A evolução do arco magmático neoproterozóico São Gabriel, porção sul da província Mantiqueira, baseado em idades U-Pb SHRIMP e LA-ICP-MS e valores de δ18O em zircões detríticos

Abstract

O Arco de São Gabriel é um terreno juvenil exposto na parte oeste do Cinturão Dom Feliciano, na parte sul da Província Mantiqueira, sul do Brasil. Aqui apresentamos os resultados de SHRIMP e LA-ICP-MS geocronologia U-Pb de 177 zircões detríticos das rochas metasedimentares do Complexo Cambaizinho. Oitenta e um grãos foram depois selecionados para o SHRIMP-II para a análise de δ18O. As idades variaram 840-660 Ma, com uma forte concentração entre ca. 750 e 700 Ma. O espectro de idade de zircões detríticos desta sucessão meta-sedimentar sugere que os sedimentos originais foram obtidos a partir da erosão do São Gabriel arco em si, muito provavelmente numa bacia de ante-arco. As razões Th/U e a texturas dos grãos de zircão revelam que eles eram em sua maioria erosão de rochas magmáticas no arco, sem qualquer contribuição relevante de suas contrapartes metamórficos, ou de qualquer outra fonte mais velha. Os valores de δ18O variam de 3,2-9,6%o o, e a maioria deles indicam derivação a partir de fontes juvenis, magmas manto-derivados. Três grupos distintos são reconhecidos: (i) ca. 840-750 Ma para os quais os valores de δ18O variaram entre 3,2 a 5,5%o o que sugere uma origem mantélica, sem qualquer contribuição continental, (ii) 750-700 Ma, com valores de δ18O que variam de 4,0 a 9,4%o o; este período é considerado como o pico do magmatismo dentro do arco, neste caso, tanto rochas mantélicas e continentais neoproterozóicas desempenhado um papel importante no fornecimento de sedimento para a Bacia Cambaizinho, (iii) 690-660 Ma, para os quais os valores δ18O variou entre 6,0 e 9,4%o o. Neste período, rochas continentais são a principal fonte de sedimentos; nenhum valor mantélico de δ18O são observados. Portanto, nossos dados fornece uma visão da evolução progressiva do arco de São Gabriel de uma zona de subducção intra-oceânico a cerca de 840-750 Ma para um ambiente de arco continental (idades <690 Ma), que precedeu o fechamento de um oceano, e a colisão continental no final do Neoproterozóico.

The São Gabriel Magmatic Arc (SGA) is a juvenile terrane exposed in the western part of the Dom Feliciano Belt (DFB) in the southern part of the Mantiqueira Province, southern Brazil. Here we present the results of combined SHRIMP and LA-ICP-MS U-Pb geochronology of 177 detrital zircons from the meta-sedimentary rocks of the Cambaizinho Complex (CC). Eighty-one grains were later selected for SHRIMP-II δ18O analysis. Ages ranged from 840 to 660 Ma, with a strong concentration between ca. 750 and 700 Ma. The age spectrum of the detrital zircon grains from this meta-sedimentary succession suggests that the original sediments were derived from the erosion of the São Gabriel Arc itself, most likely in a fore-arc basin. Th/U ratios and internal structures of the zircon grains reveal that they were mostly eroded from magmatic rocks in the arc, without any relevant contribution from their metamorphic counterparts, or from any other older source. The δ18O values varied from 3.2 to 9.6%o, and most of them indicate derivation from juvenile, mantle-derived magmas. Three distinct age groups are recognized: (i) ca. 840-750 Ma for which δ18O values varied between 3.2 to 5.5 %o suggesting a mantle-derived source, without any continental contribution, (ii) 750-700 Ma, with δ18O values ranging from 4.0 to 9.4 %o; this period is regarded as the peak of magmatism within the arc, in this case both mantle and continental derived Neoproterozoic rocks played an important role on sediment supply, (iii) 690- 660 Ma, for which δ18O values ranged between 6.0 and 9.4 %o. In this time period, continentalderived rocks are the main source of sediments; no mantle δ18O values are observed. Therefore, our data provides an insight into the progressive evolution of the SGA from an intra-oceanic subduction zone at ca. 840-750 Ma to a continental arc setting (ages < 690 Ma), which preceded ocean closure and continental collision at the end of the Neoproterozoic.