Livro de resumos 19 a 23 Outubro 2015, LNEG, Portugal

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Editor: LNEG - Laboratrio Nacional de Energia e Geologia Ttulo: Livro de Resumos do X Congresso Ibrico de Geoqumica/XVIII Semana de Geoqumica Autor: Vrios Suporte: Multimdia

ISBN: 978-989-675-039-8

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PRESIDNCIA DO CONGRESSO

Rui Manuel Soares Dias Presidente da SGP Eduardo Ferreira da Silva Presidente do GG-SGP Teresa Ponce de Leo Presidente do Conselho Diretivo do LNEG

VICEPRESIDENTES DO CONGRESSO

Ricardo Daz Martn Decano Colegio Oficial Qumicos Madrid Valentn Gonzlez Garca Presidente Asociacin Qumicos Madrid Adolfo Rodrguez Gonzlez Decano Consejo Superior de Colegios de Ingenieros de

Minas de Espaa Luis E. Surez Ordoez Presidente Ilustre Colegio Oficial de Gelogos de Espaa

COMISSO ORGANIZADORA

Maria Joo Batista (LNEG) Rita Sol (LNEG) Eduardo F. Silva (GG-SGP)

Pedro Ferreira (LNEG) Telmo Bento dos Santos (SGP) Antonio G. Maroto (CAQM) Rosario G. Gimnez (CAQM) ngel C. Rascn (CSCIME) Juan F. Borrajo (CAQM) Jos Luis B. Morate (ICOG) Carla D. Ignacio (ICOG)

Rute Salgueiro (LNEG) Rita Caldeira (LNEG) Teresa Pena (LNEG) Paula vila (LNEG) Elsa Ramalho (LNEG) Ctia Prazeres (LNEG) Paulo Alves (LNEG) Rayco Marrero-Diaz (LNEG)

Judite Fernandes (LNEG) Susana Machado (LNEG) Adelaide Ferreira (LNEG) Narciso Ferreira (LNEG) Carlos Meireles (LNEG) Susana Henriques (LNEG) Carla Mides (LNEG)

COMISSO CIENTFICA

Alcides Pereira (U. Coimbra) Ana M. Neiva (U. Coimbra) Antnio Mateus (U. Lisboa-FCUL) Carla Patinha (U. Aveiro) Carlos Inverno (LNEG) Carlos Leal Gomes (U. Minho)

Daniel Oliveira (LNEG) Deolinda Flores (U. Porto) Eduardo F. da Silva (U. Aveiro) Elisa Preto Gomes (U.T. Alto Douro) Elsa Ramalho (LNEG) Fernando Noronha (U. Porto) Isabel M. Antunes (ESA/IPCB) Graa Brito (FCT/UNL)

Jess Martnez-Fras (CSIC) Joo Mata (U. Lisboa-FCUL) Jorge de Sousa (U. Lisboa-IST) Jos Manuel Marques (U-Lisboa, IST) Jos Miro (U. vora) Juan Locutura (IGME-ES) Julio A. Pastor (ENRESA) M do Rosrio Azevedo (U.Aveiro)

M Manuela Abreu (UL-ISA) M Manuela Vinha (U. Coimbra) M dos Anjos Ribeiro (U. Porto) M Lusa Ribeiro (LNEG) M Joo Batista (LNEG) M Ondina Figueiredo (LNEG) Mrio A. Gonalves (U. Lisboa-FCUL) Mrio Mil-Homens (IPMA)

Martim Chichorro (FCT-UNL) Miguel Caetano (IPMA) Orquidea Neves (U. Lisboa-IST) Paula vila (LNEG) Paula Reis (U. Aveiro) Pedro Ferreira (LNEG) Rayco Marrero-Diaz (LNEG) Rita Caldeira (LNEG)

Rita Sol (LNEG) Rute Salgueiro (LNEG) Telmo Bento dos Santos (LNEG) Teresa Albuquerque (EST/IPCB) Teresa Pena (LNEG/GG-SGP) Teresa Valente (U. Minho)

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ndice

Conferncias Plenrias 5

Conferncias Plenrias (Concurso) 11

1. Geoqumica dos processos endgenos (Oral) 22

1. Geoqumica dos processos endgenos (Pster) 53

2. Geoqumica dos processos hidrotermais e prospeo geoqumica (Oral) 65

2. Geoqumica dos processos hidrotermais e prospeo geoqumica (Pster) 126

3. Geoqumica ambiental, biogeoqumica e cartografia geoqumica (Oral) 155

3. Geoqumica ambiental, biogeoqumica e cartografia geoqumica (Pster) 214

4. Geoqumica orgnica e geoqumica do petrleo (Oral) 255

4. Geoqumica orgnica e geoqumica do petrleo (Pster) 284

5. Mtodos matemticos e mtodos analticos (Oral) 301

6. Hidrogeoqumica (Oral) 322

6. Hidrogeoqumica (Pster) 356

7. Geoqumica aplicada geotermia (Oral) 378

7. Geoqumica aplicada geotermia (Pster) 387

8. Geoqumica isotpica e cosmogeoqumica (Oral) 396

8. Geoqumica isotpica e cosmogeoqumica (Pster) 421

9. Geoqumica mdica e forense (Oral) 430

10. Ensino e divulgao da geoqumica (Pster) 439

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Conferncias Plenrias

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Caracterizao geoqumica das rochas vulcnicas das ilhas Shetland do

Sul, condimentada com uns retalhos da expedio geolgica ilha King

George, Antrctida

Pedro Ferreira (LNEG)

Pedro Jos Lopes Tavares Ferreira Investigador Auxiliar na Unidade de Geologia, Hidrogeologia e

Geologia Costeira. Obteve a licenciatura na Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa em

1991 e doutorou-se no National Oceanographic Centre da Universidade de Southampton (Reino Unido)

em 2007. A sua rea de actividade cientfica centra-se em estudos de geoqumica e petrologia de

rochas gneas existentes em distintos ambientes geotectnicos e com diversas idades geolgicas,

como sejam os basaltos das Cristas Mdias Ocenicas, as rochas gneas da Zona de Ossa Morena e

as rochas vulcnicas das Ilhas Shetland do Sul (Antrctida). A investigao desenvolvida tem sido

baseada na utilizao de vrias tcnicas analticas instrumentais para determinao das concentraes

dos elementos maiores, trao e razes isotpicas, de modo a serem utilizadas para compreender a

evoluo das fontes mantlicas e dos subsequentes processos de diferenciao magmtica. desde

2009 o representante de Portugal no InterRidge Steering Committee. A conferncia plenria a ser

apresentada no X Congresso Ibrico de Geoqumica ir centrar-se na evoluo do arco vulcnico das

Ilhas Shetland do Sul, complementado com o relato da expedio geolgica Ilha de King George,

Antrctida, realizada no incio deste ano.

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Anlisis forense de suelo

Enrique Javier Santillana Reyes (Guarda Civil de Madrid)

El objetivo de la presentacin es dar a conocer la importancia del anlisis forense de suelos, el cual

radica en la bsqueda de elementos de pruebas que en una investigacin policial permitan establecer

relacin entre el lugar de los hechos y personas u objetos involucrados en una investigacin, pudiendo

dar lugar a una prueba pericial que ser presentada ante los tribunales de justicia.

Concepto de transferencia entre el suelo de un lugar con materiales que pueden entrar en contacto con

l (zapatos, vehculos, herramientas, etc.), as como la representatividad de dicha muestra de suelo

transferida y sus posibles modificaciones una vez depositada en la nueva superficie.

Visin general de las tcnicas analticas utilizadas en la caracterizacin de un suelo dentro de una

investigacin (difraccin de rayos X, color, tamao de partculas, tcnicas espectroscpicas, bacterias

del suelo, etc.). Metodologa para obtener la mayor cantidad de datos para una caracterizacin

adecuada de las muestras a cotejar.

Casustica respecto al estudio de suelos en un laboratorio forense.

Dar a conocer el proyecto MiSAFE, el cual corresponde a uno de los proyectos del 7 Programa Marco

de I+D de la Unin Europea, sobre el Desarrollo y Validacin de la Fauna Microbiana de un Suelo con

un Propsito Forense.

Enrique Javier Santillana

Responsable del anlisis criminalstico de suelos del Departamento de Qumica y Medio Ambiente del

Servicio de Criminalstica de la Guardia Civil.

Participante del grupo de trabajo del APST (Animal, Plants and Soil Trace) de ENFSI (European

Network of Forensic Science Institute) y del proyecto MiSAFE, as como miembro investigador del

Instituto Universitario de Investigacin en Ciencias Policiales (IUICP).

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Carbonatitos: carbono reciclado ou primordial?

O caso de Cabo Verde luz de istopos de gases nobres

Joo Mata (GeoFCUL U. Lisboa)

consensual que os carbonatitos so rochas formadas pela cristalizao de magmas originados no

manto. Menos clara a origem do carbono e existe um aceso debate entre os que invocam o

envolvimento de carbono crostal reciclado para o manto e os que propem que o carbono presente nos

carbonatitos primordial. Provavelmente as duas hipteses no so mutuamente exclusivas e h

carbonatitos e carbonatitos.

O arquiplago de Cabo Verde famoso por ser a mais importante das pouqussimas ocorrncias

ocenicas de carbonatitos. As suas assinaturas isotpicas de gases nobres e nomeadamente as de He

(R/Ra at 15.5), as anomalias de Xe relativamente atmosfera (129Xe/130Xe at 6.84) e as muito

baixas razes 4He/40Ar* (< 0.3) apontam para uma origem no reciclada do carbono na origem dos

carbonatitos de Cabo Verde. Tal permite sugerir que a pluma mantlica de Cabo Verde amostra um

reservatrio mantlico de caractersticas primitivas, provavelmente isolado em nveis profundos do

manto.

Joo Manuel Lima da Silva Mata Professor Associado com Agregao na Faculdade de Cincias da

Universidade de Lisboa, onde se doutorou e agregou, e membro do Laboratrio Associado Instituto

Dom Luiz.

