UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA
TESE DE DOUTORADO
EFEITO TÉRMICO PROVOCADO PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL EM ROCHAS DO GRUPO SERIDÓ (RN): IMPLICAÇÕES ESTRUTURAIS, MINERALÓGICAS E PETROFÍSICAS
Autor: Samir do Nascimento Valcácio
Orientador: Prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza (DG/PPGG/UFRN)
Tese nº 63/PPGG
Natal-RN, Dezembro de 2020
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA
TESE DE DOUTORADO
EFEITO TÉRMICO PROVOCADO PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL EM ROCHAS DO GRUPO SERIDÓ (RN): IMPLICAÇÕES ESTRUTURAIS, MINERALÓGICAS E PETROFÍSICAS
Autor: Samir do Nascimento Valcácio
Tese de doutorado apresentada no dia 17 de dezembro de 2020 ao Programa de Pós- Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio
Grande do Norte (UFRN) como requisito para obtenção do Título de Doutor em Geodinâmica e Geofísica, área de Concentração Geodinâmica
Comissão Examinadora: Prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza (PPGG e DGeo/UFRN, Presidente/Orientador) Prof. Dr. Frederico Castro Jobim Vilalva (PPGG e DGeo/UFRN) Prof. Dr. José Antonio de Morais Moreira (DGef/UFRN) Prof. Dr. Ricardo Ivan Ferreira da Trindade (IAG/USP) Prof. Dr. Sérgio Pacheco Neves (CTG/UFPE)
Natal-RN, Dezembro de 2020
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Ronaldo Xavier de Arruda - CCET
Valcácio, Samir do Nascimento. Efeito térmico provocado pelo pluton ediacarano Umarizal em rochas do Grupo Seridó (RN): implicações estruturais, mineralógicas e petrofísicas / Samir do Nascimento Valcácio. - 2020. 163f.: il.
Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Programa de Pós- Graduação em Geodinâmica e Geofísica. Natal, 2020. Orientador: Zorano Sérgio de Souza.
1. Geodinâmica - Tese. 2. Pluton Umarizal - Tese. 3. Auréola termal - Tese. 4. Ediacarano - Tese. 5. Província Borborema - Tese. 6. NE do Brasil - Tese. I. Souza, Zorano Sérgio de. II. Título.
RN/UF/CCET CDU 551.2/.3
Elaborado por Joseneide Ferreira Dantas - CRB-15/324 AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a todos aqueles que contribuíram para esta jornada especial durante o curso de Doutorado no Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), iniciando por aquele que teve grande paciência e inteligência para revisar inúmeras vezes as páginas que aqui seguem, meu orientador prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza. Também não posso me esquecer de todos os professores do PPGG e do Departamento de Geologia (DGeo) da UFRN que auxiliaram na pesquisa desenvolvida, em especial aos professores doutores Antônio Carlos Galindo e Frederico Castro Jobim Vilalva por disponibilizarem de seu tempo em ajudar sempre que possível, assim como o prof. Dr. José Antônio de Morais Moreira do Departamento de Geofísica (DGef) da UFRN, pelo auxílio na coleta de dados petrofísicos. A todo o corpo de funcionários do PPGG e DGeo com quem convivi durante todos esses anos, especialmente Francisco Canindé, Thales, Marconi, Nilda e Danilo. A meus amigos que me apoiaram nessa jornada, Gian, Matheus, Clarissa, Alysson, Rebeca, Erlanny e Carla. Expresso também minha enorme gratidão a Alexandre Paixão pelo companheirismo e por ter “quebrado a cabeça” com incontáveis discussões visando entender e aprimorar o modelamento térmico. Ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica e ao Departamento de Geologia da UFRN pela infraestrutura concedida para realização desta Tese. A CAPES, por concessão de uma bolsa de estudo e ao CNPq através dos projetos de pesquisa 449616/2014-2 e 305661/2016-7, coordenados pelo professor orientador. Também sou grato a meus pais e toda minha família, especialmente minhas tias Fátima e Rielva e meu avô Antônio pelo incentivo a fazer o curso de Doutorado. E minha companheira e noiva, Alinielly, pelo apoio e compreensão em todas as horas que precisei.
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RESUMO
A porção nordeste da Província Borborema (PB), no nordeste do Brasil, caracteriza-se por um volumoso magmatismo Ediacarano intrusivo no embasamento gnáissico- migmatítico paleoproterozoico (Complexo Caicó) e em rochas metassupracrustais neoproterozoicas (Grupo Seridó). Neste contexto, o pluton Umarizal, foco deste trabalho, é classificado dentre os tipos magmáticos ediacaranos como Suíte Alcalina Charnoquítica (AlcCh). O objetivo principal desta pesquisa é a reavaliação de interpretações prévias através da aquisição de novos dados de campo e geoquímicos, reavaliação do mecanismo de alojamento, datação do evento plutônico e sua eventual cronocorrelação com o metamorfismo de contato nas unidades encaixantes, e o modelamento termal do resfriamento do magma. Os resultados obtidos permitiram compreender aspectos evolutivos da suíte magmática, composta por três fácies petrográficas distintas, sendo as fácies Umarizal e Ação restritas ao pluton Umarizal e a fácies Lagoa encontrada como intrusões menores no pluton Tourão e corpos satélites. De forma geral, a Suíte AlcCh é formada por quartzo sienitos e quartzo monzonito e seus equivalentes charnoquíticos. Em termos estruturais, o pluton principal está alojado entre as zonas de cisalhamento transcorrentes Portalegre (ZCPa) e Frutuoso Gomes (ZCFG), de direções NE-SW e NW- SE, respectivamente. Critérios cinemáticos sugerem que estes cisalhamentos tiveram movimentações sucessivas, iniciando com rejeito transcorrente sinistrogiro (ZCPa) e extensional (ZCFG) durante a colocação magmática, finalizando com transcorrência dextrogira (ZCPa) e empurrão (ZCFG). A colocação do magma Umarizal produziu uma auréola termal de até 2 km de largura em rochas encaixantes da Formação Jucurutu, com associações metamórficas do tipo Buchan, registradas em andaluzita + sillimanita em paragnaisse, escapolita em gnaisse calciossilicático e flogopita em mármore. Uma idade U-Pb em zircão de 583 ± 1,8 Ma, obtida em zircões de um neossoma, é similar, dentro da faixa de erro, às idades U-Pb em zircão dos plutons intrusivos Tourão (589,3 ± 4.4 Ma) e Umarizal (587,2 ± 2,3 e 563,7 ± 6,2 Ma). Variações modais e litogeoquímicas configuram duas suítes para a série AlcCh, uma de provável derivação mantélica (gabro-noritos, anortositos) e outra crustal (granitos e charnoquitos), caracterizando, assim, uma associação do tipo anortosito - mangerito – rapakivi-granito – granito. Variações mineralógicas desde as fácies menos diferenciadas até as mais evoluídas sugerem condições predominantemente anidras (faialita, hiperstênio, diopsídio-hedenbergita) no início da cristalização a subsaturadas em água no final, favorecendo a formação de hornblenda e biotita. As condições iniciais do magma charnoquítico indicam controle pelo tampão faialita-magnetita-quartzo, com pressões de ~9 kbar e temperaturas na ordem de 900-1100 °C. Por outro lado, dados geotermobarométricos utilizando Al-em hornblenda permitiram calcular condições aproximadas de 4,5 ± 0,6 kbar e 755 ± 32 °C para o estágio final de cristalização e alojamento. A integração de dados mineralógicos e petrofísicos das unidades plutônicas e das rochas de contato permitiu modelar o resfriamento do magma, sendo coerente com condições de alto gradiente geotérmico (40 oC/km), pico do metamorfismo termal em 15.000 - 80.000 anos após o alojamento e estendendo-se a 2 km do contato. Considerando a existência de inúmeros outros corpos batolíticos de mesma idade nesta parte da PB, é possível que o Ediacarano tenha sido um período de extensivo aquecimento crustal sob condições de alto gradiente geotérmico, possivelmente pelo calor aportado por underplating de magmas máficos (gabro- noríticos).
Palavras-chave: Pluton Umarizal; auréola termal; Ediacarano; Província Borborema; NE do Brasil.
ii
ABSTRACT
The northeastern portion of the Borborema Province (PB), in northeastern Brazil, is marked by a voluminous Ediacaran magmatism that intrudes the paleoproterozoic gneiss-migmatitic basement (the Caicó Complex) and neoproterozoic metasupracrustal rocks (the Seridó Group). In this context, the Umarizal pluton, the focus of this work, is classified among the magmatic Ediacaran types as the Charnockite Alkaline suite (ChAlk). The main objective of this research is the reevaluation of previous interpretations through new field and geochemical data, emplacement mechanism reevaluation, dating of plutonic rocks and neosome of thermally affected hosting units, and thermal modeling of magma cooling. The obtained results showed that the magmatic suite is composed of three distinct petrographic facies, where the Umarizal and Ação facies are restricted to the Umarizal pluton and the Lagoa facies is found as minor bodies intruding the Tourão pluton and satellites bodies. Usually, the ChAlk Suite is composed of quartz-syenite and quartz-monzonite and their charnockitic equivalents. Structurally, the main pluton is emplaced between the NE-SW Portalegre (PaSZ) and NE-SW Frutuoso Gomes (FGSZ) shear zones. Field criteria suggest that these lineaments had progressive movements, beginning with synistral strike-slip kinematic for the PaSZ and extension for the FGSZ that favoured the emplacement of the Umarizal magma, and finished with dextral transcurrence for the PaSZ and thrusting for the FGSZ. Synchronously with magma emplacement, a thermal aureole of up to 2 km thickness was formed in Formação Jucurutu country rocks, with Buchan-type metamorphic associations registered in andaluzite + sillimanite in paragnaisse, scapolite in calciosilicatic gneiss and flogopite in marble. Zircon U-Pb age of 583 ± 1.8 Ma of a neosome is similar, within error, to the zircon U-Pb ages of the Tourão (589.3 ± 4.4 Ma) and Umarizal (587,2 ± 2,3 and 563,7 ± 6,2 Ma) plutons. Modal and lithogeochemical compositions configure two suites for the AlkCh association, one of probable mantle-derived (gabbro-norites, anorthosites) and another crustal-derived (granites and charnoquites), thus characterizing an anorthosite - mangerite - rapakivi-granite – granite magmatic association. Mineralogical variation from the least differentiated to the most evolved facies suggests the dominance of anhydrous conditions (fayalite, hyperstene, diopside-hedenbergite) at the beginning of crystallization to water subsaturated at the end of evolution and then favouring the formation of hornblende and biotite. Initial crystallization conditions of the charnockite suite indicate control by the fayalite-magnetite-quartz buffer, with pressures of ~9 kbar and temperatures in the order of 900-1100 ° C. On the other hand, geothermobarometric data using Al-in hornblende allowed to calculate approximate conditions of 4.5 ± 0.6 kbar and 755 ± 32 ° C for the final crystallization stage and emplacement. The integration of mineralogical and petrophysical data of the plutonic units and the thermal aureole permitted the thermal modeling of the cooling magma, being coherent with conditions of high geothermal gradient (40 °C/km), thermal metamorphic peak about 15,000 - 80,000 years after emplacement, and thermal conditions extending to 2 km away from the contact. Considering the existence of countless other batholithic bodies of the same age in this part of the PB, it is proposed that the Ediacaran was a period of extensive crustal heating under conditions of high geothermal gradient, possibly due to the heating driven by underplating of mantelic (gabbro-norite) magmas.
Keywords: Umarizal pluton; Thermal aureole; Ediacaran; Borborema Province; NE Brazil.
iii
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS ...... i
RESUMO ...... ii
ABSTRACT ...... iii
LISTA DE FIGURAS E TABELAS ...... vii
1. INTRODUÇÃO ...... 1 1.1. Apresentação...... 1 1.2. Relevância e objetivos ...... 2 1.3. Localização da área de estudo ...... 5 1.4. Materiais e métodos ...... 5 1.4.1. Mapeamento Geológico ...... 5 1.4.2. Petrografia ...... 6 1.4.3. Química de rocha total e mineral ...... 6 1.4.4. Termobarometria ...... 7 1.4.5. Petrofísica e modelagem térmica ...... 8 1.4.6. Geocronologia U-Pb ...... 9 1.5. Referências ...... 10
ANEXO 1 – MAPA GEOLÓGICO DE UMARIZAL ...... 14
ANEXO 2 – MAPA DE AFLORAMENTOS VISITADOS ...... 15
2. SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL...... 17 2.1. Resumo ...... 17 2.2. Abstract ...... 18 2.3. Introdução ...... 18 2.4. Contexto Geológico Regional ...... 21 2.5. Geologia da Região de Umarizal (RN) ...... 23 2.6. Petrografia e Textura ...... 25 2.7. Química mineral ...... 28 a) Feldspatos ...... 28 b) Piroxênio ...... 29 c) Anfibólio ...... 30 d) Biotita ...... 31 e) Olivina ...... 32
2.8. Litogeoquímica ...... 32 2.8.1. Caracterização geoquímica e mecanismo petrogenético ...... 33 2.8.2. Ambiente tectônico ...... 39 2.9. Integração de Dados e Discussões ...... 40 2.9.1. Petrogênese ...... 40 2.9.2. Metamorfismo de contato ...... 41 2.9.3. Condições de alojamento magmático ...... 42 2.9.4. Comparação com outros complexos graníticos charnoquíticos ediacaranos (~600 Ma) no contexto orogênese Brasiliana/Pan-Africana ...... 44 2.10. Conclusões ...... 46 2.11. Agradecimentos ...... 47 2.12. Apêndice ...... 47 2.13. Referências ...... 53
3. MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL...... 63 3.1. Resumo ...... 63 3.2. Abstract ...... 64 3.3. Introdução ...... 64 3.4. Métodos e Técnicas Analíticas ...... 67 3.5. Contexto Geológico ...... 67 3.6. Petrografia ...... 72 3.6.1. Pluton Umarizal ...... 72 3.6.2. Rochas Encaixantes ...... 73 3.7. Geocronologia U-Pb em zircão ...... 75 3.7.1. Datação dos Granitos Umarizal e Tourão-Caraúbas ...... 75 3.7.2. Datação do Neossoma de Borda do Granito Umarizal...... 77 3.8. Caracterização Estrutural ...... 78 3.9. Discussões ...... 83 3.9.1. Condições P-T do metamorfismo associado ao plutonismo ...... 83 3.9.2. O evento termal e sua extensão continental ...... 84 3.9.3. Mecanismo de Alojamento de Magma...... 87 3.10. Conclusões ...... 90 3.11. Agradecimentos ...... 91 3.12. Apêndices ...... 92 Apêndice A1 - Resultados isotópicos U-Th-Pb por LA-ICP-MS para zircões do granito Tourão-Caraúbas (amostra SS4), Província Borborema (NE Brasil)...... 92
Apêndice A2 - Resultados isotópicos U-Th-Pb por LA-ICP-MS para zircões do granito Umarizal (amostra SS21), Província Borborema (NE Brasil)...... 94 Apêndice A3 - Resultados isotópicos U-Th-Pb por LA-ICP-MS para zircões do neossoma SS59B, Província Borborema (NE Brasil)...... 96 3.13. Referências ...... 98
MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). 107 4.1. Resumo ...... 107 4.2. Abstract ...... 108 4.3. Introdução ...... 108 4.4. Materiais e métodos ...... 112 4.5. Geologia da área do pluton Umarizal ...... 112 4.5.1. Tectônica e Metamorfismo ...... 114 4.5.2. Auréola termal ...... 116 4.6. Geotermobarometria para a colocação do magma ...... 117 4.6.1. Base teórica ...... 117 4.6.2. Resultados obtidos ...... 120 4.7. Petrofísica e modelamento termobarométrico ...... 121 4.8. Discussão ...... 124 4.9. Conclusões ...... 127 4.10. Agradecimentos ...... 127 4.11. Apêndices ...... 128 Apêndice A – Métodos e procedimentos analíticos ...... 128 4.11.1. Cartografia geológica e coleta de dados ...... 128 4.11.2. Petrografia ...... 128 4.11.3. Petrofísica ...... 128 4.11.4. Análise química de rocha total e mineral ...... 130 4.11.5. Análises termobarométricas e de equilíbrio de fases magmáticas ...... 130 Apêndice B – Programa de modelagem térmica unidimensional para corpos tabulares Jaeger Simulator v.0.9a ...... 131 4.11.6. Modelamento de fluxo térmico...... 131 Apêndice C – Análises geoquímicas de rocha total e mineral ...... 137 4.12. Referências ...... 140
5. CONCLUSÕES GERAIS ...... 149
VALCÁCIO, S.N. | LISTA DE FIGURAS E TABELAS
LISTA DE FIGURAS E TABELAS CAPÍTULO 1 FIGURAS FIGURA 1.1: SÍNTESE GEOLÓGICA DO DOMÍNIO SERIDÓ, NE DO BRASIL, DE ACORDO COM COMPILAÇÃO E INTEGRAÇÃO DE NASCIMENTO ET AL (2000, 2008, 2015). LEGENDA: A – COBERTURA MESO-CENOZOICA; B – SUÍTE SHOSHONÍTICA; C – SUÍTE CÁLCIO-ALCALINA PORFIRÍTICA DE ALTO K; D – SUÍTE CÁLCIO-ALCALINA EQUIGRANULAR DE ALTO K; E – SUÍTE CÁLCIO-ALCALINA; F – SUÍTE ALCALINA; G – SUÍTE ALCALINA CHARNOQUÍTICA; H – FAIXA SERIDÓ; I - EMBASAMENTO GNÁISSICO-MIGMATÍTICO PALEOPROTEROZOICO; J - EMBASAMENTO GNÁISSICO-MIGMATÍTICO ARQUEANO; K - ZONAS DE CISALHAMENTO TRANSCORRENTES; L - ZONAS DE CISALHAMENTO CONTRACIONAIS-TRANSPRESSIVAS; M – ZONAS DE CISALHAMENTO EXTENSIONAIS; N – CIDADES; O – CAPITAL DE ESTADO; P - ÁREA ESTUDADA NESTA PESQUISA. ABREVIAÇÃO: Z.C = ZONA DE CISALHAMENTO...... 3 FIGURA 1.2: DIAGRAMA TEMPERATURA (°C) VS. DISTÂNCIA DO CONTATO (EM KM) EM CONDIÇÕES ISOBÁRICAS (5 KM DE PROFUNDIDADE) PARA INFLUÊNCIA TÉRMICA DE DUAS INTRUSÕES ÍGNEAS DE DIMENSÕES DIFERENTES (GILLEN, 1982). 4 FIGURA 1.3: MAPA RODOVIÁRIO SIMPLIFICADO DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE MOSTRANDO VIAS DE ACESSOS POSSÍVEIS PARA ÁREA DE ESTUDO (MODIFICADO DE DNIT, 2018)...... 5
CAPÍTULO 2 FIGURAS FIGURA 2.1: MAPA GEOLÓGICO E CONTEXTO TECTÔNICO SIMPLIFICADO DA PROVÍNCIA BORBOREMA (PB) COM DESTAQUE PARA A INTENSA GRANITOGÊNESE BRASILIANA. NO MAPA ESQUEMÁTICO NO CANTO INFERIOR DIREITO MOSTRAM-SE AS SUBDIVISÕES DA PB DE ACORDO COM SANTOS E MEDEIROS (1999) E SANTOS ET AL. (2000). COMPILADO DE OLIVEIRA E MEDEIROS (2018). ABREVIATURAS PARA OS DOMÍNIOS E TERRENOS: DMC - MÉDIO COREAÚ, DCE - CEARÁ, DRN - RIO GRANDE DO NORTE, DPEAL - PERNAMBUCO-ALAGOAS, DRPTB - RIACHO DO PONTAL, DSEB – SERGIPANO, CC - CEARÁ CENTRAL, AC - ACARAÚ, OJ - ORÓS-JAGUARIBE, GSE - GRANJEIRO-SERIDÓ, SE - SERIDÓ, RP - RIO PIRANHAS, SJC - SÃO JOSÉ DE CAMPESTRE, PAB - PIANCÓ-ALTO BRÍGIDA, AP - ALTO PAJEÚ, AM - ALTO MOXOTÓ, RC - RIO CAPIBARIBE, E SP - SÃO PEDRO...... 20 FIGURA 2.2: MAPA GEOLÓGICO SIMPLIFICADO DO DOMÍNIO RIO GRANDE DO NORTE, NE DA PROVÍNCIA BORBOREMA, COM DELIMITAÇÕES DE TERRENOS COMPILADO DE OLIVEIRA E MEDEIROS (2018), COM DESTAQUE PARA O MAGMATISMO EDIACARANO (NASCIMENTO ET AL. 2000, 2008, 2015). ABREVIAÇÃO: Z.C. – ZONA DE CISALHAMENTO...... 22 FIGURA 2.3: MAPA GEOLÓGICO SIMPLIFICADO DA ÁREA DE ESTUDO. ABREVIAÇÕES: ZCPA - ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE, ZCFG – ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO GOMES, ODB – OLHO D´ÁGUA DO BORGES, P – PATU, RG – RAFAEL GODEIRO, U – UMARIZAL, RDC – RIACHO DA CRUZ, M – MARTINS...... 25 FIGURA 2.4: DIAGRAMA QAP, Q(A+P)M PARA CLASSIFICAÇÃO MODAL DE ROCHAS PLUTÔNICAS (STRECKEISEN, 1976) COM TRENDS DE DIFERENCIAÇÃO GEOQUÍMICA (LINHAS PONTILHADAS) DE LAMEYER E BOWDEN (1982) PARA AS AMOSTRAS DO MAGMATISMO ALCCH E GABRO/NORITO ASSOCIADO E CAMPOS DE COMPLEXOS CHARNOQUÍTICOS DA NÍGERIA. ABREVIATURAS: Q - TOTAL DE QUARTZO, A - TOTAL DE FELDSPATO ALCALINO (K-FELDSPATO + PLAGIOCLÁSIO (AN<5%), P - TOTAL DE PLAGIOCLÁSIO (AN>5%); A – SÉRIE TOLEÍTICA, B - SÉRIE CÁLCIO-ALCALINA (TONALITICA OU TRONDHJEMÍTICA), C – SÉRIE CÁLCIO-ALCALINA, D – SÉRIE SUBALCALINA MOZONÍTICA OU SHOSHONÍTICA, E – SÉRIE ALCALINA OU PERALCALINA...... 26 FIGURA 2.5: PRINCIPAIS MICROTEXTURAS PRESENTES NA SUÍTE ALCCH, (A) MESOPERTITA (MP) COM INCLUSÕES DE PLAGIOCLÁSIO (PL) E HORNBLENDA (HBL); (B) DUPLA CORONA EM FAIALITA (FA), SENDO GRUNERITA (GRU) IRREGULAR NA PORÇÃO INTERNA, SENDO CIRCUNDADA POR HORNBLENDA (HBL) NA PARTE EXTERNA; (C) BIOTITA (BT) POIQUÍLITICA COM INCLUSÕES DE QUARTZO; (D) CORONA DE SIMPLECTITO DE HORNBLENDA (HBL) E QUARZO (QZ) EM HEDENBERGITA. (A, C: SS1, NORTE DA CIDADE DE PATU/RN; B, D: SS21, NORTE DA CIDADE DE UMARIZAL/RN). LOCALIZAÇÃO EM WGS84/ UTM ZONA 24S; SS1 – X: 650191 / Y: 9326789, SS21 – X: 635847 / Y: 9339906...... 27 FIGURA 2.6: COMPOSIÇÃO DOS FELDSPATOS DA SUÍTE ALCALINA CHARNOQUÍTICA NO DIAGRAMA NORMATIVO AB-OR-NA (DEER ET AL., 2013). ABREVIAÇÕES: AB: ALBITA, OR: ORTOCLÁSIO, AN: ANORTITA...... 29 FIGURA 2.7: COMPOSIÇÃO DOS PIROXÊNIOS DA SUÍTE ALCCH, PLOTADOS NOS DIAGRAMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE MORIMOTO (1988). (A) Q (CA + MG + FE2+) VS. J (2 NA); (B) DIAGRAMA EN-DI-HD-FS. ABREVIATURAS USADAS: EN – ENSTATITA, DI – DIOPSÍDIO, HD – HEDENBERGITA, AUG – AUGITA, PGT – PIGEONITA, CEN – CLINOENSTATITA, CFS – CLINOFERROSSILITA, FS – FERROSSILITA, WO – WOLLASTONITA...... 30
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VALCÁCIO, S.N. | LISTA DE FIGURAS E TABELAS
FIGURA 2.8: CLASSIFICAÇÃO DE ANFIBÓLIOS CÁLCICOS DA FÁCIES UMARIZAL DA SUÍTE ALCCH, DE ACORDO COM HAWTHORNE ET AL. (2012)...... 31 FIGURA 2.9: CLASSIFICAÇÃO DE MICAS DA SUÍTE ALCALINA CHARNOQUÍTICA. (A) NACHIT (1986); (B) DEER ET AL. (2013) (C) NACHIT ET AL. (1985). ABREVIATURAS USADAS EM (A): P – BIOTITA PRIMÁRIA, PR – BIOTITA PRIMÁRIA REEQUILIBRADA, S – BIOTITA SECUNDÁRIA...... 32 FIGURA 2.10: DIAGRAMA DE CLASSIFICAÇÃO CONSIDERANDO RAZÕES ENTRE ÓXIDOS DE A A D E CATIÔNICAS EM E. (A) TAS: COX ET AL. (1979) E LE MAÎTRE (1989); (B) FROST ET AL. (2001), (C) WRIGHT (1969) PARA K2O/NA2O>1), (D) FROST ET AL. (2001); (E) BARKER E ARTH (1976). ABREVIAÇÕES: CA – CÁLCIO-ALCALINO, TDH – TRONDHJEMITO. 34 FIGURA 2.11: CLASSIFICAÇÃO TIPOLÓGICA E GENÉTICA DE GRANITÓIDES. EM (A) GRANITOS TIPO-A E CÁLCIO-ALCALINO. (B) TIPOS-A OXIDADO E A REDUZIDO, DE ACORDO COM DALL’GNOL E OLIVEIRA (2007). (C) TIPO-A COM (A2) OU SEM (A1) CONTRIBUIÇÃO CRUSTAL, DE ACORDO COM GREBENNIKOV (2014)...... 35 FIGURA 2.12: DIAGRAMAS TIPO HARKER EXIBINDO TENDÊNCIAS GEOQUÍMICAS PARA ELEMENTOS MAIORES. (A) AL2O3 VS.
