ESTUDOS DE GEOCRONOLOGIA E GEOLOGIA ISOTÓPICA, PELO MÉTODO DO RUBÍDIO-ESTRÔNCIO, DOS TRÊS MACIÇOS

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1 ESTUDOS DE GEOCRONOLOGIA E GEOLOGIA ISOTÓPICA, PELO MÉTODO DO RUBÍDIO-ESTRÔNCIO, DOS TRÊS MACIÇOS " MESOZOICOS PORTUGUESES: SINTRA, SINES E MONCHIQUE por M. c. B. ABRANCHES * e M. H. CANILHO ** RESUMO Foram feitas determinações das concentrações do Rb e do Sr e das composições isotópicas do Sr em várias amostras provenientes dos maciços de Sintra, Sines e Monchique. As amostras de Sintra e de Monchique definem isócronas a que correspondem as idades de 95,3+8,0 (2a) M. A. e de 64,7+ 13,6 (2a) M. A. respectivamente. As correspondentes razões isotópicas iniciais do Sr são 0,7038+0,0006 (2aje 0,7042+0,0012 (2a). - Não foi possível definir uma isócrona para as amostras de Sines; as razões isotópicas iniciais do Sr calculadas com base em determinações de idade pelo método do K-Ar e citadas na literatura, variam entre 0,7036 e 0,7050. ABSTRACT Rb-Sr whole rock analyses have been made in several samples from Sintra, Sines and Monchique massifs. The samples from Sintra and Monchique complexes define isochrons corresponding to an age of 95,3+8,0 (2a) m. y. and 64,7+13,6 (2cr) m. y, respectively. - - The initial Sr isotopic ratios computed from the diagrams are 0,7038+0,0006 (2a) for Sintra and 0,7042+0,0012 (2a) for Monchique. It was not possible to define an isochron for Sines; using K-Ar age determinations mentioned in the literature the calculated initial Sr isotopic ratios vary from 0,7036 to 0, INTRODUÇÃO Os maciços de Sintra, Sines e Monchique têm sido objecto de estudos petrográficos diversos não só por parte de autores portugueses mas também estrangeiros. Conhecem-se pois, com certo pormenor, as características das rochas que os constituem, sua distribuição no espaço e aspectos parcelares no capítulo da geoquímica. Sabe-se de há muito que nos três maciços são predominantes as rochas de carácter alcalino e que as sobressaturadas, com larga representação em Sintra, são escassas em Sines e praticamente inexistentes em Monchique, onde se verifica exactamente o inverso do primeiro, dada a presença dominadora de um tipo petrográfico subsaturado. Mas, para além do domínio da petrografia, pouco se tem avançado na explicitação dos problemas pendentes no âmbito da petrogénese dos maciços, tipos de mecanismos intrusivos que os teriam originado e sua relação com a tectónica regional. A estas indeterminações podem ainda acrescentar-se certas incertezas respeitantes aos elementos obtidos, até agora, no capítulo da geocronologia que não são de molde a concitarem o consenso dos investigadores. É de admitir que toda esta problemática esteja na origem das tentativas ensaiadas por alguns autores, os quais adoptando uma óptica global, apontam analogias que, inegavelmente existem, entre os três complexos ígneos. Estão, neste caso, além das semelhanças petrográficas, a posição geográfica deles, perfeitamente em linha próxima da orientação * Laboratório de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. * * Museu Nacional de História Natural, Museu Mineralógico e Geológico Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

2 NNW-SSE~(Fig.il); a forma elíptica das intrusões com alongamentos orientados na mesma direcção (E-W); a natureza subvulcânica que será-(jcomum a todos (TEIXEIRA, 1962); as idades de instalação das intrusões bastante próximas entre si, segundo se _ admite,:.etc. Fig. 1 - N t 0L-' _~5.okm Situação geográfica relativa dos três maciços. 