IV Simpósio de Vulcanismo e Ambientes Associados Foz do Iguaçu, PR – 08 a 11/04/2008.
CORPOS METAMÁFICOS E DE GABRO-DIABÁSIO DA REGIÃO DE RITÁPOLIS - SÃO JOÃO DEL REI, BORDA MERIDIONAL DO CRÁTON SÃO FRANCISCO, ESTADO DE MINAS GERAIS: PETROGRAFIA E GEOQUÍMICA Ciro Alexandre Ávila1; Fernando de Souza Gonçalves Vasques2; Wilson Teixeira3; Alexandre Nascimento de Souza2; Ronaldo Mello Pereira4; Angélica Freitas Cherman5; Loiva Lízia Antonello1; Júlio César Mendes2; Camila Almeida de França6; Filipe Menezes Rocha6; Júlia Campos Guerrero6; Rodrigo Telles Garcia6; Thales Thiago Chagas Santos Azevedo6. 1
Departamento de Geologia e Paleontologia, Museu Nacional, UFRJ. Quinta da Boa Vista s/n, 20940-040, São Cristóvão, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. E-mail:
[email protected]. 2 Departamento de Geologia, Instituto de Geociências, UFRJ. Av. Brigadeiro Trompowski, Cidade Universitária, 21949-900 - Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. 3 Instituto de Geociências, USP. Rua do Lago 562, 05508-080, Butantã, São Paulo, SP, Brasil. E-mail:
[email protected]. 4 Departamento de Geologia Aplicada, Faculdade de Geologia, UERJ. Rua São Francisco Xavier 524 sala 2019A, 20540-900 - Maracanã, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. 5 Departamento de Geociências, UFRuralRJ. BR 465, Km 7, 23890-000 - Seropédica, Rio de Janeiro, RJ, Brasil. 6 Graduação em Geologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Resumo – São apresentados os resultados petrográficos e geoquímicos do estudo de diques e sills básicos, que ocorrem entre as cidades de Ritápolis e São João del Rei, Estado de Minas Gerais. Nesta área foram identificadas quatro famílias distintas de corpos intrusivos tabulares, sendo três famílias de corpos metabasíticos com textura reliquiar e mineralogia metamórfica (CMTRMM) e uma família de corpos de gabro-diabásio com textura e mineralogia primária (CGDTMP). Propõe-se que uma geração dos CMTRMM seria contemporânea à estabilização tectônica do paleocontinente Paleoproterozóico e posterior ao rifteamento do mesmo que condicionou a deposição dos sedimentos da bacia São João del Rei .As duas outras gerações dos CMTRMM estariam associadas à fase rift que propiciou a formação da bacia Carandaí. Os CGDTMP teriam cristalização posterior ao evento metamórfico regional, datado por volta de 567 ± 11 Ma. Esta família de corpos é tentativamente correlacionada ao magmatismo básico de idade mesozóica vinculada ao desenvolvimento do Oceano Atlântico. Palavras-Chave: Diques; metabasaltos; diabásios; São João del Rei; Cráton São Francisco. Abstract – This work presents petrographic and geochemical studies of basic dykes and sills that outcrop between the cities of Ritápolis and São João del Rei, Minas Gerais state. Four different families of intrusive bodies were identified. Three families are metabasic bodies that showing primary texture and metamorphic mineralogy and the other was characterized by gabbros/diabases with primary texture and mineralogy. We propose for one of the metabasic rocks family an origin associated with the Paleoproterozoic paleocontinente stabilization and subsequent rifting related to the formation of the São João del Rei basin. Two other families of metabasic bodies would be related to the rift phase during the formation of the Carandaí basin. The crystallization of the gabbro/diabase bodies with primary texture and mineralogy was newer than 567 ± 11 Ma, later to any Neoproterozoic metamorphic event. Therefore, these rocks must be correlated to the voluminous Mesozoic basic magmatism during the opening of the southern Atlantic ocean. Keywords: Dykes, metabasalts, diabases, São João del Rei, São Francisco craton.
