Refertilização do manto litosférico abaixo da parte sudoeste do Cráton São Francisco, Brasil

Abstract

Na porção sudoeste do Cráton do São Francisco, região centro-oeste do Brasil, xenólitos do manto hospedados em kimberlito fornecem informações valiosas sobre a natureza e a evolução da litosfera continental. Esses peridotitos variam de espinélio lherzolitos (876-915 °C; 1,5 GPa) e harzburgito contendo clinopiroxênio (914 °C; 5,28 GPa) a granada-flogopita wehrlitos (1066-1101 °C; 5,03-5,23 GPa). A composição química desses peridotitos revelam um manto litosférico subcontinental estratificado sob o Cráton São Francisco. O manto mais profundo (~170 km) passou por vários eventos metassomáticos, enquanto o manto mais raso é caracterizado por fusão parcial com poucas evidências de metassomatismo. O manto profundo sofreu ~10 % de fusão parcial e registra episódios metassomáticos causados por fluidos ricos em álcalis (K2O, H2O, CO2, F, ± Cl), líquidos carbonatíticos e proto-kimberlíticos. A geração da flogopita de baixo Ti-Cr (Phl1) que ocorre associada ao Cr-espinélio ao redor da granada nos granada-flogopita wehrlitos foram geradas por reações metassomáticas envolvendo fluidos ricos em álcalis. Essas flogopitas possuem composição semelhante a flogopitas de xenólitos metassomatizados ao redor do mundo e xenocristais de flogopitas presentes em kimberlitos. A reação entre fluidos ricos em álcalis e os peridotitos geraram os cristais de flogopita com baixo teor de Ti e Cr, Cr-espinélio e carbonato às custas da granada. Os cristais de clinopiroxênio com alto teor de Cr e baixo teor de Al presentes nos granada-flogopita wehrlitos e harzburgito apresentam altas razões de Mg#, Ca/Al, La/YbN, Zr/Hf e altos teores de Sr, além de razões baixas a intermediárias de Ti/Eu e Ti/Nb, sugerindo que foram gerados por reações envolvendo líquidos de composição carbonatítica. As olivinas presentes nos granada-flogopita wehrlitos e harzburgito contêm inclusões de carbonato identificadas por espectroscopia Raman como magnesita (picos em 213, 330, 738 e 1095 cm-1) e dolomita (picos em 175, 300, 723 e 1097 cm-1), reforçando a hipótese de metassomatismo por um líquido rico em carbonato. A flogopita que apresenta alto Ti-Cr (Phl2) ocorrem como bordas ao redor de Phl1 e como cristais ao redor das granadas e na matriz. A composição desta flogopita é semelhante às flogopitas de brechas polimíticas do manto, interpretadas como cristalizadas a partir de líquidos kimberlíticos no manto profundo. Por outro lado, o manto mais raso (~50 km), representado pelos espinélio lherzolitos, registra essencialmente processos de fusão parcial (2-4 %) e um leve enriquecimento em elementos incompatíveis. Os cristais de clinopiroxênio dessas amostras apresentam alto teor de Al e baixo teor de Cr e alguns mostram leve enriquecimento em LILE, LREE e Ti. Eles também apresentam baixas razões Ca/Al, alto Mg#, baixas razões La/YbN, Zr/Hf e baixos conteúdos de Sr. Além disso, apresentam altas razões de Ti/Eu e Ti/Nb e fortes correlações positivas entre Ti e HFSE e LREE, sugerindo interação com um líquido silicático subalcalino empobrecido em elementos incompatíveis. As composições químicas dos minerais, juntamente com dados geotermobarométricos e estimativas de fusão parcial indicam que o manto litosférico subcontinental sob a região de Catalão é estratificado. A refertilização nas partes mais profundas do Cráton São Francisco é atribuída a fluidos e líquidos gerados por baixas taxas de fusão, ambos enriquecidos em elementos incompatíveis que reagiram com os peridotitos empobrecidos tipicamente presentes na raiz de litosfera cratônica de idade Arqueana. Este processo modifica química e mineralogicamente a litosfera podendo gerar grandes impactos na estabilidade tectônica do cráton.