Lu-Hf em zircão por LA-MC-ICP-MS

Abstract

Atualmente a metodologia de Lu-Hf é um dos métodos mais utilizados na geocronologia, principalmente nas análises in situ em zircão por LA-ICP-MS. O interesse na aplicação desta metodologia, quando se dispõe de um sistema como o LA-ICP-MS, deve ser consignado à relativa simplicidade, sensibilidade e rapidez da análise. A alta concentração e a baixa mobilidade do Hf no zircão propiciam razões isotópicas e idades modelos bastante precisas, que podem subsidiar importantes inferências não só quanto à idade de extração mantélica, mas também quanto à sua possível história evolutiva, proveniência e estudos afins. Assim, o projeto de tese foi elaborado com base nos principais objetivos, o aprendizado, a implementação e a aplicação da metodologia de Lu-Hf em zircão por ICP-MS. Zircões de três diferentes áreas, previamente datados pela metodologia U-Pb, foram analisados: Anortosito de Capivarita (Brasil), Ofiolito de Aburrá (Colômbia) e a Bacia de Camamu (Brasil). As análises foram feitas utilizando equipamentos como o ICP-MS Neptune (ThermoFinnigan), e os lasers Excimer 193 nm (ArF, GeoLas) e o 213 UP (Nd:YAG, New Wave). O ofiolito estudado consiste de rochas máficas e ultramáficas. Análises de 12 grãos revelaram Hf(t) entre +2,01 e +5,35, enquanto as idades modelo TDM resultaram valores em um intervalo entre 1,15 e 1,44 Ga, sugerindo a presença de um magma juvenil com possível contaminação crustal e forte afinidade com as rochas da Província Rondoniana - San Ignacio. Zircões magmáticos e metamórficos do Anortosito de Capivarita, localizado na porção NE do Escudo Sul-Rio-Grandense, fizeram parte de um estudo de comparação para verificar a reprodutibilidade dos dados obtidos pela metodologia de Lu-Hf desenvolvida no LGI. As análises foram feitas primeiramente no LGI-UFGRS (Brasil) e depois no MAFIIC-MUN (Canadá). Os resultados dos dois laboratórios mostraram boa reprodutibilidade, as idades TDM e os valores de Hf obtidos foram concordantes dentro dos erros experimentais. Estes resultados forneceram informações sobre a proveniência do anortosito e sugeriram uma fonte juvenil para a fusão com algum grau de contaminação crustal Paleoproterozóica. A Bacia de Camamu está relacionada ao rompimento do Gondwana e pertence ao grupo de bacias sedimentares da margem leste brasileira. Zircões detríticos dos Grupos Brotas e Almada, relacionados às fases pré-rifte e rifte da bacia, foram analisados por U-Pb e Lu-Hf. No Grupo Brotas, 70% dos zircões analisados são de idade Cambriana-Vendiana, provenientes do Orógeno Araçuaí- Congo Ocidental levando em conta as medidas de paleocorrente de S-SW para NNE. No Grupo Almada, as principais fontes dos zircões são Paleoproterozóica e Arqueana, de proveniência direta do embasamento adjacente a Oeste da Bacia de Camamu, consistente com as medidas de paleocorrente de oeste para leste das unidades estudadas. Os zircões paleoproterozóicos e arqueanos analisados, mesmo os Neoproterozóicos e os Eopaleozóicos mostram um forte componente crustal retrababalhado com menor contribuição de crosta juvenil. Contudo, a metodologia de Lu-Hf por LA-ICP-MS aplicada em zircões de diferentes áreas mostrou o potencial em fornecer dados precisos e confiáveis para estudos de proveniência e de crescimento crustal, de modo a redimensionar cada vez mais a geocronologia.

Currently the methodology of Lu-Hf is one of the most widely used in geochronology, especially in in situ analysis in zircon by LA-ICP-MS. The interest in the application of this methodology, when it has a system like LA-ICP-MS, should be consigned to relative simplicity, sensitivity and speed of analysis. The high concentration and low mobility of Hf in zircon, provide isotopic ratios and model ages highly accurate that can support not only important inferences about the age of mantle extraction, but also as to its possible evolutionary history, provenance and related studies. Thus, the thesis project was elaborated based on main objectives, learning, implementation and application of Lu-Hf methodology in zircon by ICP-MS. Zircons from three different areas, previously dated by U-Pb method, were analyzed: Capivarita Anorthosite (Brazil), Aburrá Ophiolite (Colombia) and Camamu Basin (Brazil). The Lu-Hf in situ analyses were performed using equipments such as Neptune ICP-MS (ThermoFinnigan), and lasers Excimer 193 nm (ArF, GeoLas) and UP 213 (Nd: YAG, New Wave). The studied ophiolite consists of ultramafic and mafic rocks. Analyses of 12 grains revealed Hf(t) between +2.01 and +5.35, while the TDM model ages values resulted in a range between 1.15 and 1.44 Ga, suggesting the presence of a juvenile magma with possible crustal contamination and strong affinity with the rocks of the Rondonian-San Ignacio Province. Magmatic and metamorphic zircons from Capivarita Anorthosite, located in the NE portion of the Sul-Rio-Grandense Shield, were part of a comparison study to verify the reproducibility of obtained data by Lu-Hf methodology developed in the LGI. Analyses were performed first in the LGI-UFGRS (Brazil) and then at MAFIIC-MUN (Canada). Results from both laboratories show good reproducibility, TDM ages and Hf(t) values obtained are in agreement within experimental errors. These results provide information on the origin of anorthosite and suggested a juvenile source for the melt with some degree of Paleoproterozoic crustal contamination. Camamu Basin is related to the breakup of Gondwana and belongs to the group of sedimentary basins on the eastern Brazilian margin. Detrital zircons of Brotas and Almada Groups, related to the pre-rift and rift phases of the basin, were analyzed by U-Pb and Lu-Hf. In Brotas Group, 70% of analyzed zircons are Vendian-Cambrian age, from the Araçuaí-West Congo Belt taking into account the paleocurrent measurements from S-SW to N-NE. In Almada Group, the main sources of the zircons are Paleoproterozoic and Archean, with direct provenance from the basement adjacent to West Camamu Basin which is consistent with the paleocurrent measurements from west to east of the studied units. The analyzed Paleoproterozoic and Archean zircons, even the Neoproterozoic and Eopaleozoic show a strong reworked crustal component with small contribution of juvenile crust. However, the Lu-Hf methodology by LA-ICP-MS applied to zircons from different areas showed the potential to provide accurate and reliable data for provenance and crustal growth studies in order to resize increasingly the geochronology.