Xenólitos mantélicos do Cerro Agua Poca, província de La Pampa, Argentina : estudo de caso

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Evolução geoquímica do manto litosférico subcontinental do Vulcão Agua Poca, Província Basáltica Andino-Cuyana, Centro-Oeste da Argentina

O campo vulcânico Patagônico é composto pelo vulcanismo datado do Quaternário ao Cretáceo e está amplamente distribuído no ambiente geotectônico de extra back-arc continental. Onze vulcões associados à ocorrência de xenólitos mantélicos estão situados dos 36°13’S aos 44°52’S. Estes vulcões são dominantemente compostos por basanitos e a basaltos alcalinos, que são divididos em dois grupos com base em aspectos petrográficos, geoquímicos e isotópicos. (Grupos I e II). Estes Grupos estão relacionados a fontes mantélicas similares, mas foram submetidos a diferentes processos metassomáticos. Os Grupos I e I foram gerados a partir de baixas taxas de fusão a partir de uma fonte mantélica do tipo OIB na zona de estabilidade da granada, mas o Grupo II tem características de manto enriquecido (EMII) possivelmente herdadas de um agente metassomático relacionado à zona de subducção, enquanto que o Grupo I demonstra assinatura geoquímica de magmas tipo OIB relacionados a fontes mantélicas ricas em flogopita. Os basaltos alcalinos do vulcão Agua Poca (37º01’S - 68º07’W) pertencem ao Grupo II e são traquibasaltos. O vulcão Agua Poca é definido é piroclástico monogenético, é composto por intercalações de camadas de spatter e cinder, hospeda xenólitos mantélicos e está localizado a oeste da Província de La Pampa, no extremo norte da Argentina. As amostras de xenólitos mostram textura protogranular, protogranular a porfiroclástica, porfiroclástica e porfiroclástica a equigranular e são compostos por olivina (fosterita), ortopiroxênio (enstatita), clinopiroxênio (diopsídio) e espinélio (sp). Os xenólitos estudados são peridotitos da fácies espinélio e piroxenitos anidros em basaltos alcalinos do Pleistoceno com #Mg em rocha total de 89 a 91. As assinaturas geoquímicas desses xenólitos mostram correlação negativa entre os principais óxidos quando dispostos contra o #Mg e estão empobrecidos em elementos incompatíveis em relação ao manto primitivo (MP). Os xenólitos do vulcão Agua Poca são caracterizados pelo empobrecimento de ETRP e ETRM normalizados para o MP e pelo fracionamento de ETRL em relação aos ETRP (CeN/YbN = 0,15-0,5), com exceção da amostra HAP10 (1,46). Esse comportamento indica que os xenólitos do terreno Cuyania são o resultado de 1 a 10% de fusão do DMM (Manto Depletado) ou de 8 a 17% do MP (Manto Primitivo). Em geral, os peridotitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta, Pb, Zr e Ti; e anomalias negativas de Rb, Th, Nb, La e Y, enquanto que os piroxenitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta e Pb; e anomalias negativas de Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti e Y. Curvas de mistura calculadas para o resíduo de fusão do MP/DMM com a composição de fluídos/sedimentos derivados de ambientes de subducção indicam interação do manto com até 3% de fluídos/sedimentos. As razões 87Sr/86Sr (0,702874 - 0,704999, com média de 0,704035) são muito similares àquelas definidas para peridotitos com fonte tipo OIB. Agua Poca tem razões 87Sr/86Sr, que estão abaixo daquelas definidas para peridotitos metassomatizados (usualmente >0,705). As razões de Nb/Ta sugerem a presença de um reservatório eclogítico refratário subductado fusão parcial gerando líquidos alcalinos com razões Nb/Ta supercondríticas.The Patagonian Volcanic Field composed of late Cretaceous to Quaternary volcanism is widely distributed in a continental extra back-arc geotectonic environment. Eleven monogenetic volcanoes accompanied with ultramafic xenoliths are situated from 36°13′S to 44°52′S. These volcanoes are dominantly composed of basanite to alkaline basalt, which are divided into two groups, based on mineralogy, geochemical and isotope compositions (Groups I and II). These Groups are originated from