Parte significativa da sua atividade cientfica tem sido desenvolvida no sentido de contribuir para uma

melhor compreenso da evoluo do manto, atravs do estudo de rochas magmticas aflorantes em

ilhas ocenicas. Destes trabalhos resultaram publicaes nalgumas das mais prestigiadas revistas da

rea (Earth and Planetary Science Letters, Chemical Geology, Lithos, Contributions to Mineralogy and

Petrology e outras). O reconhecimento pelos seus pares traduz-se, por exemplo, no facto de ter sido

orador convidado numa das Penrose Conference e num dos Spring Meetings da American Geophysical

Union e, tambm, nos repetidos convites para rever artigos cientficos submetidos a algumas das mais

prestigiadas revistas.

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Geoqumica de las emanaciones difusas: una maravillosa herramienta

para la exploracin geotrmica en superficie

Nemsio Perez - Instituto Tecnolgico y de Energas Renovables (ITER)

Geoqumica de las emanaciones difusas: una maravillosa herramienta para la exploracin geotrmica

en superficie En la exploracin geotrmica sucede frecuentemente que los pozos profundos encuentran

altas temperaturas pero no son productivos porque no atraviesan ningn reservorio permeable

fracturado. Debido al elevado coste de la perforacin profunda, este aspecto representa uno de los

principales riesgos econmicos de la exploracin geotrmica. El objetivo de esta charla es mostrar que

un estudio detallado de la desgasificacin difusa de CO2 permite identificar desde la superficie las

porciones permeables de un reservorio geotrmico con desgasificacin profunda activa, reduciendo

drsticamente ese riesgo. Apesar de que el CO2 es el componente gaseoso del suelo ms estudiado

para fines de exploracin geotrmica superficial ya que su tasa de emisin en zonas hidrotermales

activos puede ser tan altas como las de los volcanes activos, la existencia de procesos que interfieren

afectando a los gases reactivos como el CO2 durante su ascenso desde sistemas hidrotermales hacia

el medio ambiente superficial dificulta la interpretacin de sus enriquecimientos en la atmsfera del

suelo y los flujos para fines de exploracin geotrmica. Por lo tanto, bajas tasas de desgasificacin

difusa de CO2 no siempre son una seal geoqumica de la falta de potenciales reservorios

geotrmicos. Dentro del resto de los gases del suelo, los gases no reactivos (nobles) poseen un

particular inters. Por lo tanto, las campaas geoqumicas de desgasificacin difusa deberan incluir los

gases altamente mviles y /o los gases inertes, tales como H2 y He ya que su interaccin con las rocas

o fluidos circundantes durante el ascenso hacia la superficie es mnima.

Nemesio Miguel Prez Rodrguez (Tenerife, Islas Canarias) es Licenciado en Qumicas, especialidad

Geoqumica, por la Universidad Autnoma de Madrid, Espaa (1986), Doctor en Geoqumica bajo la

supervisin del Dr. Stanley N. Williams (Arizona State University) en la Universidad de La Laguna,

Espaa (1992). Tras varios contratos post-doctorales en Louisiana State University, EE.UU. (1993-

1994) y en el Laboratorio de Qumica de Terremotos de la Universidad de Tokio, Japn (1995-1996),

desde 1997 es director de la Divisin de Medio Ambiente del Instituto Tecnolgico y de Energas

Renovables (ITER), Tenerife, Espaa, funcin que ejerce desde entonces, y desde finales del ao 2010

realiza adems funciones de Coordinador Cientfico del Instituto Volcanolgico de Canarias

(INVOLCAN).

A lo largo de casi 30 aos de carrera ha desarrollado una intenssima labor investigadora en el mbito

de la volcanologa, hidrogeologa de terrenos volcnicos, ciencias medio ambientales y la exploracin

geotrmica, creando un grupo de investigacin que en la actualidad es un referente internacional en el

campo de la geoqumica. Es autor de ms de 70 publicaciones cientficas del SCI (Science Citation

Index) y ms de 300 ponencias cientficas presentadas en congresos nacionales e internacionales, as

como dirigido un importante nmero de trabajos de investigacin de postgrado (8 Tesis Doctorales, 2

10

Tesis de Licenciaturas y 13 Diplomas de Estudios Avanzados). En la actualidad atesora una dilatada

experiencia investigadora dirigiendo y participado en ms de 70 proyectos de I+D+i+d y de

colaboracin cientfica en 23 diferentes pases y regiones volcnicamente activas. Concretamente en el

mbito de la geotermia ha desarrollado trabajos de exploracin geotrmica en El Salvador (Amrica

Central), Ruanda (frica), Ecuador (Amrica del Sur) Islandia y Espaa (Europa) que ha sido

financiados por diversas agencias de i+d relacionadas con los Gobiernos de El Salvador, Alemania,

Ecuador, Islandia y Espaa. Es miembro de numerosas sociedades cientficas nacionales e

internacionales, y en la actualidad es el Presidente de la Sociedad Volcanolgica de Espaa (SVE).

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Conferncias Plenrias Concurso

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Qumica Mineral e Geotermobarometria dos Paragnaisses Migmatticos do Complexo Granultico de Granja (NO do Cear, Brasil)

A.J.F. Silva*1, M.R. Azevedo1, B. Valle Aguado1, J.A. Nogueira Neto2,

F.D.O. Silva2, W.C. Soares2 1 GeoBioTec, Departamento de Geocincias, Universidade de Aveiro, 3810-193, Aveiro, Portugal, *antoniojsilva@ua.pt

2 Departamento de Geologia, Universidade Federal do Cear, Campus do Pici, Bloco 912, 60455-760, Fortaleza, CE, Brasil

O Complexo Granultico de Granja (CGG), localizado no Domnio Mdio Corea (NO do Cear, Brasil),

corresponde a um cinturo de alto grau metamrfico formado durante a Orogenia Brasiliana / Pan-

Africana (ca. 600 Ma). Litologicamente, o CGG constitudo dominantemente por paragnaisses

migmatticos compostos por uma alternncia de mesossomas ricos em granada, biotite e silimanite com

finas bandas de leucossomas quartzo-feldspticos. As relaes de campo e as texturas de reaco

mostram que estes paragnaisses registam os efeitos de quatro etapas metamrficas: um episdio

prgrado (M1), um evento de pico trmico (M2), um evento descompressivo a alta temperatura (M3) e

um estdio retrgrado (M4), documentando uma trajectria evolutiva das condies P-T no sentido

horrio. As condies de fuso parcial envolvendo a reaco de fuso incongruente da biotite tero

sido atingidas durante o episdio M2 e persistido durante o evento M3. Os clculos termobaromtricos

indicam que as condies de pico metamrfico ocorreram a temperaturas de ~750-870 C e presses

de ~8.3-9.6 kbar.

Antnio Jos Ferreira da Silva. Licenciou-se em Ensino de Biologia e Geologia pela Universidade de

Aveiro em 2008. Em 2010, concluiu o Mestrado em Geomateriais e Recursos Geolgicos pelas

universidades de Aveiro e do Porto onde se dedicou ao estudo e caracterizao tecnolgica de

potenciais recursos de rochas ornamentais. Frequentou o 1 ano do Mestrado na Universidade Federal

do Cear (Fortaleza, Brasil) onde integrou um projecto de cartografia geolgica e de prospeco de

recursos minerais coordenado pela CPRM - Servios Geolgicos do Brasil. Posteriormente trabalhou

em projectos de I&D nos domnios da Geologia Marinha e Geologia de Engenharia nas universidades

de Aveiro e do Porto respectivamente.

Actualmente colaborador da unidade de investigao GeoBioTec e frequenta o Programa Doutoral

em Geocincias que funciona em parceria nas universidades de Aveiro e do Porto. O seu projecto de

dissertao incide na compreenso da evoluo tectono-metamrfica dos granulitos e migmatitos do

Complexo do Granja, situado no NE do Brasil. At ao momento, publicou 2 artigos em revistas

especializadas e 15 trabalhos em actas de eventos.

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Qumica Mineral e Geotermobarometria dos Paragnaisses Migmatticos do Complexo Granultico de Granja (NO do Cear, Brasil)

Mineral Chemistry and Geothermobarometry of the Migmatitic Paragneisses from the Granja Granulite Complex (NW Cear, Brasil)

A.J.F. Silva*1, M.R. Azevedo

1, B. Valle Aguado

1, J.A. Nogueira Neto

2,

F.D.O. Silva2, W.C. Soares

2

1 GeoBioTec, Departamento de Geocincias, Universidade de Aveiro, 3810-193, Aveiro, Portugal, *antoniojsilva@ua.pt

2 Departamento de Geologia, Universidade Federal do Cear, Campus do Pici, Bloco 912, 60455-760, Fortaleza, CE, Brasil

Resumo

O Complexo Granultico de Granja (CGG), localizado no Domnio Mdio Corea (NO do Cear, Brasil), corresponde a um cinturo de alto grau metamrfico formado durante a Orogenia Brasiliana / Pan-Africana (ca. 600 Ma). Litologicamente, o CGG

constitudo dominantemente por paragnaisses migmatticos compostos por uma alternncia de mesossomas ricos em granada, biotite e silimanite com finas bandas de leucossomas quartzo-feldspticos. As relaes de campo e as texturas de reaco mostram que estes paragnaisses registam os efeitos de quatro etapas metamrficas: um episdio prgrado (M1), um

evento de pico trmico (M2), um evento descompressivo a alta temperatura (M3) e um estdio retrgrado (M4), documentando uma trajectria evolutiva das condies P-T no sentido horrio. As condies de fuso parcial envolvendo a reaco de fuso incongruente da biotite tero sido atingidas durante o episdio M2 e persistido durante o evento M3. Os clculos

termobaromtricos indicam que as condies de pico metamrfico ocorreram a temperaturas de ~750-870 C e presses de ~8.3-9.6 kbar.

Palavras-chave: Complexo Granultico de Granja, Paragnaisses Granulticos, Geotermobarometria.

Abstract

The Granja Granulite Complex (GGC), exposed in the Mdio Corea Domain (NW Cear, Brasil), is a high-grade metamorphic belt formed during the Brasiliano / Pan-African Orogeny (ca. 600 Ma). Lithologically, the GGC is dominantly composed by migmatitic paragneisses, characterized by an alternance of dark garnet-biotite-sillimanite-rich mesosomes with fine quartz-

feldspathic leucosomes. Field relations and reaction textures show that these paragneisses record the effects of four metamorphic stages: a prograde metamorphic stage (M1), a peak metamorphic stage (M2), a post-peak decompression stage at high temperature (M3) and a retrogression stage (M4), documenting a clockwise P-T path. Partial melting conditions involving

biotite dehydration-melting reactions were reached during M2 and persisted in M3. Thermobarometric calculations reveal that the M2 metamorphic peak occurred at temperatures of ~750-870 C and pressures of ~8.3-9.6 kbar.

