DEGEO - Departamento de Geologia
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Item Assessing the U-Pb, Sm-Nd and Sr-Sr isotopic compositions of the sume apatite as a reference material for LA-ICP-MS analysis.(2022) Lana, Cristiano de Carvalho; Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Mazoz, Ariela Oliveira; Buick, Ian S.; Kamo, Sandra L.; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Wang, Hao; Moreira, Hugo Souza; Babinski, Marly; Queiroga, Gláucia NascimentoThis study has determined the trace element and the U-Pb, Sm-Nd and Sr-Sr isotope composition of the Sume apatite (from NE Brazil) to assess its suitability as a primary/secondary reference material for LA-ICP-MS. Reproducibility tests demonstrate that one batch (~ 100 g) of the Sume apatite (Sum e-570) is uniform in terms of Nd-Nd and U-Pb isotope compositions. Bulk isotope dilution TIMS/ICP-MS and LA-MC-ICP-MS analyses confirm that the apatite is well suited for use as quality control material for Nd isotopes and U-Pb geochronology. U-Pb ID-TIMS analyses yield weighted mean ratios of 0.09211 0.00053 (2s; 206Pb*/238U) and 0.06120 0.00063 (2s; 207Pb*/206Pb*) and a weighted mean 206Pb*/238U date of 568 3 Ma (95% c.l.). U-Pb LA-(SF/MC)-ICP-MS runs using Sume-570 as a primary RM and reproduces the dates of other established RMs within 1% deviation (except for Durango 2–4%). Major and trace element abundances show that Sume-570 is a fluorapatite derived from a syenitic source. It also strongly shows LREE-enriched chondrite-normalised REE patterns with significant negative Eu anomalies, due to crystallisation of plagioclase in the residue.Item An exotic Cretaceous kimberlite linked to metasomatized lithospheric mantle beneath the southwestern margin of the São Francisco Craton, Brazil.(2022) Carvalho, Luisa Diniz Vilela de; Jalowitzki, Tiago Luis Rei; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Rocha, Marcelo Peres; Pereira, Rogério Silvestre; Lana, Cristiano de Carvalho; Castro, Marco Paulo de; Queiroga, Gláucia Nascimento; Fuck, Reinhardt AdolfoWe present major and trace element compositions of mineral concentrates comprising garnet xenocrysts, ilmenite, phlogopite, spinel, zircon, and uncommon minerals (titanite, calzirtite, anatase, baddeleyite and pyrochlore) of a newly discovered Late Cretaceous kimberlite (U-Pb zircon age 90.0 ± 1.3 Ma; 2r) named Osvaldo França 1, located in the Alto Paranaíba Igneous Province (APIP), southeastern Brazil. Pyrope grains are lherzolitic (Lherz-1, Lherz-2 and Lherz-3), harzburgitic (Harz-3) and wehrlitic (Wehr-2). The pyrope xenocrysts cover a wide mantle column in the subcratonic lithosphere (66–143 km; 20–43 kbar) at relatively low temperatures (811–875 C). The shallowest part of this mantle is represented by Lherz-1 pyropes (20–32 kbar), which have low-Cr (Cr2O3 = 1.74–6.89 wt.%) and fractionated middle to heavy rare earth elements (MREE-HREE) pattern. The deepest samples are represented by Lherz-2, Lherz-3, Harz-3, and Wehr-2 pyropes (36–43 kbar). They contain high-Cr contents (Cr2O3 = 7.36–11.19 wt.%) and are char- acterized by sinusoidal (Lherz-2 and Wehr-2) and spoon-like (Lherz-3 and Harz-3) REE patterns. According to their REE and trace elements, pyrope xenocrysts have enriched nature (e.g., Ce and Yb vs. Cr2O3), indicating that the cratonic lithosphere has been affected by a silicate melt with subalkaline/ tholeiite composition due to their low Zr, Ti and Y concentrations. Besides minerals with typical kimber- litic signatures, such as ilmenite and zircon, the exotic compositions of phlogopite and ulvöspinel suggest an enriched component in the magma source. The formation of rare mineral phases with strong enrich- ment of light-REE (LREE) and high field strength elements (HFSE) is attributed to the late-stage kimber- litic melt. We propose a tectonic model where a thermal anomaly, represented by the low-velocity seismic anomaly observed in P-wave seismic tomography images, supplied heat to activate the alkaline magmatism from a metasomatized cratonic mantle source during the late-stages of Gondwana fragmen- tation and consequent South Atlantic Ocean opening. The metasomatism recorded by mineral phases is a product of long-lived recycling of subducted oceanic plates since the Neoproterozoic (Brasiliano Orogeny) or even older collisional events, contributing to the exotic character of the Osvaldo França 1 kimberlite, as well as to the cratonic lithospheric mantle.Item Petrogênese e idade química U-Th-Pb dos pegmatitos de Itambé (BA) registradas pela monazita.