the similar subcontinental mantle sources, but were undergone to different metasomatism processes. Groups I and II were generated from low melting degrees of an OIB-like garnet peridotite, but the Group II has enriched mantle (EMII) characteristics possibly inherited from on-going subduction related metasomatism, while Group I demonstrates the OIB-like signature, which might result from phlogopite-bearing in the subcontinental lithosphere. The alkaline basalts from Agua Poca volcano (37º01’S - 68º07’W) belong to the Group II and are trachybasalts. The Agua Poca volcano is a monogenetic pyroclastic volcano composed by intercalation of spatter and cinder layers, host ultramafic mantle xenoliths and is located in the West of the La Pampa Province, Northernmost of Argentine Patagonia. The xenoliths show protogranular, protogranular to porphyroclastic, porphyroclastic and porphyroclastic to equigranular textures, and are composed of olivine (fosterite), orthopyroxene (enstatite), clinopyroxene (diopside) and spinel (sp). The studied xenoliths are anhydrous spinel-bearing peridotite and pyroxenite xenoliths in Pleistocene alkali basalts with whole rock Mg# from 88 to 91. Geochemical signatures of the mantle xenoliths show negative correlation between main oxides against Mg# and depletion in incompatible elements compared to primitive mantle (PM). Agua Poca mantle xenoliths are characterized by flat Sun & McDonough (1989) primitive mantle (PM) normalized HREE and MREE patterns, and depletion of LREE compared to HREE (CeN/YbN = 0.15-0.5), with exception of the HAP10 (1.46) sample. These characteristics suggest that partial melting event is the main process responsible for the generation of these xenoliths. Model calculations suggest that the xenoliths are the result of 1 to 10% of DMM (Depleted Mantle MORB) or 8 to 17% of PM partial melting. Peridotite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta, Pb, Zr and Ti; and negative anomalies of Rb, Th, Nb, La and Y, while the pyroxenite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta and Pb; and negative anomalies of Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti and Y. Mixing curves calculated to mixtures of melting residue of PM/DMM and fluid or sediment compositions related to subduction tectonic setting end members suggest up to 3% of interaction of the fluid sediment on the depleted mantle residue. 87Sr/86Sr ratios (0.702874 - 0.704999, with average of 0.704035) are similar to those defined to peridotites with OIB source (87Sr/86Sr = 0.70244 to 0.70502), being close to Depleted Mantle (DM; 87Sr/86Sr = 0.7023 to 0.7032) values. Nb/Ta ratios suggest that Agua Poca xenoliths were undergone to partial melting processes that generated alkaline magmas with superchondritic Nb/Ta ratios

Heterogeneidade geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb e gases nobres) do manto superior patagônico: depleção e metassomatismo em um ambiente de Back-Arc continental

A região de back-arc continental da Patagônia oferece a oportunidade de estudar a composição do manto terrestre, pois amostras de xenólitos mantélicos trazidas à superfície por lavas basálticas. Ambas fornecem valiosas informações sobre a fonte, bem como dos processos metassomáticos que promovem heterogeneidades geoquímicas e isotópicas no manto subcontinental. Com o objetivo de compreender a gênese e a contribuição de agentes metassomáticos em amostras de xenólitos mantélicos e de basaltos alcalinos, o presente estudo reporta novos dados geoquímicos, idades K-Ar, isótopos de Sr-Nd-Pb e isótopos de gases nobres. Com base nas composições mineralógicas, geoquímicas e isotópicas (Sr-Nd-Pb), o primeiro manuscrito desta tese propõe dois novos grupos de basaltos datados do Cenozoico com assinatura intraplaca, Grupo I e Grupo II. A área de estudo está amplamente distribuída através do back-arc continental da Patagônia. Os basaltos do Grupo I são resultantes de baixos graus de fusão parcial (<3%) a partir de uma fonte astenosférica com flogopita estável na zona