Keywords: Granja Granulite Complex, Migmatitic Paragneisses, Geothermobarometry.

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Geological setting

The Granja Granulite Complex (GGC) constitutes a NESW trending high grade metamorphic belt occupying the northwestern sector of the Mdio Corea Domain - MCD (NE Brasil, Fig. 1). Geologically, this complex is interpreted as a segment of the Paleoproterozoic basement intensely reworked during the Late Neoproterozoic Brasiliano Orogeny (ca. 600 Ma), which involved the collision of the Congo-So Francisco and the So Lus-West African cratons and subsequent assembly of Western Gondwana (Cordani et al., 2000).

Fig. 1 Geological map of the northern sector of the Borborema Province showing the location of

the Mdio Corea Domain (MCD).

Migmatitic paragneisses interlayered with discontinuous lenses of igneous derived granulites (enderbites and mafic granulites) are the dominant lithological types in the GGC (Santos et al., 2009).

Field occurence

At outcrop scale, the Granja high-grade migmatitic paragneisses are well-foliated, fine / medium-grained rocks, characterized by an alternance of dark garnet-sillimanite-rich mesosomes and millimeter-thick leucosomes. Occasionally, leucosomes may grade into thicker granitic or pegmatoid veins, producing a prominent NE-SW trending stromatic layering, plunging 5060 SE. Field evidence shows that the migmatitic layering was developed during the Brasiliano D1, D2 and D3 tectonic events (Figs. 2 and 3), being subsequently overprinted by a late stage penetrative subvertical S4 mylonitic

foliation (Fig. 3), related to the dextral, vertical, NE-SW trending Granja Shear Zone that bounds the GGC in the south. Mineral stretching lineations plunge gently (~310) towards NE or SW.

Fig. 2 D2 and D3 folds affecting the stromatic layering.

Fig. 3 D4 fold and S4 mylonitic foliation in

migmatitic paragneiss.

Metamorphic evolution

Petrographic observations reveal that the Granja migmatitic paragneisses record the effects of four metamorphic stages (M1, M2, M3 and M4), roughly coinciding with the four main Brasiliano tectonic events. Evidence for the earlier M1 prograde mineral assemblage is only preserved as a discordant internal foliation defined by inclusion trails of sillimanite, biotite, quartz, plagioclase, ilmenite and rutile within garnet poikiloblasts (Fig. 4). The presence of very thin leucosomes folded by D2 suggests that partial melting conditions were probably reached during M1 through the muscovite dehydration reaction:

Ms + Plg + Qz Al2SiO5 (Sil) + Kfs + melt

The relict M1 metamorphic event was followed by a M2 peak-metamorphic episode marked by the development of a mineral paragenesis composed of Grt1 +

15

Sil + Bt + Qz + Plg + Kfs as a result of the biotite dehydration-melting reaction (Fig. 4):

Bt + Sil + Plg + Qz Grt1 + Kfs + melt

The presence of syn-D2 garnet porphyroblasts with biotite inclusion trails suggests that the biotite-dehydration melting reaction was crossed during D2 and that biotite was not completely consumed during this reaction.

Fig. 4 Inclusion trails (S1) within syn-M2 peritectic

garnet (Grt1) (sample AF28_1).

M3 corresponds to a decompression stage documented by the first appearance of cordierite. It occurred in the sillimanite stability field and was controlled by the following reaction:

Bt + Al2SiO5 (Sil) Grt2 + Crd + melt

M3 led to the production of additional melts and inclusion-free new garnet (Grt2), preserved mainly in the leucosomes (Fig. 5). Grt2 has also grown at the borders of Grt1 porphyroblasts. Finally, the reaction textures related to the last metamorphic stage (M4) appear to reflect a cooling history involving the reversal of the last two reactions and the crystallization of biotite (Bt2) + sillimanite (Sil2). Bt2 and Sil2 occur in pressure shadows surrounding garnet neoblasts providing strong arguments in favour of retrogression by garnet consumption at the earlier stages (high T) of the M4 retrograde path. Also at this stage, the melts crystallized and the water released during their solidification contributed to the retrograde reactions. In the leucosomes, the main mineral constituents are quartz (30-40 vol.%), plagioclase (20 vol.%) and K-feldspar (10-20 vol.%). Garnet, biotite and sillimanite

are present in variable proportions (Fig. 5). Accessory phases include zircon, monazite, apatite and opaques.

Fig. 5 Peritectic garnet (Grt2) in leucosome strongly deformed by D4 (sample AF46_2).

All the observed leucosomes (syn-D1, syn-D2 and syn-D3) display intense dynamic recrystallization suggesting that they were already subsolidus during D4 deformation.

Mineral chemistry

Representative chemical analyses of the high-grade paragenesis (Grt, Bt, Plg and Kfs) were determined with a CAMECA SX-100 electron microprobe at the Technical and Analytical Services Facility of the University of Oviedo (Spain). Operating conditions were 15 kV of accelerating voltage, 15 nA specimen current and a beam size of 2 m. Due to intense pinitisation, it was not possible to obtain cordierite compositions. The analysed garnet grains vary from large poikiloblasts to smaller, inclusion-free, neoblasts. Overall, their compositions range from Py23.3736.56, Alm59.9670.62, Sps0.671.57, Gr1.98-5.99 (Py-pyrope, Alm-almandine, Sps-spessartine, Gr-grossular). Some crystals display a consistent decrease of Xpy, accompanied by an increase of Xalm, from

the core to the rim, with no significant variation in their Xsps and Xgr contents.

Chemical data for the cores of such grains (Grt1) reveal flat zoning profiles suggesting compositional homogeneization by diffusion at high temperatures. By contrast, their core-rim zoning patterns are typical of retrogression in granulite facies conditions, caused by net transfer reactions leading to biotite production at

S2+3

Si=S1

S4

Leucosome

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expenses of the Fe-Mg components in garnet (Spear and Florence, 1992).

Biotite occurs in both mesosomes and leucosomes in different microtextural settings (inclusions within garnet, oriented flakes in the lepidogranoblastic matrix, retrograde new crystals around garnet neoblasts). Biotite inclusions and matrix biotite have Fe/(Fe + Mg) ratios ranging between 0.25 and 0.35, whilst retrograde biotite, which is particularly abundant in the leucosomes, tends to show higher Fe/(Fe + Mg) ratios (0.31 - 0.46). All biotite types are Ti-rich with XTi in octahedral sites varying from 0.48 to 0.71. Fe enrichment in late stage biotite can be attributed to the dominance of retrograde reactions over the Fe-Mg exchange reaction. Plagioclase compositions range between An27 An16. The lowest An contents (An

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Estabelecimento de Valores de Fundo Geoqumico de Metais em Sedimentos do Esturio do Sado

Sandra Moreira1,2*, Maria da Conceio Freitas1,2, Maria de Ftima Arajo3, Csar

Andrade1,2

1 Departamento de Geologia, Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, Edifcio C6, Piso 3, 1749-016 Lisboa, Portugal. * scmoreira@fc.ul.pt

2 Instituto Dom Luiz, Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, Edifcio C6, Piso 3, 1749-016 Lisboa, Portugal.

3 Centro de Cincias e Tecnologias Nucleares, Instituto Superior Tcnico, Universidade de Lisboa, Campus Tecnolgico e Nuclear, Estrada Nacional 10

(km 139,7), 2695-066 Bobadela LRS, Portugal

Os sapais estuarinos so ecossistemas naturais reconhecidos pela sua capacidade de reteno de

metais capazes de gerar efeitos adversos no meio ambiente, motivo pelo qual nas ltimas dcadas tem

ocorrido um crescente interesse na quantificao da contaminao por elementos vestigiais em muitos

destes sistemas. A anlise da distribuio vertical de elementos vestigiais (Cu, Zn e Pb) ao longo de

colunas sedimentares amostradas nas principais reas intermareais do esturio do Sado permitiu a

identificao de tendncias temporais do comportamento desses elementos nos sedimentos que as

compem, e o estabelecimento de valores de fundo para o esturio do Sado. De um modo geral,

somente os sedimentos que se depositaram nas principais reas intermareais do esturio inferior aps

a primeira metade do sculo XX que se encontram contaminados em Cu e Zn, enquanto

relativamente ao Pb s existem indcios de contaminao por este metal nos sedimentos depositados

margem norte (sapal do Faralho).

Sandra Moreira. Licenciada em Geologia Aplicada e do Ambiente (2005) pela Universidade de Lisboa,

instituio onde realizou o Curso de Especializao Ps-Graduado em Geoqumica Aplicada (2006) e

onde ir obter brevemente o grau de doutor em Geologia com especializao em Geoqumica. Nos

ltimos dez anos, no mbito das ps-graduaes e de projetos cientficos nacionais em que esteve

envolvida, o seu enfoque tem sido o estudo geoqumico de sedimentos de ambientes lagunares e

estuarinos portugueses visando a reconstruo paleoambiental holocnica e o estabelecimento de

valores de fundo geoqumico e de nveis de contaminao desses ambientes costeiros. Recentemente

estendeu os seus interesses cientficos ao estudo de depsitos tsunamignicos em ambientes de baixa

energia, mais especificamente ao depsito associado ao tsunami de 1755, de modo a averiguar o

potencial da utilizao de dados geoqumicos semi-quantitativos na distino do depsito

tsunamignico relativamente restante coluna sedimentar, na identificao da extenso da inundao

do tsunami e, eventualmente, na distino do nmero de fases/ondas associadas a esse evento

extremo. Publicou diversos trabalhos cientficos associados s temticas suprajacentemente

mencionadas.