IV Simpósio de Vulcanismo e Ambientes Associados
1. Introdução A evolução da crosta terrestre está relacionada a diferentes processos geológicos, dentre esses, a dinâmica de plumas mantélicas que induzem a ruptura da litosfera, formação de rifts e o posicionamento de magmas basálticos na superfície da crosta ou subjacente a ela. Quando este tipo de processo atinge sua plenitude, formam-se as grandes províncias magmáticas, que são representadas por extensos derrames e por intrusões (diques e sills) de rochas básicas (Richards et al., 1989). No contexto evolutivo da Terra, inclusive no Pré-Cambriano, assinaturas geoquímica e isotópica de diques e sills de rochas básicas (metamorfisadas ou não) são diagnósticas de processos de ruptura da litosfera e, portanto, úteis na reconstrução geodinâmica crustal. A borda meridional do Cráton São Francisco apresenta evolução geológica relacionada a eventos tectono-metamórficos desde o Arqueano até o Neoproterozóico. Associados a essa evolução foram caracterizados diversos corpos de rochas básicas na forma de diques e sills, (Teixeira et al., 1989; Silva et al., 1996; Pinese, 1997), cuja mineralogia pode estar ou não transformada, desde condições da fácies xisto verde até da fácies anfibolito, determinando com isso distintos conjuntos de diques metamáficos. No contexto da área estudada, os diques e sills metamáficos estariam relacionados a processos que envolvem a quebra da placa litosférica paleoproterozóica e, conseqüentemente, o processo de deposição e formação de bacias sedimentares. Nesse sentido, o presente trabalho busca contribuir para o entendimento da evolução geológica da borda meridional do Cráton São Francisco a partir das feições de campo e da caracterização petrográfica e geoquímica de quatro famílias distintas de corpos metamáficos, sendo três de corpos metabasíticos e uma de corpos de gabro-diabásio.
2. Magmatismo e eventos metamórficos no Cinturão Mineiro na área estudada O cinturão Mineiro está inserido na borda meridional do Cráton São Francisco e foi definido por Teixeira & Figueiredo (1991) como uma faixa orogenética desenvolvida durante o evento Transamazônico (2,10 a 2,06 Ga) na porção sul do Cráton São Francisco. Posteriormente Alkmim (2004) propôs a expansão do mesmo incorporando ao cinturão Mineiro o substrato Arqueano remobilizado durante o Paleoproterozóico. Entre Lavras e São João del Rei, o magmatismo granítico Paleoproterozóico do cinturão Mineiro apresenta evolução geológica bastante complexa e desenvolveu-se principalmente entre 2255-2101 Ma (Ávila et al., 2007). A evolução metamórfica da região em questão é caracterizada pela presença de três pulsos tectono-metamórficos. O evento mais antigo, de fácies anfibolito médio, gerou nas rochas anfibolíticas das faixas greenstone Rio das Mortes e Nazareno a paragênese Mg-hornblenda/Fehornblenda + oligoclásio/andesina ± clorita ± epidoto ± biotita ± titanita ± ilmenita (Toledo, 2002), enquanto que nas rochas metaultramáficas a paragênese crisotila + antigorita ± talco ± magnesita ± magnetita (Cherman, 2004). O segundo evento, de fácies xisto verde e/ou anfibolito inferior, é caracterizado pela paragênese actinolita ± albita ± epidoto ± biotita ± titanita nas rochas dioríticas do cinturão Mineiro (Ávila, 2000). Este evento é associado à fase de deformação responsável pela foliação sub-vertical nas rochas metamáficas e metaultramáficas das faixas greenstone e pela orientação regional NEE-SWW dessas mesmas faixas e dos corpos plutônicos (Cherman, 2004). O evento mais novo, Neoproterozóico, com idade entre 604 e 567 Ma apresenta paragênese da fácies xisto verde tipificada por cianita + biotita + clorita + granada + cloritóide + quartzo + estaurolita e está representado nas rochas do embasamento das megasseqüências São João del Rei, Carandaí e Andrelândia (Ribeiro et al., 2003). Cabe destacar, que não é conhecido nenhum evento metamórfico associado ao Mesoproterozóico na região em questão.
