Petrologia e geoquímica de complexos plutónicos do NE alentejano (Z.O.M.), Portugal central - Província alcalina e maciço de Campo Maior

Abstract

O presente estudo visa caracterizar em termos petrológicos, geoquímicos e também geocronológicos dois complexos plutónicos do nordeste alentejano: a província afina e o maciço de rochas hipersténicas de Campo Maior (MCM). Da primeira fazem parte dois maciços básicos, essencialmente gabróicos, incuindo termos olivinicos, implantados próximo de Alter do Chão (MAC) e de Elvas (ME), em torno dos quais ocorrem rochas félsicas de natureza (per)alcalina, representadas por sienitos com inossilicatos sõdicos, sienitos nefel ricos e sienitos hastingsíticos, bem como por granitos hedemberg ticos. Estes conjuntos fazem parte do Sector Alter do Chão-Elvas (Zona de Ossa-Morena: ZOM) mas, a norte dele, talvez com excepção dos termos graníticos, voltam a estar presentes, embora afectados por blastese quase sempre intensa (gnaisses), no sector mais setentrional da ZOM (Faixa Blastomilonftica). No núcleo estrutural desta banda de cisalhamento, mas aparentemente não afectado por este tipo de deformação/fracturação, intrui o conjunto de gabros noríticos que individualizam o MCM. A distinção petrográfica corresponde, em larga medida, á discrim~ química verificada, quer em termos dos níveis de saturação em silica, quer no que aos níveis de alcalinidade diz respeito. Assina, os três conjuntos máficos podem escalonar-se por ordem decrescente de alidade e sub-saturação (MAC->ME->MCM), sequência posta em evidência pelos dados químico-mineralógicos e litogeoquínaicos. As clinopiroxenas definem, principalmente através dos teores de Si, A1, Mn, Ti, Ca e Na, afinidades alcalinas para o MAC, mistas para o ME e calco-alcalinas para o MCM, caracterização confirmada pela composição dominante das anfibolas, onde se destaca a presença de caersutite na maior parte dos gabros-MAC. Em relação aos dados químicos de rocha.-total volta a notar-se nítida discriminação entre dois pólos composicionais correspondentes ao MAC e ao MCM, servindo o ME como zona de transição. Tendo em conta que se trata de rochas cumuladas merecem destaque as mais baixas razões Y/Nb do MAC (1.8-4.0) relativamente ás do ME (4.0-10.7) e do MCM (2.3-13.2), as melhores correlações lineares entre elementos incompatíveis (La, Ce, Nb, llf; Ta, Th, U, Zr) obtidas no MAC, bem como os mais elevados índices (LaiSm)N , (La/Lu)N e (Gd/Lu)N dos gabros olivmicos do MAC (1.3-1.7; 3.6-6.0; 2.0-3.1) quando coamos com os seus congéneres do ME (1.2-1.4; 2.7-3.2;1.9-2.0). Relativamente aos conjuntos félsicos, foram detectadas sequências composicionais nas clinopiroxenas que podem ser resumidas em evoluções dos tipos (aegirina-augite -> aegirina ; diópsido -› hedembergite —> aegnrina-augite), enquanto as anfibolas primárias das várias fácies (per)alcalinas permitem identificar critérios considerados diagnósticos desta classe química, tais como: sequências do tipo (hastingsite -> catoforite -> ferro-richterite -> arfvedsonite/riebequite); ferro-pargasites como extremo cálcico precursor de algumas sequências; taramites como únicas anfibolas e exclusivas dos sienitos nefelínicos. O quimismo das rochas félsicas reflecte as composições dos líqthdos residuais de que derivaram. A maior parte dos sienitos riebequíticos apresenta razões (Zr/Nb)<10, (Y/Nb)<0.7 e (Th/Nb)<0.3, diferentes das que caracterizam os sienitos hastingsíticos e granitos hedembergíticos, onde aqueles valores são, em regra, superiores a 15.0, 2.0 e 0.6, respectivamente. É também nos termos peralcalinos que se atingem os mais altos valores de Zr (4800 ppm), sendo os mínimos observados nos granitos alcalinos (135 ppm). Teores rimos de F (6100 ppm) e de Cl (7233 ppm) são registados nos termos peralcalinos riebequiticos e nefelino-sodaliticos, respectivamente. A irregularidade de