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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2022.tde-08052023-083248
Document
Author
Full name
Laísa de Assis Batista
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Moraes, Renato de (President)
Alves, Adriana
Giustina, Maria Emilia Schutesky Della
Heilbron, Monica da Costa Pereira Lavalle
Luvizotto, George Luiz
Title in Portuguese
Petrocronologia de zircão e monazita em migmatitos: controles estruturais, texturais e geoquímicos na transição anfibolito-granulito
Keywords in Portuguese
Anatexia
Discordância
Elementos terras-raras
Elementos-traço
Geocronologia U-Pb
REE
Abstract in Portuguese
A geocronologia U-Pb de zircão e monazita é uma ferramenta essencial para a reconstrução geodinâmica pré-cambriana, com grande aplicabilidade devido à ocorrência comum desses minerais em rochas crustais, alta temperatura de fechamento da difusão de Pb nas estruturas cristalinas, resistência ao intemperismo, capacidade de registro policíclico, e às três cadeias de decaimento datáveis para o sistema isotópico. A petrocronologia alia dados geocronológicos ao cálculo de equilíbrio termodinâmico de fases, refinando e detalhando as escalas de tempo (t) e condições P-T dos processos petrogenéticos crustais. Entretanto, ainda é um desafio a realização de geocronologia e petrocronologia em amostras que sofreram desequilíbrio e abertura do sistema geoquímico. Neste sentido, utilizamos análises discordantes e concordantes de zircão e monazita em domínios pobres e ricos em fundido de migmatitos pelíticos e máficos dentro da zona de interferência entre os orógenos Brasília (700560 Ma) e Ribeira (600492 Ma), SE Brasil, para discutir: (a) a confiabilidade das idades máximas de deposição para os protólitos sedimentares a partir do sistema U-Pb em núcleos de zircão e (b) a idade e a escala temporal dos eventos metamórficos registrados em sobrecrescimentos de zircão e monazita metamórfica. A conexão entre idade e geoquímica de zircão e monazita, aliada ao monitoramento do crescimento de granada, xenotímio e à evolução da fusão parcial nos metassedimentos; integrados à modelagem de discordância do zircão, modelagem 1-D do fluxo geotérmico e equilíbrios de fase nos sistemas (Y+P+F+REE)MNCKFMASHTO reconstituem o comportamento do sistema pelítico, que sofreu abertura parcial na transição anfibolitogranulito. O aumento de temperatura e a extração de fundido favorecem a homogeneização isotópica nas rochas paraderivadas, enquanto a interação com o fundido das encaixantes dispara a fusão parcial e geração de zircão nas intercalações máficas da região. Como resultado, propomos: (a) idade máxima de deposição em 730 Ma para rochas relacionadas à unidade Santo Antônio na região de estudo, contrastante à idade criogeniana definida regionalmente; (b) pelo menos 120 Ma de evolução para o metamorfismo do Orógeno Brasília Meridional (680560 Ma); e (c) a restrição do metamorfismo Ribeira a uma discreta sobreimpressão cambriana estática (c. 520 Ma) na área investigada. A reconstrução dos controles geoquímicos em diversos domínios de equilíbrio local demonstra a influência da paragênese acessória no equilíbrio da monazita; e que núcleos e bordas de zircão não representam, exclusivamente, domínios de herança e metamorfismo em sistemas suprasolidus.
Title in English
Petrochronology of zircon and monazite in migmatites: structural, textural and geochemical controls in the amphibolite-granulite transition
Keywords in English
Anatexis
Discordance
Garnet
Monazite
REE
Trace elements
U-Pb Geochronology
Zircon
Abstract in English
The UPb geochronology of zircon and monazite is one touchstone to the reconstruction of the Precambrian geodynamics due to the strong mineral resistance to weathering and capability of recording multiple growth cycles, high closure temperature of Pb diffusion, and the three datable isotopic chains of decay of the isotopic system. Petrochronology is concerned with linking age data to phase equilibria calculation, refining and detailing the timescales and conditions of crustal petrogenetic processes. However, a challenge still remains for conducting geochronology and petrochronology forsamples that have undergone disequilibrium and partial isotopic reset. We address filling this gap by analysing discordant and concordant zircon and monazite from melt-poor and -rich domains of semipelitic, pelitic and mafic migmatites within the interference zone between the Brasília (700560 Ma) and Ribeira (600492 Ma) orogens, SE Brazil, in order to discuss (a) the maximum depositional ages for the protolith sediments and (b) the age and timescale of metamorphic events. We do this by linking age and geochemistry of zircon and monazite to the growth of garnet, xenotime, and the anatectic melt evolution; and use discordance modelling of zircon, 1-D modelling of the geothermal flow and phase equilibria in the (LREE, Mn)NCKFMASHTO system to undo partial reset/open system behaviour. As result, we propose: (a) a maximum deposition age of ca. 730 Ma, which contrasts with the Cryogenian age currently proposed for the semipelitic rocks in the studied area; (b) at least 120 Myrs of evolution for the Brasília-aged metamorphism (680560 Ma); and (c) that the Ribeira orogeny is restricted to a discrete static Cambrian overprint (c. 520 Ma) in the area. Arriving at these interpretations by seeing through the partial isotopic resetting requires careful assessment and processing of the datasets and highlights that zircon cores and rims do not exclusively represent inheritance and metamorphic domains, respectively.
 
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Publishing Date
2023-05-08
 
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