3. Diques e sills metamáficos e de gabro-diabásio Durante as atividades de campo foram mapeados diversos corpos tabulares (sills e diques) metabasíticos e de gabro-diabásio e coletadas informações referentes à direção, espessura, mineralogia, rochas encaixantes, aspectos deformacionais e xenólitos dos mesmos, bem como foi realizada a amostragem para petrografia e geoquímica. Para fins de classificação dos corpos estudados, optou-se pela separação entre diques e sills metabasíticos e de gabro-diabásio, assumindo-se que os primeiros teriam sido modificados por pelo menos um evento metamórfico regional, enquanto os diques de gabro-diabásio, com mineralogia e textura magmáticas preservadas, posicionaram-se posteriormente a qualquer evento dessa natureza. Cabe também destacar, que os diques metabasíticos podem estar deformados e foliados, enquanto os diques de gabro-diabásio encontram-se destituídos de feições deformacionais.
3.1. Corpos metabasíticos Os corpos metabasíticos são intrusivos nas rochas anfibolíticas do greenstone belt Rio das Mortes, no granodiorito Brumado de Cima (2239 ± 25 Ma), no ortognaisse granítico Fé (2191 ± 9 Ma) e principalmente no granitóide Ritápolis (2121 ± 7 Ma), estando somente uma pequena parte destes foliados. Este grupo pode ser subdividido em corpos metabasíticos com textura e mineralogia metamórfica (CMTMM) e corpos metabasíticos com textura reliquiar e mineralogia metamórfica (CMTRMM). Os corpos CMTMM apresentam espessura variando de 35cm a 3m, estão foliados (145/65 a 175/80), apresentam strike entre 85º e 120º (predomina a direção L-W), granulação de fina a média e mineralogia metamórfica, representada por clorita, biotita, quartzo e epidoto. Os corpos CMTRMM apresentam espessuras entre 20cm e 40m, granulação muito fina nas bordas e média no centro, onde a textura primária está geralmente preservada. São compostos de plagioclásio, hornblenda marrom, apatita, minerais opacos, biotita, epidoto, titanita, quartzo, clorita e actinolita verde azulada. Alguns desses corpos desenvolvem incipiente xistosidade
IV Simpósio de Vulcanismo e Ambientes Associados nas suas bordas, observada a partir da orientação de grãos de biotita e clorita (nas proximidades do contato com a rocha encaixante), bem como da titanita, epidoto e quartzo. Nesta região a granulação da rocha é muito fina, inferior a 0,5mm, porém na porção de granulação média não foi caracterizada nenhuma evidência quanto à orientação dos minerais. Na grande maioria dos diques CMTRMM predomina as texturas equigranular hipidiomórfica e tipo subofítica. A matriz da rocha é representada por cristais tabulares de plagioclásio em meio a uma massa de grãos de actinolita (pseudomórfica de clinopiroxênio), que variam em tamanho entre 1 e 3mm. Mais raramente são encontrados grãos hipidiomórficos de plagioclásio com até 5mm de tamanho. Via de regra, o plagioclásio apresenta composição variando entre An38 e An40 (andesina), possui inclusões de apatita e granulação entre 1 e 3mm. Pode apresentar fraturas preenchidas por biotita e clorita e variar desde límpido