(2020) Ferreira, Rafael de Magalhães Gomes; Chaves, Alexandre de Oliveira; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Gonçalves, Guilherme de OliveiraImagens de elétrons retro-espalhados e microanálises químicas por microssonda eletrônica foram obtidas a partir de cristais de monazita pertencentes aos pegmatitos Bananeira, Itambé, Coqueiro, Cavada e Paraíso do município de Itambé-BA, inseridos na Província Pegmatítica Oriental Brasileira (PPOB). Os cristais mostram-se homogêneos, ou seja, livres de domínios/zoneamentos composicionais e seus teores de U, Th e Pb permitiram a obtenção de idade química média de 502 Ma para o distrito pegmatítico de Itambé. Seus padrões de terras raras normalizados ao condrito mostram anomalia positiva de Sm, elemento fortemente particionado em anfibólio. Esta anomalia sugere que no contexto pós-colisional do Orógeno Araçuaí houve a fusão parcial da rocha encaixante biotita-hornblenda gnaisse durante o processo de descompressão regional associado ao colapso do orógeno, gerando um magma granítico hidratado o bastante para permitir o avolumado crescimento de cristais dos pegmatitos de Itambé, incluindo a monazita. Este mineral atua, portanto, não só como um geocronômetro, mas também como importante indicador petrogenético dos pegmatitos estudados.Item Obtaining and maintaining the distribution of natural reference materials for UPb geochronology by LA-ICP-MS : protocols and future perspectives.(2020) Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Lana, Cristiano de Carvalho; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Buick, Ian S.; Santos, Maristella MoreiraItem Twenty million years of post-orogenic fluid production and hydrothermal mineralization across the external Araçuaí orogen and adjacent São Francisco craton, SE Brazil.(2019) Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Lana, Cristiano de Carvalho; Buick, Ian S.; Alkmim, Fernando Flecha de; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Queiroga, Gláucia NascimentoThe Araçuaí orogen (AO) is a hot orogenic system that is known for its widespread and long-lived magmatism (630–480 Ma).Within the last c. 20 million years of its evolution, the AO saw the widespread development of hydrothermal systems in its lower-grade external fold-and-thrust belt and its Foreland Domain (eastern margin of the adjoining São Francisco craton). U\\Pb crystallization ages for hydrothermal monazite, rutile, and xenotime indicate that fluid circulation along the entire AO occurred between 515 to ca. 495 Ma, largely overlapping with U\\Pb ages of hydrothermal systems and mineralized zones in the adjacent São Francisco craton. Titanium-inquartz thermometry suggests that most hydrothermal systems closed at temperatures of ca. 360 °C. The Sm\\Nd isotope composition of the vein monazite samples ranges from εNd500Ma −16.8 to −17.8, and one less-evolved sample with εNd500Ma of −5.9. The Sm\\Nd isotope compositions overlap with the bulk rock Sm\\Nd data for the Espinhaço Supergroup, suggesting that the hydrothermal veins in this study are mainly related to metamorphic fluids derived from the prograde dehydration of low-grade metasedimentary rocks. The U\\Pb ages, Sm\\Nd isotope composition, and vein mineralogy are all consistent with a 20 My period of channelized fluid flow, characterized by an oxidizing, low pH, REE-, P-, and Ti-bearing aqueous metamorphic fluid. The expression of supercritical fluid flow in the core of the AO is given by the emplacement of large volumes of bare/mineralized pegmatite bodies and regional resetting of monazite ages in host rocks. On a regional context, this widespread fluid flow is associated with a high-T, low-P metamorphism that marks the beginning of the post-collisional decompression of the orogeny, which is associated with lithospheric mantle delamination. The reorganization of mass and heat, due to extensional collapse, resulted in multi-sourced fluid production and mineralization from deep to shallow crustal levels that affected an area of over 400.000 km2 along the eastern border of the São Francisco Craton.Item Geocronologia U-Pb de minerais hidrotermais : materiais de referência, métodos e aplicações.