Geoquímica das rochas magmáticas da Ilha Brava:implicações para a origem e variabilidade espaço-temporal do ponto quente de Cabo Verde

Abstract

A Ilha Brava (64 km2) localiza-se no extremo oeste do alinhamento meridional do arquipélago de Cabo Verde, sendo constituída por três unidades vulcanoestratigráficas que testemunham uma história vulcânica de cerca de 3 Ma. Foi escolhida como objecto de estudo na tentativa de contribuir para a melhor compreensão da origem e local de residência de alguns dos componentes mantélicos, das relações genéticas entre magmas silicatados e carbonatíticos, dos processos de desgaseificação de magmas carbonatíticos e da origem do carbono neles contido, da variabilidade geoquímica espaço-temporal do ponto quente de Cabo Verde, e da profundidade de enraizamento da sua pluma mantélica. A Brava contrasta com as outras ilhas do arquipélago por definir dois grupos geoquímicos distintos. As amostras do Complexo Basal, sendo menos radiogénicas Sr e He e mais em Nd e Pb que a unidade mais recente, são idênticas às ilhas do norte e explicáveis pela mistura de um componente do tipo HIMU (crosta oceânica reciclada com 1.3 Ga) e manto inferior (3He/4He até 12.85 Ra), carreados para a “superfície” pela pluma mantélica. Tal como é usual nas ilhas do sul, a Unidade Superior sugere, em adição, o envolvimento de um componente com afinidade EM-1, aqui considerado representativo de fragmentos de litosfera subcontinental dispersos na astenosfera. Os carbonatitos definem dois grupos com assinaturas isotópicas semelhantes às das rochas silicatadas contemporâneas. Os calciocarbonatitos resultaram de imiscibilidade líquida produzindo magmas nefeliníticos e carbonatíticos, enquanto os magnesiocarbonatitos representam líquidos residuais após a fraccionação de calcite a partir de um magma carbonatítico. As muito baixas razões 4He/40Ar* (≈ 0.25) que caracterizam a fonte dos carbonatitos do Complexo Basal indicam uma evolução a partir de razões K/U muito mais elevadas que o conjunto dos reservatórios silicatados da Terra. Sendo estes valores, também incompatíveis com a reciclagem de componentes crostais, foram aqui interpretados como podendo reflectir a contribuição do “missing Ar reservoir” para a fonte mantélica dos carbonatitos.

Brava (64 km2) is the westernmost island of the cape-verdean southern alignment. Three volcano-stratigraphic units were identified, testifying a volcanic history of 3 Ma. It was chosen as a case study in an attempt to i) contribute to a better understanding of some mantle components origin and residence local, ii) the genetic link beteween silicate and carbonatitic magmas, iii) the degassing process affecting carbonatitic magmas, iv) the origin of their carbon, v) the spacial and temporal variability of the Cape Verde magmatism and vi) the root depth of the mantle plume. In contrast to other islands of the archipelago, Brava is clearly characterized by two groups of distinct isotopic compositions. The Basal Complex, being more Nd- and Pb-radiogenic and less Sr- and He-radiogenic than the Upper Unit volcanics, is similar to the northern islands, being mainly explained by the mixing of a HIMU-type local end-member [ancient (≈ 1.3 Ga) recycled oceanic crust], with the lower mantle (3He/4He up to 12.85 Ra), both carried to the “surface” by the mantle plume. As for the southern islands, the Upper Unit elemental and isotopic signatures suggest the involvement of an additional local end-member akin to the EM1-type, which is considered to represent the subcontinental lithosphere floating in the asthenosphere. Brava carbonatites define two distinct groups with similar isotopic ranges as those observed for the coeval alkaline silicate rocks. It is proposed that calciocarbonatites, from the Intermediate and Upper units, resulted from nephelinite-carbonatite liquid immiscibility, while the subordinate Intermediate Unit magnesiocarbonatites represent residual liquids after calcite fractionation from carbonatite magma. The inferred low 4He/40Ar* (≈ 0.25) that characterizes the source of Basal Complex carbonatites is thought to reflect the contribution of a mantle domain evolving under high K/U, which cannot be explained by recycling of crustal components. Instead, it could reflect the contribution of the “missing Ar reservoir” to the carbonatite mantle sources.