Granitóides no SW da zona de Ossa-Morena (Montemor-o-Novo, Évora): Petrogénese e processos geodinâmicos

Abstract

A presente dissertação consiste no estudo da petrogénese dos litótipos magmáticos do Terreno de Alto Grau Metamórfico de Évora, parte integrante do Maciço de Évora, situado no bordo SW da Zona de Ossa-Morena. Foram seleccionadas e amostradas, em diversas áreas, litologias que abrangem uma variabilidade composicional significativa: gabros (diversas pequenas intrusões entre Montemor-o-Novo e Évora), tonalitos (Maciço dos Hospitais, Montemor-o-Novo), granitóides diferenciados (Alto de São Bento, Évora), migmatitos e granitóides associados (margens da ribeira de Almansor, Montemor-o-Novo), e, ainda, gnaisses e granitóides associados (Valverde). A geoquímica elementar indica que os diversos corpos gabróicos e os tonalitos metaluminosos do Maciço dos Hospitais poderão pertencer a uma série magmática relacionada por cristalização fraccionada. Estas litologias, para além de terem uma assinatura macroelementar de clara tendência calco-alcalina, exibem perfis oligoelementares semelhantes, com ligeiro enriquecimento em ETRL e fortes anomalias negativas de Nb e Ti, revelando características de magmas gerados em ambiente de arco continental. A semelhança entre os dados isotópicos, em particular εNd, obtidos para os gabros e os tonalitos [gabros: εNd323= -1.71 a -2.10; (87Sr/86 Sr)323= 0.70545 a 0.70556; tonalitos: εNd323= -1.91 a -3.29; (87Sr/86Sr)323= 0.70619 a 0.70650] reforçam a existência de laços genéticos, podendo os primeiros corresponder ao magma parental dos líquidos de composição tonalítica. Os dados de geoquímica isotópica são, de igual modo, concordantes com o ambiente tectónico já sugerido acima, no qual os magmas mais primitivos proviriam de uma cunha mantélica modificada por um mecanismo de subducção. Além disto, deve também ser considerada a hipótese de um contributo crustal, embora limitado, na evolução dos magmas básicos e intermédios, o que, aliás, permite explicar os valores ligeiramente superiores da razão isotópica inicial de Sr nos tonalitos, em comparação com a dos gabros. Os dados geocronológicos, obtidos por diferentes metodologias (Ar-Ar, K-Ar, Rb-Sr) indicam que a idade do evento magmático se situará entre os 320 e os 330 Ma, sobressaindo o valor de 323 ± 5 Ma (Ar-Ar em anfíbola) como o resultado mais fiável. A presença de encraves granulares máficos (dioríticos) no Maciço dos Hospitais, geralmente envoltos por halos félsicos (leucotonalitos), denuncia a existência de mecanismos de acumulação preferencial de anfíbola que se reflectem nos perfis de ETR dos encraves (côncavos para baixo e com uma anomalia negativa em Eu). Estes últimos, isotópica e mineralogicamente semelhantes ao tonalito principal, deverão ser cognatos do magma que deu origem ao Maciço dos Hospitais. O desenvolvimento dos encraves granulares máficos é interpretado como resultado de uma cristalização precoce de anfíbola no magma tonalítico. Após os primeiros minerais máficos formarem agregados, os seus limites constituiriam "frentes ferromagnesianas" onde a nucleação e o crescimento preferenciais de anfíbola prosseguiriam. Por seu turno, a migração, em direcção às segregações máficos, dos constituintes ferromagnesianos levaria à geração de auréolas empobrecidas nesses componentes, das quais terão resultado os halos félsicos. Além dos halos, outras zonas de composições modais félsicas são encontradas, no Maciço dos Hospitais, sob a forma de níveis que devem reflectir uma ligeira diferenciação por cristalização fraccionada a partir do tonalito principal, associada a um mecanismo de acumulação de plagioclase (testemunhada pela existência de uma anomalia positiva de Eu). Para a génese dos granitóides metaluminosos a ligeiramente peraluminosos que ocorrem no Alto de São Bento - granito porfiróide, granodiorito e tonalitos (estes, sob a forma de encraves granulares máficos e encraves bandados) -, os dados de geoquímica elementar sugerem igualmente um mecanismo de diferenciação por cristalização fraccionada. Apesar dos modos de ocorrência serem muito distintos, os vários litótipos, de quimismo calco-alcalino, exibem perfis oligoelementares muito semelhantes entre si, bem como quando comparados com os das rochas do Maciço dos Hospitais e das intrusões gabróicas. Estas litologias poderiam, assim, representar magmas primitivos de uma longa sequência de diferenciação. A assinatura isotópica de alguns litótipos requer, contudo, a formulação de um modelo mais complexo que combine a cristalização fraccionada e a mistura de magmas. Nomeadamente, o granodiorito [εNd323 -5.42; (87Sr/86Sr)323= 0.706731] e o encrave bandado [εNd323= -4.81; (87Sr/86Sr)323= 0.706463] são interpretadas como resultado de um processo de mistura em que o componente félsico crustal corresponderia a 40% e 30%, respectivamente. O encrave granular máfico, incluso no granito porfiróide, exibe características geoquímicas e assinatura isotópica [εNd323=-1.11; (87Sr/86Sr)323=0.705472] compatíveis com diferenciação por cristalização fraccionada a partir de líquidos básicos, não sendo óbvia a existência de participação crustal. A sua presença pode estar relacionada com um processo de mistura essencialmente mecânico com o magma félsico