de estabilidade de granada-peridotitos (113-134 km) com razões isotópicas de Sr-Nd-Pb representativas de OIB depletado. Essas características sugerem que o vulcanismo intraplaca tem relação com anomalias composicionais (“wetspots”), o que poderia estar relacionado a uma anomalia térmica abaixo da Patagônia (TP = 1400-1563°C). Por outro lado, sugerimos que a fusão parcial (5-10%) de veios piroxeníticos próximos ao limite litosferaastenosfera (89-94 km) foram capazes de produzir as características geoquímicas e isotópicas de manto enriquecido (EMI) observadas nos basaltos do Grupo II sem a influência de anomalia térmica (TP = 1305-1364°C). Em geral, a quantidade de componentes derivados da placa diminui em direção à leste, refletindo variação geoquímica a partir da distância do arco vulcânico. O segundo manuscrito apresenta novos dados geoquímicos e isotópicos (Sr-Nd-Pb) de amostras de espinélio-lherzolitos e de seus basaltos hospedeiros. A área de estudo é representada por um fluxo de lava próximo à cidade de Coyhaique, back-arc chileno. Essa ocorrência é uma das mais próximas da margem convergente, estando a ~320 km da fossa do Chile. A idade K-Ar obtida para as amostras do basalto hospedeiro são de 54 Ma. Com base nos dados geoquímicos e isotópicos, esse basalto alcalino apresenta assinatura do tipo OIB (OIB-like), foi gerado a partir de baixos graus de fusão parcial (até 6%) dentro do campo de estabilidade da granada e, provavelmente, é o resultado da ressurgência astenosférica através da abertura de uma janela astenosférica como consequência da subducção da dorsal de Farallón-Aluk. Os espinélio-lherzolitos mostram características marcantes de metassomatismo relacionado à zona de subducção, tais como pronunciadas anomalias negativas de Nb-Ta-Ti. No entanto, com base nos dados geoquímicos e isotópicos, essas rochas requerem um SCLM heterogêneo, resultante da mistura entre um componente depletado (DMM ou PREMA) e até 15% de componentes derivados da placa oceânica de Aluk. O agente metassomatizante é representado por diferentes proporções de líquidos resultantes da fusão de sedimentos da fossa do Chile (até 60%) e de uma crosta oceânica modificada (mais de 40%). Por fim, o terceiro manuscrito é baseado em composições inéditas de gases nobres e em novas razões isotópicas de Sr-Nd-Pb de xenólitos mantélicos do Campo Vulcânico de Pali-Aike e de Gobernador Gregores. Os dados isotópicos de gases nobres indicam que o SCLM patagônico reflete a mistura entre o ar e dois membros finais mantélicos. Os peridotitos de Pali-Aike representam o SCLM desgaseificado e intrínseco com assinatura fortemente radiogênica/nucleogênica, como mostrado pelas elevadas razões de 4He/3He, 21Ne/22Ne, e 40Ar/36Ar comparadas à fonte de MORB. Em relação aos componentes mantélicos, os peridotitos de Gobernador Gregores representam uma mistura entre o SCLM (Pali-Aike) e o MORB. O metassomatismo de um componente do tipo MORB pode ser observado através das composições isotópicas de He e Ne, podendo ser tectonicamente explicado pela ressurgência do manto astenosférico em resposta à abertura de uma janela astenosférica abaixo da Patagônia como consequência da subducção da dorsal do Chile. Adicionalmente, essas rochas mostram composições depletadas de Sr-Nd-Pb e uma idade de 13,64 ± 0,83 Ma foi obtida através de uma isócrona de Rb-Sr baseada na composição isotópica da rocha-total, clinopiroxênio e flogopita. Esses dados representam a idade de formação da flogopita, que é um mineral essencial para determinar a idade do metassomatismo e sua potencial associação com eventos geotectônicos. Sendo assim, é possível relacionar a formação desse mineral com a colisão da dorsal do Chile contra a fossa do Chile e a subsequente abertura da janela astenosférica.Patagonian continental back-arc offers the opportunity to study the mantle composition because of mantle xenoliths brought to the surface by basaltic lavas. Both provide valuable information about the mantle source, as well as metasomatic processes that promote geochemical