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Estabelecimento De Valores De Fundo Geoqumico De Metais Em Sedimentos Do Esturio Do Sado

Determining The Geochemical Background Values For Metals In

Sediments Of Sado Estuary

Sandra Moreira1,2*

, Maria da Conceio Freitas1,2

, Maria de Ftima Arajo3, Csar Andrade

1,2

1 Departamento de Geologia, Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, Edifcio C6, Piso 3, 1749-016 Lisboa,

Portugal. * scmoreira@fc.ul.pt

2 Instituto Dom Luiz, Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, Edifcio C6, Piso 3, 1749-016 Lisboa, Portugal.

3 Centro de Cincias e Tecnologias Nucleares, Instituto Superior Tcnico, Universidade de Lisboa, Campus Tecnolgico e

Nuclear, Estrada Nacional 10 (km 139,7), 2695-066 Bobadela LRS, Portugal

Resumo

Os sapais estuarinos so ecossistemas naturais reconhecidos pela sua capacidade de reteno de metais capazes de gerar efeitos adversos no meio ambiente, motivo pelo qual nas ltimas dcadas tem ocorrido um crescente interesse na quantificao da contaminao por elementos vestigiais em muitos destes sistemas. A anlise da distribuio vertical de elementos vestigiais (Cu, Zn e Pb) ao longo de colunas sedimentares amostradas nas principais reas intermareais do esturio

do Sado permitiu a identificao de tendncias temporais do comportamento desses elementos nos sedimentos que as compem, e o estabelecimento de valores de fundo para o esturio do Sado. De um modo geral, somente os sedimentos que se depositaram nas principais reas intermareais do esturio inferior aps a primeira metade do sculo XX que se encontram

contaminados em Cu e Zn, enquanto relativamente ao Pb s existem indcios de contaminao por este metal nos sedimentos depositados margem norte (sapal do Faralho).

Palavras-chave: sapal, metais vestigiais, background geoqumico.

Abstract The estuarine saltmarshes are natural ecosystems which are recognized by their ability to retain metals capable of

generating adverse environmental effects, therefore there has been a growing interest in the assessment of the contamination by trace elements in several of these systems. The analysis of the vertical distribution of trace elements (Cu, Zn and Pb) along

the sedimentary columns sampled in the main intertidal areas of Sado estuary allowed the identification of temporal trends of the behavior of these elements, and the establishment of distinct background values for the Sado estuary. In a general way, only the sediments that were deposited in the main marsh areas of the lower estuary after the first half of the 20

th century are

contaminated by Cu and Zn, while in relation to Pb evidences of contamination by this metal ocurr only on the sediments deposited in the northern margin.

Keywords: saltmarsh, trace metals, geochemical background.

19

Introduo

Desde a Revoluo Industrial que a produo de substncias qumicas e sua entrada no meio ambiente levou a um enriquecimento de muitos elementos nas guas superficiais, sedimentos e solos, especialmente nas imediaes de reas industriais; este facto suscitou, nas ltimas dcadas, uma maior preocupao por parte de cientistas, decisores polticos e cidados (Hou et al., 2009) com a

preservao dos recursos naturais e com potenciais efeitos nefastos resultantes da contaminao (Li et al., 2000).

As concentraes em elementos vestigiais em sedimentos estuarinos, para alm de enriquecimento ps deposicional, diage-ntico, podem refletir um processo de contaminao recente, bem como eventos de contaminao ocorridos no perodo de ocupao e desenvolvimento da bacia hidrogrfica; assim, as variaes da concentrao de metais em profundidade reflectem modificaes ambientais ao longo do tempo, permitindo identificar contributos histricos, tendncias e flutuaes temporais daqueles elementos (Spencer et al., 2003). O estudo do perfil

vertical dos teores dos elementos metlicos de uma coluna sedimentar, uma excelente ferramenta para estabelecer os efeitos dos processos naturais e antropognicos em meios deposicionais aquticos (Valette-Silver, 1993; Rosales-Hoz et al., 2003).

O estabelecimento do valor de fundo geoqumico de um dado elemento vestigial num sistema especfico, um factor importante na avaliao do grau de contaminao porque, ao funcionar como um nvel de referncia que permite estimar a extenso da contaminao, poder ajudar gestores de risco ambiental na iniciao de aces de remediao.

No presente estudo pretende-se determinar, para o Esturio do Sado, os valores de fundo geoqumico dos seguintes elementos cobre (Cu), zinco (Zn) e chumbo (Pb), atravs do estudo de sondagens curtas (< 1m) efectuadas nas

principais reas intermareais do esturio inferior no alto sapal vegetado do Faralho (FAR4), da Carrasqueira (CAR2) e da Malha da Costa (MC3). A contaminao por metais vestigiais um dos principais problemas de cariz ambiental deste ambiente de transio, devido ocorrncia: (1) de coutos mineiros na bacia hidrogrfica, onde minrios de Cu, Zn e Pb so explorados pelo menos desde o Calcoltico, com maior intensidade desde o incio do sc. XX para produo de cido sulfrico, e (2) do complexo industrial da Mitrena na margem norte do esturio. O estabelecimento de valores de fundo geoqumico permitir avaliar o grau de enriquecimento (contaminao) dos sedimentos de sapal atravs do clculo de Factores de Enriquecimento (FE), usando o Al como elemento normalisador (ver Moreira et al., 2009).

Caracterizao Sedimentolgica e Geoqumica dos Sedimentos

As colunas sedimentares analisadas exibem homogeneidade textural; corres-pondem a acumulaes montonas de vasas e vasas ligeiramente arenosas, de acordo com Flemming (2000), uma vez

que a fraco grosseira (>63 m), essen-cialmente constituda por fibras vegetais, no excede 15%. O teor em matria orgnica (MO) decresce em profundidade em todas as sondagens, variando entre 8 e 24%, com os teores mais elevados na camada superficial (~20cm) associados biomassa subterrnea da vegetao halfita colonizadora de cada sapal, representada por Sarcocornia fruticosa e Halimione portulacoides.

O intervalo de teores dos metais estudados em cada uma das sondagens est expresso na figura 1 e na tabela 1. Verifica-se que: 1) o Cu apresenta teores mais elevados e num intervalo de concentraes mais amplo em FAR4 e seguidamente em CAR2 e MC3, ocorrendo nestas duas ltimas sondagens em teores semelhantes; 2) em CAR2

20

que o Zn apresenta um intervalo de concentraes mais amplo e onde so alcanados os teores mais elevados deste elemento no esturio inferior; e 3) em FAR4 o teor mximo em Pb (171 mg kg-1) 5 e 2,5 vezes superior ao determinado em, respectivamente, CAR2 e MC3.

Figura 1 Distribuio vertical do teor em cobre (Cu),

zinco (Zn) e chumbo (Pb) ao longo de colunas sedimentares do Esturio do Sado.

Tabela 1 Intervalo de concentrao (mg kg-1

) do alumnio (Al) e metais nas colunas sedimentares

amostradas em alto sapal do Esturio do Sado.

Elemento Al

(%) Cu

(mg kg-1

) Zn

(mg kg-1

) Pb

(mg kg-1

)

FAR4 9,5 10,8 40 136 67 204 13 171

CAR2 5,7 10,9 38 79 97 358 15 32

MC3 7,8 10,7 37 64 87 261 16 68

Determinao dos Valores de Fundo Geoqumico

As colunas sedimentares recolhidas no esturio inferior representam a acumulao de sedimentos desde 1650 DC (sculo XVII) no Sapal da Malha da Costa (MC3), e desde a ltima dcada do sculo XVIII no Sapal da Carrasqueira (CAR2) e do Faralho (FAR4) (datas obtidas por extrapolao de taxas de sedimentao calculadas com recurso anlise do istopo 137Cs, ver Ferreira, 2007 e Freitas et al., 2008) anteriores ao

incio da explorao mineira industrial

recente, efectuada a partir da dcada de 60 do sculo XIX (Quevauviller et al.,

1989), e permitindo a determinao de um valor de fundo geoqumico pr-industrial. Para a obteno deste valor, recorreu-se ao mtodo directo, que tem por base a distino, ao longo de uma coluna sedimentar, entre as concentraes de um dado metal sem influncia humana e as concentraes anmalas que surgem em resultado de contributos antrpicos. O valor de fundo geoqumico local (de cada sondagem) corresponde ao intervalo (ou mediana) das concentraes mais baixas do elemento alvo, que geralmente ocorrem nas amostras dos nveis mais profundos e menos impactados da sondagem (Horckmans et al., 2005).

Para cada uma das sondagens em estudo estabeleceu-se o valor de fundo geoqumico para os trs metais em causa e obtiveram-se intervalos de concentrao semelhantes. Assim, procedeu-se ao agrupamento da populao de dados representativa do background geoqumico

de FAR2, CAR2 e MC3. Neste novo conjunto de dados, todos os valores que no se encontravam englobados no intervalo defindo pela mdia 2 desvio padro foram considerados anmalos (outliers) e removidos iterativamente. Deste modo, o background geoqumico

em Cu, Zn e Pb estabelecido para o esturio do Sado de 3746, 67154 e 15 43 mg kg-1, respectivamente. Os valores medianos das concentraes que caracterizam a populao de amostras que reflectem o valor de fundo geoqumico do esturio do Sado esto presentes na tabela 2.

Tabela 2 Valores de fundo geoqumico (mediana) para o

Esturio do Sado (a Sapal da Carrasqueira;

bSapal da

Malha da Costa e do Faralho).

Elemento (mg kg-1

) Cu Zn Pb

Esturio do Sado 40 106 27

Avaliao do Grau de Contaminao

Os sedimentos das sondagens do esturio inferior do Sado exibem FE em Cu, Zn e Pb (calculados com os valores de fundo

21

geoqumico da tabela 2) inferiores ou iguais a 6 (Figura 2), considerando-se enriquecidos/contaminados todos os sedimentos que exibam FE1,5 (Zhang & Liu, 2002).