(2018) Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Lana, Cristiano de Carvalho; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Zincone, Stéfano Albino; Queiroga, Gláucia Nascimento; Valeriano, Claudio de Morisson; Dussin, Ivo AntonioFluidos possuem um papel importante na evolução da crosta continental. Uma forma de investigar estes fluidos é o estudo de veios de quartzo, já que representam sistemas hidrotermais fossilizados. Estes veios podem conter fases minerais portadoras de U, podendo ser utilizadas para definir o tempo de geração e colocação destes fluidos. Para estudar estes minerais, faz-se necessário a utilização de técnicas de alta resolução espacial, como o LA-ICP-MS. Como minerais hidrotermais normalmente possuem baixo conteúdo de U, é necessário utilizar um equipamento de maior sensibilidade de forma a obter acurácia e precisão satisfatórias. Aqui é descrito o método de geocronologia U-Pb de alta-precisão utilizando o LA-MC-ICP-MS na UFOP. A maior estabilidade e sensibilidade do sistema LA-MC-ICP-MS permite acurácia e precisão das razões isotópicas de interesse ficarem entre 0.5 e 1.0% (2s), mesmo quando é analisado o zircão de baixo-U Rio do Peixe. Ainda, a utilização de materiais de referência (MR) matrizcompatíveis é necessária de forma a reduzir fracionamentos induzidos pelo laser. Desta forma, são aqui caracterizados megacristais de monazita hidrotermal (Diamantina) e xenotima aluvial (hidrotermal?; Datas) como potenciais MR para utilização como matriz-compatíveis na geocronologia U-Pb por LAICP-MS e/ou SIMS. As amostras são provenientes da Serra do Espinhaço (SE), porção externa do Orógeno Araçuaí (AO; 630-480 Ma), na borda leste do cráton São Francisco, onde diversos veios de quartzo cortam as rochas de baixo grau deste domínio. A monazita Diamantina possui uma idade 206Pb*/238U média ponderada de 495.26 ± 0.54 Ma (95% c.l.; ID-TIMS). A xenotima Datas (cristais XN01 e XN02) possui uma idade 206Pb*/238U média ponderada entre 513.4 ± 0.5 Ma e 515.4 ± 0.2 Ma (2s; ID-TIMS). Idades adquiridas por diferentes métodos (LA-(Q,SF,MC)-ICP-MS e/ou SIMS) concordam, dentro do erro, com os dados de ID-TIMS. Rodadas U-Pb por LA-ICP-MS utilizando Diamantina e Datas como MR primário reproduziram, dentro do erro, idades de outros MR com < 1% de desvio. Finalmente, amostras de monazita, rutilo e xenotima de outros veios de quartzo da borda leste cratônica (QF, SE, Novo Horizonte) foram utilizadas para determinar o tempo, distribuição regional e inferir possíveis fontes destes fluidos. Idades U-Pb por LA-ICP-MS ficaram entre 515-495 Ma. Composição isotópica Sm-Nd das amostras de monazita estão entre εNd500Ma -16.8 e -17.8, com uma amostra menos evoluída em εNd500Ma = -5.9. Compilação de idades de monazita do OA produziu um pico mais jovem em uma curva de densidade relativa, similar ao pico produzido pelos minerais hidrotermais. Estas idades podem ser relacionadas ao colapso do orógeno. A composição Sm-Nd das monazitas hidrotermais indicam uma fonte relacionada ao Supergrupo Espinhaço e possível contribuição de fluidos magmáticos. Este evento de fluxo de fluidos foi canalizado, com alto fluxo integrado ao tempo, oxidante, ácido, rico em ETR, P e Ti na borda cratônica. O sistema U-Pb de monazitas do núcleo orogênico foi reiniciado neste mesmo período, possivelmente pela exsolução de fluido magmático supercrítico dos magmas pós-colisionais. A reorganização de calor e massa devido ao colapso do OA produziu fluidos de múltiplas fontes e mineralizações, de níveis crustais profundos a mais rasos, afetando uma área de mais de 400.000 km2 ao longo da borda leste do cráton São Francisco.Item Characterization of xenotime from datas (Brazil) as a potential reference material for in situ u-pb geochronology.(2018) Vasconcelos, A. D.; Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Lana, Cláudio Eduardo; Buick, Ian S.; Corfu, Fernando; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Alkmim, Ana Ramalho; Queiroga, Gláucia Nascimento; Nalini Júnior, Hermínio AriasThis study investigatesfive megacrysts of xenotime (XN01, XN02, XN03, XN04, and XN05) aspotential reference materials (RMs) for U-Pb geochronology. These crystals belong to a 300 g xenotimeassortment, collected from alluvial deposits in SE Brazil. Electron microprobe and Laser Ablation-InductivelyCoupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) analyses show that the selected crystals are internallyhomogeneous for most rare earth