até fortemente epidotizado, indicando uma composição primária mais rica em cálcio. Nas amostras das bordas dos corpos, os grãos de plagioclásio são xenoblásticos, possuem granulação inferior a 0,5mm e estão fortemente epidotizados. Em alguns corpos CMTRMM foram identificados actinolita e hornblenda, com a primeira apresentando pleocroísmo de verde pálido (quase incolor) a verde claro e a segunda de bege a marrom acastanhado. Os grãos de actinolita possuem forma hipidioblástica, envolvem grãos de apatita, bem como estão transformados em biotita e clorita. A actinolita pode ser observada formando grãos com contorno triangular, provavelmente por estar subordinada aos espaços intersticiais entre os cristais de plagioclásio. Admite-se, neste caso, que a actinolita tenha se formado, principalmente, a partir da transformação pseudomórfica de cristais primários de clinopiroxênio, onde as substituições se processaram a partir do crescimento de pequenos grãos durante o metamorfismo, sem ocasionar, assim, a alteração na forma original de antigos cristais. A hornblenda apresenta cor castanha, forma xenomórfica, possivelmente intergranular, o que aponta para uma origem primária da mesma. É substituída por actinolita e biotita e encontra-se, normalmente, preservada nas proximidades dos grãos de titanita. Os minerais opacos são observados de duas maneiras: grãos hipidiomórficos de ilmenita manteados por titanita; e grãos hipidioblásticos de pirita (restritos às bordas do corpo). A apatita ocorre como inclusões na actinolita e no plagioclásio, possui forma idiomórfica e tamanho inferior a 0,5mm. A biotita é um mineral de comportamento peculiar, estando presente ao longo de todo o corpo, possuindo granulação inferior a 0,5mm. Nas margens dos diques, a biotita ocorre orientada e em concentrações muito mais elevadas do que no centro do mesmo, apontando para a entrada de K no sistema. A figura 1 ilustra, esquematicamente, a evolução da mineralogia de um corpo com textura reliquiar e mineralogia metamórfica (CMTRMM), envolvendo feições primárias, metamórficas e metassomáticas. Neste corpo, os traços ígneos reliquiares estão representados por plagioclásio cálcico e, subordinadamente, hornblenda pargassítica marrom acastanhada, ilmenita, pirita e apatita (Ávila et al., 1996). Além disso, grãos de pseudomorfos de clinopiroxênio (formados de cristais de actinolita de cor verde clara) encontram-se arranjados em tramas de granulação média do tipo hipidiomórfica granular e tipo subofítica. No primeiro tipo, a hornblenda marrom mostra característica de mineral intersticial. mineralogia/processo Apatita e minerais opacos Clinopiroxênio (px) e plagioclásio Hhornblenda marrom Actinolita (pseudomorfos de px) Epidoto Titanita Minerais opacos Biotita Clorita Quartzo
cristalização magmática __ ______ __
metamorfismo regional
metassomatismo potássico
_________ _________ _________ _________ _________ _________ _________
Figura 1 - Diagrama esquemático, mostrando a seqüência magmática, metamórfica e metassomática 0.721099(o)-6.33537(t)0.72109 e mineralogia metamórfica.
