-rounded megacrysts of olivine (>1 cm) and lapillitic components, and has a late-stage of poikilitic serpentine and carbonate crystals. Based on major and trace elements analysis we classified these samples as ultrabasic and ultrapotassic composition, with relative low alteration (CI up to 1.5) and small chemical heterogeneity without dispersion in all binary diagrams. The whole-rock geochemistry correlates well with most Group I kimberlites, such as Mg# ~80, MgO ~21 wt%, SiO2 ~32 wt%, CaO ~12 wt%, K2O ~2 wt%, Ni = 717-800 ppm, Nd = 87.3-106.7 ppm, Ba/Nb<12, La/Nb<1.1, Ce/Pb>22 and Th/Nb<0.14. Incompatible trace elements variations, such as LILE, HFSE and LREE, and Sr-Nd isotope composition suggest sublithospheric mantle or deeper origin. Geochemical modeling corroborates to the hypothesis of very low partial melting degree of a depleted mantle previously enriched with nearly 0.5% of carbonatitic liquids. U-Pb CaTi-perovskite age yielded a highly precision emplacement age of 128±8 Ma (MSWD=3.7) for Rosário-6 kimberlite, which is in agreement with the latter magmatic events related to Paraná continental flood basalt volcanism in the Southernmost Brazil. This work provides new evidences for the incompatible element enrichment and heterogeneities in the mantle source of this important Large Igneous Province formation and the emplacement of RSKP in an extensional environment.