O presente trabalho mostra evidências geofísicas e geoquímicas para a possível existência de fragmentos frios do manto originados da placa subductada abaixo da Zona de Fratura de São Paulo no Oceano Atlântico Equatorial. A planície abissal desta área é caracterizada por uma abundância de rochas peridotíticas, com presença de poucas rochas basálticas originadas de baixo grau de fusão parcial. Arquipélago de São Pedro e São Paulo se localiza no topo de uma elevação morfológica com mais de 4000m de altura, constituída por peridotitos abissais, posicionados por um soerguimento tectônico da litosfera oceânica. A razão isotópica de Os dos peridotitos da Zona de Fratura de São Paulo indica a presença de materiais originados de antigo manto depletado nesta região com as idades modelo de 0.32 a 1.1Ga. As inclusões de magma trapeadas nos fenocristais de plagioclásio nos basalto da cadeia meso-oceânica pouco mais ao sul apresentam composição boninítica, típicas de zona de arco. Os modelos da tomografia mundial do manto demonstram alta velocidade sísmica tanto no manto superior quanto no inferior do Oceano Atlântico Equatorial, o que corrobora a interpretação da presença de placa subductada de baixa temperatura. As idades do modelo de depleção de Re dos peridotitos são consistentes com a reconstituição de movimento das placas, sugerindo que os fragmentos de placa fóssil subductada são provenientes do fechamento tanto do Oceano Iapetus como o do Oceano Rheic.

This paper presents geophysical and geochemical evidence for the possible existence of cold, subducted lithosphere beneath the Saint Paul Fracture Zone of the Equatorial Atlantic Ocean. The ocean floor along the fracture zone is characterized by a high percentage of abyssal peridotites. The abyssal peridotites were emplaced by tectonic uplift of the oceanic lithosphere. The top of the ridge is exposed at Saint Peter and Saint Paul islets. The Os isotopic composition of these abyssal peridotites indicate the presence of old depleted mantle material in this region with Re-depletion model ages (T RD) from 0.32 to 1.1Ga. Melt inclusions in plagioclase phenocrysts of the MORB close to this location have boninitic composition, suggesting that some basalts originated from low-degree mantle melting. The global tomography models show fast seismic velocities in the upper and lower mantle of the Equatorial Atlantic Ocean, consistent with the presence of cold subducted lithosphere. The range of Re-depletion model ages are consistent with paleo-reconstructions of plate motion, suggesting that the fossil subducted slab was formed during the closure of both the Iapetus and the Rheic oceans.

A variação morfológica da Cordilheira Mesoatlântica Sul (CMAS) é analisada com foco na segmentação estrutural, gravimetria residual e a geoquímica de basaltos. O estudo estabelece uma análise morfoestrutural da CMAS, inferindo sobre os processos tectônicos e magmáticos em subsuperfície que originam e influenciam a topografia observada. A análise morfológica da CMAS, em escala da ordem de 1.000 km, revelou a existência de domos topográficos, ao norte e ao sul da CMAS, separados por uma região central deprimida. A partir desta análise foram definidos três domínios topográficos, nomeados aqui Norte, Central e Sul, centrados em torno de 10ºS, 25ºS e 40ºS. Estes resultados sugerem um magmatismo mais intenso sob o eixo da cordilheira nos Domínio Norte e, principalmente no Domínio Sul, enquanto na região do Domínio Central predominam os processos tectônicos, com um magmatismo esparso. Tal segmentação de longo comprimento de onda da CMAS está relacionada a processos profundos no manto astenosférico, sugerindo uma estrutura de densidade do manto regionalmente diferenciada em todo Atlântico Sul (AS). Ao norte e ao sul, o eixo da cordilheira parece ser alimentado por fontes profundas no manto, coerente com os domos topográficos observados, enquanto a topografia menos elevada observada na região central provavelmente está relacionada a um adensamento e/ou resfriamento mantélico. A análise morfológica da CMAS em escala de maior detalhe revelou a existência de 20 segmentos tectônicos, cuja morfoestrutura apresenta uma notável variação ao longo da CMAS, intra e intersegmentos. Um vale axial, com profundidade média da ordem de 3.200 m, é em geral observado no eixo da CMAS, mas em certas regiões sua ausência é marcante. A largura do vale central, bem como a elevação das montanhas do rifte também é variável, sugerindo assim forte controle de processos de acresção locais variáveis no tempo e no espaço.

The South Atlantic Ridge (SAR) morphology is investigated, focusing on the topography variation across and along the ridge axis, as well as tectonic segmentation, residual gravity and basalt geochemistry variation. This analysis of the SAR allows inferring on the origin and processes that forms the ridge morphology. The analysis of the SAR morphology on a scale larger than 1.000 km revealed two topographic bulges on the northern and southern ends of the South Atlantic (SA) separated by a relatively deep central region. This morphological variation defined three topographic domains, called North, Central and South, localized around 10ºS, 25ºS and 40ºS. These results suggested an enhanced magmatism under the ridge axis on the north and south of the SAR, while tectonic processes and sparse magmatism controls the central domain. Such a pattern is probably related to processes in the asthenospheric mantle, and suggests regional mantle heterogeneities in the SA. On the northern and southern ends of the SAR, the ridge axis seems to be fed by deep sources in the mantle, as indicated by the large bulges observed, while the central part of SAR is probably related to a denser and/or cooler region. More detailed analysis of the SAR morphology revealed the existence of 20 tectonic segments, which showed a remarkable variation. The central rift valley with an average depth of 3,267 m is usually observed along the SAR, but certain regions lack central rift. The width of the central valley as well as the height of the rift mountains vary quite a lot, suggesting the importance of local accreting processes influencing the ridge axial morphology.