IV Simpósio de Vulcanismo e Ambientes Associados plagioclásio são envolvidos irregularmente pela augita. O plagioclásio (labradorita) é euédrico, tabular, alongado e com granulação homogênea. A augita e a ortopiroxênio ocorrem em cristais desde xenomórficos até euédricos e parecem estar, localmente, ocupando os espaços intersticiais entre os grãos de plagioclásio. Os minerais opacos encontrados correspondem à magnetita, ilmenita e pirita, enquanto apatita apresenta forma prismática acicular e encontra-se inclusa no plagioclásio. A olivina é observada como inclusão na augita ou dispersa na rocha, estando parcialmente transformada para clorita e para um argilomineral de cor laranja, enquanto o vidro vulcânico acha-se quase que completamente alterado para um argilomineral e possui aspecto intersticial, preenchendo os espaços entre os grãos de plagioclásio e os de piroxênio. A principal feição hidrotermal da rocha corresponde a uralitização do piroxênio. Os blocos da segunda ocorrência possuem coloração preta, granulação variando de muito fina (na borda) a média (centro) e são compostos de plagioclásio, augita, apatita, minerais opacos, vidro vulcânico e um agregado secundário de cor verde, possivelmente bowlingita. As principais texturas encontradas são: glomeroporfitítica; variolítica; e intergranular. A textura glomeroporf
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1996), que segundo Sollner & Trouw (1997) teria se desenvolvido entre 604 e 567 Ma. Nesse sentido, admite-se que as rochas encaixantes dos CMTMM e CMTRMM teriam sido aquecidas e metamorfisadas durante o evento Brasiliano. De maneira semelhante, admite-se que os corpos de gabro-diabásio com mineralogia e textura primária preservadas (CGDTMP), principalmente aqueles com vidro vulcânico, posicionaram-se posteriormente a qualquer evento dessa natureza, sendo, portanto, mais novos que 567 Ma. Desta forma, admite-se que os báques23(b)-6.333CGDTMP23(b)-6.333poderia star
IV Simpósio de Vulcanismo e Ambientes Associados enquanto duas outras gerações de CMTRMM estariam associadas a fase rift, que propiciou a formação da bacia Carandaí. Neste sentido, diques metamáficos semelhantes aos CMTRMM (com strike L-W) ocorrem cortando quartzitos e filitos da Megasseqüência São João Del Rei (Ribeiro et al., 2003), bem como as rochas que fazem parte do seu embasamento (Ávila et al., 2007) e não são observados cortando os metapelitos e os metacalcáreos da Megasseqüência Carandaí. Em relação à caracterização geoquímica, os corpos com textura primária e mineralogia metamórfica podem ser separados dois conjuntos distintos que apresentam tendência subalcalina (gerações 1 e 2) e alcalina (geração 3). Em uma suposição, poderíamos correlacionar os diques com tendência subalcalina com os estágios de quebra do substrato continental para a formação das bacias São João del Rei e Carandaí, enquanto os diques com tendência alcalina poderiam estar relacionados a uma fase mais madura da abertura da Bacia Carandaí.
6. Referências ALKMIM, F.F. O que faz um cráton um cráton? O Cráton São Francisco e as revelações Almedianas ao delimitá-lo. In: NETO, V., BARTORELLI, A., CARNEIRO, C.D.R., BRITO-NEVES, B.B. (Eds.), Geologia do continente sulamericano: Evolução e obra de Fernando Flávio Marques de Almeida. Beca editora, São Paulo, pp. 17-35. ÁVILA, C.A. Geologia, petrografia e geocronologia de corpos plutônicos paleoproterozóicos da borda meridional do Cráton São Francisco, região de São João Del Rei, Minas Gerais. 2000. 