SIO2; (B) FEOT VS. SIO2; (C) CAO VS. SIO2; (D) NA2O VS. SIO2 ;(E) K2O VS. SIO2 ;(F) MGO VS. SIO2;(G) TIO2 VS. SIO2 ;(H) P2O5 VS. SIO2. OS ÓXIDOS ESTÃO EM % PESO...... 36
FIGURA 2.13: DIAGRAMAS TIPO HARKER PARA ELEMENTOS TRAÇOS. (A) RB VS. SIO2; (B) SR VS. SIO2; (C) Y VS. SIO2; (D) ZR VS. SIO2 ;(E) BA VS. SIO2 ;(F) NB VS. SIO2. ÓXIDOS EM % EM PESO E TRAÇOS EM PPM...... 37 FIGURA 2.14: ESPECTRO DE ELEMENTOS TERRAS RARAS NORMALIZADOS AO CONDRITO DE EVENSEN ET AL. (1978) PARA AS DIFERENTES FÁCIES DA SUÍTE ALCALINA CHARNOQUÍTICA (ALCCH). (A) FÁCIES AÇÃO; (B) FÁCIES UMARIZAL; (C) FÁCIES LAGOA; (D) DIAGRAMA COMPARATIVO DE TODAS AS FÁCIES PETROGRÁFICAS, COM ADIÇÃO DE NOVOS DADOS (SS21 E MRT8). EU/EU* = ANOMALIA DE EURÓPIO = EUN/((SMN+GDN)/2))...... 38 FIGURA 2.15: DIAGRAMA BI-LOGARÍTMICO PARA ELEMENTOS COMPATÍVEIS (ZR E Y) VS. INCOMPATÍVEIS (RB), INDICANDO DISTINÇÃO NA EVOLUÇÃO POR CRISTALIZAÇÃO FRACIONADA. ABREVIATURAS: CF CRISTALIZAÇÃO FRACIONADA, FP FUSÃO PARCIAL...... 39 FIGURA 2.16: DIAGRAMAS DE DISCRIMINAÇÃO TECTÔNICA DE GRANITOIDES. (A) PEARCE ET AL. (1996). (B) BATCHELOR E BOWDEN (1985). ABREVIAÇÕES: ABREVIATURAS: SIN-COL - SIN-COLISIONAL, PÓS-COL - PÓS-COLISIONAL, IP - INTRAPLACA, CO - CADEIA OCEÂNICA, AV - ARCO VULCÂNICO; 1 - MANTO FRACIONADO, 2 - PRÉ-COLISIONAL, 3 - PÓS-COLISIONAL, 4 - TARDI-OROGÊNICO, 5 - ANOROGÊNICO, 6 - SIN-COLISIONAL, 7 - PÓS-OROGÊNICO...... 40 FIGURA 2.17: MODELO DE FORMAÇÃO DE ASSOCIAÇÕES GRANITO-RAPAKIVI (RÄMÖ AND HAAPALA, 2005)...... 43 FIGURA 2. 18: PERFIL ESQUEMÁTICO MOSTRANDO RELAÇÃO ENTRE MAGMAS CHARNOQUÍTICOS, TERRENOS GRANULÍTICOS E MAGMAS GRANÍTICOS FERROSOS NÃO CHARNOQUÍTICOS POR HIDRATAÇÃO EM AMBIENTE EXTENSIONAL (FROST E FROST, 2008). NÍVEL EROSIVO ATUAL CORRESPONDENTE AO DO PLUTON UMARIZAL. ABREVIATURAS: OPX: ORTOPIROXÊNIO, FA: FAIALITA...... 44
TABELAS TABELA 2. 1: PRINCIPAIS CLASSIFICAÇÕES PARA AS SUÍTES MAGMÁTICAS NEOPROTEROZOICAS PRESENTES NO DOMÍNIO RIO GRANDE DO NORTE...... 21 TABELA 2.2: SUMÁRIO DAS FÁCIES PETROGRÁFICAS DA SUÍTE ALCALINA CHARNOQUÍTICA (ALCCH) DE UMARIZAL...... 27
CAPÍTULO 3 FIGURAS FIGURA 3.1 - MAPA GEOLÓGICO E CONTEXTO TECTÔNICO SIMPLIFICADO DA PROVÍNCIA BORBOREMA (PB), NORDESTE DO BRASIL, COM DESTAQUE PARA A INTENSA GRANITOGÊNESE BRASILIANA, DE ACORDO COM SANTOS E MEDEIROS (1999), SANTOS ET AL. (2000) E OLIVEIRA E MEDEIROS (2018). DOMÍNIOS: DMC - MÉDIO COREAU, DCE - CEARÁ, DRN - RIO GRANDE DO NORTE, DPEAL - PERNAMBUCO-ALAGOAS, DRPT - RIACHO DO PONTAL, E DSE - SERGIPANO. SUBPROVÍNCIA: ZT - ZONA TRANSVERSAL. ÁREA DE TRABALHO DELIMITADA PELO RETÂNGULO VERDE...... 65 FIGURA 3.2 - ARCABOUÇO GEOLÓGICO DO DOMÍNIO RIO GRANDE DO NORTE RESSALTANDO O PLUTONISMO EDIACARANO (NASCIMENTO ET AL., 2000, 2008, 2015). ABREVIATURAS: L – ZONAS DE CISALHAMENTO CONTRACIONAIS- TRANSPRESSIVAS NEOPROTEROZOICAS; M - ZONAS DE CISALHAMENTO EXTENSIONAIS NEOPROTEROZOICAS; N - ZONAS DE CISALHAMENTO TRANSCORRENTES NEOPROTEROZOICAS; O - CIDADES; P - CAPITAL DO ESTADO; Q – ÁREA DE TRABALHO. ZCPA – ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE, ZCFG - ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO GOMES,
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ZCP - ZONA DE CISALHAMENTO PATOS, ZCRP - ZONA DE CISALHAMENTO REMÍGIO-POCINHOS, ZCPJC - ZONA DE CISALHAMENTO PICUÍ - JOÃO CÂMARA...... 66 FIGURA 3.3 - MAPA GEOLÓGICO DA ÁREA DE ESTUDO COM PONTOS DE AFLORAMENTOS MENCIONADOS NO TEXTO. ABREVIAÇÕES: U – UMARIZAL, RG – RAFAEL GODEIRO, P – PATU, MT – MARTINS, RDC – RIACHO DA CRUZ, ODB – OLHO D’ÁGUA BORGES, L – LUCRÉCIA, ZCPA – ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE, ZCFG – ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO GOMES...... 69 FIGURA 3.4 - FEIÇÕES DE CAMPO DA AURÉOLA METAMÓRFICA NO ENTORNO DO PLUTON UMARIZAL. (A) INTERCALAÇÃO DE ROCHAS CALCIOSSILICÁTICAS E MÁRMORES DA FORMAÇÃO JUCURUTU EM BLOCOS XENOLÍTICOS COM NEOSSOMA PARALELO E/OU TRUNCANDO A FOLIAÇÃO S2 (SS51, SW DA ÁREA); (B) E (C) PORFIROBLASTOS CENTIMÉTRICOS DE GRANADA E AGREGADOS DE SILLIMANITA, RESPECTIVAMENTE, EM PARAGNAISSE DE AURÉOLA TERMAL NA FORMAÇÃO JUCURUTU (SS34, W DA ÁREA); (D) MEGACRISTAIS CENTIMÉTRICOS DE CALCITA FORMANDO MOSAICOS GRANOBLÁSTICOS A ~700 M DO CONTATO (SS35, W DA ÁREA); A PARTE METÁLICA DO MARTELO APONTA PARA O NORTE. ABREVIAÇÕES: NS - NEOSOMA, GRD – GRANADA, SIL – SILLIMANITA, FD – FELDSPATO, QZ – QUARTZO, CAL – CALCITA...... 70 FIGURA 3.5 - (A) RELAÇÃO DO GRANITO UMARIZAL COM PARAGNAISSE DA FORMAÇÃO JUCURUTU; NOTA-SE UMA FINA BORDA DE RESFRIAMENTO NO CONTATO (SS5, SE DA ÁREA) (B) MIGMATIZAÇÃO DE PARAGNAISSE FORMANDO NEOSSOMA LEUCOGRANÍTICO (SS58, BORDA SW DO PLUTON UMARIZAL). (C) MIGMATIZAÇÃO DE PARAGNAISSE COM NEOSSOMA PERALUMINOSO RICO EM GRANADA (SS53, SW DA ÁREA). (D) MIGMATITO AFETANDO PARAGNAISSE COM NEOSSOMA LEVEMENTE PORFIRÍTICO (SS59, BORDA SW DO PLUTON UMARIZAL)...... 71 FIGURA 3.6 - RELAÇÃO DE CONTATO ENTRE OS GRANITOS UMARIZAL E TOURÃO-CARAÚBAS. (A) RELAÇÃO INTRUSIVA DE GRANITO EQUIGRANULAR DO TIPO UMARIZAL NO GRANITO PORFIRÍTICO TOURÃO-CARAÚBAS COM DETALHE EM (B). A PONTA METÁLICA DO MARTELO APONTA PARA O NORTE (SS02, SAÍDA NORTE DE PATU)...... 72 FIGURA 3.7 - MICROTEXTURAS NA PORÇÃO CENTRAL DO PLUTON UMARIZAL. (A) TEXTURA DE CORONA DUPLA SOBRE OLIVINA (OL); A PRIMEIRA COROA FINA E IRREGULAR É DE GRUNERITA (GRU) E A SEGUNDA, MAIS ESPESSA, É DE HORNBLENDA (HBL). (B) SIMPLECTITO HORNBLENDA (HBL) + QUARTZO (QTZ) NO ENTORNO DE DIOPSÍDIO-HEDENBERGITA (DI-HD). AMOSTRAS SS21(A) E SS22 (B)...... 73 FIGURA 3.8 - FOTOMICROGRAFIAS DE MÁRMORES (A E B), CALCIOSSILICÁTICAS (C E D) E BIOTITA GNAISSES (E E F) DO CONTATO COM O PLUTON UMARIZAL. EM (A) EPÍDOTO E FLOGOPITA EM MÁRMORE IMPURO; (B) NÍVEIS DE CALCITA GRANOBLÁSTICA E ACTINOLITA; (C) E (D) ESCAPOLITA POIQUILOBLÁSTICA DO TIPO MEIONITA ENGLOBANDO CLINOPIROXÊNIO; (E) DESENVOLVIMENTO DE SILLIMANITA A PARTIR DA DESESTABILIZAÇÃO DE BIOTITA; (F) POIQUILOBLASTO DE GRANADA EM NEOSSOMA MIGMATÍTICO DO PARAGNAISSE. ABREVIATURAS USADAS: DI-HD - DIOPSÍDIO-HEDENBERGITA, MEI - MEIONITA, SI - SILLIMANITA, BT - BIOTITA, GRT - GRANADA, PL - PLAGIOLÁSIO, EP - EPÍDOTO, QTZ - QUARTZO. AMOSTRAS: SS34 (A, B) E MRT15 (C) SS38 (D) E SS26 (E,F). NICÓIS PARALELOS EM A, B, C, E E F E CRUZADOS EM D...... 74 FIGURA 3.9 - RESULTADO U-PB EM ZIRCÃO PARA O GRANITOIDE TOURÃO-CARAÚBAS (AMOSTRA SS4). (A) IMAGEAMENTO POR CATODOLUMINESCÊNCIA DE ZIRCÕES (SPOTS COM IDADE EM MA). (B) DIAGRAMA CONCORDIA E IDADE MÉDIA PONDERADA 206PB/238U DE ZIRCÕES CONCORDANTES (>95% CONCORDÂNCIA)...... 75 FIGURA 3.10 - DATAÇÃO U-PB DE ZIRCÕES DO GRANITO UMARIZAL (AMOSTRA SS21). (A) IMAGEAMENTO POR CATODOLUMINESCÊNCIA (SPOTS COM IDADE EM MA). (B) DIAGRAMA CONCORDIA E IDADE MÉDIA PONDERADA 206PB/238U DE ZIRCÕES CONCORDANTES (>95% CONCORDÂNCIA)...... 76 FIGURA 3.11 - DIAGRAMA DE DISTRIBUIÇÃO DE IDADES 206PB/238U DE ZIRCÕES DA AMOSTRA SS21 EM (A) E IMAGEM DE CATODOLUMINESCÊNCIA DE GRÃO ILUSTRANDO BORDA MAIS JOVEM (SPOTS S21_27 E S21_28 NO APÊNDICE A2) EM (B)...... 77 FIGURA 3.12 - RESULTADO U-PB EM ZIRCÃO DO NEOSSOMA SS59B. (A) IMAGEAMENTO POR CATODOLUMINESCÊNCIA (SPOTS COM IDADE EM MA). (B) IDADES CONCORDIA E MÉDIA PONDERADA 206PB/238U DE ZIRCÕES CONCORDANTES (>95% CONCORDÂNCIA)...... 77 FIGURA 3.13 - ESTRUTURAS RECONHECIDAS NA ÁREA. (A) DOBRA RECUMBENTE D2 EM GNAISSE DO COMPLEXO CAICÓ. (B) BANDAMENTO METAMÓRFICO S2 EM MÁRMORE DA FORMAÇÃO JUCURUTU. AFLORAMENTOS SS141 (A) E SS149 (B), NW DA ÁREA. A PONTA METÁLICA DO MARTELO INDICA O NORTE...... 78 FIGURA 3. 14: LOCALIZAÇÃO DOS PRINCIPAIS DOMÍNIOS ESTRUTURAIS DA ÁREA E PROJEÇÕES ESTEREOGRÁFICAS
CORRESPONDENTES AS FOLIAÇÕES S2 E S3 E LINEAÇÕES L2. A REGIÃO (A) REFERE-SE A REGIÃO DA ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE, A REGIÃO (B) REFERE-SE AO PREDOMÍNIO DA ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO
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GOMES, ENQUANTO (C) REFERE-SE A REGIÃO SUL DE UMARIZAL, SEM PREDOMINÂNCIA DE EFEITOS LIGADOS AS ZONAS DE CISALHAMENTO REGIONAIS ...... 80 FIGURA 3.15 - MARCADORES CINEMÁTICOS OBSERVADOS NAS ZONAS DE CISALHAMENTOS DA ÁREA. (A) ESTRUTURA S/C DESTRÓGIRA EM PLANO VERTICAL EM GNAISSE DO EMBASAMENTO, INDICANDO TRANSPORTE TECTÔNICO PARA SSE (SS147, N DA ÁREA); (B) BANDAS DE CISALHAMENTO COM CINEMÁTICA SINISTRÓGIRA, EM CORTE, INDICANDO UMA COMPONENTE DE MOVIMENTAÇÃO EXTENSIONAL NA REGIÃO COM TRANSPORTE PARA NE (SS66, SW DA ÁREA); (C) MOVIMENTAÇÃO DEXTRÓGIRA, EM PLANO HORIZONTAL, REGISTRADA EM FENOCRISTAL DE K-FELDSPATO (SS138, NW DA ÁREA)...... 82 FIGURA 3. 16: ESQUEMA, EM MAPA, DE EVOLUÇÃO TECTÔNICA. O PROCESSO INICIA COM MOVIMENTAÇÃO EXTENSIONAL SINISTRÓGIRA DA ZCPA E EXTENSIONAL NORMAL DA ZCFG, PERMITINDO A COLOCAÇÃO DO MAGMA UMARIZAL, PROVOCANDO METAMORFISMO DE CONTATO (MC) NAS ENCAIXANTES, CORRESPONDENDO AO EVENTO D3A. NA ETAPA SEGUINTE, OCORRE A INVERSÃO TECTÔNICA (D3B), PASSANDO A ZCPA PARA CINEMÁTICA DEXTRÓGIRA E A ZCFG FUNCIONANDO COM FALHA DE EMPURRÃO (C)...... 83 FIGURA 3.17 – MAPA ESQUEMÁTICO DO DOMÍNIO RIO GRANDE DO NORTE MOSTRANDO A LOCALIZAÇÃO DAS PRINCIPAIS UNIDADES MAGMÁTICAS EDIACARANAS SOB REGIME AT/BP E ZONAS DE CISALHAMENTO ASSOCIADAS. ABREVIAÇÕES USADAS: ZCP – ZONA DE CISALHAMENTO PATOS, ZCRP – ZONA DE CISALHAMENTO REMÍGIO-POCINHOS, ZCFG – ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO GOMES, ZCPA – ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE, ZCPJC – ZONA DE CISALHAMENTO PICUÍ-JOÃO CÂMARA. FONTES GEOCRONOLÓGICAS: (1) ESTE TRABALHO; (2) ARCHANJO ET AL., (2013); (3) SOUZA ET AL. (2017B); (4) SOUZA ET AL. (2006); (5) SOUZA ET AL. (2016), (6) DANTAS (1996). .... 86 FIGURA 3.18 - BLOCO DIAGRAMA ESQUEMÁTICO ILUSTRANDO AS ETAPAS DE SEGREGAÇÃO, TRANSPORTE E ALOJAMENTO DO MAGMATISMO UMARIZAL, BASEADO EM PATERSON ET AL., 1991). ABREVIATURAS USADAS: ZCFG - ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO GOMES, ZCPA - ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE...... 90
TABELAS TABELA 3.1: SÍNTESE GEOQUÍMICA COMPARATIVA ENTRE OS GRANITOIDES UMARIZAL E TOURÃO-CARAÚBAS. DADOS COMPILADOS DE GALINDO (1993), CAMPOS ET AL. (2016) E ESTE TRABALHO...... 85
CAPÍTULO 4 FIGURAS FIGURA 4.1 - PROVÍNCIA BORBOREMA E SUA COMPARTIMENTAÇÃO EM DOMÍNIOS GEOTECTÔNICOS (OLIVEIRA E MEDEIROS, 2018). DOMÍNIOS: DRN - RIO GRANDE DO NORTE, DCE - CEARÁ, DMC - MÉDIO COREAÚ, DRPT - RIACHO DO PONTAL, DPEAL - PERNAMBUCO – ALAGOAS, DSE - SERGIPANO. SUBPROVÍNCIA: ZT - ZONA TRANSVERSAL. ÁREA DE TRABALHO DELIMITADA PELO QUADRADO VERDE...... 109 FIGURA 4.2 - SÍNTESE GEOLÓGICA DO DOMÍNIO RIO GRANDE DO NORTE DE ACORDO COM COMPILAÇÃO E INTEGRAÇÃO POR NASCIMENTO ET AL (2000, 2008, 2015). PLUTONS EM CONDIÇÕES SEMELHANTES DE AT/BP: (1) UMARIZAL, (2) CATINGUEIRA, (3) TOTORÓ, (4) ACARÍ, (5) POÇO VERDE. ABREVIATURAS: ZC - ZONA DE CISALHAMENTO, L - ZONA DE CISALHAMENTO NEOPROTEROZOICA CONTRACIONAL-TRANSPRESSIVA, M - ZONA DE CISALHAMENTO NEOPROTEROZOICA EXTENSIONAL, N - ZONA DE CISALHAMENTO NEOPROTEROZOICA TRANSCORRENTE, O – CIDADE, Q – CAPITAL DE ESTADO, P - ÁREA ESTUDADA...... 111 FIGURA 4.3 - MAPA GEOLÓGICO SIMPLIFICADO DA ÁREA DE ESTUDO COM PONTOS DE AFLORAMENTOS QUE FORAM MENCIONADOS NESTE TRABALHO. DESTAQUE PARA O GRANITO UMARIZAL E AURÉOLA MIGMATÍTICA-HORNFÉLSICA NO SEU ENTORNO. ABREVIAÇÕES: U – UMARIZAL, RG – RAFAEL GODEIRO, P – PATU, MT – MARTINS, RDC – RIACHO DA CRUZ, ODB – OLHO D’ÁGUA BORGES, L – LUCRÉCIA, ZCPA – ZONA DE CISALHAMENTO PORTALEGRE, ZCFG – ZONA DE CISALHAMENTO FRUTUOSO GOMES. FONTES GEOCRONOLÓGICAS: (1) ANGELIM (2006); (2) SOUZA ET AL. (2017A); (3) GALINDO ET AL. (1995), MCREATH ET AL. (2002;); (4) TRINDADE ET AL (1999); (5) SÁ ET AL. (2014); (6) VAN SCHMUS ET AL. (2003); (7) SOUZA ET AL. (2016)...... 113 FIGURA 4.4 - CONTATO INTRUSIVO ENTRE OS GRANITOIDES UMARIZAL (GRANITO EQUIGRANULAR) E TOURÃO-CARAÚBAS (GRANITO PORFIRITICO). (A) ESCALA DE AFLORAMENTO. (B) DETALHE DO CONTATO. A PONTA METÁLICA DO CABO DO MARTELO APONTA PARA O NORTE (SS02, LESTE DA ÁREA)...... 114 FIGURA 4.5: MESOESTRUTURAS, MOSTRANDO FEIÇÕES MILONÍTICAS EM MÁRMORES E ROCHAS CALCIOSSILICÁTICAS (AFLORAMENTO SS135, OESTE DA ÁREA). (A) BANDA DE CISALHAMENTO EXTENSIONAL DEXTRÓGIRA INDICANDO