representado pelo granito hospedeiro. ### ABSTRACT - In this work, several lithologies were studied to understand the main Variscan magmatic processes recorded in the Évora High Grade Metamorphic Terrain (one of the major divisions of the Évora Massif), at the SW border of the Ossa-Morena Zone (OMZ). In order to obtain data from a broad compositional range, the following lithologies (and locations) were selected: gabbros (in several small intrusions located between Montemor-o-Novo and Évora), tonalites (Hospitais Massif, Montemor-o-Novo), differentiated granitoids (Alto de São Bento quarry, Évora), migmatites and associated granitoids (Almansor stream, Montemor-o-Novo) and gneisses and associated granitoids (Valverde stream, Valverde). The whole rock geochemistry suggests that the gabbroic bodies and the metaluminous tonalites from the Hospitais Massif belong to a magmatic suite related by fractional crystallisation. Resides a calc-alkaline major element signature, these lithologies exhibit very similar trace element patterns, with slightly LREE enrichment and strong Nb and Ti negative anomalies, and are, therefore, geochemically similar to plutons in modern continental arc settings. Isotopically, gabbros -1.71 to -2.10; (87Sr/86 Sr)323= 0.70545 to 0.70556] and HM tonalites [εNd323= -1.91 to -3.29; (87Srl 1,6 Sr)323 = 0.70619 to 0.70650], in particular considering sNd323, also saem to be genetically related. In addition, the obtained Nd and Sr data are compatible with parental mafic magmas derived from subduction-modified mantle wedge. However, a limited crustal contribution should also be considered in the evolution from basic to intermediate magmas, which could explain the slightly higher values of (87Sr/86Sr)323 in the tonalites when compared with the gabbros. Geochronological results, using different methodologies (Ar-Ar, K-Ar, Rb-Sr), indicate that the magmatic event took place between 320 and 330 Ma. An age of 323 ± 5 Ma (Ar-Ar in amphibole) was considered the most reliable date. The presence of mafic granular enclaves (usually surrounded by felsic haloes) within the HM tonalites testifies for the occurrence of an amphibole segregation mechanism from the main magma of the Hospitais intrusion. This is shown by the REE patterns of the enclaves, which display concave downwards shapes with Eu negative anomalies as expected in amphibole-dominated cumulates. In terms of either isotopic signatures or mineral chemistry data the enclaves cannot be distinguished from the host rocks: therefore, they are considered cognate of the tonalitic magma. The development of the mafic enclaves is interpreted as the result of early crystallization of amphibole. The first grains may have formed aggregates whose boundaries constituted "ferromagnesian fronts" where preferential nucleation and growth of amphibole went on. The migration of ferromagnesian components towards the mafic segregations would have produced aureoles, depleted in those components, from which the felsic haloes crystallized. Resides the haloes, very leucocratic modal compositions in the HM also occur as several felsic layers. These layers represent melts slightly differentiated from the main tonalitic magma, but also in situ plagioclase accumulation (as revealed by Eu positive, anomaly). In the Alto de São Bento area, most of the identified lithologies have metaluminous to slightly peraluminous nature. They were divided into porphyritic granite, granodiorite and two types of tonalite (mafic enclave and banded enclave). According to the geochemical information, they all have calc-alkaline signatures and may be related amongst them through fractional crystallization. Their trace element signatures have strong similarities with those observed in HM tonalites and in gabbros, which could, therefore, represent more primitive, terms of the same line of liquid descent. Nevertheless, the isotopic data require a more complex model, combining fractional crystallisation and magma mixing. According to the assumptions done in this work, the granodiorite [εNd323= -5.42; (87Sr/86Sr)323==0.706731] and the banded enclave [εNd323= -4.81; (87Sr/86Sr)323= 0.706463] should result from a hybridization process in which the felsic crustal component corresponds to 40% and 30% of the mixture, respectively. The studied granular mafic enclave (with isotropic texture), enclosed by the porphyritic granite, has geochemical and isotopic fingerprints compatible with derivation through fractional crystallisation from a basic magma without apparent crustal participation. The occurrence of this and similar enclaves can be explained by a mingling process with the host magma, involving only negligible chemical interaction. In the fractional crystallization processes that affected calc-alkaline magmas, the transition from gabbroic to tonalitic magmas can be explained by clinopyroxene (±olivine) fractionation. Conversely the fractionation of plagioclase plus homblende can be regarded as the main mineral phases leading to the evolution from tonalitic to more acidic magmas. On the other hand, the composition of Série Negra metasediments, (country rocks of Ediacarian age) fits; well as the crustal pole of the mixing curve defined by the studied calc-alkaline intrusives.