UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA /INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS 

TESE DE DOUTORADO N^o 36

ANA LÚCIA NOVAES DE ARAÚJO 

Palavras-chave: KIMBERLITOS, KAMAFUGITOS, ALCALINAS, PETROLOGIA

DATA DA DEFESA: 11/05/2000
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: MINERALOGIA E PETROLOGIA
ORIENTADOR: PROF. JOSÉ CARLOS GASPAR (UnB) 
EXAMINADORES: PROF. JOSÉ AFFONSO BROD (UnB); PROF. MÁRCIO MARTINS PIMENTEL (UnB); PROF. JOEL GOMES VALENÇA (UFRJ); PROFa. MABEL NORMA COSTAS ULBRICH (USP) 

RESUMO
Rochas ultramáficas tidas como representativas do magmatismo alcalino na Província do Alto Paranaíba, no sudoeste de Minas Gerais e sudeste de Goiás, foram estudadas em termos de petrografia, química mineral, geoquímica de rocha total e geoquímica isotópica, com o objetivo de contribuir para um melhor entendimento desse magmatismo Cretáceo e as características de sua(s) área(s) fonte(s). Tendo em vista a variedade e a complexidade dos litotipos considerados nesta pesquisa e, também, a disponibilidade limitada de estudos detalhados na literatura, procurou-se, ainda, neste estudo definir parâmetros que permitam uma distinção clara entre kimberlitos, mafuritos e uganditos. 
Cinqüenta e duas ocorrências foram descritas e classificadas como kimberlitos ou kamafugitos sensu latu. Kimberlitos perfazem 15% do total de ocorrências estudadas e são constituídos por duas populações de macro e fenocristais de olivina dispersos em uma matriz fina composta principalmente de olivina, ilmenita, flogopita, espinélios, perovskita, carbonato, monticellita, apatita e serpentina. Xenólitos manto-derivados (espinélio-lherzolitos, wehrlitos e dunitos) e xenólitos crustais foram identificados nos kimberlitos. 
Kamafugitos (s.l.) perfazem 85% do total de ocorrências estudadas e são constituídos por macrocristais de olivina, clinopiroxênio e flogopita envoltos por uma matriz fina formada principalmente por clinopiroxênio, olivina, flogopita, kalsilita e/ou leucita, espinélios, perovskita, carbonato, apatita e serpentina. Dentre os kamafugitos foram caracterizados membros ugandíticos (com dominância de leucita na matriz) e mafuríticos (onde predomina a kalsilita na matriz). Xenólitos mantélicos de wehrlitos, dunitos e piroxenitos foram identificados e verificou-se a presença eventual de fases cognatas manto-derivadas e xenólitos crustais nos kamafugitos.