and isotopic heterogeneities in the subcontinental mantle. In order to understand the mantle source and contribution of metasomatic agents in samples of mantle xenoliths and alkaline basalts, this study reports new geochemical data, K-Ar ages, Sr-Nd-Pb isotopes and noble gas isotopes. Based on mineralogical, geochemical and Sr-Nd-Pb isotope compositions, the first manuscript of this thesis suggests two new groups of Cenozoic Patagonian basalts with intraplate signatures, Group I and Group II. The studied area is widely distributed through Patagonian continental back-arc. Group I basalts results from small degrees of partial melting (<3%) of a phlogopite-bearing garnet peridotite mantle source at asthenospheric depths (113-134 km) with Sr-Nd-Pb isotopic ratios that represent a depleted OIB-like component. These features suggest a relation between intraplate volcanism and compositional anomalies (“wetspot”), which could be related to a thermal anomaly beneath Patagonia (TP = 1400-1563°C). On the other hand, partial melting (5-10%) of pyroxenite veins close to the lithosphere-asthenosphere boundary (89-94 km) were capable to produce the geochemical and isotopic features of enriched mantle component (EMI) of Group II basalts without thermal anomaly (TP = 1305- 1364°C). In general, the amount of slab components decreases eastward, reflecting across-arc geochemical variation. The second manuscript presents new geochemical and Sr-Nd-Pb isotopic data for spinel-lherzolites and its host basalt. The studied area is represented by a lava flow near Coyhaique, Chilean back-arc. This occurrence is one of the closest to the convergent margin, being ~320 km from the Chile trench. New K-Ar ages for host basalt yielded 54 Ma. Based on geochemical and isotopic data, this OIB-like alkaline basalt was generated by small degrees of partial melting (up to 6%) within the garnet stability field, probably resulting from asthenospheric upwelling through slab window within the subducting Farallón-Aluk spreading ridge. Spinel-lherzolites show marked features of subduction zone metasomatism, such as pronounced negative Nb-Ta-Ti anomalies. However, based on the geochemical and isotopic data, these rocks require a heterogeneous SCLM resulting from mixing between depleted component (DMM or PREMA) and up to 15% of slab-derived components associated to subduction of Aluk oceanic plate. The enriched component added to the SCLM was metasomatized by different extents of melts from subducted Chile trench sediments (up to 60%) and modified oceanic crusts (more than 40%). Finally, the third manuscript is based on inedited noble gas compositions and on new Sr-Nd-Pb isotopic ratios of mantle xenoliths from Pali-Aike Volcanic Field and Gobernador Gregores. Noble gas data indicate that Patagonian SCLM reflects a mixing between air and two mantle endmembers. Pali-Aike peridotites represent degassed and intrinsic SCLM with strongly radiogenic/nucleogenic signature by higher 4He/3He, 21Ne/22Ne, and 40Ar/36Ar ratios than MORB source. In terms of mantle components, GG peridotites represent a mixing between SCLM (Pali-Aike) and MORB. The metasomatism with MORB-like signature can be tectonically explained by asthenospheric mantle upwelling in response to the opening of a slab window beneath Patagonia because of Chile Ridge subduction. Additionally, these rocks show depleted Sr-Nd-Pb isotopic data and an age of 13.64 ± 0.83 Ma was obtained by Rb-Sr isochron including whole-rock, clinopyroxene and phlogopite. This data represents the formation age of phlogopite, which is a key mineral to determine the time of metasomatic imprint and its potential association with geotectonic events. Thus, it is possible to associate the formation of this mineral to collision of Chile Ridge against Chile trench, and the subsequent opening of slab window

Evolução geoquímica do manto litosférico subcontinental do Vulcão Agua Poca, Província Basáltica Andino-Cuyana, Centro-Oeste da Argentina