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CINEMÁTICA EXTENSIONAL NORMAL DA ZCFG PRÉ-MAGMATISMO UMARIZAL (AFLORAMENTO SS122, SUDOESTE DA ÁREA). (B) ESTRUTURA S/C DE BAIXO ÂNGULO, INDICANDO TRANSPORTE DO EMBASAMENTO PARA SUL NA REGIÃO NW DA ÁREA (AFLORAMENTO SS147, NORTE DA ÁREA)...... 116 FIGURA 4.6 - EVIDÊNCIAS MICROSCÓPICAS DO METAMORFISMO DE CONTATO EM BIOTITA PARAGNAISSE ENCAIXANTE (FORMAÇÃO JUCURUTU). (A) ANDALUZITA (AND) EM PARAGÊNESE COM BIOTITA (BT) (TC66A, CENTRO DA ÁREA). (B) SILLIMANITA (SIL) EM PARAGÊNESE COM BIOTITA (MRT15, OESTE DA ÁREA). AMBAS AS FOTOGRAFIAS EM MICROSCÓPIO DE LUZ TRANSMITIDA, NICÓIS PARALELOS...... 117 FIGURA 4.7: FOTOMICROGRAFIAS MOSTRANDO RELAÇÕES TEXTURAIS EM ROCHAS DO PLUTON UMARIZAL. (A) TEXTURA DE INTERCRESCIMENTO ENTRE HORNBLENDA (HBL) E QUARTZO (QZ) (SS21, NORTE DA CIDADE DE UMARIZAL/RN); (B) TEXTURA TIPO CORONA ENTRE PIROXÊNIO DA SÉRIE DIOPSÍDIO-HEDENBERGITA (DI-HD) E HORNBLENDA (HBL) (SS22, NORTE DA CIDADE DE UMARIZAL/RN)...... 119 FIGURA 4.8 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA DISTÂNCIA À CÂMARA MAGMÁTICA CONSIDERANDO TEMPERATURA (°C) VS. TEMPO (ANOS) DECORRIDO APÓS O ALOJAMENTO DO MAGMA PARA DIVERSAS SIMULAÇÕES ATRAVÉS DO SOFTWARE DESENVOLVIDO NESTE TRABALHO (APÊNDICE B). SÃO CONSIDERADAS COMO ENCAIXANTES SOMENTE ROCHAS DO TIPO BIOTITA GNAISSE DA FORMAÇÃO JUCURUTU. A TEMPERATURA DE INÍCIO DE FUSÃO PARCIAL DO SISTEMA GRANÍTICO FOI ESTIMADA PARA P=4,5 KBAR (WINTER,2013)...... 124 FIGURA 4.9 - METODOLOGIA DE AQUISIÇÃO DE DADOS PETROFÍSICOS EM TABLETES DE AMOSTRAS COM DIMENSÕES DE 10X10X3 CM (VALCÁCIO ET AL., 2017B)...... 129 FIGURA 4.10: TELA INICIAL DO SOFTWARE JAEGER SIMULATOR (V.0.9.A) DESENVOLVIDO PARA GERAR OS MODELOS ESTIMATIVOS DE FLUXO TÉRMICO PARA O PLUTON UMARIZAL...... 131 FIGURA 4.11: INTERFACE PARA ENTRARA DE DADOS PETROFISICOS, GEOTÉRMICOS, GEOMÉTRICOS E VALORES DE PARÂMETROS DE CÁLCULO PARA MODELAGEM TÉRMICA NO PROGRAMA JAEGER SIMULATOR...... 133 FIGURA 4.12: JANELAS DE RESULTADO DE DADOS GERADAS APÓS DEVIDAMENTE INFORMADA AS ENTRADAS SOLICITADAS. EM (A), PLOT DE TEMPERATURAS VS. TEMPO EM GRÁFICO SEMILOG; EM (B) DADOS ESTATÍSTICOS DE TEMPERATURA MÁXIMA PARA CURVAS DE DISTÂNCIA GERADA ...... 133
TABELAS TABELA 4.1 - PARÂMETROS PETROFÍSICOS UTILIZADOS NO MODELAMENTO TÉRMICO DO MAGMA UMARIZAL PARA CINCO MODELOS SIMULANDO DIFERENTES PARÂMETROS...... 122 TABELA 4.2: COMPARAÇÃO ENTRE ANÁLISES DE MODELOS TÉRMICOS REALIZADOS EM CORPOS INTRUSIVOS NA PROVÍNCIA BORBOREMA, EM CONDIÇÕES AT/BP, POR DIVERSOS AUTORES E A REALIZADA NO PLUTON UMARIZAL...... 126 TABELA 4. 3: CÓDIGO-FONTE PYTHON COM O ALGORITMO COMENTADO DO PROGRAMA DE MODELAGEM TÉRMICA DESENVOLVIDO. NESTE CÓDIGO FORAM UTILIZADAS AS EQUAÇÕES DE JAEGER (1964) PARA CORPOS INTRUSIVOS TABULARES...... 134 TABELA 4.4 - COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE ROCHA TOTAL DAS AMOSTRAS E RESULTADOS TERMOMÉTRICOS PELOS MÉTODOS ZR- RT E MODELAGEM TERMODINÂMICA DE FASES (FO2= QFM) PARA AS AMOSTRAS UCG-02 (QUARTZO SIENITO, COMPILADO DE GALINDO, 1993) E SS21 (FAIALITA QUARTZO-MONZONITO, ESTE TRABALHO) DO PLUTON UMARIZAL...... 137 TABELA 4.5 - COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE CLINOPIROXÊNIO DO PLUTON UMARIZAL, COM FÓRMULA ESTRUTURAL (CALCULADA PARA 4 CÁTIONS E 6 OXIGÊNIOS) E RESULTADOS TERMOBAROMÉTRICOS BASEADOS EM PUTIRKA (2008) E NEAVE E PUTIRKA (2017)...... 138 TABELA 4.6 - COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO PLAGIOCLÁSIO E ANFIBÓLIO DO PLUTON UMARIZAL, COM FÓRMULA ESTRUTURAL
CALCULADA PARA 8 E 23 OXIGÊNIOS RESPECTIVAMENTE. NO CÁLCULO DO ANFIBÓLIO FOI CONSIDERADO FE(T) COMO FE2+. TERMOMETRIA BASEADA EM DE BLUNDY E HOLLAND (1990) E BAROMETRIA BASEADA EM MUTCH ET AL. (2016)...... 139
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INTRODUÇÃO
CAPÍTULO 1
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1. INTRODUÇÃO
A pesquisa realizada tem como foco integrar dados prévios, adensando-os com novos resultados, e caracterizar os efeitos térmicos provocados pelo pluton ediacarano Umarizal, situado na porção oeste do estado do Rio Grande do Norte, extremo nordeste da Província Borborema. Durante a elaboração da tese, o autor recebeu uma bolsa de estudo através do Programa de Demanda Social (DS) da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Este trabalho também teve o apoio do CNPq através dos projetos 449616/2014-2 (Metamorfismo de contato e geração de magmas crustais em auréolas termais neoproterozoicas e cenozoicas, nordeste do Brasil) e 305661/2016-7 (Metamorfismo de contato em rochas do Grupo Seridó e da Bacia Potiguar, Nordeste do Brasil), coordenados pelo professor orientador.
1.1. Apresentação
Esta Tese foi escrita sob a formatação de três artigos científicos (caps. 2, 3 e 4) posteriores ao capítulo introdutório, em conformidade com as normas internas do PPGG / UFRN. No cap. 5 são realçadas as conclusões principais da pesquisa. Os tópicos tratados em cada capítulo são sumarizados a seguir. O capítulo 1 (Introdução) apresenta os objetivos, justificativas e a contextualização do objeto de estudo, sendo também sumarizado os métodos e técnicas analíticas usados na aquisição de dados em diferentes escalas. A Tese inclui neste capítulo os anexos 1 (Mapa geológico da região de Umarizal) e 2 (Mapa de localização de afloramento visitados). O capítulo 2 (Suíte Intrusiva de Umarizal - RN, NE do Brasil: Reavaliação do magmatismo ediacarano tipo-A charnoquítico na Província Borborema, NE do Brasil) trata-se do primeiro artigo, onde se procede uma reavaliação de trabalhos publicados acerca da região do pluton Umarizal em termos mineralogia, geoquímica, geocronologia e o metamorfismo de contato associado. Neste capítulo, também são apresentados novos dados de química mineral e rocha total coletados nas porções centrais do pluton, assim como resultados do mapeamento geológico de detalhe realizado na região.
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O capítulo 3 (Mecanismo de colocação e auréola termal de alta temperatura provocada pelo granito Umarizal, ediacarano da Província Borborema, NE do Brasil) trata-se do segundo artigo com temática envolvendo o mecanismo de colocação do pluton Umarizal e o controle exercido pelas estruturas regionais durante seu alojamento. Neste trabalho, foi definido o tempo da colocação e efeito termal do pluton, determinado por meio da datação U-Pb em zircão de neossoma da borda SW do pluton. O capítulo 4 (Modelamento termal da auréola metamórfica provocada pelo pluton ediacarano Umarizal, Província Borborema (NE do Brasil)) corresponde ao terceiro artigo, com foco nas condições termobarométricas durante o alojamento do pluton Umarizal. Foram aplicados os geotermômetros Zr-rocha total, Al-em hornblenda e piroxênio-liquidus, assim como o equilíbrio de fases magmáticas, que juntos com dados petrofisicos (densidade, difusividade térmica e capacidade calorífera) forneceram parâmetros intensivos para o modelamento de fluxo térmico no entorno do pluton. No capítulo 5 (Conclusões Gerais) são ressaltadas as principais conclusões obtidas no trabalho.
1.2. Relevância e objetivos
Processos metamórficos são normalmente caracterizados por mudanças de temperatura e pressão que podem acarretar mudanças estruturais, químicas e físicas nas rochas. Dentre as várias formas de se chegar a tais processos, existem as relacionadas à transferência de calor de corpos magmáticos para as rochas encaixantes, o que, em certos casos, resulta na formação de auréolas metamórficas em geral dispostas concentricamente às intrusões magmáticas (Bucher e Grapes, 2011). Os processos acima referidos estão bem registrados no Domínio Rio Grande do Norte (DRN), extremo nordeste da Província Borborema, nordeste do Brasil. O DRN é constituído por um embasamento gnáissico-migmatítico arqueano (Maciço São José do Campestre) a paleoproterozoico (Complexo Caicó), que é sobreposto por um pacote de rochas metassupracrustais formadas por metassedimentos e metavulcânicas (Grupo Seridó), sendo o conjunto embasamento e Grupo Seridó intrudido por diversos plutons, em sua maioria do Ediacarano (Jardim de Sá, 1994; Dantas et al., 2004, 2013; Nascimento et al., 2000, 2008, 2015; Souza et al., 2007, 2016). Este magmatismo intrusivo tem sido classificado com base em parâmetros petrográficos, texturais e litogeoquímicos. Dentre os principais propostas, citam-se as de
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Angelim et al. (2006) e Nascimento et al. (2000, 2008, 2015). Angelim et al. (2006) propuseram as suítes São João do Sabugi, Itaporanga, Dona Inês, Catingueira e Umarizal. Nascimento et al. (2000, 2008, 2015) definiram as suítes Alcalina, Alcalina Charnoquítica, Cálcio-alcalina, Cálcio-alcalina de alto K equigranular, Cálcio-alcalina de alto K Porfirítica e Shoshonítica. Nesta Tese, as rochas que compõem a Suíte Alcalina Charnoquítica (ou Umarizal), no oeste do estado do Rio Grande do Norte, e suas encaixantes gnáissicas e metassupracrustais serão abordadas em detalhe (Figura 1.1).
Figura 1.1: Síntese geológica do Domínio Seridó, NE do Brasil, de acordo com compilação e integração de Nascimento et al (2000, 2008, 2015). Legenda: a – cobertura Meso-Cenozoica; b – suíte shoshonítica; c – suíte cálcio-alcalina porfirítica de alto K; d – suíte cálcio-alcalina equigranular de alto K; e – suíte cálcio-alcalina; f – suíte alcalina; g – suíte alcalina Charnoquítica; h – Faixa Seridó; i - embasamento gnáissico-migmatítico paleoproterozoico; j - embasamento gnáissico-migmatítico arqueano; k - zonas de cisalhamento transcorrentes; l - zonas de cisalhamento contracionais-transpressivas; m – zonas de cisalhamento extensionais; n – cidades; o – capital de Estado; p - área estudada nesta pesquisa. Abreviação: Z.C = Zona de Cisalhamento.
Em termos econômicos, o estudo de auréolas termais é relevante para o entendimento da gênese e formação de depósitos minerais vinculados a metamorfismo de contato. Dentre estes tipos de depósitos, o mais comuns são os skarns, que podem ser encontrados adjacentes a zonas de cisalhamento, sistemas geotermais rasos e em profundidades crustais (Bucher e Grapes, 2011).
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De acordo com Gillen (1982), o alcance do aporte térmico nos locais com presença de magmatismo é influenciado diretamente pelo volume do material ígneo, geometria, profundidade da intrusão e sua natureza. Além disso, algumas propriedades nas rochas encaixantes como porosidade, fraturas, tramas plano-lineares, dobras, mineralogia, dentre outros, podem influenciar diretamente o alcance dessas zonas. Por exemplo, para uma mesma profundidade de colocação, corpos geométricos idênticos com diâmetros diferentes exibem curvas de resfriamentos locais distintas (Figura 1.2). Embora seja um tema bastante complexo, alguns modelos matemáticos conseguem simular as pressões e temperaturas durante este processo no decorrer do tempo (Jaeger, 1959, 1964; Wohletz et al., 1999; Wang et al., 2012). O estudo detalhado destes fenômenos é importante para entender como isto ocorre, permitindo descrever e selecionar zonas economicamente viáveis, além de refinar a evolução dos condicionantes termais de uma região.
Figura 1.2: Diagrama temperatura (°C) vs. distância do contato (em km) em condições isobáricas (5 km de profundidade) para influência térmica de duas intrusões ígneas de dimensões diferentes (Gillen, 1982).
A pesquisa, portanto, tem como objetivo geral caracterizar a história evolutiva dos processos tectônicos e metamórficos que geraram a auréola de contato no entorno do pluton Umarizal. Como os objetivos mais específicos, citam-se: (1) mapeamento detalhado da auréola termal; (2) simulação matemática do fluxo térmico desde o início da intrusão até a dissipação total do calor do magma; (3) posicionamento temporal do metamorfismo de contato por meio da datação U-Pb em zircão do neossoma de rochas plutônicas associadas; (4) caracterização mineraloquímica da intrusão, visando estimar as condições termobarométricas para formação da auréola metamórfica.
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1.3. Localização da área de estudo
A região de estudo encontra-se na porção oeste do estado do Rio Grande do Norte, limitando-se geograficamente pelos paralelos 5°46'35"S e 6°9'28"S e pelos meridianos 37°58'57"W e 37°38'11"W, totalizando cerca de 1.620 km². O acesso à área pode ser feito através da capital do estado (Natal) pelas BR-226, em direção a Campo grande, e após BR-110 em direção a Patu, como também pela BR-304 em direção a Lajes – Açu, e após a RN-405 em direção a Upanema, e logo em seguida a BR-110 em direção a Patu (Figura 1.3).
Figura 1.3: Mapa rodoviário simplificado do Estado do Rio Grande do Norte mostrando vias de acessos possíveis para área de estudo (Modificado de DNIT, 2018).
1.4. Materiais e métodos 1.4.1. Mapeamento Geológico A fase de cartografia geológica consistiu em: 1) revisão de dados disponíveis na literatura, com integração e reinterpretação de mapas baseados em imagens de satélite LandSat 7 ETM+ e ASTER e de fotografias aéreas na escala 1:70.000, estas cedidas pela Companhia de Pesquisa de Recursos Naturais através de solicitação a Superintendência regional de Recife (CPRM/SUREG-RE);
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2) visitas a afloramentos para aquisição de dados estruturais, relações de contato e coleta de amostras; no total, foram descritos 178 locais de interesse, com coleta de 182 amostras para estudos de laboratório nas fases subsequentes (microscopia, petrofísica, litogeoquímica, geocronologia U-Pb); 3) integração em plataformas digitais e construção do mapa final, no qual foram incorporados 534 afloramentos já catalogados na literatura (Araújo, 1985; Morais Neto, 1987; Silva, 1987; Galindo, 1993; Silva et al., 2015); o banco de dados foi montado no software ARCGIS 10.5, o que permitiu elaborar os mapas geológico e de pontos dos Anexo 1 e 2, respectivamente. Em relação ao Anexo 2, foram posicionados apenas os pontos visitados durante esta pesquisa.
