Associação shoshonítica de Lavras do Sul (RS) : petrologia, geoquímica de elementos-traço em zircão e aplicação de sliding normalization na avaliação de fontes magmáticas

Abstract

A Associação Shoshonítica de Lavras do Sul (ASLS) localizada na porção SW do Escudo Sul-Rio-Grandense é constituída por rochas efusivas básicas a intermediárias, depósitos piroclásticos, corpos hipabissais monzoníticos a riolíticos, lamprófiros espessartíticos e rochas monzograníticas a granodioríticas. Neste trabalho são apresentados e discutidos inicialmente os resultados referentes à investigação das rochas monzoníticas aflorantes na porção norte da região de Lavras do Sul. Estas ocorrem como intrusões epizonais (Monzonito Tapera e Monzodiorito Arroio do Jacques) e como corpos subvulcânicos (Monzonitos Hipabissais), cuja distribuição e forma são relacionadas a sistemas de subsidência de caldeiras. Os Monzonitos Hipabissais e os diques relacionados representam, provavelmente, intrusões ressurgentes com orientação NW-SE. Dados geoquímicos indicam que os monzonitos são cogenéticos, pertencem a Associação Shoshonítica de Lavras do Sul (ASLS) e foram gerados por cristalização fracionada a partir de magmas menos diferenciados. A idade de 587 ± 4 Ma (SHRIMP U-Pb em zircão) obtida nos Monzonitos Hipabissais representa as manifestações shoshoníticas tardias da área e definem um intervalo de formação da ASLS de pelo menos 17 Ma. Em seguida são discutidos os resultados e interpretações sobre os grãos de zircão do granodiorito, riolito, monzonito, quartzo monzonito e diorito da ASLS. Após estudos petrográficos e mineralógicos estes grãos foram analisados por Laser Ablasion - ICP-MS para ETR e elementos traços. Os conteúdos de elementos-traço nos grãos de zircão foram utilizados, juntamente com os conteúdos destes mesmos elementos em rocha total, para cálculo de coeficientes de partição (Kd). Apesar das variações dos conteúdos de ETR e elementos-traço observadas em um mesmo grão, constatou-se que a média dos teores superpõe-se as obtidas por outros autores. O padrão de ETR dos zircões quando normalizados pelo condrito mostra um forte enriquecimento em ETR pesados e uma suave anomalia positiva de Ce. As composições observadas nos zircões das rochas da ASLS refletem a composição magmática shoshonítica, sendo, portanto, úteis em investigações de proveniência. Dados obtidos neste trabalho acrescidos aos de outros autores indicam que a ASLS representa uma série co-genética que evoluiu por cristalização fracionada, com grande variação em SiO2, sendo estas características favoráveis para a aplicação da técnica de sliding normalization. Esta técnica possibilita a comparação química entre 5 termos ácidos, intermediários e básicos e a avaliação de tipos de fontes magmáticas, ambientes tectônicos e processos geradores. No presente trabalho utilizou-se como fator de normalização para associações shoshoníticas pós-colisionais os valores obtidos na ASLS. Foram normalizadas por estes valores cinco associações shoshoníticas: Plúton Tismana na Romênia, as rochas vulcânicas do norte do Platô do Tibet, o Domo Tormes na zona Central Ibérica, as rochas intrusivas shoshoníticas do Pós-colisional Svecofenniano no sul da Finlândia e República da Carélia e o Quartzo-monzonito Baranadag da Turquia. O uso desta técnica permitiu estabelecer a vinculação das fontes geradoras dos magmas dessas associações, identificando-se duas tendências geoquímicas distintas, uma caracterizada pelo enriquecimento em Zr, Nb, TiO2, Y e ETR, e outra marcada principalmente pelo aumento dos conteúdos de Rb e K2O e pelo decréscimo de Nb. Os aumentos dos conteúdos de Nb expressam razoavelmente a participação de magmas astenosféricos, enquanto que o enriquecimento em K2O e Rb indicam assimilação crustal. O diagrama triangular Nb-Rb-K2O normalizado pela ASLS é proposto para rochas shoshoníticas pós-colisionais, como uma ferramenta na separação de associações que envolveram assimilação crustal daquelas com a adição de magmas astenosféricos

The Lavras do Sul Shoshonitic Association (LSSA) is situated in the southwestern part of Sul-rio-grandense Shield and is composed of basic to intermediary effusive rocks, pyroclastic deposits, hypabissal monzonitic to rhyolitic bodies, spessartitic lamprophyres and granodioritic to monzogranitic plutons. This study deals with the epizonal intrusions, the Tapera Monzonite and Arroio do Jaques Monzodiorite, and with subvolcanic bodies named Hypabissal Monzonites. The distribution and form of these intrusive rocks are related to a cauldron subsidence system. The Hypabissal Monzonites and related dikes probably represent NW-SE oriented resurgent intrusions. The geochemical interpretation indicates that the monzonites are co-genetic, were generated by fractional crystallization of less differentiated magmas and, belong to the LSSA. An U-Pb age of 587 ± 4 Ma was obtained by SHRIMP in zircons from the Hypabissal Monzonites, that represent the latest magmatic events of the LSSA, which was formed during an interval of at least 17 Ma. The geochemistry of zircons from LSSA was studied based on optical microscopy, MEV determinations for major elements, and trace element determinations by LA-ICP-MS. Zircon/rock partition coefficients for trace elements (REE, HFS and LILE) were compared to available Kd (mineral/melt partition coefficients) data, and in spite of the wide variation of contents, even in grains from the same sample, the average values are close to those referred by several authors. Chondrite normalized REE patterns of the LSSA zircons show HREE enrichment and slight positive Ce anomalies, as usually referred for magmatic zircons. The trace element patterns of zircons reflect the composition of their host rocks, are consistent with their co-genetic character and with their shoshonitic affinity, and can be a useful tool in provenance studies. The geochemical patterns of LSSA were compared to those of the Late Precambrian post-collisional Tismana pluton, the 1.8 Ga Svecofennian post-collisional shoshonitic magmatism in the Fennoscandian shield, the monzonitic series from the Variscan Tormes Dome, the post-collisional potassic and ultrapotassic magmatism in northern Tibet, and the Baranadag pluton in Central Anatolia, Turkey. The sliding normalization technique was used in order to control the variations due to differentiation and allowed to compare magmas with different degrees of differentiation in order to evaluate and discuss their potential sources, petrogenetic mechanisms and geotectonic settings. The LSSA composition was used as the pattern for normalization. This procedure led to the identification of two distinct geochemical trends: (i) Zr-Nb-Ti-Y-REE enrichment, and (ii) increasing of Rb-K2O with concomitant Nb decrease. The former probably reflect the participation of an astenospheric component, whilst the second trend is related to crustal assimilation. The Nb-Rb-K2O diagram, used for values normalized by this technique, is proposed for 7 discriminating post-collisional shoshonitic associations with different contributions of astenospheric and crustal materials.