O campo vulcânico Patagônico é composto pelo vulcanismo datado do Quaternário ao Cretáceo e está amplamente distribuído no ambiente geotectônico de extra back-arc continental. Onze vulcões associados à ocorrência de xenólitos mantélicos estão situados dos 36°13’S aos 44°52’S. Estes vulcões são dominantemente compostos por basanitos e a basaltos alcalinos, que são divididos em dois grupos com base em aspectos petrográficos, geoquímicos e isotópicos. (Grupos I e II). Estes Grupos estão relacionados a fontes mantélicas similares, mas foram submetidos a diferentes processos metassomáticos. Os Grupos I e I foram gerados a partir de baixas taxas de fusão a partir de uma fonte mantélica do tipo OIB na zona de estabilidade da granada, mas o Grupo II tem características de manto enriquecido (EMII) possivelmente herdadas de um agente metassomático relacionado à zona de subducção, enquanto que o Grupo I demonstra assinatura geoquímica de magmas tipo OIB relacionados a fontes mantélicas ricas em flogopita. Os basaltos alcalinos do vulcão Agua Poca (37º01’S - 68º07’W) pertencem ao Grupo II e são traquibasaltos. O vulcão Agua Poca é definido é piroclástico monogenético, é composto por intercalações de camadas de spatter e cinder, hospeda xenólitos mantélicos e está localizado a oeste da Província de La Pampa, no extremo norte da Argentina. As amostras de xenólitos mostram textura protogranular, protogranular a porfiroclástica, porfiroclástica e porfiroclástica a equigranular e são compostos por olivina (fosterita), ortopiroxênio (enstatita), clinopiroxênio (diopsídio) e espinélio (sp). Os xenólitos estudados são peridotitos da fácies espinélio e piroxenitos anidros em basaltos alcalinos do Pleistoceno com #Mg em rocha total de 89 a 91. As assinaturas geoquímicas desses xenólitos mostram correlação negativa entre os principais óxidos quando dispostos contra o #Mg e estão empobrecidos em elementos incompatíveis em relação ao manto primitivo (MP). Os xenólitos do vulcão Agua Poca são caracterizados pelo empobrecimento de ETRP e ETRM normalizados para o MP e pelo fracionamento de ETRL em relação aos ETRP (CeN/YbN = 0,15-0,5), com exceção da amostra HAP10 (1,46). Esse comportamento indica que os xenólitos do terreno Cuyania são o resultado de 1 a 10% de fusão do DMM (Manto Depletado) ou de 8 a 17% do MP (Manto Primitivo). Em geral, os peridotitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta, Pb, Zr e Ti; e anomalias negativas de Rb, Th, Nb, La e Y, enquanto que os piroxenitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta e Pb; e anomalias negativas de Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti e Y. Curvas de mistura calculadas para o resíduo de fusão do MP/DMM com a composição de fluídos/sedimentos derivados de ambientes de subducção indicam interação do manto com até 3% de fluídos/sedimentos. As razões 87Sr/86Sr (0,702874 - 0,704999, com média de 0,704035) são muito similares àquelas definidas para peridotitos com fonte tipo OIB. Agua Poca tem razões 87Sr/86Sr, que estão abaixo daquelas definidas para peridotitos metassomatizados (usualmente >0,705). As razões de Nb/Ta sugerem a presença de um reservatório eclogítico refratário subductado fusão parcial gerando líquidos alcalinos com razões Nb/Ta supercondríticas.The Patagonian Volcanic Field composed of late Cretaceous to Quaternary volcanism is widely distributed in a continental extra back-arc geotectonic environment. Eleven monogenetic volcanoes accompanied with ultramafic xenoliths are situated from 36°13′S to 44°52′S. These volcanoes are dominantly composed of basanite to alkaline basalt, which are divided into two groups, based on mineralogy, geochemical and isotope compositions (Groups I and II). These Groups are originated from the similar subcontinental mantle sources, but were undergone to different metasomatism processes. Groups I and II were generated from low melting degrees of an OIB-like garnet peridotite, but the Group II has enriched mantle (EMII) characteristics possibly inherited from on-going subduction related metasomatism, while Group I