element, (REE, except some light REE) but are relatively heterogeneous forU and Th. The xenotime REE patterns are consistent with an origin from hydrothermal quartz veins in theDatas area that cut greenschist-facies metasediments and that locally contain other accessory phases such asrutile and monazite. High-precision U-Pb Isotope Dilution-Thermal Ionization Mass Spectrometry (ID-TIMS)analyses showed slight age heterogeneity for the XN01 crystal not observed in the XN02 sample. The twocrystals have slightly different average206Pb/238U ages of 513.4 ± 0.5 Ma (2 s) and 515.4 ± 0.2 Ma (2 s),respectively. In situ U-Pb isotope data acquired via LA-(Q,SF,MC)-ICP-MS are within the uncertainty of theID-TIMS data, showing homogeneity at the 1% precision of the laser ablation (and probably ion microprobe)technique. U-Pb LA-(MC, SF)-ICP-MS analyses, using XN01 as a primary RM, reproduced the ages of otherestablished RMs within less than 1% deviation. Other Datas crystals (XN03-05) also display a reproducibility inPb/U dates better than 1% on LA-ICP-MS, making them good candidates for further testing by ID-TIMS.Item The Diamantina monazite : a new Low‐Th reference material for microanalysis.(2018) Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Lana, Cristiano de Carvalho; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Buick, Ian S.; Gerdes, Axel; Kamo, Sandra L.; Corfu, Fernando; Rubatto, Daniela; Wiedenbeck, Michael; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Oliveira, Luiz Carlos Alves deMost monazite reference materials (RMs) for in situ U-Pb geochronology are rich in Th; however, many hydrothermal ore deposits contain monazite that is low in trace element contents, including Th, U and Pb. Because of potential problems with matrix effects and the lack of appropriate matrix-matched RMs, such variations can bias dating of hydrothermal deposits. In this paper, we describe a polycrystalline low-U and low-Th Diamantina monazite from the Espinhac o Range, SE Brazil. It has a U-Pb ID-TIMS weighted mean 207Pb*/235U ratio of 0.62913 ± 0.00079, 206Pb*/238U of 0.079861 ± 0.000088 and 207Pb*/206Pb* of 0.057130 ± 0.000031, yielding a weighted mean 206Pb*/238U date of 495.26 ± 0.54 Ma (95% c.l.). In situ dates acquired with different methods (LA-(Q, SF, MC)-ICP-MS and SIMS) are within uncertainty of the ID-TIMS data. U-Pb LA-(Q, MC)-ICP-MS runs, using Diamantina as a primary RM, reproduced the ages of other established RMs within < 1% deviation. The LA-MC-ICP-MS analyses yielded homogeneous Sm-Nd isotopic compositions (143Nd/144Nd = 0.511427 ± 23, 2s; 147Sm/144Nd = 0.1177 ± 13, 2s) and eNd(495 Ma) of -18.7 ± 0.5 (2s). SIMS oxygen isotope determinations showed measurement reproducibility better than ± 0.3‰ (2s), confirming Diamantina’s relative homogeneity at test portion masses below 1 ng.Item An assessment of monazite from the Itambé pegmatite district for use as U–Pb isotope reference material for microanalysis and implications for the origin of the “Moacyr” monazite.(2016) Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Lana, Cristiano de Carvalho; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Buick, Ian S.; Gerdes, Axel; Kamo, Sandra L.; Corfu, Fernando; Marinho, Moacyr Moura; Chaves, Alexandre de Oliveira; Valeriano, Claudio de Morisson; Nalini Júnior, Hermínio AriasLarge quantities of monazite from different pegmatite bodies of the Itambe pegmatite district were investigated to assess their suitability as U–Pb and Sm–Nd isotope reference materials for LA-ICP-MS and to track the origin of a piece of theMoacyrmonazite (termed here Itambé), awidely used reference material for LA-ICP-MS U–Pb geochronology. Monazite fromthe largest pegmatite bodies in the district (the Bananeira, Coqueiro and Paraíso pegmatites) are Ce-monazite, with negligible amounts of the huttonite and brabantite components. They are homogeneous in major and trace elements, which makes them potential candidates as compositional reference materials. U–Pb LA-ICP-MS and ID-TIMS analyses yielded identical ages within error. Although the ID-TIMS ages (507.7 ± 1.3 (207Pb⁎/235U) and 513.6 ± 1.2 Ma (206Pb⁎/238U)) were reversely discordant, spot ages determined by LA-ICP-MS geochronology were concordant at ca 508 Ma. The Bananeiro monazite was assessed as a LA-ICPMS U–Pb primary reference material against other known reference materials (treated as unknowns). This approach