HETEROGENEITIES OF SUBCONTINENTAL LITHOSPHERIC MANTLE AT THE SOUTHERNMOST OF SOUTH-AMERICAN PLATE: INFLUENCE OF PRESENT SUBDUCTION AND LITHOSPHERE-ASTENOSPHERE INTERACTIONS UNDER THE PALI AIKE VOLCANIC FIELD

Authors

  • Fernanda GERVASONI Programa de Pós-graduação em Geociências - Instituto de Geociências - Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Rommulo V. CONCEIÇÃO Departamento de Geologia - Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Tiago L. R. JALOWITZKI Programa de Pós-graduação em Geociências - Instituto de Geociências - Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Manuel E. SCHILLING Servicio Nacional de Geología y Minería
  • Yuji ORIHASHI Earthquake Research Institute - University of Tokyo
  • Shun'ichi NAKAI Earthquake Research Institute - University of Tokyo
  • Paul SYLVESTER Department of Earth Sciences - Memorial University of Newfoundland - St John’s

DOI:

https://doi.org/10.22456/1807-9806.37388

Keywords:

Pali Aike, mantle xenoliths, subcontinental lithospheric mantle, metasomatism, subduction, asthenospheric fluids.

Abstract

The Pali Aike Volcanic Field is located in southern South America where there is a complex tectonic system due to interactions between the Nazca, Antarctica and Scotia oceanic plates with the South-American continental plate, and due to the proximity of the Chile ridge (Chile Triple Junction). This volcanic field has basanites, alkali basalts and pyroclastic rocks that host garnet- and spinel peridotites that may also bear phlogopite and pargasite. The mantle xenoliths of this study are from the Laguna Timone maar, located in Pali Aike, being predominantly garnet-spinel lherzolites, spinel lherzolites, garnet-spinel harzburgites, and one glimmerite. The paragenesis garnet+spinel+Ti-phlogopite+K-paragsite is present in the studied samples and suggests an origin from the garnet-spinel peridotite transition zone in the upper mantle. Partial melting events are inferred from the negative correlations between major elements and #Mg, as well as, from the light REE < heavy REE of garnet-spinel harzburgites pattern, and from the heavy REE depletion in spinel lherzolites that, as suggested by trace-element modelling underwent up to 16% partial melt (no-modal batch melting). The garnet-spinel lherzolites have trace element values similar to Primitive Mantle, with characteristics of “fertile” mantle. All mantle xenoliths have enrichments in chalcophile elements (W, Pb, Mo, Sn) which are attributed to present subduction of Antarctica plate under the South-American plate. The occurrence of glimmerite, the presence of hydrated minerals (phlogopite and pargasite) in peridotites, and the geochemical similarities with peridotites metasomatised by ascending asthenospheric melts (peridotites of the Manzaz, Argelia, and peridotites of the Vitim Volcanic Field, Baikal, Siberia), such as Ba/Nb, Ba/La and U/Nb ratios, suggest metasomatism by asthenospheric fluids. These asthenosphere-lithosphere interactions occurred due to the upwelling of the underlying asthenospheric mantle when the Chile Triple Junction was at the same latitude the Pali Aike Volcanic Field.

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Author Biographies

Fernanda GERVASONI, Programa de Pós-graduação em Geociências - Instituto de Geociências - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Possui graduação em Geologia (2009) e mestrado em Geociências com ênfase em Geoquímica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2012). Atualmente atua como bolsista de Desenvolvimento Técnico Industrial no Laboratório de Geologia Isotópica da UFRGS para o desenvolvimento e aplicação das técnicas de análises de elementos traços em LA-ICP-MS (Element 2). Possui experiência nos laboratórios de Microssonda Eletrônica, Geologia Isotópica e Petrologia Experimental da UFRGS. Seus trabalhos tem ênfase em Geoquímica de elementos maiores, menores e traços, Geoquímica Isotópica e Petrologia Experimental, atuando nos seguintes temas: xenólitos mantélicos ultramáficos da região de retroarco na Patagônia Argentina e Chilena; diagramas de fases aplicados ao entendimento das transições de fases mantélicas (petrologia experimental).

Rommulo V. CONCEIÇÃO, Departamento de Geologia - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Possui graduação em Geologia pela Universidade Federal da Bahia (1992), mestrado em Geologia pela Universidade Federal da Bahia (1994) e doutorado em Geociências pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1999). Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Petrologia Experimental e Geoquímica Isotópica, atuando principalmente nos seguintes temas: manto, isótopos, petrologia, xenólitos e metassomatismo.

Tiago L. R. JALOWITZKI, Programa de Pós-graduação em Geociências - Instituto de Geociências - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Graduado em Geologia (2008) e mestre em Geociências com ênfase em Geoquímica (2010) pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Atualmente desenvolve doutorado na UFRGS com colaboração do Earthquake Research Institute e do Geochemical Research Center (Graduate School of Science), ambos da University of Tokyo com bolsa do CNPq. Tem experiência em geologia de campo e em laboratório, com ênfase em isótopos radiogênicos (sistemas Rb-Sr, Sm-Nd e Pb-Pb) e estáveis (gases nobres: He, Ne, Ar, Xe, Kr); Geoquímica de elementos maiores, traço e terras raras, atuando principalmente nos seguintes temas: basaltos alcalinos e xenólitos mantélicos da região de extra back-arc continental da Patagônia Argentina.

Manuel E. SCHILLING, Servicio Nacional de Geología y Minería

Possui graduação em Geologia pela Universidad de Chile(2002). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geologia.

Yuji ORIHASHI, Earthquake Research Institute - University of Tokyo

Possui graduação em Geologia - Shimane University (1991), mestrado em geologya - Okayama University (1994) e doutorado em geologia - Hokkaido University (1997). Atualmente é professor auxiliar - University Of Tokyo. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geociências. Atualmente, está exercendo pesquisas petrológicas, geoquímicas, geocronológicas e de geoquímica isotópica de magmatismo extra-retroarco, com ênfase especial de utilização do LA-ICP-MS.

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Published

2012-12-31

How to Cite

GERVASONI, F., CONCEIÇÃO, R. V., JALOWITZKI, T. L. R., SCHILLING, M. E., ORIHASHI, Y., NAKAI, S., & SYLVESTER, P. (2012). HETEROGENEITIES OF SUBCONTINENTAL LITHOSPHERIC MANTLE AT THE SOUTHERNMOST OF SOUTH-AMERICAN PLATE: INFLUENCE OF PRESENT SUBDUCTION AND LITHOSPHERE-ASTENOSPHERE INTERACTIONS UNDER THE PALI AIKE VOLCANIC FIELD. Pesquisas Em Geociências, 39(3), 269–285. https://doi.org/10.22456/1807-9806.37388

Issue

Vol. 39 No. 3 (2012): Pesquisas em Geociências

Section

Articles