Precambrian to modern manganese mineralization: changes in ore type and depositional environment

Manganese mineralization is diverse in occurrence, origin, mineralogy and geochemistry. These variations reflect differences in the processes of formation and depositional environments, which in turn are a response to changes in the land-ocean-atmosphere system over geological time. As such, manganese deposits can act as markers of major events in the dynamic evolution of the Earth's surface. Modern manganese accumulations provide insights into key factors controlling manganese deposition that cannot readily be determined from examination of ancient ores. A knowledge of oceanic currents, ocean chemistry or small-scale variations in physicochemical patterns of recent basins, for example, may extend our understanding of depositional processes in the past. Equally, the study of Precambrian deposits not only elucidates ancient mechanisms of manganese metallogenesis, but also helps to unravel the impact of comprehensive environmental changes on metal deposition on a scale not realized in younger geological times

Combined U-Pb and Lu-Hf isotope analyses by laser ablation MC-ICP-MS : methodology and applications

O sistema isotópico Lutécio-Hafnio representa uma das ferramentas mais recentes e poderosas para estudos isotópicos e geocronológicos. Análises combinadas in situ de U-Pb e Lu-Hf sobre zircão pelo LA-MC-ICP-MS permitem caracterizar isotopicamente o magma onde ele cristalizou, fornecendo valiosas informações para estudos de proveniência de sedimento e de evolução crustal. Nesse trabalho descrevemos a sistemática de Lu-Hf pelo LA-MC-ICP-MS implantada no laboratório de Geocronologia da Universidade de Brasília e reportamos os resultados obtidos de repetidas análises de três padrões de zircão: GJ-1 = 0.282022 ± 11 (2SD, n=56), Temora 2 = 0.282693 ± 14 (2SD, n=25) and UQ-Z = 0.282127 ± 33 (2SD, n=11). Foi também caracterizada arazão isotópica 176Hf/177Hf(0.282352 ± 22, 2SD, n=14) de um zircão usado como padrão interno do laboratório. Como aplicação geológica, analisamos dois zircões complexos selecionados a partir de uma amostra de migmatito da Província de Borborema, NE do Brasil. Sobre a base dos dados U-Pb e Lu-Hf foram identificados em ambos os zircões dois eventos de cristalização. Um evento mais antigo de 2.05 Ga nos núcleos herdados, representa um evento magmático Paleoproterozoico bem conhecido na Província Borborema. Um segundo evento de ~ 575 Ma, reconhecido nas bordas, representa um evento magmático-metamórfico Neoproterozóico (Brasiliano). ________________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe Lutetium-Hafnium isotopic system represents one of the most innovative and powerful tools for geochronology and isotopic studies. Combined U-Pb and Lu-Hf in situ analyses on zircon by LA-MC-ICP-MS permit to characterize isotopically the host magma from which it crystallized furnishing significant information for sediment provenance and crustal evolution studies. In this paper e describe the Lu-Hf systematic by LA-MC-ICP-MS developed in the laboratory of Geochronology of the University of Brasilia and report the results obtained by repeated analyses of 176Hf/177Hf isotopic ratio of three zircon standards: GJ-1 = 0.282022 ± 11 (n=56), Temora 2 = 0.282693 ± 14 (n=25) and UQZ = 0.282127 ± 33 (n=11). The 176Hf/177Hf ratio (0.282352 ± 22, n=14) of gem quality zircon used as in-house standard have been also characterized. As a geological application, we analyzed two complex zircons selected from a migmatitic rocks from the Borborema Province, NE Brazil. On the basis of U-Pb and Lu-Hf data, two main crystallization events have been identified in both studied zircons. An older event at ca. 2.05 Ga recognized in the inherited cores represents a well-characterized paleoproterozoic magmatic event that affected the whole Borborema Province. A second crystallization event at ~ 575 Ma, recognized at the rims, represents a Neoproterozoic (Brazilian) high grade metamorphic-magmatic event

High spatial resolution analysis of Pb and U isotopes for geochronology by laser ablation multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-MC-ICP-MS)