successfully reproduced the previously published ages of the reference materials.MREE/HREE fractionation (ie, (La/Gd)N and (Gd/Lu)N values), Eu/Eu⁎ and the chondrite-normalized REE patterns suggest that the “Itambé” monazite aliquot is very similar to that fromthe Coqueiro pegmatite. This similarity is likewise apparent in their Sm–Nd isotope compositions. Moreover, the εNdi values of the “Itambé” monazite fragment (εNdi=−4.2) and those fromall the major pegmatites in the district, are distinct fromother reference materials (eg, Managountry; εNdi = −22.3) as well as gem-quality monazite from c. 490–520 Ma pegmatites from the Araçuaí Orogen, further to the south. The εNdi can provide a further distinction for tracing Brazillian gemquality monazite reference materials.Item Desenvolvimento de padrão para geocronologia U-Pb e traçador isotópico Sm- Nd em monazita por LA-ICP-MS, Orógeno Araçuaí, leste do Brasil.(2015) Gonçalves, Guilherme de Oliveira; Cipriano, Ricardo Augusto ScholzNos últimos 20 anos, a utilização de laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) para análises de U-Pb e isótopos de Nd aumentou consideravelmente. Esta técnica necessita de padrões bem caracterizados. Uma monazita utilizada como padrão e amplamente distribuída vem do distrito pegmatítico de Itambé no estado da Bahia (leste do Brasil), conhecida na literatura como “Moacyr” ou “Moacir”. Entretanto sua origem é desconhecida. A alíquota da monazita “Moacyr” é denominada “Itambé” neste estudo. Este distrito pegmatítico constitui a porção extremo norte da Província Pegmatítica Ocidental Brasileira (PPOB), que continua em direção ao sul para o Orógeno Araçuaí (630 – 480 Ma). O distrito de Itambé possui três grandes pegmatitos (Bananeira, Coqueiro e Paraíso), os quais possuem grandes quantidades de monazita. O objetivo deste trabalho é avaliar a adequação de monazitas do distrito de Itambé como padrão para análises U-Pb e de isótopos de Nd. Análises isotope dilution-thermal ionization mass spectrometry (ID-TIMS) e LA-ICP-MS foram realizadas para investigar a homogeneidade isotópica e química. As amostras mostraram-se homogêneas em imageamento BSE. Resultados de microssonda eletrônica permitiram classificar as amostras como Ce-monazitas, com quantidades despresíveis dos componentes huttonita e brabantita. A monazita Coqueiro mostrou-se com quantidades mais homogêneas de elementos traço em análise LA-Q-ICP-MS. O espectro Raman não mostrou acumulação de danos por radiação na estrutura cristalina de nenhuma amostra. Os resultados de U-Pb via LA-ICP-MS revelaram que as amostras possuem, dentro do erro, a mesma idade (ca. 508 Ma). Estes resultados estão de acordo com os obtidos por ID-TIMS para as amostras de Bananeira e “Itambé”, apesar da monazita “Itambé” apresentar um ponto de discordância. Os resultados isotópicos de Nd obtidos por LA-MC-ICP-MS indicam que a monazita “Itambé” possui a composição isotópica mais homogênea para este sistema. A avaliação da utilização de monazitas do distrito de Itambé como padrão primário em análises U-Pb por LA-ICP-MS foi testada utilizando-se a monazita Bananeira como padrão primário contra padrões conhecidos, tratados como desconhecidos. Esta abordagem reproduziu com sucesso as idades dos padrões publicadas na literatura, comprovando a adequação desta amostra como padrão primário. Além disso, os valores de εNd do fragmento Itambé (εNdt = -4.2) e das outras monazitas do distrito são distintos de outros padrões (eg., Managountry; εNdt = -22.3) assim como outras monazitas gemológicas do Orógeno Araçuaí, mais para o sul, que são mais crustais (εNdt = -17 a -14). Os valores de εNd podem fornecer uma outra forma de distinção para encontrar monazitas gemológicas para materiais de referência, além da idade aproximada de 505 Ma. Nós propomos a monazita Bananeira como padrão primário para análises de U-Pb via LA-ICP-MS, com idade de cristalização de 506.32 ± 0.60 (207Pb*/235U). Os valores homogêneos em relação aos elementos traços da monazita Coqueiro, também indicam a possibilidade da sua utilização como material natural de referência para análises LA-Q-ICP-MS. Os resultados também sugerem a possibilidade da utilização da monazita “Itambé” como padrão para análises de Sm-Nd via LA-MC-ICP-MS. Finalmente, o grande número de pegmatitos da PPOB possibilita um futuro promissor para o desenvolvimento de novos padrões de idade similar às deste estudo.