1.4.2. Petrografia A caracterização petrográfica foi obtida pela descrição de 101 seções delgadas com microscópios de luz transmitida Olympus BX41 e Leica DMLP (com charriot acoplado) do Departamento de Geologia e do Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A contagem de pontos se baseou em 30 lâminas delgadas de controle com 500-700 pontos por seção, utilizando-se o software Hardledge. A classificação das rochas foi feita seguindo as recomendação da Subcomissão da Sistemática de Rochas Ígneas da IUGS através dos diagramas QAP (Streckeisen, 1976) e Q(A+P)M (Le Maître et al., 2002) para índice de cores. O teor de anortita do plagioclásio foi estimado pelo método clássico Michel-Lévy, descrito em Deer et al. (2013). Em termos texturais, as faixas de granulação foram padronizadas de acordo com Winter (2013) da seguinte maneira: fina < 1 mm, média entre 1 - 5 mm, grossa > 5 - 50 mm e muito grossa > 50 mm.
1.4.3. Química de rocha total e mineral As análises químicas de rocha total (RT) foram executadas a partir de 3 amostras representativas, sendo uma do granitoide Umarizal (SS21), uma do granito porfirítico Tourão (SS4) e uma do enclave básico (gabro-norítico) associado ao pluton Umarizal (MRT8). As amostras foram fragmentadas na fração 5-15 mm no laboratório de moagem do Departamento de Geologia da UFRN, sendo, a seguir, enviadas para a ALS Mineral Labs para preparação e determinação da concentração de óxidos (elementos maiores e menores), perda ao fogo e traços seguindo as técnicas analíticas ICP-MS e ICP-AES
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VALCÁCIO, S.N. | INTRODUÇÃO descrito pelas metodologias ME-MS81d e ME-ICP06 da empresa (www.alsglobal.com), respectivamente. Os erros analíticos são de até 5% para óxidos e elementos traços com concentrações > 10 ppm e de 10-15% para elementos traços com concentrações < 10 ppm. Adicionalmente, quarenta e quatro análises de química mineral foram obtidas de duas amostras selecionada no mesmo ponto da coleta e amostragem para química de rocha total do granito Umarizal (SS21) e enclave gabro-norítico (MRT8). Os dados de química mineral, para seção delgada polida SS21 e MRT8, foram obtidos usando um JEOL-JXA- 8230 EMP com cinco espectrômetros da Universidade de Brasília, operando com voltagem de 15 kV, corrente de 10 nA, tempo de contagem de 10 segundos e feixe de elétrons com diâmetro de 1 μm. Foram usados padrões sintéticos e naturais. Os erros analíticos estão na faixa de ± 0,5–2,0% para SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, MnO, CaO e TiO2, e 4,0-6,0% para Na2O e K2O. Os dados de química mineral de anfibólio, piroxênio, olivina, K-feldspato e plagioclásio, além de outros dados de rocha total integrados a este trabalho, foram compilados de Galindo (1993). Neste caso, os dados foram adquiridos no Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG) do CNRS em Vandoevre, França, utilizando-se ataque químico da amostra e medições via ICP/AES, de acordo com Govindaraju et al. (1976), e no laboratório de Geoquímica e Petrologia do Centro de Geociências da Universidade Federal do Pará, Belém, por espectrometria de fluorescência de raios X (FRX) e de absorção atômica (AAS). Os resultados também foram comparados aos dados de rocha total de granitoides similares da Nigéria, aportados por Dada et al. (1995), que foram adquiridos na Technical University of Berlin por meio de medições ICP/AES e AAS seguindo a metodologia de Thompson e Walsh (1983).
1.4.4. Termobarometria Os cálculos de parâmetros intensivos (temperatura e pressão) aplicados a piroxênio e anfibólio se basearam em calibrações experimentais de Putirka (2008) e Neave e Putirka (2017) para o equilíbrio clinopiroxênio – liquidus e Mutch et al. (2016) para Altot em hornblenda (Al-em hornblenda). Também foi utilizado o geotermômetro Zr - rocha total (Zr-RT) seguindo propostas de Watson e Harrison (1983), Boehnke et al. (2013) e Gervasoni et al. (2016), bem como simulações de cristalização de fases magmáticas por meio do software Rhyolite-Melts (Gualda et al., 2012; Gualda e Ghiorso, 2015).
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1.4.5. Petrofísica e modelagem térmica A obtenção de dados petrofísicos de rochas ocorreu conforme descrito a seguir. A primeira fase, realizada no Laboratório de Geofísica da UFRN, foi executada com o equipamento Thermal properties analyzer modelo Quickline30s, com o qual foram adquiridos dados de difusividade térmica, calor específico e condutividade térmica de rochas. Para obtenção dos dados foram confeccionados, no Laboratório de Laminação do Departamento de Geologia da UFRN, tabletes com dimensões de 10x10x3 cm. A superfície dos tabletes foi polida de modo a deixá-la nivelada antes do uso do sensor. Para cada tablete, foram feitas cinco medições na superfície polida em diferentes porções da amostra, sempre em condições de temperatura constante de 21 ºC. Cinco análises foram refeitas para fins de controle de precisão, obtendo-se margens de erros de 3-5%, o que está em acordo com o especificado pelo fabricante do equipamento. A segunda etapa, que visou a coleta de dados de densidade de rocha, ocorreu no Laboratório de Engenharia de Materiais da UFRN através de balança analítica de precisão tipo Shimadzu aux-220 (precisão de 0,0001g e capacidade para 220 g), usando o método de Arquimedes. Para isto, foram produzidos no laboratório de laminação da UFRN cubos com 3 cm de aresta. Nestas amostras, foram feitas medições na balança analítica com pesagens a seco (amostras foram deixadas em estufa a 100 °C por 24 h anteriormente a pesagem), saturada em água (amostras foram deixadas submersas em água destilada por 24 horas anteriormente a pesagem) e submersas em água destilada. A densidade foi, então, calculada de acordo com a expressão (E1):
푃푠푒푐표 ρ = × ρá푔푢푎 (E1) P푠푎푡−푃푠푢푏 sendo ρ = densidade da amostra; Pseco = peso da amostra a seco, Psat = peso da amostra saturada; Psub = peso da amostra submersa, ρágua = densidade da água destilada (assumida como sendo 1 g/cm3). Para a modelagem térmica do fluxo de calor, foram usados os dados petrofisicos obtidos em laboratório (densidade, condutividade térmica, calor específico e difusividade térmica), que foram aplicados na equação de fluxo térmico para corpos magmáticos de Jaeger (1964) por meio de um software desenvolvido neste trabalho para este fim. O software desenvolvido se aplica ao modelamento de fluxo térmico unidimensional de regimes magmáticos tabulares de acordo com (E2):
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2 퐾푚푎푔 × √휆 푇0 × ( 2 ) 푥 푥 퐾 × √휆푚푎푔 + 1 − 1 푑 푑 ( ) (E2), 푇 = 2 × 푒푟푓 − 푒푟푓 + 푔 × 푙 퐾 × √휆 2 휆 × 푡 2 휆 × 푡 1 + ( 푚푎푔 ) 2 × √ 2 × √ 2 [ ( 푑2 ) ( 푑2 )] {[ 퐾 × √휆푚푎푔 ] } onde:
T = temperatura final da encaixante, T0 = Temperatura inicial do magma, x = distância ao ponto central da intrusão em planta, d = metade da espessura da intrusão, k = difusividade térmica da encaixante, kmag = difusividade térmica do magma, λ = condutividade térmica da encaixante, λmag = condutividade térmica do magma, t = tempo, g = gradiente geotérmico e l = profundidade da intrusão.
Para t = 0 (instante inicial da intrusão) a temperatura imediata de contato (Tc) é expressa pela seguinte equação (E3),
2 퐾1 × √휆 푇0 × ( ) 퐾 × 2√휆 1 ( ) (E3) 푇푐 = 2 + 푔 × 푙 퐾1 × √휆 1 + ( 2 ) {[ 퐾 × √휆1 ]} Em rochas nas quais a condutividade e difusividade térmica da encaixante e do
2 2 magma são iguais, ou seja (퐾1 × √휆) = (퐾 × √휆1), a temperatura do contato (Tc) é 1 simplificada para × T + (푔 × 푙). 2 0
1.4.6. Geocronologia U-Pb Uma amostra de neossoma (SS59B) foi selecionada para datação U-Pb em zircão. Ainda no campo, a amostra foi fragmentada na fração 5-30 mm. Os procedimentos subsequentes de fragmentação em fração mais fina (< 1,0 mm), concentração de minerais pesados por bateia, seleção de zircão com lupa binocular, confecção dos mounts com grãos de zircão e imageamento com elétrons secundários e catodoluminescência foram feitos no Instituto de Geociências da UNICAMP. Os dados isotópicos U-Pb foram obtidos também no IG/UNICAMP através de um ICP-MS Element XR (Thermo Scientific) acoplado com um sistema de ablação a laser Excite193 (Photon Machines) com célula de ablação HelEx (feixe do laser de 25 μm). Estes dados foram reduzidos no software Iolite e comparados com o zircão de referência 91500 (1065.4 ± 0.3 Ma; Wiedenbeck et al., 1995) e com o zircão peixe (564 ± 4 Ma, Navarro et al. 2017) para o controle de qualidade das análises.
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1.5. Referências
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VALCÁCIO, S.N. | ANEXO 1 – MAPA GEOLÓGICO DE UMARIZAL
ANEXO 1 – MAPA GEOLÓGICO DE UMARIZAL
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VALCÁCIO, S.N. | ANEXO 2 – MAPA DE AFLORAMENTOS VISITADOS
ANEXO 2 – MAPA DE AFLORAMENTOS VISITADOS
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VALCÁCIO, S.N. | CAPÍTULO 2
SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL- RN: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL Artigo submetido a periódico internacional
CAPÍTULO 2
VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
2. SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL Umarizal intrusive suite: A reavaluation of the A-type charnockitic Ediacaran magmatism of the Borborema Province, NE Brazil
Autores: Samir do Nascimento Valcácio1, Zorano Sérgio de Souza1,2, Antonio Carlos Galindo2
1Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, UFRN, Avenida Senador Salgado Filho, 3000, Caixa Postal 1596, Bairro Lagoa Nova, CEP 59078-970, Natal, RN ([email protected]) 2Departamento de Geologia, UFRN, Natal, RN ([email protected], [email protected]).
2.1. Resumo O plutonismo Ediacarano representa uma das feições mais marcantes da Província Borborema, destacando-se a suíte intrusiva Umarizal, foco desta pesquisa, representando uma fase final do magmatismo associado a orogênese Brasiliana / Pan-Africana. Com intuito de atualizar o conhecimento da referida suíte, procedeu-se a integração e revisão de dados da literatura com novas informações geológicas, geoquímicas, mineralógicas e a delimitação da auréola termal nas rochas encaixantes. Dados litogeoquímicos e de química mineral do granitoide Umarizal e de associações gabronoríticas evidenciam a formação de associações anidras de alta temperatura (< 900°C) e pressão ≥ 8 kbar, com origem por fusão parcial de granulitos da crosta continental sob condições de baixa fugacidade de oxigênio (tampão faialita-magnetita-quartzo), gerando magmas tipo-A ou alcalinos transicionais a cálcio-alcalinos, que ascendem rapidamente para níveis crustais superiores. Processos de cristalização fracionada permitiram a diferenciação de fácies gabronoríticas e dos granitoides adjacentes Tourão-Caraúbas. Foi possível concluir que a suíte Umarizal é formada por pulsos de magmas cronocorrelatos, mas não cogenéticos, com evidências de contaminação crustal, temporalmente associado ao colapso da cadeia Brasiliana / Panafricana, em contexto orogenético similar ao encontrado em granitos ediacaranos da Nigéria. Considera-se o controle da colocação dos magmas alcalinos- cálcicos de Umarizal com interação ou assimilação crustal e associações magmáticas tipo anortosito – mangerito – charnoquito – rapakivi-granito granito por uma tectônica extensional controlada pelas zonas de cisalhamento Portalegre e Frutuoso Gomes. Palavras-chave: Suíte Umarizal; Charnoquito; Ediacarano; Província Borborema; NE do Brasil.
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL 2.2. Abstract Ediacaran plutonism represents one of the most relevant features of the Borborema Province, with the Umarizal intrusive suite as a classical example being the focus of this research and representing the final magmatic phase of the Brazilian / Pan-African orogen. This paper proposes an update of the present knowledge of that suite through a multidisciplinary approach that integrate pre-existing information with new geochemical, mineralogical, textural data and delimitation of the metamorphic aureole in the country rocks. The results of lithogeochemical and mineral chemistry from the main pluton and gabronoritic mineral associations show the formation in high temperature (<900 ° C) and pressure (≥ 8 kbar) conditions arising from partial melting of granulitic portions of the lower crust, under low oxygen fugacity conditions (FMQ buffer). This quickly ascending granitic melting process generated a transitional alkaline toward calc-alkaline A-type magmas emplaced at intermediate upper crust. The fractional crystallization processes differed between petrographic facies of the Umarizal granite, gabbro / norite association and the adjacent Tourão-Caraúbas granitoids. Based on the results obtained, we concluded that the Umarizal suite was formed by cronocorrelated but not genetically related magma pulses, with crustal interaction temporally related at late Brasiliano/Pan- african orogen that appear akin to the orogenetic context of Nigerian Ediacaran granites. It is considered the tectonic control of the emplacement of Umarizal alkali-calcic magmas with interaction or crustal assimilation and formation of the anorthosite – mangerite – charnockite – rapakivi-granite - granite association were allowed by extensional tectonics controlled by the Portalegre and Frutuoso Gomes shear zones. Keywords: Umarizal Suite; Charnockite; Ediacaran; Borborema Province; NE of Brazil.
2.3. Introdução
A zona de aglutinação de terrenos alóctones entre os crátons São Francisco e Oeste da África-São Luís, na porção que atualmente compõe grande parte do nordeste do Brasil, corresponde ao que Almeida et al. (1981) denominaram de Província Borborema (PB). Trabalhos subsequentes com base em dados geocronológicos (U-Pb) e isotópicos (Sr, Nd) levaram à proposição da existência de vários terrenos (ou blocos) tectônicos, delimitados por zonas de cisalhamento que se relacionam, por sua vez, a um volumoso magmatismo neoproterozoico (Jardim de Sá, 1994; Van Schmus et al., 1995, 2003; Santos, 1995; Neves et al., 2000; Santos et al., 2000, 2010; Medeiros, 2004). Recentemente, Oliveira e
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL Medeiros (2018), utilizando resultados gravimétricos e magnéticos, reinterpretaram modelos prévios e sugeriram a compartimentação desta província em domínios e terrenos, conforme ilustrado na Figura 2.1. Segundo estes autores, a PB comportaria três subprovíncias: (i) setentrional, composta pelos domínios Rio Grande do Norte (DRN), Ceará (DCE) e Médio Coreaú (DMC); (ii) Zona Transversal (ZT), limitada a norte e sul pelas zonas de cisalhamento Patos e Pernambuco, respectivamente, e constituída por cinco terrenos; (iii) meridional, referida a faixa de dobramentos sergipana, que margeia o cráton São Francisco a sul e SW, sendo composta pelos domínios Pernambuco-Alagoas (DPEAL), Riacho do Pontal (DRPT) e Sergipano (DSE). A área objeto deste trabalho se localiza no oeste do Domínio Rio Grande do Norte (DRN), sendo subdividida nos terrenos Rio Piranhas, São José do Campestre, Seridó e Granjeiro-Seridó (Oliveira e Medeiros, 2018). De forma geral, as rochas do DRN podem ser agrupadas por um conjunto litoestratigráfico distribuído do Arqueano ao Fanerozoico. O terreno que engloba a região de estudo (Rio Piranhas) é composto por um embasamento gnáissico-migmatítico e ortognaisses do Riaciano ao Orosiriano, que compõem o denominado Complexo Caicó, sendo, por sua vez, sotopostos por rochas metavulcanossedimentares neoproterozoicas do Grupo Seridó (Jardim de Sá, 1994). Este conjunto é intrudido por diversos granitoides ediacaranos, relacionados à orogênese Brasiliana / Pan-Africana (Nascimento et al., 2000, 2008, 2015; Oliveira e Medeiros, 2018).
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Figura 2.1: Mapa geológico e contexto tectônico simplificado da Província Borborema (PB) com destaque para a intensa granitogênese brasiliana. No mapa esquemático no canto inferior direito mostram-se as subdivisões da PB de acordo com Santos e Medeiros (1999) e Santos et al. (2000). Compilado de Oliveira e Medeiros (2018). Abreviaturas para os domínios e terrenos: DMC - Médio Coreaú, DCE - Ceará, DRN - Rio Grande do Norte, DPEAL - Pernambuco-Alagoas, DRPTb - Riacho do Pontal, DSEb – Sergipano, CC - Ceará Central, AC - Acaraú, OJ - Orós-Jaguaribe, GSE - Granjeiro-Seridó, SE - Seridó, RP - Rio Piranhas, SJC - São José de Campestre, PAB - Piancó-Alto Brígida, AP - Alto Pajeú, AM - Alto Moxotó, RC - Rio Capibaribe, e SP - São Pedro.
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL 2.4. Contexto Geológico Regional
Diversos trabalhos desde o final dos anos 1960 propõem classificar os numerosos granitoides presentes no extremo nordeste da PB (Figura 2.2), sendo pioneira a proposta de Almeida (1967). As primeiras publicações agrupavam o magmatismo em termos de posicionamento tectônico relativo ao ciclo Brasiliano (600 ± 50 Ma, segundo Jardim de Sá, 1994) com base em parâmetros petrográficos e de campo (p.ex., Brito Neves e Pessoa, 1974; Santos e Melo, 1978). No final dos anos 1980, Sial (1986, 1987) sugeriu usar, adicionalmente, características litogeoquímicas para distinguir as diferentes unidades. A utilização de dados litogeoquímicos tem se aprimorado desde então, destacando-se as sínteses e/ou revisões de Nascimento et al. (2000, 2008, 2015) e Angelim et al. (2006), compiladas na tabela 2.1.
Tabela 2. 1: Principais classificações para as suítes magmáticas neoproterozoicas presentes no Domínio Rio Grande do Norte.
CLASSIFICAÇÃO I CLASSIFICAÇÃO II LITOTIPOS IDADES U-Pb Angelim et al. (2006) Nascimento et al. (2015)
Gabro ou diorito a quartzo 553 ± 10 (1 - M) a 599 ± 16 (2 - São João do Sabugi Shoshonítica monzonito Z) Ma (Poço Verde)
Monzonito a monzogranitos 544 ± 7 (3, 4 - Z) (São José de Cálcio-alcalina de alto K e granodiorito a quartzo Itaporanga (5 -Z) porfirítica Espinharas) a 591 ± 4 monzonito porfiríticos Ma (Totoró)
520 ± 10 (6 - Z) (Picuí) a 628 ± Monzogranito Dona Inês Cálcio-alcalina de alto K equigranular 11 (2 -Z) Ma (Macaíba)
(7 - Z) Granodiorito a tonalito Grupo não classificado Cálcio-alcalina 598 ± 5 (Serra da Garganta)
Álcali feldspato granito e 573 ± 14 (8 -Z) (Catingueira) a quartzo álcali feldspato Catingueira Alcalina 597 ± 4 (9 - Z) Ma (Japi) granito a sienogranito
Quatzo sienito a
sienogranitos e Quartzo 593 ± 5 (10 - Z) a Umarizal Alcalina charnoquítica monzonito a monzogranitos 601 ± 11 (11 - Z) (Umarizal) com ou sem ortopiroxênio
Referências para dados geocronológicos: (M) Idades U-Pb monazita; (Z) Idades U-Pb em zircão; (1) Souza et al. (2006); (2) Dantas (1996); (3) Leterrier et al. (1994); (4) Jardim de Sá (1994); (5) Archanjo et al. (2013); (6) Beurlen et al. (2009); (7) Nascimento et al. (2018); (8) Souza et al. (2017); (9) Souza et al. (2016) ; (10) McReath et al. (2002); (11) Sá et al. (2014).
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Figura 2.2: Mapa geológico simplificado do Domínio Rio Grande do Norte, NE da Província Borborema, com delimitações de terrenos compilado de Oliveira e Medeiros (2018), com destaque para o magmatismo ediacarano (Nascimento et al. 2000, 2008, 2015). Abreviação: Z.C. – zona de cisalhamento.
Na presente revisão, rediscutimos o arcabouço geológico da Suíte Intrusiva Umarizal, ou Suíte Alcalina Charnoquítica (AlcCh), localizada na região de Umarizal, Rio Grande do Norte (RN). Foram compilados estudos conduzidos no pluton Umarizal e em corpos satélites desde a década de 1980 e integrados a novos dados geológicos, petrográficos e geoquímicos de rocha total e mineral. A interpretação para a suíte em questão foi comparada ao que se conhece da continuidade da Província Borborema no oeste da África, com ênfase no complexo charnoquítico de Toro (Bauchi, NW da Nigeria) e na associação granito-chanoquítica de Ado-Ekiti, SE da Nigeria (Oyawoye, 1965; Olarewaju, 1988; Dada et al., 1995). Os dados geoquímicos da literatura foram compilados de Galindo (1993) e Dada et al. (1995), o primeiro utilizou das técnicas de espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP/AES), espectroscopia de absorção Atômica (AAS) e espectroscopia de fluorescência de Raios X (FRX), enquanto o segundo utilizou as técnicas analíticas AAS e ICP/AES. Além disso, foram obtidos novos dados químicos para este trabalho por meio das técnicas ICP-AES e ICP-MS.