cristalização de fases fortemente consumidoras de REE (e.g. alanite), perturba as correspondentes assinaturas geoquímicas, mas é possível identificar, na maior parte dos casos, distinçãoentre os valores máximos de (La/Sm)N , (1,a/Lu)N e (Gd/Lu)N dos termos peralcalinos (29.6, 11.6, 2.4), dos sienitos hastingsíticos (14.8, 4.8, 2.0) e dos granitos alcalinos (4.0, 3.1, L7). Os termos riebequlticos e nefe ` 'cos apresentam simultaneamente as anote negativas de Ti mais vincadas e as menos acentuadas anoradas de Nb ((Nb/Nb*)N - méd.: 0.9 e 0.7, respectivamente) o que denuncia processos de diferenciação pouco afectados por contaminação crustal, factor mais influente, embora moderado, nos sienitos hastingsíticos (0.6) e granitos (0.4). Os dados isotópicos Rb-Sr e Sm-Nd, obtidos num grupo restrito de rochas nicas e félsicas, revelam a vulnerabilidade do primeiro destes sistemas a processos pós-rnagnáticos, mas permitiram, no seu conjunto, avançar significativamente nos campos da petrogénese e da geocronologia. 0 Maciço de Campo Maior produziu isócrona Sm-Nd de grande qualidade (MSWDd=0.55) que define idade de 369 ± 26 Ma (Devónico médio), contemporânea do regime compressivo hercínico que terá promovido significativa contaminação crustal dos magmas primários que vieram a diferenciar-se no MCM (-6.1<εNd370<-5.4). Ao contrário, as rochas reais representativas da província alcalina revelam composição isotópica Sm-Nd compatível com génese a partir de fusões essencialmente mantélicas, embora afectadas, no percurso de diferenciação, por variável contribuição de processos de assimilação crustal: MAC (εNd480=+4.7); ME (-3.1<εNd480<-1.1); rochas félsicas (per)alcalinas (+2.5<εNd480<+4.9). As duas amostras máfcas do ME não são precursoras esticas do cortejo de felsitos que se lhe associa no terreno. A modelação petrogenética aponta como prováveis alguns factos: o carácter alcalino intracontinental dos magmas (basálticos) primários, originais desta província ígnea; níveis de contaminação criistal baixos a moderados nos gabros MAC, sienitos peralcalinos e granitos alcalinos; intervenção significativa de componente siálico nos processos de mistura manto-crusta que vieram a diferenciar o ME. ### /ABSTRACT - The present study aims to characterize on petrological, geochemical and geochronological terms two plutonic complexes of northeastern Alentejo: the alkaline province and the mass f of hypersthenic rocles of Campo Maior (MCM). The first is composed of two basic massifs, mainly gabbroic, which includes olivinic terms, intruded near Alter do Chão (MAC) and Elvas (ME), and are spacially associated with felsic rocks of (per)alkaline type, represented by syenites with sodic inossilicates, nefelinic syenites and hastingsitic syenites, as well as hedenbergitic granites. These groups belong to the Alter do Chão-Elvas Sector (Ossa-Morena Zone: OMZ); however, to the North, they are also represented in the most northern sector of the 011/2 (Faixa Blastomrlonítica), with the possible exception of the granitic facies, and transformed into very deformed gneisses. In the central part of the flower structure that characterizes the deformation pattern of this sector, but not affected by it, intrudes a group of noritic gabbros, which represents the MCM. Petrographic distinction corresponds to the geochemical discrimination, both in terms of silica saturation and alkalinity degrees. Based on mineral-chemichal and lithogeochemical arguments, the three basic massifs can be ordered by decreasing alkalinity and under-saturation levels as (MACME—>MCM). Clinopyroxenes and their Si, Al, Mn, Ti, Ca and Na contents, define alkaline affinities for MAC, hybrid for ME and calco-alkaline for MCM, this is confirmed by the chemistry of primary amphiboles, which includes kaersutite in the MAC. Lithogeochemistry also reveals two chemical poles marked by the MAC