demonstrates the OIB-like signature, which might result from phlogopite-bearing in the subcontinental lithosphere. The alkaline basalts from Agua Poca volcano (37º01’S - 68º07’W) belong to the Group II and are trachybasalts. The Agua Poca volcano is a monogenetic pyroclastic volcano composed by intercalation of spatter and cinder layers, host ultramafic mantle xenoliths and is located in the West of the La Pampa Province, Northernmost of Argentine Patagonia. The xenoliths show protogranular, protogranular to porphyroclastic, porphyroclastic and porphyroclastic to equigranular textures, and are composed of olivine (fosterite), orthopyroxene (enstatite), clinopyroxene (diopside) and spinel (sp). The studied xenoliths are anhydrous spinel-bearing peridotite and pyroxenite xenoliths in Pleistocene alkali basalts with whole rock Mg# from 88 to 91. Geochemical signatures of the mantle xenoliths show negative correlation between main oxides against Mg# and depletion in incompatible elements compared to primitive mantle (PM). Agua Poca mantle xenoliths are characterized by flat Sun & McDonough (1989) primitive mantle (PM) normalized HREE and MREE patterns, and depletion of LREE compared to HREE (CeN/YbN = 0.15-0.5), with exception of the HAP10 (1.46) sample. These characteristics suggest that partial melting event is the main process responsible for the generation of these xenoliths. Model calculations suggest that the xenoliths are the result of 1 to 10% of DMM (Depleted Mantle MORB) or 8 to 17% of PM partial melting. Peridotite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta, Pb, Zr and Ti; and negative anomalies of Rb, Th, Nb, La and Y, while the pyroxenite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta and Pb; and negative anomalies of Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti and Y. Mixing curves calculated to mixtures of melting residue of PM/DMM and fluid or sediment compositions related to subduction tectonic setting end members suggest up to 3% of interaction of the fluid sediment on the depleted mantle residue. 87Sr/86Sr ratios (0.702874 - 0.704999, with average of 0.704035) are similar to those defined to peridotites with OIB source (87Sr/86Sr = 0.70244 to 0.70502), being close to Depleted Mantle (DM; 87Sr/86Sr = 0.7023 to 0.7032) values. Nb/Ta ratios suggest that Agua Poca xenoliths were undergone to partial melting processes that generated alkaline magmas with superchondritic Nb/Ta ratios

Heterogeneidade geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb e gases nobres) do manto superior patagônico: depleção e metassomatismo em um ambiente de Back-Arc continental

A região de back-arc continental da Patagônia oferece a oportunidade de estudar a composição do manto terrestre, pois amostras de xenólitos mantélicos trazidas à superfície por lavas basálticas. Ambas fornecem valiosas informações sobre a fonte, bem como dos processos metassomáticos que promovem heterogeneidades geoquímicas e isotópicas no manto subcontinental. Com o objetivo de compreender a gênese e a contribuição de agentes metassomáticos em amostras de xenólitos mantélicos e de basaltos alcalinos, o presente estudo reporta novos dados geoquímicos, idades K-Ar, isótopos de Sr-Nd-Pb e isótopos de gases nobres. Com base nas composições mineralógicas, geoquímicas e isotópicas (Sr-Nd-Pb), o primeiro manuscrito desta tese propõe dois novos grupos de basaltos datados do Cenozoico com assinatura intraplaca, Grupo I e Grupo II. A área de estudo está amplamente distribuída através do back-arc continental da Patagônia. Os basaltos do Grupo I são resultantes de baixos graus de fusão parcial (<3%) a partir de uma fonte astenosférica com flogopita estável na zona de estabilidade de granada-peridotitos (113-134 km) com razões isotópicas de Sr-Nd-Pb representativas de OIB depletado. Essas características sugerem que o vulcanismo intraplaca tem relação com anomalias composicionais (“wetspots”), o que poderia estar relacionado a uma anomalia térmica abaixo da Patagônia (TP = 1400-1563°C). Por