De um modo geral o enriquecimento (ou contaminao) em Cu e Zn, nas trs colunas sedimentares do esturio inferior, ocorre nos sedimentos que se depositaram a partir da 1 metade do sc. XX, e o FE mximo tende a ocorrer superfcie possivelmente devido influncia da vegetao halfita. Porm, verifica-se primeiro o enriquecimento dos sedimentos em Zn, a partir da dcada de 30, e s posteriormente em Cu, de um modo no sncrono ao longo do esturio. Pressupe-se que o enriquecimento em Zn na base de CAR2 tenha uma origem diagentica, uma vez que ocorre simultaneamente um incremento do teor em Fe, apresentando estes elementos um coeficiente de correlao de 0,7, significativo para um nvel de confiana de 95%. Os sedimentos que constituem CAR2 no apresentam contaminao em Pb (FE

22

1. Geoqumica dos processos

endgenos

Comunicaes Orais

23

Petrogenesis of late-Variscan intrusions at the contact between the Ossa Morena and Central Iberian zones, Iberian Massif, Central Portugal

Petrognese de intruses tardi-Variscas no contacto entre as Zonas de Ossa Morena e Centro Ibrica, Macio Ibrico, Portugal Central

Henriques, S.B.A.1*

, Neiva, A.M.R.2, Ribeiro, M.L.

1, Dunning, G.R.

3

1 LNEG, Geology, Hydrogeology and Coastal Geology Department, Estrada da Portela, Bairro do Zambujal, Ap.7586-Alfragide,

2610-999 Amadora, Portugal, *susana.henriques@lneg.pt

2 Geobiotec, Earth Sciences Department, University of Coimbra, 3030-790 Coimbra, Portugal

3 Earth Sciences Department, Memorial University, St. Johns NL A1B 3X5 Canada

Abstract

Mafic and felsic late-Variscan intrusions are widespread in the Iberian Massif. LateVariscan rhyodacites crop out at the contact between the Ossa Morena Zone (OMZ) and the Central Iberian Zone (CIZ), in Abrantes, Central Portugal, where they can

achieve kilometric length. The rhyodacites have an igneous crystallization age of 308 1 Ma, broadly coeval with the emplacement of granitoids in the CIZ, during the last deformation phase of the Variscan orogeny. The inherited zircon ages (c a. 619 Ma, ca. 1054 Ma) which are similar to those of the CIZ suggest a common source. The analysed samples, which show an

identical chemical composition, are subalkaline and belong to the same magmatic sequence. The normalized REE patterns and trace elements are consistent with the fractional crystallization of plagioclase, biotite, zircon, monazite, apatite and rutile. The isotopic compositions indicate that the lithospheric mantle and meta-igneous lower crust were the main sources involved in the

magma generation of the rhyodacites. The isotopic compositions of the Nisa Albuquerque Los Pedroches batholiths, emplaced close to the contact between the OMZ/CIZ, show a larger crustal contribution than the rhyodacites. This may be attributed to the smaller volume and faster cooling rate of the rhyodacites.

Keywords: Variscan orogeny, ID-TIMS U-Pb geochronology, SrNd18

O isotopes, CIZ lower crust

Resumo

As intruses mficas e flsicas tardi-Variscas so abundantes no Macio Ibrico. No contacto entre a Zona de Ossa Morena

(ZOM) e a Zona Centro Ibrica (ZCI), na regio de Abrantes, Portugal central, ocorrem diques de riodacitos tardi-Variscos, que

atingem por vezes dimenses quilomtricas. Os riodacitos tm uma idade de cristalizao gnea de 308 1 Ma, que se

encontra no intervalo de idades de cristalizao dos granitides tardi-Variscos da ZCI. Apresentam zirces herdados com

idades (ca. 619 Ma, ca. 1054 Ma) sugerindo provenincias equivalentes da crusta da ZCI. As amostras analisadas possuem

composio relativamente homognea, so sub-alcalinas e pertencem mesma sequncia magmtica. Os padres

normalizados das REE e os elementos trao indicam cristalizao fraccionada de plagioclase, biotite, zirco, monazite, apatit e

e rtilo. A composio isotpica indica uma fonte mista com assinatura mantlica e crustal (crusta inferior meta-gnea).

Verificou-se ainda que as composies isotpicas dos batlitos de Nisa Albuquerque Los Pedroches, igualmente intrudos

prximo do contacto da ZOM/ZCI, apresentam uma maior contribuio crustal do que as dos riodacitos . Este facto dever estar

relacionado com a exgua expresso volumtrica e o rpido arrefecimento dos riodacitos quando comparada com os primeiros.

Palavras-chave: Orogenia Varisca, geocronologia U-Pb ID-TIMS, istopos SrNd18

O, crusta inferior da ZCI

24

Introduction

The Rheic Ocean closure occurred in the Late Paleozoic by the continental collision between Laurussia and Gondwana that gave rise in Europe to the Variscan orogeny (Murphy et al., 2014 and references therein). LateVariscan rhyodacites crop out at the contact between the Ossa Morena Zone (OMZ) and the Central Iberian Zone (CIZ), near Abrantes, central Portugal (Henriques et al., 2015). They intruded the Srie Negra Unit (close to Outeiro do Forno, Sardoal and Mouriscas) and the Sardoal Complex (nearby the Tagus River and Alvega-Ortiga station). In general, they occur as several dykes trending NW-SE. In length they may be from a few meters to hundreds of meters long. We present the first geochronological, geochemical and isotopic data for representative samples of these rhyodacites, in order to characterize their sources.

Petrography

The rhyodacites from some dykes, fine- to medium-grained, show porphyritic texture and contain phenocrysts of quartz, albite/oligoclase (An 2-20) and biotite in a matrix of quartz, albite/oligoclase (An 2-21), biotite, chlorite, muscovite, zircon, monazite, rutile and pyrrhotite. Chlorite and muscovite are secondary minerals. No significant zoning was observed in the phenocrysts.

ID-TIMS U-Pb geochronology

The analytical procedures were performed at the Earth Sciences Department of Memorial University of Newfoundland (Henriques et al., 2015). The sample 90A, that intruded the Sardoal Complex, contains subhedral, clear, medium, yellow monazite and euhedral, clear, sharp, colourless to light yellow, medium (with a length/width ratio of 2:1) simple zircon prisms and medium to large (3:1) simple prisms (pencil type). Medium (2:1) zircon prisms CL images show an igneous

concentric growth zoning and evidence for minor recrystallization. Two multigrain fractions of medium (2:1) simple zircon prisms provided discordant data points, with ages of 619 10 Ma and 1054 10 Ma, which are inherited from the melt region (Fig. 1a). Four single or multigrain monazite fractions provided 3 overlapping concordant data points (M1, M3, M4) that have a weighted average 206Pb/238U age of 308 1 Ma (MSWD=0.98, probability of fit=0.38, 95%CI), which is interpreted to be the age of igneous crystallization (Fig. 1b). M2 is overlapping Concordia with a 206Pb/238U age of 429 5 Ma (95%CI) and it must contain an older core (Fig. 1a).

Fig. 1 (a) and (b) U-Pb Concordia diagrams for

rhyodacite. Error ellipses are plotted with 2 uncertainties. M-monazite, Z-zircon.

Whole rock geochemistry

The major and trace element chemical analyses were obtained for 5 samples of different rhyodacite dykes at ACTLABS. The samples are subalkaline and belong to the same magmatic sequence. They show identical compositions and the

25

largest variations are observed in Sr (563865 ppm) and Ba (371466 ppm), that are consistent with fractional crystallization of plagioclase. The chondrite-normalized REE diagram (Fig. 2a) shows subparallel patterns and contents that are 1.06 to 74.26 times chondrite abundances. The patterns show an enrichment of LREE relative to MREE [(La/Sm)N=2.153.56] and to HREE [(La/Yb)N=12.2330.06]. A fractionation between MREE and HREE [(Sm/Yb)N=5.539.75] is also identified. The depletion of HREE is attributed to crystal fractionation of zircon. The patterns display a negative Ce anomaly in some samples (Ce/Ce*=0.571.07), which is controlled by crystal fractionation of monazite. The Eu anomaly is not significant (Eu/Eu*=0.871.24). The MORB-normalized spider diagram (Fig. 2b) displays enrichments of LILE compared to HFSE and a depletion of Ta, Nb, P, Ti and Yb. These depletions are consistent with fractional crystallization of rutile, apatite, biotite and zircon.

Fig. 2 (a) Chondrite-normalized REE diagram

and (b) MORB-normalized spider diagram for the rhyodacites.

Sr, Nd and oxygen isotopic data

Whole rock Sr and Nd isotope analyses

were obtained at the Earth Sciences

Department of Memorial University of

Newfoundland (Henriques et al., 2015).

The oxygen isotopic values were obtained

by the Laboratory for Stable Isotope

Science, University of Western Ontario,

Canada (e.g. Whalen et al., 2006). The

results are presented in Table 1. The two

analysed samples display distinct isotopic

signatures (Table 1, Fig. 3). The isotopic

composition of the sample 321-23A

suggests mixing of lithospheric mantle and

meta-igneous lower crust. This sample

plots above the field for the Nisa

Albuquerque Los Pedroches batholiths

that were emplaced between ca. 304 and

314 Ma, close to the boundary between

the OMZ/CIZ (Carracedo et al., 2009; Sol

2007) (Table 1, Fig. 3). The sample 90A

has a more primitive composition than the

previous one. It plots within the field of

lithospheric mantle and has a younger TDM

model age, indicating the input of a

juvenile source (Table 1, Fig. 3). The 18O

values (9.17 9.76 ) are consistent with

mixed sources (e.g. Whalen et al., 2006).

Table 1 Sr, Nd and oxygen isotopic data.

Sample 321-23A 90A

(87

Sr/86

Sr)i 0.7051 0.7036

Ndt -0.6 5.7

TDM (Ga) 0.92 0.46

18O () 9.17 9.76

Fig. 3 Ndt vs. (87

Sr/86

Sr)i plot for two selected

samples.

26

Discussion and conclusions

The lateVariscan rhyodacites have

isotopic signatures consistent with a

juvenile source and a contribution of meta-

igneous lower crust containing

Neoproterozoic inherited zircon (ca. 619

Ma) and Mesoproterozoic inherited zircon

(ca. 1054 Ma). Identical inherited zircon

ages are observed in Central Iberia for

CambroOrdovician magmatic rocks (ca.

615 Ma; Bea et al., 2010) and for

granulite-facies rocks (1.01.2 Ga;

Villaseca et al., 2011). These data suggest

that the lower crust of the CIZ was

involved in the petrogenesis of the

lateVariscan rhyodacites. The input of

juvenile magmas might be related to

Variscan reactivation of lithospheric

fractures as observed in other areas of the

Iberian Massif (e.g. Carracedo et al.,

2009). The igneous crystallization of the

lateVariscan rhyodacites at ca. 308 Ma,

is broadly coeval with the emplacement of

granitoids during the last deformation

phase of the Variscan Orogeny (late D3) in

the CIZ (ca. 306-311 Ma; e.g. Dias et al.,

2002).

