Journal Article The Late Cretaceous Impact of the Trindade Mantle Plume: Evidence from Large-volume, Mafic, Potassic Magmatism in SE Brazil Get access S. A. GIBSON, S. A. GIBSON * 1DEPARTMENT OF GEOLOOICAL SCIENCES, UNIVERSITY OF DURHAMSOUTH ROAD, DURHAM DH1 3LE, UK Corresponding author Search for other works by this author on: Oxford Academic Google Scholar R. N. THOMPSON, R. N. THOMPSON 1DEPARTMENT OF GEOLOOICAL SCIENCES, UNIVERSITY OF DURHAMSOUTH ROAD, DURHAM DH1 3LE, UK Search for other works by this author on: Oxford Academic Google Scholar O. H. LEONARDOS, O. H. LEONARDOS 2DEPARTMENTO DE GEOQUIMICA E RECURSOS MINERAIS, INSTITUTO DE GEOCIENCIASUNIVERSIDADE DE BRASILIA, 70910 BRASILIA DF, BRAZIL Search for other works by this author on: Oxford Academic Google Scholar A. P. DICKIN, A. P. DICKIN 3DEPARTMENT OF GEOLOGY, McMASTER UNIVERSITY1280 MAIN STREET WEST, HAMILTON, ONTARIO, CANADA L83 4M1 Search for other works by this author on: Oxford Academic Google Scholar J. G. MITCHELL J. G. MITCHELL 4DEPARTMENT OF PHYSICS, THE UNIVERSITY, NEWCASTLEUPON TYNE NE1 7RU, UK Search for other works by this author on: Oxford Academic Google Scholar Journal of Petrology, Volume 36, Issue 1, February 1995, Pages 189–229, https://doi.org/10.1093/petrology/36.1.189 Published: 01 February 1995 Article history Received: 07 February 1994 Revision received: 05 July 1994 Published: 01 February 1995

Abstract The physio-chemical framework that generates carbonatites and, ultimately, the associated rare earth element deposits remains contentious. This primarily reflects the diverse tectonic settings in which carbonatites occur: large igneous provinces, continental rifts and major extensional terranes, syn- to post-collisional settings, or ocean islands. There is, however, a broad consensus that carbonatites (or their parental melts) originate in the mantle. These exotic melts have small volumes that make them ideal probes of conditions in their underlying source regions. We combine the carbonatite locations with global maps of lithospheric thickness, derived from seismic tomography, and show that post-Neoproterozoic carbonatites occur preferentially above the margins of thick cratonic lithosphere (e.g., adjacent to the South Atlantic and Indian Oceans or in North America, Greenland, and Asia) and where once thick lithosphere has undergone stretching (e.g., eastern Asia). Our thermal modeling reveals that lateral and vertical heat conduction on rifted craton margins, or rapid stretching of cratonic lithosphere, can mobilize carbonated peridotite at the temperatures (950–1250 °C) and pressures (2–3 GPa) required to form primary carbonatites or their parental alkali silicate melts. Importantly, our models show that heat conduction from upwelling mantle plumes or ambient mantle on rifted cratonic margins may sufficiently modify the temperature of the lithospheric mantle to cause melting of carbonated peridotite, settling the long-standing debate on the role of rifting and heating in the generation of carbonatites.

Abstract. Conventional methods of inorganic impurity analysis do not provide high enough depth resolution for many scientific questions in ice core science. In this study, we present a setup of laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) for high-resolution glacier ice impurity analysis to the sub-millimetre scale. This setup enables ice core chemical impurity analysis to a depth resolution of ∼182 µm while consuming only very small amounts of ice. The system performs simultaneous analysis of sodium, magnesium and aluminium incorporated in the ice matrix. In this case study within the framework of the WACSWAIN (WArm Climate Stability of the West Antarctic Ice Sheet in the last INterglacial) project, our method is applied to a selection of samples from the Skytrain ice core (West Antarctica) over a total length of 6.7 m consisting of about 130 single samples. The main goal of this study is to use the new LA-ICP-MS method to extract meaningful climate signals on a depth resolution level beyond the limits of continuous-flow analysis (CFA). A comparison between low-resolution CFA data and the high-resolution LA-ICP-MS data reveals generally good agreement on the decimetre scale. Stacking of parallel laser measurements together with frequency analysis is used to analyse the high-resolution LA-ICP-MS data at millimetre resolution. Spectral analysis reveals that despite effects of impurity accumulation along ice crystal grain boundaries, periodic concentration changes in the Skytrain ice core on the millimetre scale can be identified in ice from 26.8 ka (kiloyears before present, i.e. 1950 CE). These findings open new possibilities for climate data interpretation with respect to fast changes in the last glacial period and beyond, for example within the Beyond EPICA oldest-ice project.