401p. Tese (Doutorado em Geologia) Departamento de Geologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro. ÁVILA, C.A.; COELHO, C.M.; VALENÇA, J.G. & BRANDÃO, C.P. Geologia e petrografia de um gabro pósTransamazônico(?) da região de São João Del Rei, MG. In: CONGRESSO BRASILEIRO GEOLOGIA, 39, 1996, Salvador. Boletim de Resumos Expandidos…, Salvador: Sociedade Brasileira de Geologia, 1996, V. 2, p. 31-34. ÁVILA, C.A.; TEIXEIRA, W.; CORDANI, U.G.; BARRUETO, H.R.; PEREIRA, R.M.; MARTINS, V.T.S.; MOURA, V.T.S.; DUNYI, L. The Gloria Quartz-Monzodiorite: the arc-related magmatism in the western segment of the paleoproterozoic Mineiro belt, Minas Gerais State, Brazil: isotopic and chemical constraints. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v.78, p.543-556, 2006. ÁVILA, C.A., BARRUETO, H.R., VALENÇA, J.G., RIBEIRO, A., PEREIRA, R.M., Petrografia e evolução magmática da Suíte Serrinha,porção meridional do Cráton São Francisco, Estado de Minas Gerais, Brasil. Arquivos do Museu Nacional, v.65, n.1, p.59-81, 2007. CHERMAN, A.F. Geologia, petrografia e geocronologia de ortognaisses paleoproterozóicos da borda meridional do Cráton do São Francisco, na região entre Itumirim e Nazareno, Minas Gerais. 2004. 259p. Tese (Doutorado em Geologia) Departamento de Geologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro. IRVINE, T.N. & BARAGAR, W.R.A. A guide to the chemical classification of common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Sciences, v. 8, p. 523-548, 1971. LEMAITRE, R.W. A classification of igneous rocks and glossary of terms. (Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks). Oxford: Blackwell, 193p., 1989. PEARCE, J.A. & NORRY, M.J. Petrogenetic implication of Ti, Zr, Y and Nb variations in volcanic rocks. Contributions of Mineralogy and Petrology, v.69, n.1, p.33-47. PINESE, J.P.P. 1997. Geoquímica, geologia isotópica e aspectos petrológicos dos diques máficos Pré-Cambrianos da região de Lavras (MG), porção sul do Craton do São Francisco. São Paulo, 178 p. (Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo). RIBEIRO, A.; ÁVILA, C.A.; VALENÇA, J.G.; PACIULLO, F.V.P. & TROUW, R.A.J. Geologia da Folha São João del Rei (1:100.000). In: Geologia e recursos minerais do sudeste brasileiro. Belo Horizonte: Companhia Mineradora de Minas Gerais. v. 3, p. 521-622, 2003. RICHARDS, M.A.; DUNCAN, R.A.; COURTILLOT, V.E. Flood basalts and hot spot tracks: plume heads and tails. Science, v. 246, p.103-107, 1989. SILVA, A.M.; CHEMALE JÚNIOR, F.; KUYUMJIAN, R.M.; HEAMAN, L. 1995. Mafic dyke swarms of Quadrilátero Ferrífero and southern Espinhaço, Minas Gerais, Brazil. Revista Brasileira de Geociências, 25(2):124-137. SOLLNER, F. & TROUW, R.A.J. The Andrelândia Deposicional Cycle (Minas Gerais/Brazil), a Post-Transamazonic Sequence South of the São Francisco Craton: Evidence from U-Pb dating on zircons of a metasediment. Journal of South American Earth Science, v. 10, n. 1, p. 21-28, 1997. TEIXEIRA, W., FIGUEIREDO, M.C.H. An outline of early proterozoic crustal evolution in the São Francisco craton, Brazil: a review. Precambrian Research, v. 53, n.1, p.1-22, 1991. TEIXEIRA, W.; KAWASHITA, K.; PECCHIO, M.; TAME, N.R. 1988. Geocronologia K-Ar do enxame de diques básicos da parte meridional do Cráton do São Francisco e implicações no contexto geotectônico. In: CONGRESSO BRASILEIRO GEOLOGIA, 35, Belém, 1988. Anais..., Belém, SBG. V.6, P. 2870-2886. TOLEDO, C.L.B. Evolução geológica das rochas máficas e ultramáficas no Greenstone Belt Barbacena, na região de Nazareno, MG. 2002. 307p. Tese (Doutorado em Geologia), Departamento de Metalogênese e Geoquímica, Universidade Estadual de Campinas. VALLADARES, C.S., MACHADO, N., HEILBRON, M.L., GAUTHIER, G. Ages of detrital zircon from siliciclastic successions of the São Francisco Craton, Brazil: implications for the evolution of proterozoic basins. Gondwana Research, v. 7, 913-921, 2004. WINCHESTER, J.A. & FLOYD, P.A. Geochemical discrimination of different magma series and their didderentiation products using immobile elements. Chemical Geology, v. 20, p.325-343, 1977.