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2.5. Geologia da Região de Umarizal (RN)
Dentre os diversos tipos magmáticos relacionados à orogênese Brasiliana / Pan- Africana na porção oeste do DRN, estão presentes na região de Umarizal (RN) os tipos alcalino charnoquítico (pluton Umarizal), cálcio-alcalino de alto K (plutons Tourão, Caraúbas, Prado, Serrinha dos Pintos e Portalegre) e shoshonítico (pluton Quixaba) (Galindo, 1993; Angelim et al., 2004; Nascimento et al., 2000, 2008, 2015). As primeiras publicações com dados expressivos sobre o magmatismo se referem a relatórios de graduação do Curso de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como parte do projeto Geologia do Extremo Oeste Potiguar, durante a metade ao final da década de 1980, resultante de convênio entre a Companhia de Desenvolvimento de Recursos Minerais do Rio Grande do Norte (CDM/RN) e a Fundação Norte Rio Grandense de Pesquisa e Cultura da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (FUNPEC/UFRN). Dentre estes, ressaltam-se as monografias de Araújo (1985), Morais Neto (1987) e Silva (1987). Estes trabalhos dividem os granitos presentes na área em dois grupos petrográficos: (1) granito porfirítico a quartzo-sienito grosso; (2) granito gnáissico ou granito cinza fino. Posteriormente, ao decorrer da década de 1990, Galindo (1993) e Galindo et al. (1995) detalham o magmatismo da região, identificando 6 tipos de granitoides, dentre quais o Umarizal, alvo deste trabalho. O intuito destes autores foi mapear a geologia da região de Umarizal – Caraúbas – Apodi (RN), com delimitação das diversas unidades, determinação de suas idades pelo método Rb-Sr e caracterização geoquímica. A tese de Galindo (1993), com dados publicados em parte em Galindo et al. (1995), apresentou isócronas Rb-Sr em rocha total para o pluton Umarizal, obtendo 545 ± 7 Ma (n = 6,
MSWD 0,67, ISr = 0,71208 ± 0,00021) e 545 ± 19 Ma (n = 9, MSWD 5,0, ISr = 0,71199 ± 0,00042). Posteriormente, computando três amostras da fácies Umarizal, McReath et al. (2002) calcularam uma idade isocrônica Rb-Sr de 561 ± 25 Ma (MSWD = 0,04) e ISr de 0,71142. McReath et al. (2002) e Sá et al. (2014) refinaram os resultados geocronológicos por meio do método U-Pb em zircão, o primeiro determinou por ID- TIMS a idade de 593 ± 5 Ma (n=3, MSWD = 0,22) para amostras da fácies Umarizal, enquanto Sá et al. (2014) determinaram, para o mesmo pluton, uma idade de 601 ± 11 Ma (n=25, MSWD = 7,3), valor cerca de 10 m.a. mais velho em relação àquele de MCReath et al. (2002), embora se superponham dentro do erro analítico. Por fim, Souza et al. (2017)
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL reportam dados preliminares U-Pb em zircão de neossoma de migmatito de borda do pluton Umarizal, obtendo a idade de 584 ± 2 Ma. Os mesmos autores também reportam uma idade U-Pb 589 ± 4 Ma para o granito Tourão - Caraúbas. O mapeamento geológico realizado neste trabalho, integrado com informações anteriores, resultou no mapa da figura 2.3. Foi dado ênfase ao magmatismo AlcCh, que inclui quartzo-monzonitos, quartzo sienitos, faialita ± hiperstênio quartzo-monzonitos (ou mangeritos), monzogranitos e sienogranitos equigranulares com gabros/noritos associados, além das regiões de migmatização associada ao efeito termal do plutonismo. Duas grandes zonas de cisalhamento parecem controlar plutons brasilianos na região. A zona de cisalhamento Portalegre (ZCPa) delimita a porção norte do corpo Umarizal e porção sul dos corpos Quixaba (quartzo-monzonitos a dioritos) e Prado (monzogranitos a sienogranitos com K-feldspato porfirítico) e penetram parcialmente os pluton Caraúbas e Tourão (monzonitos, sienitos, monzogranitos a sienogranitos porfirítico). A zona de cisalhamento Frutuoso Gomes (ZCFG) delimita a porção SSW do granitoide Umarizal. Este último intrude rochas gnáissicas e migmatitos do embasamento, o Complexo Caicó, na porção sul da área, e paragnaisses, mármores e rochas calciossilicáticas da Formação Jucurutu, nas quais os efeitos metamórficos de contato são mais expressivos.
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Figura 2.3: Mapa geológico simplificado da área de estudo. Abreviações: ZCPa - Zona de Cisalhamento Portalegre, ZCFG – Zona de Cisalhamento Frutuoso Gomes, ODB – Olho d´Água do Borges, P – Patu, RG – Rafael Godeiro, U – Umarizal, RDC – Riacho da Cruz, M – Martins.
2.6. Petrografia e Textura Vários trabalhos já abordaram os aspectos ligados a mineralogia do pluton Umarizal, destacando-se Galindo (1993), o qual propôs a subdivisão nas fácies Umarizal, Lagoa e Ação. A primeira seria representada por quartzo monzonitos a quartzo sienitos e seu equivalente charnoquítico (faialita ± hiperstênio quartzo monzonito e faialita ± hiperstênio quartzo sienito). Rochas máficas, entre estas gabronoritos e anortositos, ocorrem associadas a fácies Umarizal. A fácies Lagoa constitui-se de monzogranitos, charnoquitos (ou hiperstênio monzogranitos) e rapakivi-granitos, enquanto a fácies Ação seria composta unicamente por granitos e quartzo sienitos. Posteriormente, McReath et al. (2002) subdividiram as fácies propostas por Galindo (1993) nas subfácies U1, U2 e
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL U3 para Umarizal, L1 e L2 para Lagoa, e A1 e A2 para Ação. Eles usaram como atributos a presença ou ausência de hiperstênio ou faialita, distinguindo os tipos charnoquíticos dos não-charnoquíticos. De acordo com McReath et al. (2002), cada fácies representaria diferentes pulsos magmáticos do mesmo evento magmático. No presente trabalho, reagrupamos os diferentes tipos petrográficos acima descritos na tabela 2.2, considerando a nomenclatura de fácies de Galindo (1993). Novas amostras coletadas e descritas no presente trabalho foram plotadas nos diagramas de rochas ígneas QAP e Q(A+P)M (Streckeisen, 1976; Le Maître et al., 2002) e integradas aos dados pré- existentes de Galindo (1993) (figura 2.4). Também foram descritos um leuco-gabro- anortosito (amostra MRT8) e um gabro-norito (amostra SS8) em stocks máficos gabronoríticos associados ao pluton Umarizal.
Figura 2.4: Diagrama QAP, Q(A+P)M para classificação modal de rochas plutônicas (Streckeisen, 1976) com trends de diferenciação geoquímica (linhas pontilhadas) de Lameyer e Bowden (1982) para as amostras do magmatismo AlcCh e gabro/norito associado e campos de complexos charnoquíticos da Nígeria. Abreviaturas: Q - total de quartzo, A - total de Feldspato alcalino (K-feldspato + plagioclásio (An<5%), P - total de plagioclásio (An>5%); a – série toleítica, b - série cálcio-alcalina (tonalitica ou trondhjemítica), c – série cálcio-alcalina, d – série subalcalina mozonítica ou shoshonítica, e – série alcalina ou peralcalina. De forma geral, a suíte AlcCh é composta por proporções variáveis de hedenbergita, Fe-edenita e biotita, acompanhados ou não de faialita ± hiperstênio. Zircão, apatita, allanita e opacos ocorrem como acessórios. O K-feldspato é do tipo microclina, frequentemente poiquilítica com abundantes inclusões de plagioclásio (An14-20) e textura pertítica ou mesopertítica (figura 2.5A). A faialita mostra textura de corona dupla, marcada por grunerita na camada interna e Fe-edenita na parte externa (figura 2.5B). A biotita é primária, poiquilítica, com inclusões de quartzo (figura 2.5C) e com evidências de texturas tardi-magmáticas e alterações secundárias (cloritização e oxidação). O
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL clinopiroxênio (diopsídio-hendenbergita) mostra textura em corona com simplectito de anfibólio+quartzo (figura 2.5D).
Figura 2.5: Principais microtexturas presentes na suíte AlcCh, (A) Mesopertita (Mp) com inclusões de plagioclásio (Pl) e hornblenda (Hbl); (B) Dupla corona em Faialita (Fa), sendo grunerita (Gru) irregular na porção interna, sendo circundada por Hornblenda (Hbl) na parte externa; (C) Biotita (Bt) poiquílitica com inclusões de quartzo; (D) Corona de simplectito de Hornblenda (Hbl) e quarzo (Qz) em Hedenbergita. (A, C: SS1, Norte da cidade de Patu/RN; B, D: SS21, Norte da Cidade de Umarizal/RN). Localização em WGS84/ UTM Zona 24S; SS1 – X: 650191 / Y: 9326789, SS21 – X: 635847 / Y: 9339906.
Tabela 2.2: Sumário das fácies petrográficas da suíte alcalina charnoquítica (AlcCh) de Umarizal.
Classificação QAP Associação Mineralógica Texturas principais (Streckeisen, 1976)
Faialita, grunerita, Faialita: dupla corona (Grunerita Quartzo-monzonitos, hendenbergita, Fe-edenita, interna, Fe-edenita externa); Quartzo-sienitos, Quartzo- Fácies microclina, plagioclásio (An Hornblenda + Quartzo: Simplectito. faialita quartzo-monzonito, Umarizal 12- 20), apatita, biotita, quartzo, K-Feldspato: Pertita, poiquilítica Monzogranitos e zircão, opacos. Plagioclásio: Mimerquita Sienogranitos
Hiperstênio, hedenbergita, Fe- Fácies edenita, microclina, K-Feldspato: pertita a mesopertita, Monzogranitos Lagoa plagioclásio (An14-21), apatita, poiquilítica biotita quartzo, zircão, opacos.
K-Feldspato: pertita a mesopertita, Fe-edenita, microclina, Rapakivi Fácies plagioclásio (An ), biotita Monzogranitos, Sienogranitos 18-23 Biotita: poiquilítica (inclusões de Ação apatita, quartzo, zircão, e Quartzo-sienitos. quartzo) epídoto, titanita, opacos. Plagioclásio: mirmequita
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2.7. Química mineral
Os dados de química mineral aqui apresentados referem-se a 43 dados analíticos obtidos da amostra SS21 (faialita quartzo-monzonito da fácies Umarizal) e 18 da amostra SS8 (norito) por microssonda eletrônica, além de dados compilados de Galindo (1993), totalizando 92 pontos analisados. Seguindo Deer et al. (2013), a composição dos feldspatos e olivinas foi calculada para 32 oxigênios e 4 oxigênios, respectivamente. A fórmula estrutural do piroxênio baseou-se em Deer et al. (2013) e Droop (1987), respectivamente, adotando-se 6 oxigênios e 4 cátions e a classificação de Morimoto et al. (1988). A composição catiônica dos anfibólios foi feita por meio de planilhas excel de Locock (2014), classificação com base em Hawthorne et al. (2012). A composição da biotita foi calculada para 22 oxigênios, seguindo a proposta de Dymek (1983), usando-se 2+ Fetotal como Fe , e a classificação de Deer et al. (2013).
a) Feldspatos
Na fácies Umarizal, os feldspatos são microclina (An0-1Ab7-25Or74-93) e albita com composições intermediárias a próximas aos membros finais (An2-3Ab39-50Or48-58 a
An1Ab84Or3). O plagioclásio tem composição An21-22Ab77-78Or1-2. Já na fácies Ação, a microclina possui composição An0Ab3Or97 e o plagioclásio é do tipo oligoclásio (An21-
22Ab76Or0-2). O plagioclásio do norito varia de labradorita a andesina com composição
An39-50Ab49-59Or1-2 (figura 2.6).
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Figura 2.6: Composição dos feldspatos da suíte alcalina charnoquítica no diagrama normativo Ab-Or-Na (Deer et al., 2013). Abreviações: Ab: Albita, Or: Ortoclásio, An: Anortita.
b) Piroxênio O piroxênio é a fase máfica principal da suíte AlcCh. Usualmente, na fácies Umarizal eles são ricos em Fe e Ti e empobrecidos em Mg, enquanto no norito SS8 apresenta maiores proporções de Mg e variações consideráveis na quantidade de Fe. Com a integração de dados, observa-se que os piroxênios presentes são, de acordo com a classificação de Morimoto et al. (1988), classificados como piroxênios de Ca-Mg-Fe ou Quad (Figura 2.7A), em que os presentes na fácies Umarizal são transicionais entre augita e hedenbergita (com composição En5-13Fs42-46Wo44-49) enquanto no norito variam entre diopsídio a augita e enstatita (com composição En38-43Fs15-30Wo27-47, para clinopiroxênios, e En53-55Fs43-45Wo1-2, para ortopiroxênios) (Figura 2.7B).
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Figura 2.7: Composição dos piroxênios da Suíte AlcCh, plotados nos diagramas de classificação de Morimoto (1988). (A) Q (Ca + Mg + Fe2+) vs. J (2 Na); (B) Diagrama En-Di-Hd-Fs. Abreviaturas usadas: En – Enstatita, Di – Diopsídio, Hd – Hedenbergita, Aug – Augita, Pgt – Pigeonita, Cen – Clinoenstatita, Cfs – Clinoferrossilita, Fs – Ferrossilita, Wo – Wollastonita.
c) Anfibólio Dois grupos de anfibólios estão presentes na suíte AlcCh, sendo um grupo correspondente ao anfibólio tipo Mg-Fe-Mn, classificados como grunerita e detectados na amostra UGC-02 (Galindo, 1993) e SS21, enquanto o segundo grupo, de maior abrangência, corresponde os tipos cálcicos correspondem a Fe/Mg- hornblenda e Fe- Pargasita (Figura 2.8).
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Figura 2.8: Classificação de anfibólios cálcicos da fácies Umarizal da Suíte AlcCh, de acordo com Hawthorne et al. (2012).
d) Biotita No diagrama discriminante de Nachit (1986), as biotitas plotam essencialmente no campo das ‘biotitas primárias” (figura 2.9A). As biotitas das fácies Umarizal e Ação plotam como annita e flogopita nos diagramas de Deer et al. (2013) para classificação usando Fe/(Fe+Mg) vs AlIV (Figura 2.9B). Por outro lado, micas do norito SS8 tendem para o campo de flogopita. Usando diagramas de Nachit et al. (1985), as biotitas se distribuem nos campos de séries subalcalinas (norito SS8 e fácies Ação) e alcalinas (fácies Umarizal) (Figura 2.9C).
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Figura 2.9: Classificação de micas da suíte alcalina charnoquítica. (A) Nachit (1986); (B) Deer et al. (2013) (C) Nachit et al. (1985). Abreviaturas usadas em (A): P – biotita primária, Pr – biotita primária reequilibrada, S – biotita secundária.
e) Olivina A olivina ocorre unicamente em charnoquitos da suite AlcCh. É extremamente enriquecida em moléculas de faialita, com composição média Fa93-95Fo2-4Te3-4 (n = 12), sendo coerente com sua associação com outras fases ricas em ferro (grunerita, Fe- Hornblenda).
2.8. Litogeoquímica
Nesta seção, destacaremos as principais características litogeoquímicas da suíte alcalina charnoquítica e das rochas máficas associadas usando composições de óxidos e elementos traços, incluindo os elementos terras raras. Além disso, reportaremos comparações com os dados disponíveis para suítes charnoquíticas ediacaranas nigerianas e o granitoide Tourão-Caraúbas. Este último foi analisado em conjunto com os dados
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL supracitados devido sua relação hospedeira/intrusiva observada entre a suíte Umarizal ainda não ser bem compreendida. As tabelas A a E, em apêndice, reportam as composições litogeoquímicas disponíveis para as fácies petrográficas que compõem a suíte alcalina charnoquítica, noritos associados e granitoide Tourão-Caraúbas. No total, foram compiladas 63 análises, das quais 21 se referem a Dada et al. (1995), 39 retiradas de Galindo (1993) e 3 provindas do presente trabalho. Os dados completos, métodos e descrição de técnicas analíticas estão no apêndice.
2.8.1. Caracterização geoquímica e mecanismo petrogenético De acordo com Galindo (1993), as fácies Lagoa e Umarizal não parecem ser cogenéticas com a fácies Ação, esta última tendo comportamento subalcalino no diagrama total de álcalis vs SiO2 e plotando nos campos de granitos e sienitos (Figura
2.10A). Altas razões FeOT/(FeOT+MgO) são características desta suíte, com amostras no campo ferroan de Frost et al. (2001; Figura 2.10B). No mesmo diagrama, observa-se que granitos e sienitos das fácies Umarizal e Ação se situam no campo de granitoides tipo-A. O norito MRT8 e gabros/dioritos nigerianos, por outro lado, destoam em relação às demais rochas, sendo claramente bem menos diferenciadas e com menores razões
FeOT/(FeOT+MgO), sugerindo que não há cogeneticidade com faialita quartzo- monzonitos, granitos e sienitos.
Altos valores em K2O e Na2O, assim como elevadas razões FeOT/(FeOT+MgO) são encontradas em séries alcalinas. De acordo com Debon e Le Fort (1983, 1988), granitoides desta série evoluem de quartzo monzonitos e quartzo sienitos para granitos, a exemplo do que se verifica no caso estudado. No diagrama de Wright (1969), os plutons Umarizal e Tourão – Caraúbas plotam na transição entre os campos alcalino e cálcio- alcalino, assim como os charnoquitos nigerianos, embora estes apresentem menores valores de K2O + Na2O (Figuras 2.10 C e D) e são mais empobrecidas em cálcio do que séries cálcio-alcalinas clássicas (Figura 2.10E). Diagramas petrogenéticos de Dall’Agnol e Oliveira (2007) (Figuras 2.11A, B) plotam as rochas da suíte AlcCh e Tourão-Caraúbas no campo do tipo-A oxidado. Além disso, as amostras, com exceção do norito (MRT8), plotam no campo A2 do diagrama de Grebennikov et al. (2014), sendo este relacionado a magmas tipo-A com influência de contaminação crustal (figura 2.11C).
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Figura 2.10: Diagrama de classificação considerando razões entre óxidos de A a D e catiônicas em E. (A) TAS: Cox et al. (1979) e Le Maître (1989); (B) Frost et al. (2001), (C) Wright (1969) para K2O/Na2O>1), (D) Frost et al. (2001); (E) Barker e Arth (1976). Abreviações: CA – cálcio-alcalino, Tdh – Trondhjemito.
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Figura 2.11: Classificação tipológica e genética de granitóides. Em (A) Granitos tipo-A e cálcio-alcalino. (B) Tipos-A oxidado e A reduzido, de acordo com Dall’gnol e Oliveira (2007). (C) Tipo-A com (A2) ou sem (A1) contribuição crustal, de acordo com Grebennikov (2014).
A figura 2.12 mostra diagramas binários do tipo Haker para as suites estudadas.
Observa-se uma concentração de amostras para SiO2 entre 62-70 %, destacando-se o norito com menor SiO2 (53%, amostra MRT8). Excetuando Na2O e K2O, que tendem a ser dispersos (Figuras 2.9 D e E), observa-se uma relativa continuidade das amostras mais ricas em SiO2 (>63%), com diminuição de Al2O3, FeOt, CaO, TiO2 e P2O5 com a diferenciação (Figuras 2.12A, B, C, F, G e H). Adicionalmente, TiO2 e P2O5 evidenciam ligeira distinção entre a fácies Umarizal, que possui menores concentrações de TiO2 e
P2O5 nos tipos menos evoluídos, quando comparada com as demais fácies. O norito
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL MRT8 parece se alinhar com a porção menos diferenciada da fácies Umarizal, não seguindo o alinhamento observado em gabros/dioritos nigerianos (Figuras 2.12G e H).
Figura 2.12: Diagramas tipo Harker exibindo tendências geoquímicas para elementos maiores. (A) Al2O3 vs. SiO2; (B) FeOt vs. SiO2; (C) CaO vs. SiO2; (D) Na2O vs. SiO2 ;(E) K2O vs. SiO2 ;(F) MgO vs. SiO2;(G) TiO2 vs. SiO2 ;(H) P2O5 vs. SiO2. Os óxidos estão em % peso.
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL A suíte AlcCh apresenta concentrações de elementos traços e terras raras que permitem distinções nítidas entre as fácies petrográficas Lagoa e as demais da suíte AlcCh. A Figura 2.13 exibe os diagramas binários tipo Harker para elementos traços. O norito MRT8 se destaca por ter menores concentrações de Rb e Nb e maior de Sr. Dentre as demais fácies, o Tourão-Caraúbas se distingue por ter os maiores teores de Rb e menores de Zr, sendo as fácies Umarizal, Lagoa e Ação de menores concentrações de Rb e Sr e maiores de Zr. Nota-se uma tendência de enriquecimento de Rb e empobrecimento de Sr, Y, Ba e Zr com a diferenciação, sendo bem discernível a tendência de diminuição mais suave do Tourão-Caraúbas para o Zr e enriquecimento para gabros/dioritos nigerianos.
Figura 2.13: Diagramas tipo Harker para elementos traços. (A) Rb vs. SiO2; (B) Sr vs. SiO2; (C) Y vs. SiO2; (D) Zr vs. SiO2 ;(E) Ba vs. SiO2 ;(F) Nb vs. SiO2. Óxidos em % em peso e traços em ppm.
