Radiogenic Heat Production From São Francisco Craton: Possible Link to Archaean Crustal Stability

Abstract

A summary of the measured radiogenic heat production values from crystalline basement rocks of São Francisco craton, where radiometric data yield Archaean to Lower Proterozoic ages, and surrounding Lower Proterozoic folded regions is presented. The data, especially those from the high grade metamorphic terranes of Caraiba, Itabuna, Jequié, Jacobina and Pouso Alegre show that the values are highly variable (0.78 to 2.7 µW/m³). Relatively high heat production values of 1.89 to 2.7 µW/m³ were encountered in the Archaean granulite of Itabuna and Jequié. Presence of high heat production values in Jequié may be interpreted as representing relict primary geochemical character, little modified during metamorphism. Relatively low heat production values were encountered in granulite terranes of Caraiba and north of Pouso Alegre, whereas the amphibolite terrane of Jacobina seems to be characterized by intermediate values. Thus, the variability of heat production appears to be largely related to the original chemistry of the rock type and the nature of the fluids that participated in the metamorphic events. It can not be generalised solely due to the type of metamorphism. Crustal temperatures were calculated for these five areas assuming possible forms of vertical distribution of radiogenic heat production. The results show considerable variations in the thermal regime of the Archaean crust within the São Francisco craton. This seems to imply that survival of Archaean crust in cratonic areas may not be directly related to the depletion of radioactive elements. Other mechanisms such as dehydration and participation of CO, fluids during metamorphism may have played a significant role in raising the melting point of lower crust, thereby contributing to the tectonic stability of cratonic areas since Archaean times.

Apresenta-se um resumo dos valores de produção de calor medidos em rochas de embasamento cristalino do Cráton do São Francisco, onde dados radiométricos estabelecem idades do Arqueano e do Proterozóico Inferior, e das regiões circundantes de dobramentos proterozóicos. Os dados, especialmente os obtidos nos terrenos com alto grau de metamorfismo de Caraíba, Itabuna, Jequié, Jacobina e Pouso Alegre, mostram valores muito variáveis (0.78 a 2.7 W/m³). Valores relativamente altos de produção de calor, de 1,8 a 2,7 W/m³ foram encontrados nos granulitos arqueanos de Jequié e Itabuna. A presença de altos valores de produção de calor em Jequié pode ser interpretada como representativa do caráter geoquímico primário preservado, pouco modificado durante o metamorfismo. Valores relativamente baixos de produção de calor foram encontrados nos terrenos granulíticos de Caraíba e ao norte de Pouso Alegre, ao passo que o terreno analítico de Jacobina parece caracterizar-se por valores intermediários. Portanto, a variabilidade da produção de calor parece ser, em grande parte, relacionada com a química original do tipo de rocha e da natureza dos fluidos que participaram dos eventos metamórficos. Essa variabilidade não pode ser generalizada como sendo devida exclusivamente ao tipo de metamorfismo. Temperaturas crustais foram calculadas nessas cinco áreas, assumindo-se formas possíveis de distribuição vertical da produção de calor radiogênico. Os resultados mostram variações consideráveis no regime térmico da crosta arqueana no cráton do São Francisco. Esses resultados parecem implicar em que a preservação da crosta arqueana em áreas cratônicas pode não estar diretamente relacionada com o empobrecimento em elementos radioativos. Outros mecanismos como a perda de água e a participação de fluidos com CO, durante o metamorfismo podem ter tido uma participação importante no aumento da temperatura de fusão da crosta inferior, contribuindo dessa forma, para a estabilidade tectônica de áreas cratônicas desde os tempos arqueanos.