2. A índole DESTE TRABALHO Em virtude do interesse que estes maciços têm merecido aos geólogos, desde há muitas dezenas de anos, em contraste com os numerosos problemas que ainda não foram objecto de estudos que os tentem esclarecer, as autoras, com este trabalho, julgam contribuir, embora muito modestamente, para fazer desaparecer algumas das numerosas dúvidas que ainda persistem, nomeadamente quanto à geocronologia e ao grau de contaminação das rochas ígneas pelos materiais da crosta. Apresentam-se, neste estudo, resultados de determinações isotópicas do Sr em amostras seleccionadas dos três maciços referidos. É nosso objectivo utilizar as razões isotópicas do Sr em rochas totais, com vista a determinar as idades absolutas dos maciços em causa e obter indicações que permitam relacionar a acção das rochas encaixantes dos maciços com a composição mineralógica dos tipos petrográficos. 3. AMOSTRAGEM As amostras de rocha total usadas neste estudo, foram pulverizadas a <300 «mesh». As localizações dos materiais referidos estão representadas nas Figs. 2, 3 e 4. Procedeu-se, para todas, a determinações semi -quantitativas das concentrações do Rb e do Sr, após o que se seleccionaram as amostras susceptíveis de serem utilizadas no estabelecimento de isócronas. Só estas são referidas no texto. 4. MÉTODOS ANALíTICOS As análises do Rb e do Sr basearam-se em métodos estandardizados de fluorescência de Raios X e de espectrometria de massa (PANKHURST & O'NIONS, 1973) e foram realizadas no Laboratório de Geocronologia da Universidade de São Paulo (Brasil). As concentrações do Rb e do Sr e a razão RbjSr foram determinadas por espectrometria de fluorescência de Raios X, utilizando um espectrómetro Philips automático PW 1964 com tubo de Mo a 40 kv e 36 ma: com cristal analisador de LiF 200. As"'razões isotópicas do Sr foram medidas utilizandofespectrómetro de massa TH5 de fonte sólida e normalizadas para o valor 86Srj88Sr=0,1194 do padrão Eimer & Amend. Simultaneamente com as amostras foram também analisados o padrão Eimer & Amend (SrC03) e o padrão interno do Laboratório, e determinado o branco do Sr. Os valores medidos estavam de acordo com os valores obtidos no decurso de vários anos naquele Laboratório. A:constante de desintegração do Rb usada neste trabalho foi Ã87Rb=I,42x A-l (STEIGER & JA GER, 1977). A fim de se compararem os valores das idades apresentados neste trabalho com outros previamente publicados, recalcularam-se estes últimos para o mesmo valor da constante de desintegração do 87 Rb. Estas idades figuram no texto entre parentesis depcis dos valores recolhidos na bibliografia. N t : :bo Cabo Z da -I Roca Fig. 2 - Mapa geológico simplificado do complexo intrusivo de Sintra, incluindo as localizações das amostras colhidas. 1 - granito; 2 - sienito; 3 - diorito-gabro; 4 - brecha; 5 - calcário. N i,.. iue 18DDIII I i.,,/ /" Fig. 3 - Mapa geológico simplificado do complexo eruptivo de Sines com as localizações:das amostras colhidas. d - dunas; G-gabro;:S-sienito; B- brecha eruptiva; D-diorito; C - comeanas; F - falha. 386

3 Fig. 4 - Mapa geológico simplificado do maciço eruptivo de Monchique com as localizações das amostras colhidas. S - sienito nefelínico; B - brecha eruptiva; M - xistos do Moscoviano; F - falha. 5. RESULTADOS Os valores analíticos do Rb e do Sr obtidos nas amostras dos três maciços são indicados nos Quadros 1, 2 e 3. Nos mesmos Quadros figuram também os valores publicados anteriormente. A) Sintra QUADRO 1 M. A. Todavia esta idade foi calculada admitindo que a razão isotópica inicial do Sr era de 0,7120, contudo o valor deduzido do gráfico da Fig. 5 é bastante menor, o que implicaria que a idade atribuída por F. MENDES (op. cit), seria superior, se tivesse utilizado a composição isotópica inicial do Sr, agora determinada. N.O Tipo Rb Sr da amostra de rocha (ppm) (ppm) Rb/Sr 87 Sr /86 Sr (a) 87 Rb /86 Sr STl granito 215,4 83,5 ST2 granito 208,2 80,1 ST3 diorito 46,1 1070,9 ST6 sienito 202,7 298,8 R268 (c) granito - - 2,58 2,60 0,04 0,68-0, ,0016 0,7138 ± 0,0011 0,7041 ± 0,0011 0, ,0012 