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Amostras da suíte AlcCh possuem anomalias positivas e negativas na fácies Umarizal (Eu/Eu* entre 1,24 e 0,73), o que difere das fácies Ação e Lagoa (Eu/Eu* entre 0,4 e 0,5), cujas anomalias, sempre negativas, são mais acentuadas (Figura 2.14A). O conjunto apresenta-se dentro do intervalo apresentado para rochas charnoquíticas nigerianas (Dada et al., 1995), embora o norito (MRT8) apresente menores proporções de ETR (Figura 2.14B, C) e, além disso, uma anomalia positiva acentuada (Eu/Eu* = 1,47) é observada para o norito, diferenciando-se completamente das demais rochas (Figura
2.14C). A fácies Lagoa apresenta maior grau de fracionamento, com LaN/YbN = 62,15 –
24,44.
Figura 2.14: Espectro de elementos terras raras normalizados ao condrito de Evensen et al. (1978) para as diferentes fácies da suíte alcalina charnoquítica (AlcCh). (A) Fácies Ação; (B) Fácies Umarizal; (C) Fácies Lagoa; (D) Diagrama comparativo de todas as fácies petrográficas, com adição de novos dados (SS21 e MRT8). Eu/Eu* = Anomalia de európio = EuN/((SmN+GdN)/2)). Em diagramas bi-logarítmicos para elementos compatíveis vs. incompatíveis (Cocherie, 1986) é possível verificar que os processos de diferenciação magmática por cristalização fracionada atuaram sob a suíte alcalina charnoquítica distinguindo-se dos
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL processos que atuaram no granitoide Tourão-Caraúbas, que são mais enriquecidos no elemento incompatível. Eles são, todavia, similares aos processos atuantes em quartzo- monzonito com faialita e hornblenda-biotita granito nigerianos. Além disso, sutis diferenças são perceptíveis entre as fácies petrográficas de Umarizal e Tourão-Caraúbas, este último tendo um comportamento ligeiramente disperso (Figura 2.15).
Figura 2.15: Diagrama bi-logarítmico para elementos compatíveis (Zr e Y) vs. Incompatíveis (Rb), indicando distinção na evolução por cristalização fracionada. Abreviaturas: CF Cristalização Fracionada, FP Fusão Parcial.
2.8.2. Ambiente tectônico
Em diagramas discriminantes de ambiente tectônico Rb (ppm) vs. Y + Nb (ppm) (Pearce et al., 1996; Figura 2.16A), as amostras plotam no campo dos granitos pós- colisionais, enquanto nos diagrams R1-R2 (Batchelor e Bowden, 1985; Figura 2.16B) caem no campo de granitos tardi-orogênicos a sin-colisionais, com exceção das amostras de gabros, dioritos e noritos que plotam nos campos de arco vulcânico e granitóides pré- colisionais nos respectivos diagramas. Além disso, em campo, é perceptível a ausência de feições estruturais expressivas nas bordas do pluton Umarizal em regiões de proximidade às zonas de cisalhamentos adjacentes ao corpo, corroborando os resultados.
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Figura 2.16: Diagramas de discriminação tectônica de granitoides. (A) Pearce et al. (1996). (B) Batchelor e Bowden (1985). Abreviações: Abreviaturas: Sin-COL - Sin-colisional, Pós-COL - Pós-colisional, IP - Intraplaca, CO - Cadeia oceânica, AV - Arco vulcânico; 1 - Manto fracionado, 2 - Pré-colisional, 3 - Pós- colisional, 4 - Tardi-orogênico, 5 - Anorogênico, 6 - Sin-colisional, 7 - Pós-orogênico.
2.9. Integração de Dados e Discussões 2.9.1. Petrogênese De acordo com Galindo et al. (1995), quando correlacionado com dados geoquímicos de granitos similares (Ormaasen, 1977; Taylor e McLennan, 1981), existem duas possibilidades para a fonte geradora do magmatismo Umarizal: fusão parcial da crosta continental inferior; diferenciação de magma mangerítico (fusão de um hiperstênio monzonito) em condições da fácies granulito. Ambas as hipóteses mostram resultados coerentes considerando as análises de óxidos e elementos traços. Para McReath et al. (2002), a fonte da suíte AlcCh não correponde aos granitoides proximais Quixaba e Prado quando considerada suas evoluções para os tipos magmáticos presentes na suíte charnoquítica. Ainda, de acordo com os autores, as composições isotópicas de Sr demonstram uma contribuição crustal importante para o magmatismo Umarizal, enquanto as baixas concentrações de Nb sugerem uma configuração orogênica para suíte. Ainda segundo os mesmos autores, as fácies petrográficas representariam magmas com histórias evolutivas distintas, sendo tal hipótese respaldada por ligeiras
diferenças mineralógicas entre as fácies, fugacidade de oxigênio pouco variada (fO2
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL próximo ao tampão FMQ) e por diferentes estimativas termobarométricas para cristalização de anfibólio. Já a temperatura de liquidus, estimada pelo geotermômetro Zr- RT de Watson e Harrison (1984), de acordo estes mesmos autores, é elevada nas três fácies (830-940 °C). De acordo com Bohlen e Boether (1981), a cristalização de faialita + quartzo sem a presença de ortopiroxênio, permite estimar temperaturas da ordem de 900 °C e pressões até 8 kbar. Para Galindo (1993), pelo menos as fácies Lagoa e Ação não seriam cogenéticas com a fácies Umarizal, o que seria refletido pelo fracionamento do plagioclásio mais expressivo nas duas primeiras e pelos padrões de ETRs distintos (figura 2.14). Ainda segundo Galindo (1993), tais fácies não teriam derivado de um mesmo líquido magmático, mas sido produzidas pela fusão parcial de fontes similares que evoluíram no mesmo contexto estrutural e tectônico. Na presente reavaliação de dados, é possível concluir apenas que a fácies Umarizal não mostra cogeneticidade geoquímica com a fácies Lagoa nem com os gabros/noritos e anortositos associados. As rochas da suíte AlcCh, de forma geral, exibem características e padrões geoquímicos típicos de granitoides tipo-A, o que é ressaltado quando plotados em diagramas discriminantes Frost et al. (2001), Dall’agnol e Oliveira (2007) e Grebennikov (2014) (figura 2.10 e 2.11). Segundo White e Chappel (1983) e Whalen et al. (1987), granitos tipo-A possuem maiores proporções de álcalis, FeO/MgO, Ga, Y e Zr e menores valores de CaO, MgO e Ni, quando comparados a granitos tipos I e S. As razões apresentadas para estes elementos na amostragem realizada e nos dados compilados refletem estas considerações para o magmatismo Umarizal, que em alguns casos pode ser maior que o valor médio de granitoides tipo-A compilados por Whalen et al. (1987). De acordo com Frost e Frost (2011), no contexto de evolução de magmas alcalinos, granitoides ferroan de alta temperatura (> 900 °C) diferenciam-se simultaneamente com associações de magmas máficos durante estágios de assimilação de crosta continental.
2.9.2. Metamorfismo de contato
Trabalhos prévios na região em tela notaram a formação de associações metamórficas de baixa pressão e alta temperatura, marcadas por formação de andaluzita/sillimanita, granada e escapolita, assim como texturas indicadoras destes parâmetros intensivos em rochas hornfélsicas em contato com o pluton Umarizal (Araújo, 1985; Galindo, 1993). No entanto, alguns autores admitem que o alojamento magmático
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL deste corpo se deu em condições de pressão e temperatura mais elevados ao nível da fácies granulito, registrado na ocorrência local de ortopiroxênio em ortognaisses e olivina em mármores (Araújo, 1995; Araújo e Archanjo, 1995). Apenas recentemente, feições ligadas à geologia no entorno do pluton foram aprofundadas por Silva et al. (2015) que levantaram dados petrográficos detalhados da auréola metamórfica, assim como Valcácio et al. (2017) que reportaram estimativas de pressão e temperatura para a referida auréola usando propriedades petrofísicas e simulação de modelos térmicos. De acordo com Silva et al. (2015) o evento de metamorfismo de contato provocado pelo pluton Umarizal foi responsável pela formação de agregados granoblásticos de sillimanita/fibrolita, cordierita e andaluzita em paragnaisses, textura em mosaico poligonal em mármores, e escapolita em rochas calciossilicáticas. Valcácio et al. (2017) demonstraram que as possíveis condições termobarométricas estimadas estariam em um intervalo de aproximadamente 650-926 °C e ~ 3-7 kbar, englobando desde o local de geração do magma até sua colocação em níveis crustais mais rasos.
2.9.3. Condições de alojamento magmático
A maior parte das publicações afirma que a geração do magmatismo Umarizal se deu na interface manto/crosta inferior (Galindo, 1993; Galindo et al., 1995; Archanjo et al., 1998; McReath et al., 2002; Sá et al., 2014). Além disso, as condições termobarométricas durante o alojamento magmático são mais coerentes com profundidades de crosta média a superior (Silva et al., 2015; Valcácio et al., 2017). A compreensão da ascensão do magma Umarizal desde a profundida de geração até seu alojamento pode ser elucidada pela presença de granitos rapakivi, representados pela fácies Lagoa. De acordo com Nekvasil (1991), quando associado a anortositos, faialita quartzo-monzonitos e gabros, granitos rapakivi podem representar uma fase de mudança brusca nas condições de pressões com pouca variação de temperatura (ou seja, rápida ascensão magmática), o que poderia indicar variações de ambientes de formação na crosta inferior para situações crustais mais rasas. Mecanismos plausíveis para esta hipótese incluem rifteamento passivo ou ativo, colapso orogenético em tectônica extensional e plumas mantélicas profundas (Haapala e Rämö, 1999). Outro fato que pode esclarecer as divergências de profundidade entre locais de geração por fusão parcial e alojamento de magmas charnoquíticos, segundo Bucher e Frost (2006), é o alcance de auréolas metamórficas granulíticas, que são pouco
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL expressivas em regiões menos profundas. Esta última hipótese foi assumida por Araújo (1995) e Araújo e Archanjo (1995) para a área de Umarizal. De acordo com Whitaker et al. (2007), sob uma tectônica extensional, calor e fluidos liberados por magmas máficos acumulados na crosta inferior produzem metamorfismo na fácies granulito, com magmas mais quentes ricos em Fe e CO2 ascendendo para níveis crustais superiores. Visão semelhante foi apresentada por Glazner et al. (2004) e Frost e Frost (2008). Para estes autores, magmas charnoquíticos possivelmente associados a metamorfismo na fácies granulito seriam transportados da crosta inferior como bolhas de magmas ou diques individuais até regiões mais rasas, onde colapsariam e coalesceriam como corpos batolíticos, tal como ilustrado na figura 2.17. Neste processo de ascensão, durante a diferenciação magmática comumente granitoides ricos em Fe formados em ambiente extensional sofrem contaminação com encaixantes quartzo-feldspáticas (Frost e Frost, 2011), fato corroborado em diagrama geoquímico da Figura 2.11C, referida acima.
Figura 2.17: Modelo de formação de associações granito-rapakivi (Rämö and Haapala, 2005). Com relação aos pulsos magmáticos que compõem a suíte AlcCh, McReath et al. (2002) interpretaram que porções charnoquíticas (com ortopiroxênio ou faialita) e não- charnoquíticas estariam relacionadas a pulsos de natureza distintas e não-cogenéticos. Porém, considerando Bucher e Frost (2006), não é possível chegar a tal conclusão considerando apenas a presença de tais minerais, visto que é possível produzir tanto rochas charnoquíticas como não-charnoquíticas a partir de um mesmo magma conforme ilustra a figura 2.18. Isto ocorre, de acordo com Bucher e Frost (2006), através da hidratação do cumulato inicial por fluidos das rochas encaixantes que, posteriormente, são transportados para o magma residual, e que, no caso em tela, poderia ser representado pelas subfácies não-charnoquíticas interpretadas por McReath et al. (2002).
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Figura 2. 18: Perfil esquemático mostrando relação entre magmas charnoquíticos, terrenos granulíticos e magmas graníticos ferrosos não charnoquíticos por hidratação em ambiente extensional (Frost e Frost, 2008). Nível erosivo atual correspondente ao do pluton Umarizal. Abreviaturas: Opx: Ortopiroxênio, Fa: Faialita.
2.9.4. Comparação com outros complexos graníticos charnoquíticos ediacaranos (~600 Ma) no contexto orogênese Brasiliana/Pan-Africana
A suíte ígnea de Umarizal representa o único exemplo de associação anortosito – mangerito – charnoquito – rapakivi-granito ediacarano (AMCRGG) reportado na literatura até o momento na Província Borborema. Conforme síntese de Larin (2009), este tipo de associação se restringe a intervalos geológicos bem definidos (2,7–2,6; 1,9–1,8; 1,2–0,9; 0,6–0,5 Ga), com um pico em 1,8-1,0 Ga; eles são, em geral, considerados sin- a pós-orogenéticos em cinturões de dobramento. No oeste da Nigéria, dentro do contexto orogênico Brasiliano/Pan-Africano, afloram complexos magmáticos com tipos de associações similares àquelas do DRN (Dada et al., 1989; Dada, 2008). Todavia, diferente do que ocorre no Brasil, as associações graníticas/charnoquíticas ediacaranas têm maior volume de exposição. Os principais exemplos estão nas regiões de Bauchi e Saminaka, porção centro-norte da Nigéria (Dada, 2008, 2012). Tais granitoides compartilham características comuns à suíte intrusiva de Umarizal, tais como: (i) são intrusivos no embasamento gnáissico migmatítico paleoproterozoico e em rochas metassedimentares calciossilicáticas e paragnaisses; (ii) produzem migmatização extensiva no contato com as encaixantes, com abundantes texturas hornfélsicas; (iii) possuem idades U-Pb em zircão no intervalo de
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL 638-580 Ma; ; (iv) não mostram foliação magmática (Oyawoye, 1964, 1965; Dada, 2008; Ademeso, 2010). Diversas hipóteses têm sido relacionadas à gênese de granitos charnoquíticos ediacaranos da África, sendo resumidas nos quatro modelos descritos a seguir. O modelo metassomático, proposto por Oyawoye (1962, 1964), descreve um fluido hidrotermal rico em Fe2+ que satura e deposita seu conteúdo em uma rocha granítica pré-existente. O modelo geoquímico, proposto por Olarewaju (1988), considera a cristalização fracionada a partir de um magma andesítico-dacítico, em profundidade, gerando rochas mangeríticas, que, subsequentemente, são parcialmente fundidas gerando magmas charnoquíticos. Rahaman et al. (1988) apresentaram um modelo tectônico ligado a abertura e fechamento de um oceano e subsequente fusão de grande volume de metassedimentos, produzindo magmas graníticos e charnoquíticos. Finamente, o modelo proposto por Dada et al. (1989), conhecido como modelo ígneo, envolve a fusão da crosta inferior durante a orogenia Pan-Africana; os magmas produzidos evoluiriam sob condições anidras, estabilizando minerais da fácies granulito e formando magmas charnoquíticos. Algumas diferenças ocorrem entre os corpos ediacaranos nigerianos e os da região de Umarizal. De acordo com Dada (2012), a biotita de charnoquitos de Bauchi e Saminaka é do tipo siderofilita, enquanto em Umarizal é annita. O anfibólio em Toro é predominantemente do tipo hastingsita a Fe-pargasita (Dada et al., 2012; Dada e Ashano, 2013), enquanto em Umarizal é Fe-hornblenda a Fe-pargasita. Os corpos africanos são considerados sintectônicos à orogênese Brasiliana/Pan-africana, enquanto o tipo Umarizal tem sido considerado sin- a pós-tectônicos (Galindo, 1993; Galindo et al., 1995; Archanjo et al., 1998). As diversas ocorrências deste tipo de magmatismo nos dois continentes podem refletir contextos tectônicos extensionais pré-orogênicas, seguido por alto fluxo térmico sin- a pós-tectônico durante a fase principal do ediacarano no DRN (590-560 Ma). Nestas circunstâncias, o magmatismo seria condizente com possíveis plumas mantélicas, fato coerente com as altas temperaturas de saturação (>800 °C) de Zr nestes granitoides (Dada et al., 1995; McReath et al., 1995; Valcacio et al., 2017), que geralmente associam-se com granitódes relacionados a plumas (Su et al., 2017; Liu et al., 2014). Plumas mantélicas ediacaranas (615-555 Ma) também foram admitidas para porções marginais do supercontinente Laurentia por Ernst e Buchan (1997) e Puffer (2002). De acordo este último, a presença de tais plumas no Ediacarano pode ter implicações geodinâmicas importantes, podendo ser correlacionadas com aumentos
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rápidos na convecção crustal, maior liberação de gases mantélicos, sobretudo CO2, como também corresponder cronologicamente ao período de maior expansão de diversidade biológica no planeta no início do Cambriano.
2.10. Conclusões As principais conclusões desta revaliação do magmatismo ediacarano da região de Umarizal (RN), Província Borborema, NE do Brasil, são as seguintes: • a suíte alcalina charnoquítica (AlcCh) pode ser compreendida como associação do tipo AMCRGG (Anortosito - Mangerito - Charnoquito - Rapakivi-granito Granito); • a suíte AlcCh não mostra afinidade geoquímica somente com magmas do tipo-A alcalinos, mas também com séries subalcalinas e com eventual contribuição crustal; • características litogeoquímicas e associações mineralógicas máficas sugerem que suas fácies petrográficas não seriam cognéticas com gabros/noritos observados no mesmo contexto geológico; • a mineralogia do granito Umarizal é coerente com evolução de magma anidro, com baixa fugacidade de oxigênio, sob altíssimas temperaturas (≤900 °C), próximo ao tampão FMQ, favorecendo a formação de faialita, magnetita, hiperstênio e minerais ricos em ferro (exs. Fe-hornblenda, Fe-pargasita, annita). • a ocorrência de metamorfismo de contato de baixa pressão (<4,5 kbar) e alta temperatura (≤900°C) sugerem ascensão rápida do magma alcalino a subalcalino e sua colocação em espaços gerados por uma tectônica controlada por zonas de cisalhamento extensionais; • a ampla extensão geográfica deste magmatismo, que engloba o nordeste da Província Borborema e o oeste da África, sugere o possível efeito de pluma mantélica provocando extensiva fusão parcial da crosta continental inferior durante a fase de colapso da cadeia orogenética Brasiliana / Pan-Africana no ediacarano.
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL 2.11. Agradecimentos Os autores agradecem ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) ao Departamento de Geologia (DGeo) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e ao Instituto de Geociências da Universidade de Brasília (IG/UnB) pela infraestrutura disponibilizada, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) por bolsa de Doutorado (SNV) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) por auxílio à pesquisa (ZSS, projeto 449616/2014-2 e 305661/2016-7.
2.12. Apêndice Os dados compilados de Galindo (1993) foram obtidos pelo procedimento de ataque químico da amostra e medições via espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP/AES), espectroscopia de absorção Atômica (AAS) e espectroscopia de fluorescência de Raios X (FRX) utilizando a microssonda CAMECA- CAMEBAX sob condições analíticas de 1,5 kV de tensão, 10 mA de corrente e feixe de 1-3 μm. Novas análises foram integradas para realização deste trabalho, compreendendo porções centrais do pluton charnoquítico principal, amostras do granitoide Tourão que se encontravam intrudidas pelo plutão Umarizal e amostras de norito associado a suíte charnoquítica. Estas novas análises foram feitas por intermédio da ALS Mineral Labs, utilizando para determinação de óxidos (elementos maiores e menores), terra rara e perda ao fogo as técnicas de espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP/AES) e espectrometria de massa com fonte de plasma (ICP-MS), como descrito na metodologia MS81d da empresa (www.alsglobal.com). Para oxídos e elementos traços com concentrações > 10 ppm é considerado um erro analítico de até 5%, enquanto para elementos traços com concentrações < 10 ppm o erro analítico pode ser estimado de 10 a 15%.