A química mineral se mostrou eficiente na distinção entre os kimberlitos, mafuritos e uganditos estudados. Flogopitas de kimberlitos têm baixo conteúdos de TiO2 (entre 0,41 e 1,94 % em peso) e Al2O3 (entre 11,41 e 12,64 % em peso). Já nos mafuritos, as flogopitas têm conteúdos de TiO2 entre 0,46 e 4,97% em peso e Al2O3 entre 2,74 e 12,65 % em peso. Nos uganditos, as flogopitas mostram conteúdos mais elevados de TiO2 (entre 4,35 e 8,65 % em peso) e conteúdos de Al2O3 variando entre 5,14 e 11,38 % em peso. Teores de forsterita em olivinas de kimberlitos variam entre Fo82 e Fo92. Nas olivinas dos mafuritos observa-se variação entre Fo81 e Fo92 e nos uganditos entre Fo79 e Fo92. Piroxênios (diopsídios) só foram identificados nos mafuritos e uganditos. A natureza dos minerais do grupo do espinélio depende do tipo de rocha. Kimberlitos têm fenocristais de titanomagnetita e xenocristais de cromo-espinélio; mafuritos têm fenocristais de titanomagnetita e xenocristais de cromita; e uganditos têm fenocristais de titanomagnetita e xenocristais de cromita e hercinita. Ilmenita foi observada apenas em kimberlitos e tem conteúdos de MgO variando entre 8,53 e 17,71 % em peso; FeO variando entre 18,54 e 29,81 % em peso; e MnO variando entre 0,34 e 0,86 % em peso. Perovskitas observadas em kimberlitos e kamafugitos são ricas na componente CaTiO3 (70 a 96% nos kamafugitos e 80% nos kimberlitos). 
A sistemática de isótopos de Re e Os possibilitou avançar no entendimento do manto sub-litosférico que deu origem ao magmatismo na região. Kimberlitos, mafuritos e uganditos mostram intervalos diferentes nas razões 187Os/188Os (0,117 a 0,129; 0,127 a 0,145 e 0,142 a 0,147; respectivamente). Os sistemas isotópicos Rb-Sr e Sm-Nd não permitem distinguir entre kamafugitos e kimberlitos, enquanto que razões 206Pb/204Pb obtidas para os kimberlitos foram mais elevadas do que as razões obtidas para os outros tipos litológicos. Kimberlitos e kamafugitos parecem estar relacionados à mistura de, pelo menos, dois componentes mantélicos predominantes: um, com assinatura semelhante a de peridotitos litosféricos (com razões 187Os/188Os da ordem de 0,118; semelhantes àquelas observadas em xenólitos mantélicos incorporados em rochas kimberlíticas intrudidas nos crátons do Kaapvaal, Wyoming e Siberia); e outro, com razões 187Os/188Os mais altas (da ordem de 0,135; dentro da faixa de razões obtidas em veios de piroxenitos em peridotitos do tipo alpino e basaltos de ilhas oceânicas).
A evolução do magmatismo da Província do Alto Paranaíba e de seus correspondentes litológicos é compatível com modelos petrogenéticos que relacionam protólitos lherzolíticos e wehrlíticos e líquidos carbonáticos, kimberlíticos e melilíticos (ex. Wyllie & Lee 1999). Os kimberlitos representam uma fase explosiva, rica em CO2, com características típicas de fonte hazburgítica, enquanto os kamafugitos representam magmas também ricos em voláteis, gerados a menor profundidade e a partir da fusão de lherzolitos-wehrlitos. As demais variações petrológicas poderiam estar relacionadas a mudanças na solubilidade e no conteúdo do CO2, e a variações no conteúdo de K.