0,7155 7,47 (b) 7,53 (b) 0,12(b) 1,96(b) 7,860 (a) Valores corrigidos para 86Sr/88Sr=O,1194. Os erros representam Iam. (b) Erros±2%. (c) Valores obtidos de F. MENDES (1967/88). Os resultados obtidos para as amostras de Sintra ~7" foram projectados no diagrama de evolução do Sr (Fig. 5). As quatro amostras utilizadas definem linha recta de coeficiente angular 0,00135±0,00012 } (2a) a que corresponde a idade de 95,38,±0(2a)M.A. O valor M. S. W. D. obtido foi 0,096 o que indica que a linha recta é uma isócrona. A composição isotópica inicial do Sr é de _ ,7038 ±0,0006(2a). 0,702 No estabelecimento desta isócrona não se entrou em linha de conta com o valor dado por F. MENDES (op. cit.) visto não se conhecerem os erros que afectaram as medições. A idade que este autor atribuiu aomaciço de Sintra, com base na análise de amostra única é de 56 (58) IOAOE:95! '[211"1 MoA. t.l,s.w.d... ~'. 0,100;-. _~_---,~_-'---_-!, ~_-!--_~_--!-_--' "Rb/ 86 Sf Fig. S-Diagrama 87 Sr/86 Sr-87 Rb/86 Sr, relativo às rochas ígneas de Sintra (R268 -determinação de F. MENDES, 1967/68). 387

4 B) Sines QUADRO 2 N.O Tipo Rb Sr da amostra de rocha (ppm) (ppm) Rb/Sr 87 Sr/86Sr (a) 87Rb /86S r S49 sienito 226,0 S69 diorito 84,6 S40 micro sienito 126,7 R1288 (c) sienito - 307,4 703,7 391,9-0,73 0, ,0010 2,13 (b) 0,12 0, ,0012 0,35 (b) 0,32 0, ,0008 0,94 (b) - 0, (a) Valores corrigidos para 86Sr/88Sr =0,1194. (b) Os erros representam 100'm Erros±2 %. (c) Valores obtidos de F. MENDES (1967/68). Os valores encontrados para as amostras de Sines, quando projectados no diagrama 87Sr/86Sr - 87Rbj /86Sr (não figurado) não definem linha recta, pois todos se projectam muito próximos uns dos outros. O facto das amostras de Sines não terem valores Rb/Sr convenientes para a definição de isócrona sugere estudo mais complexo, envolvendo, além de análises do Rb-Sr, determinações de idade pelo método do K-Ar (trabalho este que está em curso). Para Sines não foi possível determinar a composição isotópica inicial do Sr. Os pontos das três amostras analisadas, quando projectados no diagrama 87Sr/86Sr-87Rb/86Sr caiem na isócrona definida para Monchique (Fig. 6), sugerindo uma idade aproximada. projectados na Fig. 6, e definem isócrona de idade 64,7 ± 13,6 (20') M. A. O coeficiente angular da linha de regressão é de 0,00092±0,00018 (20) e M. S. W. D. é 0,56. A razão isotópica inicial do Sr é 0,7042±0,0012 (20'). Na mesma figura encontram-se projectados os valores previamente publicados e referidos no Quadro 3. Não foram, todavia, incluídos no estabelecimento da isócrona, visto não serem conhecidos os erros para todas as variáveis. Dos valores referidos por N. M. S. ROCK (1976) só foram incluídos os correspondentes a sienitos nefelínicos, visto o nosso estudo ter incidido sobre rochas desse tipo, e não sobre filões. A idade atribuída por N. M. S. ROCK (op. cit.) a Monchique é de 76 M. A. e a razão isotópica inicial do Sr é de 0,7042, valores compatíveis com os determinados agora. N.O Rb Sr de amostra (ppm) (ppm) MI 203,5 44,6 M5 233,3 1497,8 M5 233,3 1497,8 M9 207,7 381,0 MIO 210,7 222,5 R1399 (c) - - CDM27 (d) CDM41 (d) M5 (d) QUADRO 3 Rb/Sr 4,56 0,15 0,15 0,54 0,95-0,148 0,811 3, Sr/86 Sr(a) 87 Rb /86 Sr 0, 7164± 0, ,22 (b) 0,7060± 0,0017 0,45 (b) 0, ,0014 0,45 (b) 0,704i+ 0,0015 1,58 eb) 0,7070± 0,0011 2,70 (b) 0,7103 1,527 0,7038 0,427 0,7079 2,340 0, ,10 (a) Valores corrigidos para 86Sr/88Sr=0,1194. Os erros representam 10'm. (b) Erros±2 %. (c) Valores obtidos de F. MENDES (1967/68). (d) Valores obtidos de N. M. S. ROCK (1976). Com efeito determinações de idade pelo método do K-Ar deram valores compreendidos entre 67 e 78 M. A. (CANILHO, 1971). As composições isotópicas iniciais do Sr, calculadas para estes valores das idades, variam entre 0,7040 e 0,7050 para t=67 M. A., e entre 0,7036 e 0,7049 para t=78 M. A. C) Monchique Procedendo de igual modo como para os maciços anteriores, os valores analíticos obtidos encontram-se No entanto, as determinações feitas por este autor incluíram, não só rochas granulares, como também rochas filonianas. 