Tabela-Apêndice: Composição de óxidos (% em peso) para a suite alcalina charnoquítica (AlcCh), em (A) Fácies Umarizal e Norito associado; em (B) Fácies Lagoa, Ação e Granito Tourão; em (C) e (D) Tourão e (E) Caraúbas. (AD) Abaixo do limite de detecção; (-) Não Reportado. Fontes de dados: Prefixo U e T – Galindo (1993), Galindo et al. (1995) e McReath et al. (2002); prefixo SS e MRT – esta pesquisa. A Fácies Umarizal Norito
% peso SS211 U-021 U-441 U-1421 U-011 U-931 U-181 U-541 U-731 MRT-8
SiO2 63,3 63,62 66,02 66,57 66,89 68,59 69,21 69,25 69,35 53,2
TiO2 0,56 0,5 0,46 0,57 0,45 0,32 0,3 0,3 0,42 0,94
Al2O3 15,5 15,86 14,25 15,59 15,74 14,46 14,3 14,51 14,75 19,75
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
FeOt 5,41 5,02 3,73 4,57 4,65 3,05 3,73 3,35 3,79 7,55 MnO 0,11 0,11 0,07 0,09 0,11 0,06 0,07 0,07 0,07 0,1 MgO 0,26 0,19 0,27 0,54 0,2 0,17 AD AD 0,26 4,46 CaO 2,19 2,08 1,94 1,99 1,92 1,45 1,2 1,27 1,6 7,91
Na2O 4,22 3,97 3,85 4,12 3,66 3,49 3,4 3,54 3,1 3,65
K2O 5,7 6,39 5,79 6,02 6,38 6,12 5,94 6,33 6,02 1,07
P2O5 0,09 0,16 0,14 0,13 0,06 0,13 0,14 0,12 0,12 0,2 PF 0,3 0,21 - - - 0,63 0,53 0,29 - 0,38 Total 97,64 98,11 96,52 100,19 100,06 98,47 98,82 99,03 99,48 99,21 ppm Ba 1480 1243 - - - 1152 1151 1016 - 810 Co 2 ------35 Cr 20 ------110 Cs 0,7 ------0,28 Cu 9 ------25 Ga 25,6 22 - - - 18 19 22 - 23,7 Hf 24,7 ------3,3 Nb 40,6 29 27 30 24 17 25 23 26 7,2 Ni 2 ------111 Pb 22 ------3 Rb 108,5 105 133 134 124 125 107 121 129 19,6 Sc 9 ------9 Sr 197,5 125 236 211 152 142 123 107 217 895 Ta 1,5 ------0,4 Th 2,84 25 - - - 84 11 13 - 2,13 U 0,95 ------0,34 V 6 ------97 Y 23,1 27 36 34 24 22 26 27 27 11,9 Zn 116 ------78 Zr 1150 962 678 643 735 491 707 598 616 137
ppm La 46 45,61 - - - 98,95 76,02 150,8 - 21,5 Ce 87,4 92,31 - - - 178,66 156,35 200,04 - 42,3 Pr 10,2 ------4,88 Nd 41,4 42,22 - - - 82,21 61,1 72,22 - 19,9 Sm 8,05 8,1 - - - 10,59 10,13 11,46 - 3,63 Eu 2,67 3,01 - - - 2,11 2,42 2,4 - 1,61 Gd 6,73 6,77 - - - 8,09 8,52 8,72 - 3,09 Tb 0,9 ------0,43 Dy 4,83 4,86 - - - 4,17 5,1 5,06 - 2,24 Ho 0,91 ------0,46 Er 2,31 2,47 - - - 2,08 2,54 2,49 - 1,05 Tm 0,38 ------0,15 Yb 2,25 2,47 - - - 1,76 2,29 2,2 - 0,94 Lu 0,37 0,5 - - - 0,27 0,4 0,49 - 0,11
ETRT 214,4 208,32 - - - 388,89 324,8 455,88 - 102,29
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
La/Yb 20,44 12,43 - - - 37,8 22,36 46,35 - 22,87 Eu/Eu* 1,08 1,21 - - - 0,67 0,78 0,71 - 1,43
Granito B Fácies Lagoa Fácies Ação Tourão % peso U-3342 U-1182 U-113 U-453 U-483 U-573 SS4
SiO2 66,27 67,53 67,84 68,4 69,77 75,06 65
TiO2 0,61 0,44 0,68 0,4 0,34 0,26 1
Al2O3 15,66 14,91 13,86 14,03 13,75 12,99 14,35 FeOt 5,15 3,89 5,65 4,09 3,45 2,33 5,64 MnO 0,12 0,06 0,07 0,07 0,07 0,05 0,06 MgO 0,4 0,3 0,72 AD AD 0,14 1,03 CaO 2,3 1,77 2,15 1,62 1,18 1,11 2,53
Na2O 4,1 3,34 3,12 3,52 3,4 3,25 3,14
K2O 5,56 6,55 5,5 5,25 5,44 5,55 5,04
P2O5 0,16 0,17 0,26 0,19 0,19 0,03 0,34 PF - 0,25 0,41 0,63 0,62 - 0,63
Total 100,33 99,21 100,26 98,2 98,21 100,77 98,76
ppm Ba - 820 861 1204 1138 - 1270 Co ------12 Cr ------20 Cs ------0,93 Cu ------13 Ga - 20 19 24 22 - 25 Hf ------11,5 Nb 26 22 29 34 29 17 25,5 Ni ------15 Pb ------19 Rb 99 147 162 155 155 132 194,5 Sc ------7 Sr 242 177 201 179 156 116 385 Ta ------1,1 Th - 164 21 14 17 - 29,6 U ------1,52 V ------54 Y 33 27 52 52 46 22 32,4 Zn ------98 Zr 665 606 569 515 470 337 491 ppm La - 177,49 140,32 77,4 88,45 - 130,5 Ce - 327,77 281,38 169,29 180,24 - 246 Pr ------23,6 Nd - 134,89 100,2 72,77 69,05 - 81,9 Sm - 15,18 15,51 14,91 13,18 - 12,95 Eu - 2,35 1,91 2,32 2,11 - 2,16
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
Gd - 11,39 13,04 12,98 10,7 - 8,99 Tb ------1,23 Dy - 4,91 9,04 9,35 8,04 - 6,45 Ho ------1,16 Er - 2,4 4,5 4,57 4,06 - 2,82 Tm ------0,4 Yb - 1,94 3,9 3,91 3,61 - 2,35 Lu - 0,39 0,55 0,66 0,57 - 0,33
ETRT - 678,71 570,35 368,16 380,01 - 520,84 La/Yb - 61,49 24,31 13,35 16,51 - 55,53 Eu/Eu* - 0,52 0,4 0,49 0,52 - 0,58
C Granito Tourão
% peso T-10A T-183A T-145 T-85 T-222 T-83 T-178 T-124b
SiO2 68,84 69,93 70,82 71,37 72,92 74,62 63,95 64,19
Al2O3 14,33 14,17 14,61 14,49 13,11 13,84 14,79 15,13 FeOt 2,42 2,34 2,76 2,55 2,22 1,7 6,63 4,54 FeO 1,22 1,36 2,69 1,51 1,29 1,25 4,68 3,02
Fe2O3 1,34 1,1 0,08 1,16 1,04 0,51 2,17 1,69 MnO 0,02 0,02 0,05 0,04 0,02 0,03 0,12 0,06 MgO 0,4 0,38 0,51 0,56 0,34 0,33 1,13 0,93 CaO 1,77 1,54 1,55 1,5 1,41 1,27 3,24 2,66
Na2O 2,97 2,92 3,66 3,24 2,91 3,3 3,86 3,27
K2O 6,26 6,25 5,6 5,52 5,24 5,14 4,44 5,8
TiO2 0,38 0,34 0,38 0,39 0,35 0,25 0,98 0,81
P2O5 0,17 0,17 0,11 0,12 0,19 0,06 0,31 0,32 PF 0,65 0,34 0,27 0,5 Total 100,7757 100,8698 102,822 102,4538 101,3158 102,3089 106,3026 102,9207 ppm Ba 1215 1167 - - 861 - - 1546 Co ------Ga 19 20 - - 19 - - 19 Nb 11 11 33 31 14 24 31 27 Rb 236 207 376 316 215 287 163 193 Sr 286 276 338 334 238 242 368 380 Th 13 37 - - 33 - - 17 Y 20 18 30 27 17 29 48 37 Zr 266 225 349 348 267 221 438 415 ppm La 120,02 182,26 - - 110,93 - - 82,98 Ce 219 306,21 - - 196,02 - - 168,31 Pr ------Nd 65,78 85,89 - - 58,42 - - 64,58 Sm 9,57 11,41 - - 8,58 - - 12,2 Eu 1,88 1,89 - - 1,53 - - 2,18
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
Gd 7,66 8,69 - - 6,33 - - 10,74 Tb ------Dy 3,73 3,61 - - 3,07 - - 6,73 Ho ------Er 1,65 1,63 - - 1,5 - - 3,09 Tm ------Yb 1,39 1,21 - - 1,23 - - 2,39 Lu 0,2 0,26 - - 0,26 - - 0,4
ETRT 431,54 603,66 - - 387,87 - - 353,6 La/Yb 58,42 102,07 - - 60,47 - - 23,4 Eu/Eu* 0,65 0,56 - - 0,61 - - 0,57
D Granito Tourão (continuação)
% peso T-84 T-10b T-126 T-09 T-50 T-178 T-137 T-76 T-192
SiO2 68,15 74,56 71,98 72,03 72,14 72,27 72,76 74,96 78,54
Al2O3 14,8 12,82 13,88 13,63 13,61 13,91 13,84 14,32 12,62 FeOt 4,35 1,35 1,84 1,68 2,18 1,93 1,84 1,34 0,87 FeO 2,81 1,01 1,06 1,01 1,07 1,01 1,09 1,08 0,7
Fe2O3 1,72 0,38 0,87 0,75 1,24 1,03 0,84 0,3 0,2 MnO 0,06 0,02 0,03 0,03 0,02 0,02 0,04 0,03 0,01 MgO 0,96 AD 0,31 0,24 0,34 0,15 0,31 0,24 0,17 CaO 2,39 0,88 1,22 1,27 1,41 1,18 1,31 1,14 1,22
Na2O 3,28 2,83 3,45 3,24 3,16 3,27 3,55 3,6 3,45
K2O 5,02 5,69 5,48 5,41 5,33 5,41 5,3 5,43 4,53
TiO2 0,8 0,1 0,24 0,17 0,27 0,24 0,25 0,2 0,17
P2O5 0,24 0,1 0,08 0,12 0,28 0,13 0,07 0,06 0,03 PF 0,65 - 0,51 0,69 0,95 - - - Total 104,58 100,39 100,44 100,09 101,74 101,5 101,2 102,7 102,52
ppm Ba - 400 - 568 866 892 - - - Co ------Ga - 16 - 17 - 23 - - - Nb 31 9 22 17 22 21 26 22 12 Rb 274 264 363 319 327 325 332 358 238 Sr 360 110 238 165 226 208 205 198 219 Th - 29 - 40 25 36 - - - Y 26 11 20 18 27 22 23 23 22 Zr 350 148 271 175 226 228 267 225 97 ppm La - 40,53 - 73,55 98,01 85,27 - - - Ce - 79,11 - 135,12 148,22 151,23 - - - Pr ------Nd - 27,16 - 43,94 48,96 49,31 - - - Sm - 5 - 7,3 8,28 8,03 - - - Eu - 0,71 - 0,99 1,22 1,26 - - -
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
Gd - 3,93 - 5,07 5,69 5,67 - - - Tb ------Dy - 2,1 - 3,08 3,73 3,62 - - - Ho ------Er - 0,97 - 1,58 1,89 1,87 - - - Tm ------Yb - 0,83 - 1,37 1,65 1,7 - - - Lu - 0,21 - 0,28 0,21 0,33 - - -
ETRT - 160,55 - 272,28 317,86 308,29 - - - La/Yb - 33,14 - 36,23 40,7 33,84 - - - Eu/Eu* - 0,47 - 0,47 0,51 0,54 - - -
E Granito Caraúbas
% peso C-135 C-79 C-82 C-189 C-284 C-134 C-301 T-C-187
SiO2 66,59 69,57 69,4 73,04 67,15 68,3 71,89 73,54
Al2O3 14,56 13,88 13,91 14,2 14,6 14,11 13,75 13,46 FeOt 4,03 3,54 3,14 2,11 4,19 3,75 1,89 1,53 FeO 2,8 2,23 1,94 1,33 3,03 2,45 1,22 0,72
Fe2O3 1,37 1,46 1,33 0,87 1,29 1,45 0,75 0,9 MnO 0,06 0,05 0,04 0,05 0,06 0,05 0,03 0,02 MgO 0,86 0,68 0,51 0,4 0,88 0,8 0,34 0,22 CaO 2,27 2 1,67 1,34 2,41 2,45 1,29 0,98
Na2O 3,16 3,22 3,25 3,42 3,25 3,2 3,02 3,04
K2O 5,4 4,8 5,12 5,21 5,32 5,01 5,58 5,62
TiO2 0,6 0,54 0,43 0,32 0,69 0,6 0,24 0,16
P2O5 0,29 0,26 0,22 0,11 0,28 0,4 0,14 0,28 PF 0,39 0,37 0,64 - 0,28 0,53 0,3 0,7
Total 102,38 102,6 101,6 102,4 103,43 103,1 100,44 101,17 ppm Ba 1156 911 830 - 1099 1097 651 589 Co ------Ga 22 21 19 - 23 56 22 50 Nb 23 22 23 34 24 26 19 22 Rb 269 249 271 360 272 247 352 335 Sr 332 256 249 198 325 320 164 160 Th 33 36 42 - 32 24 42 41 Y 33 34 36 29 37 44 31 10 Zr 383 326 285 287 339 344 212 149 ppm La 111,8 112,87 106,93 - 104,92 94,56 102,74 59,73 Ce 209,84 210,82 195,76 - 201,21 183,09 199,53 108,37 Pr ------Nd 69,98 70,58 66,61 - 70,67 64,98 68,56 33,78 Sm 11,4 11,8 11,52 - 12,19 11,95 11,84 5,75 Eu 1,88 1,76 1,74 - 1,97 1,83 1,15 0,79
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VALCÁCIO, S.N. | SUÍTE INTRUSIVA DE UMARIZAL: REAVALIAÇÃO DO MAGMATISMO EDIACARANO TIPO-A CHARNOQUÍTICO NA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
Gd 8,74 8,83 8,73 - 9,38 8,9 8,74 3,92 Tb ------Dy 5,59 5,6 6,02 - 6,24 7,17 5,41 1,93 Ho ------Er 2,79 2,79 2,96 - 3,17 3,57 2,5 0,88 Tm ------Yb 2,44 2,55 2,44 - 2,74 3,15 1,93 0,67 Lu 0,44 0,47 0,4 - 0,42 0,41 0,32 0,12
ETRT 424,9 428,07 403,11 - 412,91 379,61 402,72 215,94 La/Yb 30,88 29,77 29,54 - 25,84 20,24 35,9 29,56 Eu/Eu* 0,55 0,51 0,51 - 0,54 0,52 0,33 0,48
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL
MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL Artigo submetido a periódico internacional
CAPÍTULO 3
VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL.
3. MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL.
Emplacement mechanism and high temperature thermal aureole provoked by the Umarizal granite, Ediacaran of the Borborema Province, NE Brazil
Autores: Samir do Nascimento Valcácio1, Zorano Sérgio de Souza1,2, Elson Paiva de Oliveira3
1Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, UFRN, Avenida Senador Salgado Filho, 3000, Caixa Postal 1596, Bairro Lagoa Nova, CEP 59078-970, Natal, RN ([email protected]) 2Departamento de Geologia, UFRN, Natal, RN ([email protected]) 3Departamento de Geologia e Recursos Naturais, IG/UNICAMP, Campinas/SP, ([email protected])
3.1. Resumo A Província Borborema, NE do Brasil, é marcada por diversos plutons graníticos que provocam a formação de auréolas metamórficas de alta temperatura ao final do Ediacarano. Todavia, o mecanismo de alojamento de magmas, idades precisas do plutonismo e do metamorfismo e suas condições de pressão e temperatura ainda necessitam refinamento. Visando obter mais informações sobre tais aspectos foram adquiridos dados de campo, petrográficos e geocronologia U-Pb em zircão de migmatito e dos plutons intrusivos Umarizal e Caraúbas-Tourão. Critérios cinemáticos em bandas de cisalhamento em gnaisses do embasamento sugerem um sistema de alojamento para o pluton Umarizal em um regime transtracional por propagação de soleiras e/ou lacólitos e lopólitos. Feições de campo permitem interpretar uma evolução temporal começando com zonas de cisalhamento de alta temperatura, inicialmente sinistrógiras, seguida por inversão para cinemática dextrógira e acomodação final do magma granítico- charnoquítico. Associações minerais na auréola metamórfica indicam temperaturas de pelo menos 800-700 °C e pressões < 4,5 kbar. Isto é corroborado pela formação de sillimanita / andaluzita ± granada ± escapolita em gnaisses quartzosos e calciossilicáticos e migmatitos com neossoma granítico a tonalítico. Os resultados obtidos sugerem que os episódios de intrusão e metamorfismo de contato de alta temperatura e baixa pressão teriam sido praticamente sincrônicos, com o alojamento de magmas controlado por uma tectônica transtracional, com a sucessão de eventos durando cerca de 20 m.a (585-565 Ma). As características descritas sugerem um contexto tardi- a pós-tectônico sucedendo o colapso da cadeia orogenética Brasiliana/Pan-Africana. Palavras chaves: Metamorfismo de contato; mecanismo de colocação; geocronologia U- Pb; Ediacarano; Província Borborema; NE do Brasil.
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. 3.2. Abstract The Borborema Province, NE of Brazil, is marked by several granitic plutons that generated high temperature metamorphic aureoles at the end of Ediacaran. However, relevant information about magma emplacement mechanism, age of plutonism and metamorphism, and pressure and temperature conditions of the metamorphism involved need refinement. For obtaining more information over such points, we proceeded to get field, petrographic, petrophysical, and zircon U-Pb geochronology data acquisition from migmatites and form the intrusive Umarizal and Caraúbas-Tourão plutons. Kinematic criteria in shear bands in gneisses of the basement west of the Umarizal pluton suggest a system of magma accommodation in a transtrational regime by propagation of sills and / or lacoliths and lopolites. Field features allowed to interpret a temporal evolution starting with high temperature shear zones, initially with sinistral kinematics, followed by tectonic inversion and dextral movement associated with the final emplacement of charnockite–granite magma. Mineral associations within the metamorphic aureole around the Umarizal pluton indicate temperatures of at least 800-700 °C and pressures < 4.5 kbar. This is corroborated by the formation of sillimanite / andalusite ± garnet ± escapolite in paragneisses and garnet-bearing migmatites with granitic to tonalitic neosome. The results obtained suggest that the episodes of intrusion and high-T and low- P contact metamorphism would have been practically synchronous with magma emplacement and controlled by transtrational structures, with duration of ca. 20 m.y. (585-565 Ma). The characteristics described suggest a late- to post-tectonic context following the collapse of the Brasiliano / Pan-African orogenetic chain. Keywords: Contact metamorphism, Emplacement mechanism, U-Pb Geochronology, Ediacaran, Borborema Province, NE of Brazil.
3.3. Introdução A Província Borborema (PB), unidade tectônica definida originalmente por Almeida et al. (1981), têm seu desenvolvimento ligado a convergência dos crátons São Francisco – Congo e África – São Luiz, com consolidação durante a orogênese Brasiliana (ca. 650 ± 50 Ma). Esta província é limitada a oeste pela Bacia do Parnaíba, a norte e leste por coberturas meso-cenozoicas e a sul pelo cráton São Francisco (figura 3.1). A PB constitui- se de um complexo mosaico de rochas arqueanas e blocos gnáissicos variavelmente migmatizados que foram amalgamados com faixas metamórficas durante a colagem Brasiliana. Sua compartimentação mostra uma rede interconectada de zonas de
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. cisalhamento transcorrentes e de empurrão que delimitam um volumoso magmatismo intrusivo no Neoproterozoico (Vauchez et al., 1995; Brito Neves et al., 2000; Oliveira e Medeiros, 2018).
Figura 3.1 - Mapa geológico e contexto tectônico simplificado da Província Borborema (PB), nordeste do Brasil, com destaque para a intensa granitogênese brasiliana, de acordo com Santos e Medeiros (1999), Santos et al. (2000) e Oliveira e Medeiros (2018). Domínios: DMC - Médio Coreau, DCE - Ceará, DRN - Rio Grande do Norte, DPEAL - Pernambuco-Alagoas, DRPT - Riacho do Pontal, e DSE - Sergipano. Subprovíncia: ZT - Zona Transversal. Área de trabalho delimitada pelo retângulo verde.
O magmatismo ediacarano presente na PB tem sido usalmente subdividido de acordo com dados estruturais, petrográficas, geoquímicos e geocronológicos. Em particular, para o Domínio Rio Grande do Norte (DRN), Nascimento et al. (2000, 2008, 2015) e Angelim et al. (2006) reagruparam os diversos plutons nas suítes cálcio-alcalina, shoshonítica (ou São João do Sabugi), cálcio-alcalina de alto K porfirítica (ou Itaporanga), cálcio-alcalina de alto K equigranular (ou Dona Inês), alcalina (ou Catingueira) e Alcalina charnoquítica (ou Umarizal), sendo este último o alvo do presente estudo (Figura 3.2).
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Figura 3.2 - Arcabouço geológico do Domínio Rio Grande do Norte ressaltando o plutonismo Ediacarano (Nascimento et al., 2000, 2008, 2015). Abreviaturas: L – zonas de cisalhamento contracionais- transpressivas neoproterozoicas; M - zonas de cisalhamento extensionais neoproterozoicas; N - zonas de cisalhamento transcorrentes neoproterozoicas; O - cidades; P - capital do Estado; Q – área de trabalho. ZCPa – Zona de Cisalhamento Portalegre, ZCFG - Zona de Cisalhamento Frutuoso Gomes, ZCP - Zona de Cisalhamento Patos, ZCRP - Zona de Cisalhamento Remígio-Pocinhos, ZCPJC - Zona de Cisalhamento Picuí - João Câmara. Uma das características marcantes do plutonismo ediacarano nesta porção da PB é sua cronocorrelação com o metamorfismo de alta temperatura (700-850°C) e de baixa e média pressão (3-5 kbar) e sua associação com migmatização e auréolas termais nas rochas encaixantes (Galindo et al., 1995; Souza et al., 2006, 2017a, b; Archanjo et al., 2013; Campos et al., 2016; Valcácio et al., 2017; Cunha et al., 2018). Minerais tais como sillimanita/andaluzita, cordierita e granada são reportadas nestas auréolas (Sial, 1989, Lima, et al. 1989, Souza, 2007a; Caby et al., 2009; Archanjo et al., 2013; Chagas et al., 2018). Assim, o presente trabalho tem como objetivos aportar novos dados campo, estruturais, petrográficos, geocronologia U-Pb e detalhamento do metamorfismo de contato provocado pela colocação do pluton Umarizal. A integração destes dados com os disponíveis na literatura permite melhor entender o controle estrutural e cinemático e as
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. condições de pressão e temperatura envolvidos na colocação de magmas ao final do Neoproterozoico nesta parte do DRN.