Acknowledgments

This study was financially supported by a PhD grant (SFRH/BD/ 28720/2006) from the Portuguese Foundation for Science and Technology given to S.B.A. Henriques. We are grateful to the reviewers for their suggestions.

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27

Notas sobre os Complexos gneos de Veiros e Vale de Maceira

Notes on Veiros and Vale de Maceira Igneous Complexes

Lains, J.1*

1 Faculdade de Cincias da Universidade de Lisboa, Dep. de Geologia, Campo Grande, C6, 1749-016 Lisboa, Portugal

jlainz@gmail.com

Resumo

Os Macios de Veiros, Vale de Maceira e Campo Maior so representativos dos raros eventos de plutonismo Varisco na ZOM

relacionados com a subduco, anteriores ao principal evento tectono-magmtico Varisco (345-355 Ma) e sin-ps a exumao dos eclogitos. Os Macios de Veiros e Vale de Maceira so caracterizados por teores elevados de K2O, K2O+Na2O, LILE, Ba, Rb, LREE, baixo teor em TiO2, teor alto mas varivel de Al2O3, razes elevadas de K2O/Na2O e LREE/HREE; caractersticas

estas tpicas de uma associao shoshontica. Em Veiros predominam os termos ultra-potssicos e shoshonticos e em Vale de Maceira os termos AKCA e shoshonticos. A associao calco-alcalina (BKCA-MKCA) de Campo Maior apresenta tendencialmente teores e razes inferiores aos macios shoshonticos em Ba, Rb, LILE, P, LREE e LREE/HREE. Os Macios

shoshonticos e calco-alcalinos apresentam caractersticas orognicas, nomeadamente anomalias negativas em Nb e Ta em diagramas multi-elementares de concentrao normalizada. Os termos shoshonticos e ultra-potssicos so caracterizados por anomalias negativas em Ba, Th, Nb-Ta, Sr e Ti e anomalias positivas em P e Rb; projectam-se nos campos orognicos nos

diagramas desenvolvidos para as rochas ricas em potssio e em particular no campo relacionado com o arco-colisional.

Palavras-chave: associao shoshontica; calco-alcalino a ultra-potssico; plutonismo varisco, ZOM

Abstract

The Veiros, Vale de Maceira and Campo Maior massifs are rare representatives of Variscan plutonism (subduction related) at

OMZ, emplaced before the main Variscan tectono-magmatic event (345-355 Ma) and sin-post eclogite exhumation. The Veiros and Vale de Maceira Massifs are characterized by high K2O, K2O+Na2O, Ba, Rb, LILE, LREE, low TiO2, high but variable Al2O3, high K2O/Na2O and LREE/HREE, which are typical attributes of a shoshonite association. Ultra-potassic and shoshonitic terms

prevail at Veiros and HKCA and shoshonites terms are dominant at Vale de Maceira. The Campo Maior calc-alkaline association (LKCA-MKCA) in general display lower values than the shoshonitic massifs in Ba, Rb, LILE, P, LREE and LREE/HREE. The shoshonitc and calc-alkaline massifs have orogenic signatures, namely negative anomalies in Nb and Ta in

multi-element diagrams for normalized concentration. The shoshonitic and ultra-potassic terms are characterized by negative anomalies in Ba, Th, Nb-Ta, Sr e Ti and positive anomalies in P and Rb; plotted within the orgenic fields in discriminant diagram developed for high potassic rocks and in particular within the continental arc related field.

Keywords: shoshonite association, calc-alkaline to ultra-potassic, variscan plutonism, OMZ

28

Introduo

A assinatura geoqumica dos Macios de Veiros (MV) e Vale de Maceira (MVM) tem, em parte, suportado a inferncia de uma subduco Varisca com vergncia para Norte, num contexto de migrao geoqumica toletica a calco-alcalina na zona proximal e shoshontica na zona distal sutura. A datao obtida por Moita et al., 2005a para MVM de 364 12 Ma contextualiza os macios shoshsonticos como uma das primeiras (e raras) mani-festaes magmticas do estdio inicial da coliso continental (~370-360 Ma, Moita et al., 2005b), sncrona ou imediata-

mente aps a exumao dos eclogitos (~370-360 Ma, Moita et al., 2005b), mas precedendo em pelo menos 10 Ma o prin-cipal evento tectono-magmtico orognico (345-355 Ma, in Jesus et al., 2007).

Este trabalho pretende: 1) caracterizar as

assinaturas shoshonticas de MV e MVM atravs de novos dados geoqumicos e mineralgicos, obtidos entre 2005 e 2007, e de dados geoqumicos de trabalhos an-teriores (Canilho, 1977; Costa et al., 1990); 2) evidenciar as caractersticas pe-trogeoqumicas dos macios shoshonti-cos atravs da comparao com o MCM (dados de Carrilho, 2004), com assinatu-ras calco-alcalinas e de idade contempo-rnea a MVM; 3) esclarecer o ambiente

geodinmico de instalao de MV-MVM atravs de parmetros discriminativos de-senvolvidos para as rochas ricas em K.

A ttulo de nota refere-se que no foram analisados por Canilho (1977) elementos menores, por Costa et al. (1990) P2O5, Ta,

Hf, Pr e por Carrilho (2004) e Lains (este trabalho) Fe2O3 e Fe2O.

Associao shoshontica

A assinatura geoqumica de MV e MVM encontra-se identificada em Canilho (1977) e Costa, et al. (1990). Canilho

(1977), com base no diagrama TAS, atribui uma afinidade com tendncia alca-lina aos macios, que sintomtico da ambiguidade geoqumica da srie shoshontica que apresenta simultanea-

mente caractersticas calco-alcalinas e alcalinas (Vide Costa et al., 1990). O

diagrama K2O-SiO2 aponta para predo-minncia de termos shoshonticos (s.l.), relativamente aos termos calco-alcalinos (Fig.1a). O carcter rico em potssico dos macios evidenciado por razes eleva-das de K2O/Na2O (geralmente superiores a 1 nas rochas shoshonticas), atingindo termos ultra-potssicos (Fig. 1b). Estes podem ser considerados uma subdiviso da srie shoshontica (Wenzel et al.,

1997). O diagrama Th/Yb-Ta/Yb (Pearce, 1983; no mostrado) aponta para caractersticas tendencialmente calco-alcalinas, no caso de MVM, e francamente shoshonticas, no caso de Veiros. Esta distino j apontada pelas figuras 1a e 1b, e pelo diagrama TAS (no mostrado), que sugerem caractersticas predominantemente sub-alcalinas a transicionais e AKCA-SH para as rochas de Vale de Maceira e tendencialmente alcalinas e UK-SH para as rochas de Veiros (Vide Costa et al., 1990). Os macios so caracterizados por teores altos em K2O+Na2O (2.47-8.11 wt%), ra-zes K2O/Na2O elevadas (0.71-3.39)

SHUK, baixo teor em TiO2 (0.65-1.69 wt%)

SHUK, teor alto em Al2O3 mas varivel (10.53-19.84 wt%), teores elevados de LILE (Rb,Ba,Sr 1044-2352 ppm)SHUK, LREE (La,Ce,Nd,Pr 94.8-158.8 ppm)SHUK e ra-zes elevadas de LREE/HREE (8.4-13.2)SHUK, que suportam a sua afinidade shoshontica (Morrison, 1980; Jiang et al.,

2002). Contudo, apresentam razes infe-riores de Fe2O3/FeO (0.04-0.5) s atribu-das por Morrisson, 1980 (i.e.>0.5) para este tipo de rochas. Os termos shoshonticos e ultra-potssicos (SHUK) tendem a revelar teores mdios superiores aos dos termos calco-alcalinos, nomeadamente em Ba, Rb e P2O5. O enriquecimento nestes elementos covaria com o aumento da razo K2O/Na2O. Os termos SHUK so genericamente caracterizados por Ba>650 (432-1705 ppm)SHUK; Rb>200 (98-423 ppm)SHUK e P2O5>0.4 (0.38-0.78 wt%)

SHUK. Do ponto vista qumico-mineralgico, os macios so caracterizados pela presena de

29

plagioclase com valores de An40-85, (ge-ralmente labradorite), baixo teor de Fe (Fs7-20) e de TiO2 (0.18-1.2%) nas clino-piroxenas (predominncia de augite relati-vamente a dipsido), presena comum de ortopiroxenas (Fs15-40). A componente fostertica nas olivinas varia geralmente entre Fo55 e Fo70 e inferior ao espectro referido por Morrison,1980 para a associa-o shoshontica. As biotites e anfbolas em granitos tipo-SH (Jiang et al., 2002)

so caracterizadas por teores baixos de Ti, baixos teores de Fe e razes Mg/(Mg+FeT) e Fe3+/Fe2+ elevadas, caractersticas comuns aos macios: flo-gopites (1.1C-1.9CFe2+; 0.6-0.8Mg/(Mg+Fe2+)), pargasites e kaersutites (>

MKCA) e monzonticas no sector SE (MKCA).

As rochas SHUK do MV e MVM so parti-cularmente enriquecidas em Ba, Rb e P e tendencialmente enriquecidas em LREE/HREE e LREE quando comparadas com as rochas mais evoludas do MCM (LREE: 90.8-110.8MKCA LREE/HREE: 7.4-10.8MKCA). Este enriquecimento atenua-do quando comparamos os termos calco-alcalinos de MVM e de Campo Maior (Fig. 1g e 1h). As razes Zr/Rb (1.11-17.2MCM; 0.17-1.77MV+MVM) e Ti/P (4.57-28.84MCM; 1.17-7.65MV+MVM) evidenciam o enriqueci-mento normalizado de Rb e P2O5 relati-vamente a Campo Maior (Fig. 1e-h). O MCM distingue-se tambm pela ausncia da fase olivnica (fase mais estvel em magmas ricos em K), presena comum de composies tschermaquticas e magnsio-horneblenda com valores de TiO2 menores (2.4-4.05%) e razes Fe3+/Fe2+ mais elevadas (0.26-1.02), pre-sena de flogopites com valores inferiores de TiO2 (3.4-4.51%).