6. A GÉNESE DAS INSTRUSÕES - UMA IN CÓGNITA Quanto à génese destes três maciços, têm sido considerados mecanismos diferentes que conduziram à instalação das intrusões. Assim, no caso de Sintra, C. M. ALVES (1964) considera a assimilação para explicar a génese de rochas tão diversificadas petrograficamente. Este autor refere, no trabalho atrás citado, que o magma mafraítico teria sido contaminado por material da crosta e depois fraccionado. J. B. WRIGHT (1968) considera também a assimilação para explicar a evolução do maciço eruptivo de Sintra, mas sugere mecanismos mais complexos. 388

5 em5(nr) 0,718 0,715 0,710 RU99(FM) o M5 IDADE: 65' 13 (2 0:' M.A. M's.WD.' 0,56 0,705 M9 _ D,7042±OiOD06 0,700 O!---"'----:----'----!----'------!----''----:;---;--~--7.10;----''----,:;; '-----;-:" 87Rb/86sr Fig. 6 - Diagrama 87 Sr/56 Sr - 87 Rb/86 Sr das rochas ígneas de Monchique (círculos abertos: determinações de F. MENDES, ; círculos fechados: determinações de N. M. S. ROCK, 1976). Os magmas graníticos ter-se-iam formado por sintexia de materiais da crosta devido à presença de magmas alcalinos em profundidade. Como alternativa aos processos de assimilação R. S. J. SPARKS & G. W ADGE (1975) apresentam outras explicações baseadas na fraccionação a baixas e a altas temperaturas. Para Sines aceita-se a cristalização fraccionada como processo principal da diferenciação magmática. As rochas do maciço parecem ter características geoquímicas semelhantes (trabalho actualmente em curso), e são consideradas cogenéticas pois é possível estabelecer relações entre as rochas intrusivas e as extrusivas, baseadas em diversos critérios (estruturais, petrográficos, geoquímicos e geocronológicos). As rochas encaixantes destes dois maciços encontram-se muito deformadas evidenciando, assim, a violência da intrusão magmática. Monchique, pelo contrário, ter-se-ia formado tranquilamente, sem deformação dos xistos envolventes, por injecção de magma diferenciado antes da instalação (CZYGAN, 1969). Segundo A. P. COELHO (1977), os três maciços estariam integrados no mesmo processo tectónico -magmático, relacionado com a abertura do Atlântico Norte e formação de «rifts». As idades determinadas neste estudo estão de acordo com as observações de campo pois os maciços situar-se-iam do Cretácico médio ao Cenozóico inferior. Monchique tem sido considerado o mais recente dos três maciços e as nossas determinações geocronológicas confirmam, sem desvios significativos, os valores obtidos para a idade desta formação ígnea, por outros autores (entre 60 e 70 M. A.). Segundo estes elementos, a intrusão ter-se-ia originado no Paleogénico inferior. Até que ponto este facto se ajusta à hipótese aflorada por A. P. COELHO (op. cit.) ao relacionar o maciço em causa com a formação do «rift» Gibraltar-Açores, na fase orogénica alpina do Terciário inferior, é problema que deixamos à consideração dos especialistas. As razões isotópicas iniciais do Sr, determinadas neste trabalho apresentam valores baixos que estão compreendidos entre os valores encontrados para a maioria das rochas vulcânicas recentes, (F AURE, 1977), e que sugerem que as rochas dos três maciços tenham sido originadas no manto superior. Indicam, claramente, ausência de introdução de elementos químicos estranhos ao processo evolutivo do magma inicial, de onde resultaram rochas desde gabros a granitos. 7. CONCLUSÕES 1. o Estabeleceu-se, pela primeira vez, uma 1S0- crona para o maciço de Sintra a que corresponde a idade de 95,3 ±8,0 M. A. 2. o Para Monchique, a idade determinada é de 64,7±13,6 M. A. Este valor está de acordo com as determinações feitas por outros autores. 3. o Perante os valores determinados para as composições isotópicas iniciais do Sr, poderá admi- 389