  
 
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 36

ANA LÚCIA NOVAES DE ARAÚJO

KeyWords: KIMBERLITES, KAMAFUGITES, ALKALINE, PETROLOGY

DATE OF ORAL PRESENTATION: 11/05/2000
TOPIC OF THE THESIS: MINERALOGY AND PETROLOGY
SUPERVISOR: PROF. JOSÉ CARLOS GASPAR (UnB)
COMMITTEE MEMBERS:PROF. JOSÉ AFFONSO BROD (UnB); PROF. MÁRCIO MARTINS PIMENTEL (UnB); PROF. JOEL GOMES VALENÇA (UFRJ); PROFa. MABEL NORMA COSTAS ULBRICH (USP) 

ABSTRACT
Ultra-mafic rock-types that are thought to be representatives of the alkaline magmatism of the Alto Paranaíba Province, in southwestern Minas Gerais and southeastern Goias, were studied by means of petrography, mineral chemistry, whole-rock geochemistry and isotope geochemistry with the objective of better understanding this Cretaceous magmatism and its source characteristics. Because of the variety and complexity of lithotypes taken into consideration in this research and because of the paucity of detailed studies in the literature, this study also aimed at establishing parameters that allow for a clear distinction between kimberlites, mafurites and ugandites. 
Fifty two occurrences were described and classified as kimberlites or kamafugites (sensu latu). Kimberlites, ca 15% of the studied occurrences, are comprised of two populations of macro and phenocrysts of olivine set in fine grained matrix of olivine, ilmenite, phlogopite, spinels, perovskite, carbonate, monticellite, apatite and serpentine. Both mantle-derived xenoliths (spinel-lherzolites, wehrlites and dunites) and crustal xenoliths were identified in the kimberlites. 
Kamafugites (s.l.), ca. 85% of the studied occurrences, consist of olivine, clino-pyroxene and phlogopite phenocrysts set in a fine grained matrix of clinopyroxene, olivine, phlogopite, kalsilite and/or leucite, espinels, perovskite, carbonate, apatite and serpentine. Among the kamafugites, both ugandite (characterized by presence of leucite as a dominant felsic phase) and mafurite (with kalsilite as a dominant felsic phase) end-members have been characterized. Mantle-derived xenoliths comprising wehrlites, dunites and piroxenites were identified in the kamafugites. Cognate phases and crustal xenoliths have also been recorded. 
Mineral chemistry was found to be efficient in distinguishing kimberlites, mafurites and ugandites in the present study. Phlogopites in the kimberlites have low TiO2 contents (ranging between 0,41 and 1,94 wt%) and Al2O3 (ranging between 11,41 and 12,64 wt%). In mafurites, the phlogopites have TiO2 contents ranging from 0,46 to 4,97 wt% and Al2O3 ranging from 2,74 to 12,65 wt%. In ugandites, the phlogopites have higher TiO2 contents (ranging between 4,35 and 8,65 wt%) and Al2O3 contents (ranging between 5,14 and 11,38 wt%). Forsterite contents in the olivines from kimberlites range from Fo82 and Fo92. The olivines from the mafurites display a range between Fo81 and Fo92 and the olivines from the ugandites between Fo79 and Fo92. Pyroxenes (diopsides) have only been identified in the mafurites and ugandites. The nature of the spinel group minerals depends on the rock-type. Kimberlites have titanomagnetite phenocrysts and chromium-spinel xenocrysts; mafurites have titanomagnetite phenocrysts and chromite xenocrysts; and ugandites have titanomagnetite phenocrysts and chromite and hercinite xenocrysts. Ilmenite has only been observed in kimberlites, with MgO contents ranging from 8,53 to 17,71 wt%; FeO ranging from 18,54 to 29,81 wt%; and e MnO ranging from 0,34 to 0,86 wt%. Perovskites observed in both kimberlites and kamafugites have a high CaTiO3 component (70 to 96% in the kamafugites and 80% in the kimberlites). 
The Re-Os isotope systematics allowed for a better understanding of the sub-lithospheric mantle source to the magmatism in the region. Kimberlites, mafurites and ugandites have different 187Os/188Os ratios (0,117 to 0,129; 0,127 to 0,145 and 0,142 to 0,147; respectively). The Rb-Sr and Sm-Nd isotope systematics failed to indicate first-order differences between kamafugites and kimberlites, whilst 206Pb/204Pb ratios for the kimberlites are higher than those for the other rock types. It would appear as if kimberlites and kamafugites were related to the mixture of at least two dominant mantle components: one with an isotopic signature similar to that of lithospheric peridotites, i.e. with 187Os/188Os ratios of the order of 0,118, similar to those observed in mantle-derived xenoliths entrained in kimberlites intruded in the Kaapvaal, Wyoming, and Siberian cratons; and another with higher 187Os/188Os ratios of the order of 0,135, within the range of ratios reported for pyroxenite veins in alpine-type peridotites and ocean island basalts).
The evolution of the alkaline magmatism in the Alto Paranaíba Province and the rock types in this study are both compatible with petrogenetic models involving the interaction between lherzolitic and wehrlitic protoliths and carbonatitic, kimberlitic and melilititic liquids (eg. Wyllie & Lee, 1999). Kimberlites would represent an explosive phase, rich in CO2, with source characteristics typical of a hazburgitic protolith. Kamafugites would represent magmas with high volatile content generated at shallower levels, following the melting of lherzolite-wehrlite protoliths. Second-order petrologic variations would happen as a consequence to changes in CO2 solubility and content as well as variations in K contents.