Microestrutura, orientação cristalográfica preferencial, geoquímica de elementos maiores e termobarometria de xenólitos do manto sob o sudoeste do Cráton São Francisco

Este estudo teve como objetivo determinar se o manto litosférico da borda sudoeste do Cráton São Francisco possui características típicas de raízes cratônicas e como o extensivo magmatismo alcalino que afetou a região no cretáceo (Província Ígnea do Alto Paranaíba) o afetou. Foram estudadas a geoquímica de elementos maiores, a termobarometria, as microestruturas e as orientações cristalográficas preferenciais de 30 xenólitos mantélicos de 3 pipes kimberlíticos diferentes. Os granada peridotitos, que amostram o manto litosférico (>90 km de profundidade) ocorrem apenas no kimberlito Canastra01. Eles apresentam uma textura porfiroclástica fina, caracterizada por porfiroclastos de ortopiroxênio, clinopiroxênio, granada e olivina. A matriz é constituída por neoblastos muito finos de olivina. A olivina apresenta orientação cristalográfica preferencial (OCP) com padrões ortorrômbicos a axial-[100], de intensidade muito fraca devido à recristalização extensiva. Os ortopiroxênios, embora raros, possuem padrão consistente com a olivina. Com base na associação de grãos muito finos recristalizados e nas altas temperaturas de equilíbrio (>1200ºC), nós interpretamos que a recristalização é devido a deformação associada aos estágios iniciais de extração do magma kimberlítico, na base da raiz cratônica, de forma que a deformação anterior é preservada apenas parcialmente nos porfiroclastos. Os espinélio peridotitos dos kimberlitos Indaiá1 e Limeira1 amostram porções mais rasas do manto litosférico. Eles possuem microestruturas que variam de porfiroclásticas grossas a granoblásticas. Os espinélio peridotitos granoblásticos possuem evidências de annealing extensivo, como a baixa misorientação intragranular (não há extinção ondulante e poucos subgrãos espaçados) e as formas poligonais da olivina. Os ortopiroxênios possuem formas irregulares, mas poligonais. Os clinopiroxênios geralmente possuem granulação mais fina e forma de grãos mais irregulares e limites de grãos mais sinuosos que os ortopiroxênios. A flogopita é rara, indicando pouca influência do metassomatismo. Os peridotitos porfiroclásticos são caracterizados por formas irregulares, bordas de grãos sinuosas e forte misorientação intracristalina, tanto na olivina quanto nos piroxênios. A flogopita em geral ocorre como mineral acessório, indicando uma forte atuação do metassomatismo. A OCP das olivinas nos espinélio peridotitos é mais forte que nos granada peridotitos. Os padrões ortorrômbicos predominam, embora algumas amostras possuam OCP da olivina com tendência aos padrões axial-[010] ou axial-[100]. A maior parte dos espinélio peridotitos granoblásticos apresentam OCP do ortopiroxênio consistente com OCP da olivina, indicando uma história de deformação comum. Já metade dos espinélio peridotitos porfiroclásticos possuem OCP do ortopiroxênio aleatória, sugerindo adição posterior dos piroxênios (refertilização) após o principal episódio deformacional. A partir dos dados microestruturais e das composições ricas em Mg da olivina e piroxênios, nós interpretamos que os espinélio peridotitos representam uma raiz cratônica parcialmente modificada pela percolação do fundido reativo no cretáceo, mas que a maior parte do OCP formada no amalgamento do Cráton São Francisco se manteve preservada.The aim of the study is to determine if the lithospheric mantle in the southwestern border of the São Francisco Craton at the limit with the Brasilia belt has characteristics typical of cratonic roots and how it was modified by the extensive alkaline and kimberlitic magmatism, which affected this region in the Cretaceous (Alto Paranaiba Igneous Province). We studied the geochemistry of major elements, thermobarometry, microstructures and crystal preferred orientations of 30 xenoliths from 3 different kimberlite pipes. Garnet peridotites, which sample the deep lithospheric mantle (>90km depth), only occur in the Canastra01 kimberlite. They present a fine porphyroclastic texture, characterized by coarse porphyroclasts of orthopyroxene, clinopyroxene, garnet, and, in some samples, olivine surrounded by a matrix of polygonal olivine neoblasts (200-500 μm wide). Olivine shows orthorhombic to axial-[100] crystalographic preferred orientation (CPO) patterns, but the CPO are very weak, due to extensive recrystallization. The number of pyroxene grains in each thin section is low, but their CPO is consistent with the olivine CPO. Based on the association of fine recrystallized grain sizes with high equilibration temperatures (>1200°C), we interpret the recrystallization as due to deformation associated with the early stages of the extraction of the kimberlitic magmas, at the base of the cratonic root. The early deformation history is only partially preserved in the porphyroclasts. The spinel peridotites collected in the Indaiá1 and Limeira1 kimberlites sample shallower levels of the lithospheric mantle. They have microstructures ranging from coarse porphyroclastic to granoblastic. Evidence for extensive annealing in the granoblastic peridotites is the low intragranular misorientations (no undulose extinction and few widely spaced subgrains) and polygonal shapes of olivine. Orthopyroxenes have irregular, but polygonal shapes. Clinopyroxene is usually finer grained and has more irregular shapes and sinuous grain boundaries than orthopyroxene. Phlogopite is rare, indicating minor metasomatism. Coarse porphyroclastic peridotites are characterized by irregular shapes, sinuous grain boundaries, and strong intracrystalline misorientation in both olivine and pyroxenes. Phlogopite often occurs as an accessory mineral, indicating a stronger metasomatic imprint. Olivine CPO in spinel-peridotites is stronger than in the garnet-peridotites. Orthorhombic patterns predominate, but some samples have olivine CPO with axial-[010] or axial-[100] tendencies. Neither the olivine CPO intensity nor the symmetry show a clear relation with the microstructure, but axial-[100] patterns are only observed in granoblastic peridotites. Most granoblastic peridotites show orthopyroxene CPO consistent with the olivine CPO, indicating a common deformation history. In contrast, half of the coarse-porphyroclastic peridotites have almost random pyroxene CPO, suggesting pyroxene addition (refertilization) after the main deformation episode. Based on the microstructural data, together with the Mg-rich compositions of olivine and pyroxenes, we interpret these spinel peridotites as representative of a cratonic root partially modified by reactive melt percolation in the Cretaceous, but that mostly preserved the CPO formed during the SCF craton amalgamatio