6 dr-se que estes três maciços, provieram cio manto superior, hipótese que já tinha sido sugerida para Sines e Monchique. Quanto a Sintra, os valores agora encontrados, não confirmam a assimilação de materiais siálicos como mecanismo conducente à instalação do maciço. Não parecem, portanto, ajustar-se às hipóteses admitidas por diversos autores quanto à génese das rochas deste complexo eruptivo. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Prof. Carlos Teixeira todo o apoio que lhes deu para a realização deste trabalho. Agradecem ao Dr. A. Pinto Coelho a leitura criteriosa do' manuscrito. Agradecem, também, ao Prof. Umberto Cordani e ao Prof. Kawachita, da Universidade de São Paulo (Brasil) a ajuda e todas as facilidades recebidas que permitiram que uma de nós (M. C. B. Abranches) reaiizasse, no Laboratório de Geocronologia daquela Universidade, as análises de espectrometria de massa e de fluorescência de Raios X. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, C. A. MATOS (1964) - Estudo petrológico do maciço eruptivo de Sintra. Rev. Fac. Ciênc. Lisboa, vol. XII-C, fasc. 2., pp BROOKS, C., HART, S. R. & WENDT, I. (1972) - Realistic use of two-error regression treatments as applied to Rubidium -Strontium data. Rev. Geophys. Space Physics, vol. 10, pp CANILHO, M. H. (1971) - Estudo geológico-petrográfico do maciço eruptivo de Sines. BoI. Mus. Lab. Miner. Geol. Fac. Ciênc. Lisboa, vol. 12., fasc. 2., pp CoELHO, A. V. P. (1974) - Tectónica comum na génese dos maciços de Sintra, Sines e Monchique (Nota prévia). Boi. Soe. Geol. Port., Lisboa, vol. XIX, fase. I-TI, pp (1911) -- Í-Rochas eruptivas da orla sedimentar do barlavento algarvio. TI-Ensaio de interpretação da génese do maciço de Monchique. BoI. Soe. Geol. Port., Lisboa, vol. XX, fase. m, pp CZYGAN, W. (1969) - Petrographie und Alkali-Verteilung im Foyait der Serra de Monchique, Sud-Portugal. Neues Jb. Miner. Abh., Stuttgart. FADRE, G. (1977) - PrincipIes of isotope geology. Ed. John Wiley & Sons, New York. MENDES, F. (1967/68) - Contribution à l'étude géochronologique par la méthode du strontium des formations cristallines du Portugal. BoI. Mus. Lab. Miner. Geol. Fac. Ciênc. Lisboa, vol. 11., fase. 1.0, pp PANKHURST, R. J. & O'NIONS, R. K. (1973) - Determination of Rb and Sr and 87Sr/86Sr ratios for some standard rocks and evaluation of X-Ray fluorescence spectrometry in Rb-Sr geochemistry. Chem. Geol., vol. 12, pp ROCK, N. M. S. (1976) - The eomparative strontium isotopic eomposition of a1kaline rocks: new data from Southem Portugal and East Mrica. Contrib. Mineral. Petrol., vol. 56, pp SANTOS, A. R: (1973) - Estudo geológico e geoquímico do maciço de Monchique. BoI. Mus. Lab. Miner. Geol. Fac. Ciênc. Lisboa, vol 13., fase. 2., pp SPARKS, R. S. J. & WADGE, G. (1975) - Geological and geochemica1 studies ofthe Sintra alkaline igneous complex, Portugal. Boi. Vo/canologique, vol. 39, n.o 3, pp STEIGER, R. H. & JÃGER, E. (1977) - Subcommission on Geochronology: convention on the use of decay constants in geo and cosmochronology. Earth P/anet. Sei. Lelt., vol. 36, pp TEIXEffiA, C. (1962) - La structure annulaire subvo1canique des massifs éruptives de Sintra, Sines et Monchique. Estudos Cient. Homen. Prof. Carrington da Costa, JICU, Lisboa, pp TEIXEmA, C. & GONÇALVES, F. (1980) - Introdução à Geologia de Portugal. Ed. I. N. J. C, Lisboa, 475 pp. WRIGHT, J. B. (1968) - Re-interpretation of a mixed petrographic province - the Sintra intrusive complex (portugal) and related rocks. Geol. Rundsch., vol. 58, fase. 2., pp YORK, D. (1966) - Least-squares fitting of straight line. Canad. Jour. Physics, vol. 44, pp