Geochemistry and petrogenesis of pos-collisional ultrapotassic syenites and granites from southermost Brazil: the Piquiri Syenite Massif

Abstract

O Maciço Sienítico Piquirí, situado no extremo sul do Brasil, é parte do magmatismo pós-colisional neoproterozóico relacionado ao Ciclo Brasiliano-Pan-Africano. O maciço tem em torno de 12 km de diâmetro e é composto de sienitos, granitos, rochas monzoníticas e lamprófiros. Diopsídio-flogopita, diopsídio-biotita-augita- anfibólio cálcico são as principais paragêneses ferromagnesianas nas rochas sieníticas. As rochas sieníticas e graníticas são co-magmáticas e relacionadas ao magmatismo ultrapotássico saturadoemsílica. Seus padrões de elementos traços indicam fontes mantélicas previamente afetadas por metassomatismo relacionado com subducção litosférica. Os granitos ultrapotássicos deste maciço foram produzidos por cristalização fracionada a partir de magmas sieníticos e podem ser considerados como representantes de um grupo particular de granitos subsolvus e hipersolvus, ultrapotássicos, do tipo A. Evidências texturais, estruturais e geoquímicas indicam que as rochas do maciço, principalmente os tipos de granulação fina, representam líquidos magmáticos, embora mostrem abundantes feições de acumulação e segregação magmática, como schlieren, fragmentos de cumulados precoces e bandamento composicional. A maior parte das amostras estudadas é metaluminosa com razões K2O/Na2O superiores a 2. Os magmas sieníticos e lamprofíricos que originaram o maciço são interpretados como provenientes de fontes mantélicas enriquecidas, do tipo OIB, como admitido para a maior parte do magmatismo pós-colisional shoshonítico, alcalino sódico e toleítico alto K do sul do Brasil. Essas fontes são provavelmente porções do manto venulado, com abundante flogopita + apatita + anfibólio que refletem o efeito de um prévio metassomatismo causado por fluídos relacionados com subducção litosférica.

The Piquiri Syenite Massif, southernmost Brazil, is part of the post-collisional magmatism related to theNeoproterozoic Brasiliano-Pan-African Orogenic Cycle. The massif is about 12 km in diameter and is composed of syenites, granites, monzonitic rocks and lamprophyres. Diopside-phlogopite, diopside-biotite-augite-calcic-amphibole, are the main ferro-magnesian paragenesis in the syenitic rocks. Syenitic and granitic rocks are co-magmatic and related to an ultrapotassic, silica-saturated magmatism. Their trace element patterns indicate a probable mantle source modified by previous, subduction-related metasomatism. The ultrapotassic granites of this massif were produced by fractional crystallization of syenitic magmas, and may be considered as a particular group of hypersolvus and subsolvus A-type granites. Based upon textural, structural and geochemical data most of the syenitic rocks, particularly the fine-grained types, are considered as crystallized liquids, in spite of the abundance of cumulatic layers, schlieren, and compositional banding. Most of the studied samples are metaluminous, with K2O/Na2O ratios higher than 2. The ultrapotassic syenitic and lamprophyric rocks in the Piquiri massif are interpreted to have been produced from enriched mantle sources, OIB-type, like most of the post-collisional shoshonitic, sodic alkaline and high-K tholeiitic magmatism in southernmost Brazil. The source of the ultrapotassic and lamprophyric magmas is probably the same veined mantle, with abundant phlogopite + apatite + amphibole that reflects a previous subduction-related metasomatism.