outro lado, sugerimos que a fusão parcial (5-10%) de veios piroxeníticos próximos ao limite litosferaastenosfera (89-94 km) foram capazes de produzir as características geoquímicas e isotópicas de manto enriquecido (EMI) observadas nos basaltos do Grupo II sem a influência de anomalia térmica (TP = 1305-1364°C). Em geral, a quantidade de componentes derivados da placa diminui em direção à leste, refletindo variação geoquímica a partir da distância do arco vulcânico. O segundo manuscrito apresenta novos dados geoquímicos e isotópicos (Sr-Nd-Pb) de amostras de espinélio-lherzolitos e de seus basaltos hospedeiros. A área de estudo é representada por um fluxo de lava próximo à cidade de Coyhaique, back-arc chileno. Essa ocorrência é uma das mais próximas da margem convergente, estando a ~320 km da fossa do Chile. A idade K-Ar obtida para as amostras do basalto hospedeiro são de 54 Ma. Com base nos dados geoquímicos e isotópicos, esse basalto alcalino apresenta assinatura do tipo OIB (OIB-like), foi gerado a partir de baixos graus de fusão parcial (até 6%) dentro do campo de estabilidade da granada e, provavelmente, é o resultado da ressurgência astenosférica através da abertura de uma janela astenosférica como consequência da subducção da dorsal de Farallón-Aluk. Os espinélio-lherzolitos mostram características marcantes de metassomatismo relacionado à zona de subducção, tais como pronunciadas anomalias negativas de Nb-Ta-Ti. No entanto, com base nos dados geoquímicos e isotópicos, essas rochas requerem um SCLM heterogêneo, resultante da mistura entre um componente depletado (DMM ou PREMA) e até 15% de componentes derivados da placa oceânica de Aluk. O agente metassomatizante é representado por diferentes proporções de líquidos resultantes da fusão de sedimentos da fossa do Chile (até 60%) e de uma crosta oceânica modificada (mais de 40%). Por fim, o terceiro manuscrito é baseado em composições inéditas de gases nobres e em novas razões isotópicas de Sr-Nd-Pb de xenólitos mantélicos do Campo Vulcânico de Pali-Aike e de Gobernador Gregores. Os dados isotópicos de gases nobres indicam que o SCLM patagônico reflete a mistura entre o ar e dois membros finais mantélicos. Os peridotitos de Pali-Aike representam o SCLM desgaseificado e intrínseco com assinatura fortemente radiogênica/nucleogênica, como mostrado pelas elevadas razões de 4He/3He, 21Ne/22Ne, e 40Ar/36Ar comparadas à fonte de MORB. Em relação aos componentes mantélicos, os peridotitos de Gobernador Gregores representam uma mistura entre o SCLM (Pali-Aike) e o MORB. O metassomatismo de um componente do tipo MORB pode ser observado através das composições isotópicas de He e Ne, podendo ser tectonicamente explicado pela ressurgência do manto astenosférico em resposta à abertura de uma janela astenosférica abaixo da Patagônia como consequência da subducção da dorsal do Chile. Adicionalmente, essas rochas mostram composições depletadas de Sr-Nd-Pb e uma idade de 13,64 ± 0,83 Ma foi obtida através de uma isócrona de Rb-Sr baseada na composição isotópica da rocha-total, clinopiroxênio e flogopita. Esses dados representam a idade de formação da flogopita, que é um mineral essencial para determinar a idade do metassomatismo e sua potencial associação com eventos geotectônicos. Sendo assim, é possível relacionar a formação desse mineral com a colisão da dorsal do Chile contra a fossa do Chile e a subsequente abertura da janela astenosférica.Patagonian continental back-arc offers the opportunity to study the mantle composition because of mantle xenoliths brought to the surface by basaltic lavas. Both provide valuable information about the mantle source, as well as metasomatic processes that promote geochemical and isotopic heterogeneities in the subcontinental mantle. In order to understand the mantle source and contribution of metasomatic agents in samples of mantle xenoliths and alkaline basalts, this study reports new geochemical data, K-Ar ages, Sr-Nd-Pb isotopes and noble gas isotopes. Based on mineralogical, geochemical and