Assinatura orognica

Os shoshonitos tradicionalmente relacio-nados com ambiente de subduco, po-dem ocorrer noutros contextos geodinmi-cos (e.g. intraplaca associado a hotspots e rifts continentais; in Muller, 1992). A assi-

natura orognica dos trs macios evi-denciada pelas anomalias negativas de Nb e Ta na Fig. 1(e-h). Para as rochas ultra-potssicas, Foley (1987) assinala como caractersticas do grupo III (orog-nico) o empobrecimento em Ba, Nb e Ti (Fig. 1e e 1f); razes K2O/Al2O3

30

continental (Fig. 1c), em particular o campo ps-colisional (Fig. 1d). O ambi-ente ps-colisional dos macios deduzido atravs do diagrama parece contrastar com o respectivo enquadramento geodi-nmico, sugerindo que a assinatura sho-shontica dos macios possa derivar de

Fig. 1 a) Campos (Rickwood, 1989). Linha UK/SH

para MV e MVM segundo os parmeros de Foley, 1987 (SH excepes). b) 2:1 K2O/Na2O=2 (Foley, 1987); 1:1 K2O/Na2O=1 (SiO2=55%); 3:5

K2O/Na2O=0.6 (SIO2=50%) segundo Morrison, 1980. Dataset: Lains (no publicado); Costa et al,

1990 (no publicado); Canilho, 1977 e Carrilho,

2004. Crculo: MV; Quadrado: MVM; Tringulo: MCM. Crculo e quadrado aberto: filonetes tar-dios.c) e d) Muller, 1992. IOP: Inicial Oceanic Arc;

LOP: Late Oceanic Arc; CAP: Continental Arc; PAP: Post-collisional Arc. Dataset: Lains (no pu-

blicado) e) a h): padres multi-elementares nor-

malizados segundo Thompson, 1982 (Ba=3.85). P: piroxenito G Gabbro; D: Diorito M: Monzo; Mz:

Monzonito. (2) n de amostras. An: Componente An% mol na plagioclase. Dataset: Lains (no pu-

blicado); Carrilho, 2004

um enriquecimento sub-litosfrico mant-lico (?) anterior sua gnese e/ou aco relativamente precoce dos mecanismos de slab roll back. de referir que as ro-

chas finas de Veiros projectam-se simul-taneamente nos campos PAC e CAP no diagrama Ce/P2O5-Zr/TiO2 (no mos-trado), indicando a dificuldade associada descriminao entre estes campos refe-rida por Muller (1992).

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Caraterizao geoqumica do Complexo Gnissico-Migmattico de Banabui (Nordeste do Brasil)

Geochemical characterization of the Banabui Gneiss-Migmatitc

Complex (NE Brazil)

Martins, F.1*

, Azevedo, M.R.1,2

, Valle Aguado, B.1,2

, Lima, J.A. 1, Neto, N.

3

1 Departamento de Geocincias da Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal, *fabioamartins@ua.pt

2 Unidade de Investigao GEOBIOTEC (UID/GEO/04035/2013), Aveiro, Portugal

3 Departamento de Geologia da Universidade Federal do Cear, Fortaleza, Cear, Brasil

Resumo

Com base em dados de campo, petrografia e geoqumica, interpreta-se o Complexo Gnissico-Migmattico de Banabui como um extenso complexo anatctico de injeco, formado durante a Orogenia Brasiliana / Pan-Africana, onde se acumularam

grandes quantidades de lquidos migmatticos produzidos em nveis estruturais mais profundos pela fuso parcial de litologias frteis (metapelitos e metagrauvaques). As assinaturas geoqumicas dos hospedeiros metassedimentares (paragnaisses), dos leucossomas (cumulados e no cumulados) e dos diatexitos (schlieren, schollen e macios) revelam que os factores

responsveis pela diversidade geoqumica da sequncia foram: (a) heterogeneidade litolgica dos percursores metassedimentares; (b) contaminao, em grau varivel, entre lquidos anatcticos e fraco slida residual (diatexitos schlieren); (c) cristalizao fraccionada dos fundidos em asceno, envolvendo processos de acumulao de plagioclase

(leucossomas cumulados) e a produo de lquidos progressivamente mais evoludos (leucossomas e diatexitos de composio grantica). A injeco da maior parte destes lquidos ter ocorrido num regime tectnico transcorrente, controlado pela Zona de

Cisalhamento de Ors, durante a terceira fase de deformao Brasiliana (D3).

Palavras-chave: migmatitos, fuso parcial de protlitos crustais, Orogenia Brasiliana / Pan-Africana

Abstract

Field, petrographic and geochemical evidence show that the Banabui Gneiss-Migmatitc Complex corresponds to a large anatectic injection complex formed during the Brasiliano / Pan-African Orogeny by the accumulation of migmatitic melts produced at deeper crustal levels through partial melting of fertile protholiths (metapelites /metagreywackes). The geochemic al

signatures of the metasedimentary hosts (paragneisses), leucosomes (cumulates and non-cumulates) and diatexites (schlieren, schollen and massive) reveal that the main factors controlling the chemical diversity of the sequence were: (a) lithological heterogeneity of the metasedimentary precursors, (b) contamination, in variable degrees, between anatectic liquids and residual

solid fraction (schlieren diatexites), (c) fractional crystallization of the melts during their ascent, involving plagioclase accumulation (cumulate leucosomes) and production of progressively more evolved melts (leucosomes and diatexites with granitic composition).

Injection of the majority of these melts must have occurred in a transcurrent tectonic regime, controlled by the Ors Shear Zone, during the third Brasiliano deformation event (D3).

Keywords: migmatites, partial melting of crustal protholiths, Brasiliano / Pan-African Orogeny

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Introduo

A regio de Banabui localiza-se no centro do Estado do Cear (NE do Brasil). Do ponto de vista geolgico, enquadra-se no Domnio Cear Central (DCC), uma das grandes unidades tectono-estratigrficas em que se subdivide a poro norte da Provncia Borborema (Fig. 1).

Fig. 1 - Mapa geolgico da poro norte da Provncia Borborema, mostrando a localizao da regio de Banabui.

No seu conjunto, a Provncia de Borborema corresponde a um cinturo orognico formado durante a Orogenia Brasiliana / Pan-Africana no final do Neoproterozico ( 600 Ma) pela coliso dos crates So Lus-Oeste Africano e So Francisco-Congo-Kasai (Cordani et al., 2000).

O Complexo Gnissico-Migmattico de Banabui

O Complexo Gnissico-Migmattico de Banabui (CGM) aflora no extremo oriental do DCC numa rea limitada a este pela Zona de Cisalhamento de Ors (ZCO) e a oeste pelo macio grantico de Banabui de idade Brasiliana. constitudo maioritariamente por paragnaisses migmatizados (metatexitos estromticos) e ortognaisses bandados do Paleoproterozico, intrudos, nalguns locais, por pequenos corpos irregulares de diatexitos schollen, schlieren e macios. O bandado migmattico estromtico, conferido pela intercalao de bandas quartzo-feldspticas

(leucossomas) nas rochas para- e ortoderivadas a estrutura dominante nestes terrenos.Os dados estruturais revelam que o CGM foi afectado por trs fases de deformao (D1, D2, D3) durante a orogenia Brasiliana. A ltima fase (D3) est relacionada com a zona de cisalhamento esquerda de Ors e foi responsvel pelo desenvolvimento de uma foliao S3 muito penetrativa (com orientao N-S a NNE-SSW, sub-vertical) e pela obliterao das anisotropias prvias em extensos sectores da rea estudada.Com base em observaes de campo e no estudo petrogrfico, foi possvel concluir que o metamorfismo regional brasiliano envolveu um episdio prgrado (D1+D2), seguido de um evento de descompresso em condies de alta temperatura (D3), terminando com a retrogradao das paragneses minerais de alto grau e a cristalizao dos fundidos anatcticos no fim da D3 (Lima, 2014; Martins, 2014).O facto de existirem alguns leucossomas dobrados pela D3 mostra que a fuso parcial das litologias paraderivadas deve ter-se iniciado na parte terminal do episdio prgrado, atravs da reaco de fuso incongruente da moscovite. No entanto, a migmatizao parece ter ocorrido essencialmente na D3, uma vez que a maioria dos leucossomas tende a dispor-se paralelamente ao plano axial das dobras D3 e/ou foliao S3.

As evidncias petrogrficas (em particular, a presena de granada peritctica) demonstram ainda que os abundantes volumes de fundidos intercalados no CGM foram produzidos durante a D3, pela reaco de fuso incongruente da biotite, estimando-se que o clmax metamrfico tenha sido atingido a temperaturas de ca. 800 C e presses de ca. 8 kbar (Lima, 2014).

Apesar dos indcios de fuso parcial registados nos paragnaisses e nos ortognaisses do CGM, raramente se observam leucossomas envolvidos por melanossomas (i.e. leucossomas in situ), o que sugere que grande parte dos fundidos tenha migrado de nveis

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estruturais mais profundos at ao actual nvel de exposio. Nesta perspectiva, o CGM interpretado como um complexo de injeco onde se acumularam grandes quantidades de lquidos migmatticos. Contudo, o baixo grau de aloctonia destes lquidos permite supor que as composies dos protlitos crustais envolvidos na sua gnese fossem idnticas s das rochas hospedeiras.

Geoqumica de rocha total

Os dados de geoqumica de elementos maiores e trao para as rochas do CGM (hospedeiros, leucossomas, diatexitos) mostram que a sequncia apresenta uma grande diversidade composicional.Os factores e/ou processos que tero controlado a heterogeneidade qumica observada podem ser sintetizados atravs da projeco das amostras dos diferentes littipos nos diagramas FeOT+MgO vs K2O (Milord et al., 2001) e Fe*+Mg+Ti Na+Ca

K (Solar & Brown, 2001), em conjugao com a anlise dos seus perfis de REE (Figs. 2 e 3).Como se pode verificar nos diagramas da Fig. 2, as amostras de paragnaisses so aquelas em que os valores de FeOT+MgO e de Fe*+Mg+Ti so mais elevados, reflectindo a contribuio de minerais ferromagnesianos nestas litologias (biotite, granada, opacos). De notar ainda que uma parte dos paragnaisses do CGM tem composies semelhantes s dos metapelitos e metagrauvaques usados em estudos experimentais de fuso parcial (Vielzeuf & Montel, 1994, Montel & Vielzeuf, 1997 e Patino Douce & Harris, 1998), demonstrando que os lquidos anatcticos podero ter derivado da fuso parcial deste tipo de protlitos.

