Thermal Regimes in Proterozoic Island Arcs and Hypothesis

Abstract

Estimates of thermal regimes in the Proterozoic have an important bearing on the evolution of island arcs inasmuch as they provide models to account for the nature of magmatism at that time. With this aim in mind, a model is presented based on the geology and geochemistry of basaltic rocks from the Early Proterozoic greenstone belt of the northern Guiana Shield. In most of the Precambrian areas of South America, volcanism during the Archean and Proterozoic was essentially confined to ensialic environments. In addition, older sialic crust and preserved Archaean nuclei in Brazil, whose constitution and history vary from place to place, appear to have served as the basement for greenstone belts. On the other hand, structural, stratigraphic and geochemical evidence show that the Early Proterozoic greenstone belts of the Guiana Shield, occurring as a narrow extensive belt from Venezuela across the Guianas, were formed in tectonic settings similar to present-day island arcs. That is to say, at a time when ensialic conditions prevailed in Precambrian terrains in the rest of the continent, the Guiana belt evolved by island arc magmatism. Geochemical characteristics of volcanics were employed to draw inferences regarding mantle composition and thermal regimes which existed in this early period. As a working hypothesis, the island arc features of the Guiana belt are examined in the light of known models of partial melting of four-phase peridotite and available data relating to magma generation. The results suggest that the interaction of primitive warm crust and warm mantle and the resulting elevation of isotherms into the mantle wedge might account for the extensive volcanic belt and copious magma production.

 As estimativas de regimes térmicos do Proterozóico têm uma relação importante com a evolução de arcos de ilhas uma vez que estes últimos fornecem modelos que explicam a natureza do magmatismo daquela época. apresentado um modelo baseado na geologia e geoquímica de rochas basálticas do cinturão de rochas-verdes do Proterozóico Inferior da parte norte do Escudo Guiano. Na maior parte das áreas Pré-Cambrianas da América do Sul, o vulcanismo durante o Arqueano e o Proterozóico estava confinado principalmente em ambientes siálicos. Ainda mais, a crosta siálica mais antiga e núcleos arqueanos no Brasil, cuja constituição e história variam de local para local, parecem ter servido de embasamento para os cinturões de rochas-verdes. Por outro lado, evidências estruturais, estratigráficas e geoquímicas mostram que os cinturões de rochas-verdes do Proterozóico Inferior no Escudo Guiano, que ocorrem como estreito e extensivo cinturão desde a Venezuela e através das Guianas, foram formados em ambientes tectônicos similares aos arcos de ilhas do presente. Ou seja, no tempo em que condições ensiálicas prevaleciam em terrenos Pré Cambrianos no resto do continente, o cinturão Guiano evoluiu através de um magmatismo de arco de ilha. As características geoquímicas das vulcânicas foram empregadas para obter inferências sobre a composição e regimes térmicos do manto que existiram naquele período. Como hipótese de trabalho, as feições de arcos de ilha do cinturão Guiano são examinados sob a luz dos modelos conhecidos de fusão parcial de peridotita de quatro fases e dados disponíveis relacionados com a geração de magmas. Os resultados sugerem que a interação entre a crosta primitiva aquecida e o manto aquecido e a consequente elevação das isotermas em direção do manto, poderiam explicar o cinturão vulcânico e a produção abundante de magma.