A determinação de idades através do decaimento dos isótopos radioativos 235U e 238U para os isótopos radiogênicos 207Pb e 206Pb, respectivamente, utilizando o mineral zircão (ZrSiO4), é amplamente aplicada para decifrar processos geológicos. Um novo método tem sido desenvolvido nos últimos anos, a ablação a laser multi-coletor espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (LA-MC-ICP-MS), superando o laborioso trabalho anteriormente necessário em outros métodos, na preparação de amostras, e permite obtenção de razões isotópicas com alta resolução espacial de micrômetros. O presente estudo descreve os procedimentos analíticos e os métodos usados na redução de dados que estão sendo aplicados no Laboratório de Geocronologia da Universidade de Brasília. Explora-se a precisão e exatidão do método através da análise de três padrões internacionais de zircão. Observa-se uma precisão entre 1,9 a 3,7% (2σ desvio padrão) e uma exatidão de 0,6 a 3,8% (2σ desvio padrão) para as razões isotópicas de Pb e U dos padrões. Também foram obtidas idades pelo método LA-ICP-MS de duas amostras de zircões naturais, que já foram datadas anteriormente por outros métodos analíticos. A comparação dos resultados mostra uma boa conformidade das idades obtidas, dentro dos limites de erro.Os dados demonstram o grande potencial do método analítico para análises isotópicas rápidas, precisas e exatas de U-Pb, numa escala de micrômetros. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACTAge determinations using the 235U and 238U radioactive decay series to the daughter isotopes 207Pb and 206Pb, respectively, using the mineral zircon (ZrSiO4), are widely used to decipher geological processes. A new method developed in the last couple of years, the laser ablation multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-MC-ICP-MS), overcomes previous laborious sample preparation, and yields isotopic ratios and age data with a high spatial resolution of ten of microns. The present study describes the analytical set-up and data reduction process as presently applied at the Laboratory for Geochronology of the University of Brasília. It explores the precision and accuracy of the method by cross-analysing three international zircon standards. We arrive at a precision of 1.9 to 3.7% (2σ SD) and an accuracy of 0.6 to 3.8% (2σ SD) for and U isotopic ratios of the standards. We also apply the method to two natural zircon samples, which have previously been dated by other analytical methods. A comparison of the results show a good conformity of the age data,being whitin the error limits. The data demonstrate the great analytical potential of the method for rapid, precise and accurate U-Pb isotopic analyses on the micron scale

Combined U-Pb and Lu-Hf isotope analyses by laser ablation MC-ICP-MS: methodology and applications

The Lutetium-Hafnium isotopic system represents one of the most innovative and powerful tools for geochronology and isotopic studies. Combined U-Pb and Lu-Hf in situ analyses on zircon by LA-MC-ICP-MS permit to characterize isotopically the host magma from which it crystallized furnishing significant information for sediment provenance and crustal evolution studies. In this paper e describe the Lu-Hf systematic by LA-MC-ICP-MS developed in the laboratory of Geochronology of the University of Brasilia and report the results obtained by repeated analyses of 176Hf/177Hf isotopic ratio of three zircon standards: GJ-1 = 0.282022 ± 11 (n=56), Temora 2 = 0.282693 ± 14 (n=25) and UQZ = 0.282127 ± 33 (n=11). The 176Hf/177Hf ratio (0.282352 ± 22, n=14) of gem quality zircon used as in-house standard have been also characterized. As a geological application, we analyzed two complex zircons selected from a migmatitic rocks from the Borborema Province, NE Brazil. On the basis of U-Pb and Lu-Hf data, two main crystallization events have been identified in both studied zircons. An older event at ca. 2.05 Ga recognized in the inherited cores represents a well-characterized paleoproterozoic magmatic event that affected the whole Borborema Province. A second crystallization event at ~ 575 Ma, recognized at the rims, represents a Neoproterozoic (Brazilian) high grade metamorphic-magmatic event.O sistema isotópico Lutécio-Hafnio representa uma das ferramentas mais recentes e poderosas para estudos isotópicos e geocronológicos. Análises combinadas in situ de U-Pb e Lu-Hf sobre zircão pelo LA-MC-ICP-MS permitem caracterizar iso-topicamente o magma onde ele cristalizou, fornecendo valiosas informações para estudos de proveniência de sedimento e de evolução crustal. Nesse trabalho descrevemos a sistemática de Lu-Hf pelo LA-MC-ICP-MS implantada no laboratório de Geocronologia da Universidade de Brasília e reportamos os resultados obtidos de repetidas análises de três padrões de zircão: GJ-1 = 0.282022 ± 11 (2SD, n=56), Temora 2 = 0.282693 ± 14 (2SD, n=25) and UQ-Z = 0.282127 ± 33 (2SD, n=11). Foi também caracterizada arazão isotópica 176Hf/177Hf(0.282352 ± 22, 2SD, n=14) de um zircão usado como padrão interno do laboratório. Como aplicação geológica, analisamos dois zircões complexos selecionados a partir de uma amostra de migmatito da Província de Borborema, NE do Brasil. Sobre a base dos dados U-Pb e Lu-Hf foram identificados em ambos os zircões dois eventos de cristalização. Um evento mais antigo de 2.05 Ga nos núcleos herdados, representa um evento magmático Paleoproterozoico bem conhecido na Província Borborema. Um segundo evento de ~ 575 Ma, reconhecido nas bordas, representa um evento magmático-metamórfico Neoproterozóico (Brasiliano)