Por outro lado, as amostras de paragnaisses cujas composies esto mais deslocadas para o plo da biotite representam rochas que retiveram maior quantidade de material resttico, sendo possvel que correspondam, nalguns casos, a puros melanossomas.

Os leucossomas e diatexitos projectam-se segundo faixas rasantes aos eixos K2O e Na+Ca K nos dois diagramas da Fig. 2, confirmando a sua cristalizao a partir de fraces dominadas pela componente fundida (quartzo-feldsptica). Com base na sua distribuio nos diagramas da Fig. 2, podem distinguir-se trs grupos de lquidos anatcticos: (a) leucossomas cumulados, (b) leucossomas e diatexitos granticos e (c) diatexitos schlieren com valores de FeOT+MgO e de Fe*+Mg+Ti tendencialmente mais altos do que os observados nos leucossomas e diatexitos granticos.

Fig.2a- Projeo das rochas da regio de Banabui no diagrama FeOT+MgO vs K2O. Bi

biotite; Crd cordierite; FK feldspato potssico; Q quartzo; Ms moscovite; Pl plagioclase (Milord et al., 2001); Fig. 2b- Projeo das rochas

estudadas no diagrama ternrio Fe*+Mg+Ti Na+Ca K (mol%) (Solar & Brown, 2001).

Os primeiros projectam-se esquerda dos lquidos experimentais na Figura 2 e apresentam perfis de REE com anomalias positivas de Eu (Fig. 3) indiciando uma forte interveno de mecanismos de acumulao de plagioclase nas fases precoces da diferenciao magmtica. O

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seu enriquecimento relativo em HREE reflecte a presena de granada peritctica na maioria destes littipos.

Em contrapartida, os leucossomas e diatexitos granticos possuem perfis de REE com anomalias negativas em Eu (Fig. 3) e desviam-se para o lado direito dos lquidos experimentais nos diagramas da Fig. 2, o que consistente com uma origem a partir de lquidos que sofreram fraccionamento durante a sua evoluo (enriquecidos em K).

Fig. 3- Perfis de REE dos leucossomas cumulados e diatexitos shlieren.

Por fim, os diatexitos schlieren apresentam contedos relativamente altos em FeOT+MgO e Fe*+Mg+Ti e perfis de REE enriquecidos em LREE (Figs. 2 e 3), o que bem revelador da ocorrncia de quantidades variveis de cristais restticos (biotite opacos monazite) nestes lquidos.

Concluses

Os dados obtidos mostram que os principais factores que contriburam para a diversidade qumica do CGM foram: (1) heterogeneidade litolgica dos protlitos metassedimentares afectados por fuso parcial (metapelitos / metagrauvaques);

(2) mistura em propores variveis entre os melts anatcticos e a fraco slida residual, particularmente evidente no caso dos diatexitos schlieren e schollen; (3) actuao de mecanismos de cristalizao fraccionada durante a asceno dos fundidos anatcticos, dando origem, por um lado, a leucossomas cumulados e, por outro, a lquidos mais evoludos (leucossomas e diatexitos macios de composio grantica).

No modelo proposto, admite-se que a anatexia, em grande escala, das litologias frteis da crusta ter ocorrido em nveis estruturais algo mais profundos do que o actualmente exposto. O escape e migrao vertical dos lquidos, assistidos pela deformao transcorrente associada zona de cisalhamento de Ors (D3), tero facilitado a actuao conjunta de mecanismos de cristalizao fraccionada e de assimilao em propores variveis com a fraco slida residual.

Agradecimentos

UID GeoBioTec (UID/GEO/04035/2013, FCT), projeto Metamorphic Evolution of the Granja Complex & Metalogenetic Potential of the Cear Central Pegmatites (SPU N: 11294909-6, FUNCAP, Brasil), Dep. de Geocincias da Universidade de Aveiro e Universidade Federal do Cear (Brasil).

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35

Preliminary Geochemical Data of the 2014 Erupted Lavas and Pyroclasts at Fogo Island (Cape Verde Archipelago)

Geoqumica Preliminar de Materiais Lvicos e Piroclsticos Emitidos em 2014 na Ilha do Fogo (Arquiplago de Cabo Verde)

Mata, J.1*

, Martins, S.1, Mattielli, N.

2, Madeira, J.

1, Silva, P.

3, Martins, L.

1, Caldeira, R.

4, Moreira,

M.3, Ramalho, R.

5, Faria, B.

6, Rodrigues, J.

7, Victria, S.

8

1 Instituto Dom Luiz (IDL), Faculdade de Cincias, Universidade de Lisboa, 1749-016 Lisboa, Portugal,

*jmata@fc.ul.pt

2 Laboratoire G-Time CP160/02, Universit Libre de Bruxelles, Avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Brussels, Belgium

3Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (IPL/ISEL/ADF) and IDL (Universidade de Lisboa), Lisboa, Portugal

4 LNEG Laboratrio Nacional de Energia e Geologia, Alfragide, Portugal. IDL (Universidade de Lisboa), Lisboa, Portugal

5School of Earth Sciences, University of Bristol, Wills Memorial Building, Queens Road, Bristol, BS8 1RJ, UK.

6Instituto Nacional de Meteorologia e Geofsica, Mindelo, S. Vicente, Cabo Verde

7Laboratrio de Engenharia Civil de Cabo Verde, Praia, Santiago, Cabo Verde

8Universidade de Cabo Verde (UniCV), Campus do Palmarejo, CP- 279 Praia, Santiago, Cabo Verde.

Abstract

On the 23rd

of November of 2014 an eruption began in the Island of Fogo (Cape Verde). The eruption lasted for 77 days with

emission of lava flows and pyroclasts during simultaneous or alternating hawaiian, strombolian and vulcanian manifestations.

The volcanic products present alkaline affinity with geochemical characteristics typical of the southern Cape Verde Islands.

Even thought the geochemistry of major and trace elements seems to indicate a similarity with the eruptions of 1995 and 1951,

their distinct isotopic signature indicates that the products of the last 3 eruptions in Fogo Island cannot be considered

comagmatic and point to the existence of small-scale heterogeneities in the mantle source feeding the volcanism of Fogo

Island.

Keywords: Cape Verde Archipelago, Fogo Island, 2014-2015 eruption, Alkaline lavas, Small-scale mantle heterogeneity

Resumo

A 23 de Novembro de 2014 teve incio uma erupo na ilha do Fogo (Cabo Verde). A erupo durou 77 dias tendo sido expelidos derrames lvicos e piroclastos durante episdios de atividade de tipo havaiano, estromboliano e vulcaniano. Os materiais vulcnicos so de afinidade alcalina, com caractersticas geoqumicas idnticas s encontradas na maioria das ilhas

do Sul no arquiplago de Cabo Verde. Embora a geoqumica de elementos maiores e trao parea indiciar uma semelhana com as erupes de 1995 e 1951, a assinatura isotpica claramente distinta da erupo de 2014 indica que os produtos das 3 ltimas erupes no Fogo no so comagmticos e aponta para a existncia de heterogeneidades na fonte mantlica

subjacente regio de Ch das Caldeiras.

Palavras-chave: Arquiplago de Cabo Verde, Ilha do Fogo, Erupo de 2014-2015, Lavas alcalinas, Heterogeneidade

mantlica

36

Introduction

Between November 23, 2014 and February 7, 2015 an eruption took place in Fogo Island. The event presented simultaneous or alternating hawaiian, strombolian and vulcanian manifestations and was fed by a NNW-SSE trending fissure located on the SE flank of the cone from the previous 1995 eruption. Some 4 x 107 m3 of lava were erupted, to which a still undetermined volume of pyroclasts, produced by strombolian and vulcanian activity, must be added.

We will present and discuss preliminary data on the geochemistry of lavas and pyroclasts erupted up to December 5, 2014.

Geochemistry

As all other subaerial lavas in the Cape Verde Islands, the volcanic products erupted in 2014 in Fogo are alkaline. The sampled pyroclasts and lavas are similar in composition, the most significant difference being the S-enriched composition of pyroclasts (120 to 230 ppm) as compared with lavas (60 to 120 ppm). This indicates a more effective degassing of lavas as a consequence of slower cooling.

Alkaline lavas from the Cape Verde Archipelago form two groups with distinct geochemical signatures, according to their geographical location (Northern vs. Southern islands; e.g. Gerlach et al., 1988; Doucelance et al., 2003). Brava Island is the notable exception presenting signatures typical of both Northern and Southern islands (Mouro et al., 2012). The materials erupted in 2014 are chemically akin to the Southern islands in agreement with the location of Fogo.

As observed for the 1995 eruption (Munh et al., 1997; Silva et al., 1997; Hildner et al., 2011), the initial products erupted in 2014 were more evolved (SiO2 up to 47.99 wt.% - phono-tephrites) than those emmitted subsequently, for which SiO2 contents as low as 43.03 wt.% were

obtained. The similar major element compositional range, the short time interval (19 years) between these 2 eruptions and the close proximity of the volcanic vents (< 200 m) could suggest a situation of comagmatism, the same being eventually applied to the 1951 eruption, whose volcanic vents are located less than 2000 m from the 2014 fissure. However, this is clearly not the case given the significantly different isotope signatures (cf. Mata et al., 1995; unpublished data; Escrig et al., 2005; this study). Indeed, the 2014 volcanic materials are clearly more Sr-unradiogenic and Nd-radiogenic than the previous two eruptions. Such differences, observed in volcanic products erupted during a time lag of just 63 years from vents so closely located emphasize the presence of small-scale heterogeneities in the mantle sources feeding the volcanism of Fogo Island.

Acknowledgements

This work was mainly supported by FCT through projects REGENA (PTDC /GEO-FIQ/3648/2012), PEST-OE/CTE granted to u.i.00263/2014 (Centro de Geologia) and LA0019/2013-2014 (Instituto Dom Luiz.

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