and the MCM, with transitional terms represented by the ME. Even though gabbros are dominated by cumulative processes it should be noted the lower Y/Nb values of the MAC (1.8-4.0) in comparison with the ME (4.0-10.7) and the MCM (2.3-13.2), as well as the best linear correlations between incompatible elements (La, Ce, Nb, Hf, Ta, Th, U e Zr) obtained in the MAC, and the higher indexes (La/Sm)N , (La/Lu)N and (Gd/LU)N of olivinic gabbros of the MAC (1.3-1.7; 3.6-6.0; 2.0-3,1) when compared with the ME ores (1.2-1.4; 2.7-3.2;1.9-2.0). In what concerns the felsic rocks it has been observed compositional sequences in clinopyroxenes which can be seen as evolutions similar to (aegirine-augite -> aegirine ; diopside -> hedenbergite -> aegirine augite), while primary amphiboles of the several (per)alkaline facies allow to identify the following diagnostic criteria: sequences of the type (hastingsite -> katophorite -> ferro-richterite -> arfvedsonite/riebeckite); ferro-pargasites as precursors calcic extremes of some sequences; taramites as the single and exclusive amphiboles of nefelinic syenites. The chemistry of felsic rocks reflects the compositional range of correspondent residual liquids. Most of riebeckitic syenites presents (Zr/Nb)<10, (Y/Nb)<0.7 e (Th/Nb)<0.3, while hastingsitic ones and hedenbergitic granites reveal higher values of these ratios (15.4, 2.0 e 0.6, respectively). The highest contents of Zr (4800 ppm) are also observed on peralkaline terms, with minimum values measured on alkaline granites (135 ppm). Maximum contents of F (6100 ppm) and Cl(7233 ppm) have been determined on riebeckitic and nefelino-sodalitic syenites, respectively. Irregular crystallization of phases which consume high contents of REE (e.g. allanite), can disturbe the corrrespondent geochemical signatures, but it is still possible to identify, in most of the cases, distinctions between maximum values of (La/Sm)N , (La/Lu)N and (Gd/Lu)N of peralkaline rocks (29.6, 11.6, 2.4), hastingsitic syenites (14.8, 4.8, 2.0) and alkaline granites (4.0, 3.1, 1.7). Riebeckitic and nefelinic faties present, simultaniously, the sharpest negative anomalies of Ti and the less marked negative anomalies of Nb ((Nb/Nb*)N -mean: 0.9 and 0.7, respectively), which can be interpreted as a result of differentiation processses with small to moderate contributions of crustal contamination; comparatively, this anomaly is higher in hastingsitic (0.6) and granitic terms (0.4). Obtained in a small set of mafic and felsic samples, Rb-Sr and Sm-Nd isotopic data, show the vulnerability of the first system to post-magmatic processes. However, in general, they have allowed to advance significantly in the petrogenetic and geocronological fields. The Campo Maior Massif has produced a very good Sm-Nd isochrone (MSWD=0.55) that defines an age of 369 ± 26 Ma (Middle Devonian), which fits well the compressive hercynian regime, with the promotion of significant crustal contamination of primay magmas generating MCM rocks (--6.1<εNd370<-5.4). In contrast, representative samples of the alkaline province reveal isotopic Sm-Nd compositions compatible with genesis from essentially mantelic magmas, though they were affected by variable contributions of crustal assimilation processes during differentiation: MAC (εNd48Q=+4.7); ME (-3.1<εNd480<-1.1)(per)alkaline felsic rocks (+2.5<εND480<+4.9). The (two) mafic samples of the ME cannot be precursors of the spatially associated felsic rocks sequence. Petrogenetic modelling points out some probable facts: intracontinental alkaline character of (primary) basaltic magmas as precursors of this alkaline province; low to moderate crustal contamination levels of MAC-gabbros, peralkaline syenites and alkaline granites; significantly higher contribution of sialic components in mantle-crust mixing processes which differentiated the ME.