The subcontinental lithospheric mantle and the diamond occurrences in the Alto Paranaíba region, southwestern São Francisco Craton, Brazil.

Abstract

O manto litosférico sob a Província Ígnea do Alto Paranaíba, sudoeste do Cráton do São Francisco, foi investigado pior meio do estudo de concentrados minerais de um kimberlito cretáceo recém-descoberto (idade U-Pb em zircão 90,0 ± 1,3 Ma; 2σ), denominado Osvaldo França 1, e por meio de diamantes recuperados em depósitos aluvionares da região do Alto Paranaíba. Xenocristais de granada indicam alta predominância de lherzolitos sobre harzburgitos e wehrlitos. Inclusões minerais em diamantes sugerem que lherzolitos são as principais rochas-fonte do diamante, seguidos por eclogitos, harzburgitos e websteritos. Baixo nível de depleção química registrado por inclusões e xenocristais lherzolíticos indica provável idade pós-arqueana para o manto litosférico sob essa parte do Cráton do São Francisco. Inclusões e xenocristais de granada documentam que substratos previamente depletados no manto foram afetados por metassomatismo. Padrões sinusoidais de elementos terras raras indicam baixos graus de metassomatismo por fluidos ou fusões sílico-carbonatíticas (proto-kimberlíticas). Padrões de elementos traços de inclusões eclogíticas e websteríticas estabelecem clara ligação entre processos de subducção e a formação dos diamantes na margem sudoeste do Cráton do São Francisco. Elementos terras raras calculados para rocha total correspondem a típicas seções da crosta oceânica superior e termometria das inclusões indica derivação da base da litosfera. Termobarometria baseada em inclusões de piroxênio indica gradiente geotérmico de 39 mW/m2 no momento da formação do diamante e último equilíbrio. Termobarometria baseada em xenocristais de granada, por outro lado, está de acordo com uma geoterma de ~37 mW/m2, proposta anteriormente para a região. Com uma janela de ~60 km de espessura na zona de estabilidade do diamante, substratos eclogíticos e websteríticos indicam derivação da base da litosfera, enquanto diamantes lherzolíticos são menos profundos. Temperaturas calculadas com base no estado de agregação do nitrogênio no diamante indicam que eclogitos, websteritos e pelo menos parte da população de diamantes peridotíticos experimentaram longo tempo de residência no manto (~2,0 Ga) a altas temperaturas (> 1200 °C). O envolvimento de material subductado e o longo período de residência no manto necessário para explicar o alto estado de agregação do nitrogênio nos diamantes deste estudo apontam para provável acréscimo/modificação das raízes mantélicas na borda sudoeste do Cráton do São Francisco durante uma orogenia paleoproterozoica (2,2-1,9 Ga). Embora a presença de um manto eclogítico seja evidente a partir do estudo de inclusões, a ausência de granadas eclogíticas no kimberlito Osvaldo França 1 e a baixa representação nos dados de xenocristais da literatura, podem implicar em preservação restrita de xenólitos/xenocristais eclogíticos relacionada ao caráter do magma que trouxe os diamantes à superfície. Fases primárias do kimberlito Osvaldo França 1 sugerem componente enriquecido na fonte do magma, conferindo caráter exótico ao kimberlito. Com base nos resultados deste estudo, futuras campanhas de exploração devem considerar novas abordagens para avaliar o potencial lherzolítico e eclogítico de fontes primárias.