Sr-Nd-Pb isotope compositions, the first manuscript of this thesis suggests two new groups of Cenozoic Patagonian basalts with intraplate signatures, Group I and Group II. The studied area is widely distributed through Patagonian continental back-arc. Group I basalts results from small degrees of partial melting (<3%) of a phlogopite-bearing garnet peridotite mantle source at asthenospheric depths (113-134 km) with Sr-Nd-Pb isotopic ratios that represent a depleted OIB-like component. These features suggest a relation between intraplate volcanism and compositional anomalies (“wetspot”), which could be related to a thermal anomaly beneath Patagonia (TP = 1400-1563°C). On the other hand, partial melting (5-10%) of pyroxenite veins close to the lithosphere-asthenosphere boundary (89-94 km) were capable to produce the geochemical and isotopic features of enriched mantle component (EMI) of Group II basalts without thermal anomaly (TP = 1305- 1364°C). In general, the amount of slab components decreases eastward, reflecting across-arc geochemical variation. The second manuscript presents new geochemical and Sr-Nd-Pb isotopic data for spinel-lherzolites and its host basalt. The studied area is represented by a lava flow near Coyhaique, Chilean back-arc. This occurrence is one of the closest to the convergent margin, being ~320 km from the Chile trench. New K-Ar ages for host basalt yielded 54 Ma. Based on geochemical and isotopic data, this OIB-like alkaline basalt was generated by small degrees of partial melting (up to 6%) within the garnet stability field, probably resulting from asthenospheric upwelling through slab window within the subducting Farallón-Aluk spreading ridge. Spinel-lherzolites show marked features of subduction zone metasomatism, such as pronounced negative Nb-Ta-Ti anomalies. However, based on the geochemical and isotopic data, these rocks require a heterogeneous SCLM resulting from mixing between depleted component (DMM or PREMA) and up to 15% of slab-derived components associated to subduction of Aluk oceanic plate. The enriched component added to the SCLM was metasomatized by different extents of melts from subducted Chile trench sediments (up to 60%) and modified oceanic crusts (more than 40%). Finally, the third manuscript is based on inedited noble gas compositions and on new Sr-Nd-Pb isotopic ratios of mantle xenoliths from Pali-Aike Volcanic Field and Gobernador Gregores. Noble gas data indicate that Patagonian SCLM reflects a mixing between air and two mantle endmembers. Pali-Aike peridotites represent degassed and intrinsic SCLM with strongly radiogenic/nucleogenic signature by higher 4He/3He, 21Ne/22Ne, and 40Ar/36Ar ratios than MORB source. In terms of mantle components, GG peridotites represent a mixing between SCLM (Pali-Aike) and MORB. The metasomatism with MORB-like signature can be tectonically explained by asthenospheric mantle upwelling in response to the opening of a slab window beneath Patagonia because of Chile Ridge subduction. Additionally, these rocks show depleted Sr-Nd-Pb isotopic data and an age of 13.64 ± 0.83 Ma was obtained by Rb-Sr isochron including whole-rock, clinopyroxene and phlogopite. This data represents the formation age of phlogopite, which is a key mineral to determine the time of metasomatic imprint and its potential association with geotectonic events. Thus, it is possible to associate the formation of this mineral to collision of Chile Ridge against Chile trench, and the subsequent opening of slab window

Caracterização petrográfica dos xenólitos mantélicos do Cerro Chenque, "Extra" back-arc da Patagônia Argentina

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Zona de subducção associada a uma "paleo-pluma" mantélica gerando magmas metassomatizados do tipo OIB região de "extra" Back-Arc da Patagônia Argentina

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El Telegrama del Rif: El Telegrama del Rif - Año XVI Número 10068 - 1917 junio 20 (20/06/1917)

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