3.4. Métodos e Técnicas Analíticas Este trabalho foi conduzido em 3 etapas distintas, denominadas como (1) - levantamento bibliográfico e cartográfico, (2) – trabalho de campo, mapeamento geológico e petrografia e (3) – geocronologia U-Pb em zircão. Na primeira etapa, foram compilados dados geológicos disponíveis na literatura referentes à suíte magmática alcalina charnoquítica, bem como interpretação processamento digital de imagens de sensores remotos (fotografias aéreas na escala 1:70.000 e imagens de satélite LANDSAT-7/ETM+ e LANDSAT-8/OLI). Na etapa posterior, foram visitados afloramentos para aquisição de dados geológicos e estruturais e coleta de amostras para estudos petrográficos e geocronológicos. Estas amostras foram, a seguir, caracterizadas em termos petrográficos e texturais por meio de microscopia de luz transmitida. Para realização da última etapa, as amostras foram fragmentadas com um britador de mandíbula, seguido por moinho de disco, bateamento e separação mineral por iodeto de metileno e separador magnético Frantz. Grãos de zircão foram, então, selecionados manualmente com lupa binocular, dispostos nos mounts e, finalmente, imageados por catoluminescência. Todas estas etapas foram realizadas no Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas (IG/UNICAMP). Os dados isotópicos foram obtidos também no IG/UNICAMP com um ICP-MS Element XR (Thermo Scientific) acoplado a um sistema de ablação a laser Excite193 (Photon Machines) com célula de ablação HelEx (feixe do laser de 25 μm). Estes dados foram reduzidos no software Iolite e comparados com o zircão de referência 91500 (1065.4 ± 0.3 Ma; Wiedenbeck et al., 1995) e com o zircão peixe (564 ± 4 Ma, Navarro et al. 2017) para o controle de qualidade das análises.
3.5. Contexto Geológico A região de estudo está inserida no DRN, porção nordeste da PB (Figura 3.2). Geologicamente, é constituído por um embasamento gnáissico paleoproterozoico denominado na literatura de Complexo Caicó (Jardim de Sá 1984, 1994; Souza et al., 2007b), sobre o qual ocorrem sequências metasupracrustais neoproterozoicas do Grupo Seridó, constituído pelas formações Jucurutu (paragnaisses com lentes de mármores e
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. rochas calciossilicáticas) na base, Equador (quartzitos e metaconglomerados) e Seridó (micaxistos) no topo (Jardim de Sá, 1984, 1994; Angelim et al., 2006). Estas litologias são intrudidas por diversos corpos plutônicos ediacaranos, com características geoquímicas e petrográficas diversificadas (Jardim de Sá, 1994; Nascimento et al., 2000, 2008, 2015). Em alguns locais, estas unidades magmáticas correlacionam-se espacialmente a auréolas de metamorfismo de contato, a exemplo de Umarizal (Silva et al., 2015; Valcácio et al., 2017). Na área de estudo, o contato do pluton com as encaixantes da formação Jucurutu é marcado por uma auréola termal que varia da fácies anfibolito a fácies granulito. Nesta região, zonas de cisalhamentos de alta temperatura de escala crustal, denominadas Portalegre (ZCPa) e Frutuoso Gomes (ZCFG), são interpretadas como sincrônicas ou tardias à colisão entre os crátons São Francisco e Congo e com provável controle na colocação dos magmas ediacaranos da região (Galindo et al., 1995; Vauchez et al., 1995; Archanjo et al., 1998; Trindade et al., 1999). De acordo com Hackspacher e Legrand (1989), associações minerais e texturas metamórficas indicam que o processo de milonitização na ZCPa atingiu temperaturas de 500-350 °C e pressões de 5-2 kbar, estimando-se um gradiente geotérmico de 20 °C/km. Todavia, alguns corpos metaplutônicos porfiríticos na ZCPA registram associações minerais da fácies anfibolito, o que sugere, de acordo com McReath et al. (2002), que o registro da fácies xisto verde estaria relacionado a um evento retrometamórfico posterior, sem relação com a colocação do pluton. O mapeamento geológico desenvolvido neste trabalho (Figura 3.3) mostou que a suíte Alcalina charnoquítica (AlCh) é composta por um corpo principal, o pluton Umarizal, com área de aproximadamente 300 km², além de corpos satélites menores no seu entorno. O pluton é intrusivo em gnaisses-migmatíticos do Complexo Caicó e em rochas metassupracrustais (biotita gnaisses, mármores e rochas calciossilicáticos) da Formação Jucurutu e, também, no pluton Tourão-Caraúbas, neste último caso como stocks (Figura 3.3) ou diques. As rochas mais afetadas pelo efeito de contato são paragnaisses e mármores da Formação Jucurutu (Figura 3.4A), com a migmatização avançando até cerca 1-2 km do contato do pluton. Esta auréola metamórfica é caracterizada pela presença de porfiroblastos de andaluzita, granada e sillimanita, comumente do tipo fibrolita em paragnaisses (Figuras 3.4B e 3.4C), além de recristalização de calcita granoblástica em mármores (Figura 3.4D) com ou sem flogopita.
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Figura 3.3 - Mapa geológico da área de estudo com pontos de afloramentos mencionados no texto. Abreviações: U – Umarizal, RG – Rafael Godeiro, P – Patu, MT – Martins, RDC – Riacho da Cruz, ODB – Olho d’água Borges, L – Lucrécia, ZCPa – Zona de Cisalhamento Portalegre, ZCFG – Zona de Cisalhamento Frutuoso Gomes. Fontes geocronológicas: (1) Angelim (2006); (2) Souza et al. (2017); (3) Galindo et al. (1995), McReath et al. (2002); (4) Trindade et al (1999); (5) Sá et al. (2014); (6) Van Schmus et al. (2003); (7) Souza et al. (2016).
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Figura 3.4 - Feições de campo da auréola metamórfica no entorno do pluton Umarizal. (A) Intercalação de rochas calciossilicáticas e mármores da Formação Jucurutu em blocos xenolíticos com neossoma paralelo e/ou truncando a foliação S2 (SS51, SW da área); (B) e (C) Porfiroblastos centimétricos de granada e agregados de sillimanita, respectivamente, em paragnaisse de auréola termal na Formação Jucurutu (SS34, W da área); (D) Megacristais centimétricos de calcita formando mosaicos granoblásticos a ~700 m do contato (SS35, W da área); a parte metálica do martelo aponta para o norte. Abreviações: Ns - Neosoma, Grd – Granada, Sil – Sillimanita, Fd – Feldspato, Qz – Quartzo, Cal – Calcita.
Os migmatitos podem desenvolver estruturas bandadas (estromáticas), schilieren, agmatitos, ou feições nebulíticas. O contato entre migmatitos e o pluton Umarizal é do tipo abrupto ou interdigitado, com diminuição da granulação na borda do corpo intrusivo (Figura 3.5A). Os neossomas variam composicionalmente de tonalito, biotita-granada quartzo sienito a granito. Nestas rochas, identificam-se texturas equigranular fina, granoblástica a granolepidoblástica e bandada. No tipo tonalítico (Figura 3.5B), sua composição abrange plagioclásio, quartzo, hornblenda e biotita. O tipo quartzo sienítico (figura 3.5C) é formado por quartzo, plagioclásio, K-feldspato, granada, biotita, muscovita, titanita e opacos. Já o tipo granítico (Figura 3.5D) tende a ser ligeiramente porfirítico, contendo K-feldspato, quartzo, plagioclásio, biotita, e às vezes, granada e opacos.
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Figura 3.5 - (A) Relação do granito Umarizal com paragnaisse da Formação Jucurutu; nota-se uma fina borda de resfriamento no contato (SS5, SE da área) (B) Migmatização de paragnaisse formando neossoma leucogranítico (SS58, borda SW do pluton Umarizal). (C) Migmatização de paragnaisse com neossoma peraluminoso rico em granada (SS53, SW da área). (D) Migmatito afetando paragnaisse com neossoma levemente porfirítico (SS59, borda SW do pluton Umarizal).
McReath et al. (2002) e Sá et al. (2014) publicaram idades U-Pb em zircão para o pluton Umarizal de 593 ± 5 e 601 ± 11 Ma, respectivamente. Já Souza et al. (2017a) reportaram idades U-Pb em zircão de neossoma derivado da fusão parcial de rochas em contato com o pluton, com idade concordia, assumida como da intrusão, de 583 ± 1,8 Ma. A ocorrência de diques da suíte Umarizal intrusivos no batólito Tourão-Caraúbas (figuras 3.6A, B), este com idade U-Pb em titanita de 580 ± 4 (Trindade et al., 1999), sugere, de acordo com os autores supracitados, que estes granitoides seriam cronocorrelatos.
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Figura 3.6 - Relação de contato entre os granitos Umarizal e Tourão-Caraúbas. (A) Relação intrusiva de granito equigranular do tipo Umarizal no granito porfirítico Tourão-Caraúbas com detalhe em (B). A ponta metálica do martelo aponta para o norte (SS02, saída norte de Patu).
3.6. Petrografia 3.6.1. Pluton Umarizal O pluton Umarizal compõe-se de três fácies petrográficas distintas, denominadas Umarizal, Lagoa e Ação. A fácies Umarizal corresponde a parte central e de maior extensão em superfície, abrangendo quartzo monzonito e quartzo sienito com faialita ± Fe-hiperstênio, além de hedenbergita, Fe-edenita e biotita. Allanita, magnetita, ilmenita, zircão e apatita ocorrem como fases acessórias. A fácies Ação, restrita a porção nordeste do corpo principal, constitui-se de monzogranitos com simplectitos de quartzo e hornblenda, ferro-edenita e biotita, e como fases acessórias zircão, apatita, allanita, ilmenita e titanita. Tipos com textura rapakivi podem ocorrer localmente nesta fácies (Galindo, 1993; Galindo et al., 1995). A fácies Lagoa é representada por corpos satélites intrusivos no granitoide Tourão, tendo composição granítica e mineralogia similar à da fácies Ação. A olivina é rica em moléculas de faialita, tendo hábito esquelético e textura de reabsorção parcial, além de formar uma corona dupla com grunerita e hornblenda (figura 3.7A). Ocorrem ainda simplectitos de hornblenda e quartzo vermicular em corona com o piroxênio da série diopsídio-hedenbergita (Figura 3.7B), bem como mirmequita, pertita e mesopertita.
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Figura 3.7 - Microtexturas na porção central do pluton Umarizal. (A) Textura de corona dupla sobre olivina (Ol); a primeira coroa fina e irregular é de grunerita (Gru) e a segunda, mais espessa, é de hornblenda (Hbl). (B) Simplectito hornblenda (Hbl) + quartzo (Qtz) no entorno de diopsídio-hedenbergita (Di-Hd). Amostras SS21(A) e SS22 (B).
Gabro-noritos associados ao pluton Umarizal formam enclaves decimétricos e até 0,2–0,5 km² de área. Possuem mineralogia máfica composta predominantemente por ortopiroxênio-clinopiroxênio-biotita, com clinopiroxênio (diopsídio-hedenbergita) e titanita como fases acessórias. Estes também apresentam simplectitos de hornblenda e quartzo vermicular como corona em piroxênios, similares aos encontrados no granitoide Umarizal. Todavia, o ortopiroxênio analisado por propriedades óticas é a enstatita.
3.6.2. Rochas Encaixantes Paragnaisses, mármores e gnaisses calciossilicáticos da Formação Jucurutu ocorrem na porção SW da área ou como megaxenólitos no pluton Umarizal. Os mármores e calciossilicáticas afloram como faixas descontínuas de dimensão quilométrica, orientadas NE-SW e alongando-se para E-W ao se aproximar da Zona de Cisalhamento Portalegre. Possuem textura granoblástica, equigranular fina a média, e variam a essencialmente de calcíticos (mármores puros) a tipos impuros (Figuras 3.8A, B), sendo compostos por bandamentos de espessura centimétrica definido por alternâncias ricas em carbonato (calcita predominantemente) e actinolita-tremolita, além de diopsídio-hedenbergita, flogopita e meionita (Figura 3.8C, D). Plagioclásio, quartzo, microclina, titanita e epídoto ocorrem como acessórios. Localmente, podem conter olivina e wollastonita nesses mármores (Morais Neto, 1987; Archanjo et al., 1998). Paragnaises ocorrem na porção S-SE da área, como também em megaxenólitos ou espessas intercalações em mármores. Quando próximo ao contato com o pluton Umarizal (<1 km), encontram-se parcialmente migmatizados. Sua composição mineralógica é marcada essencialmente por quartzo, plagioclásio, biotita, granada e sillimanita (Figuras
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. 3.8 E, F), podendo ter como acessórios andaluzita, clorita, muscovita, epídoto, titanita e hornblenda.
Figura 3.8 - Fotomicrografias de mármores (A e B), calciossilicáticas (C e D) e biotita gnaisses (E e F) do contato com o pluton Umarizal. Em (A) Epídoto e flogopita em mármore impuro; (B) Níveis de calcita granoblástica e actinolita; (C) e (D) Escapolita poiquiloblástica do tipo meionita englobando clinopiroxênio; (E) Desenvolvimento de sillimanita a partir da desestabilização de biotita; (F) Poiquiloblasto de granada em neossoma migmatítico do paragnaisse. Abreviaturas usadas: Di-Hd - Diopsídio-Hedenbergita, Mei - Meionita, Si - Sillimanita, Bt - Biotita, Grt - Granada, Pl - Plagiolásio, Ep - Epídoto, Qtz - Quartzo. Amostras: SS34 (A, B) e MRT15 (C) SS38 (D) e SS26 (E,F). Nicóis paralelos em A, B, C, E e F e cruzados em D.
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. 3.7. Geocronologia U-Pb em zircão 3.7.1. Datação dos Granitos Umarizal e Tourão-Caraúbas Para os granitos Umarizal e Tourão-Caraúbas, foram selecionadas as respectivas amostras SS21 (4 km a leste de Umarizal) e SS4 (7 km a NNW de Patu e 3,5 km a NE de Rafael Godeiro). A primeira corresponde a um quartzo monzonito isotrópico, de textura equigranular grossa (Figura 3.6B). A segunda é um granito de textura grossa, inequigranular, porfirítico, com fenocristais de microclina definindo uma trama magmática incipiente (Figura 3.6B). Resultados U-Pb de 54 pontos analisados da amostra SS4 (Tourão-Caraúbas) estão no Apêndice A1. Os grãos de zircão mostram zoneamento oscilatório em setor ou complexo, tendo formas prismáticas alongadas, biterminadas (Figura 3.9a), com comprimento médio (C) de 260 ± 51 m, largura (L) de 96 ± 20 m, e razões C/L=2,8 ± 0,6 e Th/U=0,86 ± 0,48 (Th = 297 ± 158 ppm, U = 446 ± 37 ppm). Um grupo de 35 grãos com <5% de discordância resultou em uma idade média ponderada 206Pb/238U de 589,3 ± 4,4 Ma (Figura 3.9b), interpretada como a idade da intrusão.
Figura 3.9 - Resultado U-Pb em zircão para o granitoide Tourão-Caraúbas (amostra SS4). (A) Imageamento por catodoluminescência de zircões (spots com idade em Ma). (B) Diagrama concordia e idade média ponderada 206Pb/238U de zircões concordantes (>95% concordância).
Os resultados U-Pb de 48 pontos analisados da amostra SS21 (Umarizal) estão no Apendice A2. Os grãos de zircão possuem comprimento médio (C) de 244 ± 56 m, largura (L) de 76 ± 18 m, e razões C/L=3,3 ± 1,0 e Th/U de 0,58 ± 0,11 (Th = 99 ± 199 ppm, U = 194 ± 474 ppm). São cristais em geral euédricos, prismáticos alongados, homogêneos ou com zonação dada por sobrecrescimento de bordas ligeiramente mais novas, sugestivo de cristalização contínua de duas gerações de zircão, com alguns grãos exibindo porções internas ligeiramente mais antigas (Figura 3.10A). Isto se reflete no erro
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Figura 3.10 - Datação U-Pb de zircões do granito Umarizal (amostra SS21). (A) Imageamento por catodoluminescência (spots com idade em Ma). (B) Diagrama concordia e idade média ponderada 206Pb/238U de zircões concordantes (>95% concordância).
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Figura 3.11 - Diagrama de distribuição de idades 206Pb/238U de zircões da amostra SS21 em (A) e imagem de catodoluminescência de grão ilustrando borda mais jovem (spots S21_27 e S21_28 no Apêndice A2) em (B).
3.7.2. Datação do Neossoma de Borda do Granito Umarizal A amostra SS59B, coletada de neossoma da borda SW do pluton Umarizal, resultou da fusão parcial do biotita-granada paragnaisse da Formação Jucurutu. O neosssoma ocorre como injeções truncando e/ou contornando restos de paleossoma, podendo ter textura ligeiramente inequigranular (Figura 3.5D). Os resultados U-Pb de 46 pontos analisados estão no Apêndice A3. Os zircões são prismáticos (Figura 3.12A), usualmente biterminados, alongados, com médias de comprimento (C) e largura (L) de 261 ± 67 m e 67 ± 16 m, respectivamente, e razão C/L de 4,0 ± 11. Eles mostram zonação oscilatória e aparentemente formam uma população homogênea com razões Th/U de 1,36 ± 0,43 (Th = 215 ± 155 ppm, U = 157 ± 94 ppm), interpretados como zircões ígneos. Spots com <5% de discordância fornecem uma idade concordia de 583,8 ± 1,8 Ma (MSWD=4,0) e uma média ponderada 206Pb/238U de 580,5 ± 4,0 Ma (Figura 3.12B).
Figura 3.12 - Resultado U-Pb em zircão do neossoma SS59B. (A) Imageamento por catodoluminescência (spots com idade em Ma). (B) Idades concordia e média ponderada 206Pb/238U de zircões concordantes (>95% concordância).
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. 3.8. Caracterização Estrutural O arcabouço estrutural da região se caracteriza por três eventos tectono- metamórficos. Os dois mais antigos (D1, D2) são anteriores ao plutonismo Umarizal /
Tourão - Caraúbas. O evento subsequente (D3) engloba um estágio de extensão com abertura de espaço para a colocação dos magmas Umarizal / Tourão – Caraúbas, sendo interpretado como concomitante ao metamorfismo de contato nas encaixantes (Mc), finalizando com fechamento de espaço e reativação de zonas de cisalhamento. Por fim, uma deformação rúptil (D4) é marcada por falhas, brechas e cataclasitos de direções variadas, correspondendo a reativação de estruturas pré-cambrianas durante o
Fanerozoico. Como não é o foco deste trabalho, o evento D4 não será detalhado.
O evento mais antigo (D1) está registrado apenas no embasamento gnáissico (o Complexo Caicó), caracterizando-se por um bandamento metamórfico de baixo ângulo
(S1) com associações metamórficas da fácies anfibolito superior (Yardley, 1989, Winter, 2013), incluindo por recristalização de feldspatos e hornblenda e diferentes taxas de migmatização.
O segundo evento (D2) afeta estruturas D1, gerando dobras fechadas a apertadas, isoclinais, recumbentes (Figura 3.13A), com foliação de plano axial (S2) de baixo ângulo e que também são registradas como o primeiro evento tectono-metamórfico nas metassupracrustais da Formação Jucurutu (Figuras 3.13B). O metamorfismo associado a
D2 também atingiu a fácies anfibolito, evidenciado por tremolita + calcita + diopsídio em mármores e gnaisses calciossilicáticos (Yardley, 1989; Winter, 2013).
Figura 3.13 - Estruturas reconhecidas na área. (A) Dobra recumbente D2 em gnaisse do Complexo Caicó. (B) Bandamento metamórfico S2 em mármore da Formação Jucurutu. Afloramentos SS141 (A) e SS149 (B), NW da área. A ponta metálica do martelo indica o Norte.
Projeções estereográficas de estruturas D2 (foliações S2 e lineamentos L2 ) e D3
(foliações S3 e lineamentos L3 ) foram subdividas em três setores distintos (figura 3.14),
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. descritos como segue: (1) zona de cisalhamento Portalegre (ZCPa) a norte e noroeste; (2) zona de cisalhamento Frutuoso Gomes (ZCFG) a oeste e sudoeste; (3) sul do pluton. O mapa dos setores estruturais pode ser conferido nas figuras 3.14 com as respectivas projeções de estruturas D2 e D3. A direção de mergulho S2 da maioria das estruturas concorda com as direções preferenciais NE na região da ZCFG, com mergulho predominantemente suave, enquanto a região da ZCPa apresenta dois grupos de estrutura principal, sendo uma com direção NE com mergulho forte e outra de direção SE com variações de mergulho fraco a forte. A região sul de Umarizal também apresenta dois grupos preferenciais, sendo um de direção ENE e outro de direção W, com mergulho variando de fraco a forte.
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Figura 3. 14: Localização dos principais domínios estruturais da área e projeções estereográficas correspondentes as foliações S2 e S3 e lineações L2. A região (A) refere-se a região da zona de cisalhamento Portalegre, a região (B) refere- se ao predomínio da zona de cisalhamento Frutuoso Gomes, enquanto (C) refere-se a região sul de Umarizal, sem predominância de efeitos ligados as zonas de cisalhamento regionais
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As estruturas S3 na região da ZCFG possuem mergulho para NNW-SSW, passando a E-W na região sul. Não foram encontradas tais estruturas na região da ZCPa. O terceiro evento (D3) foi interpretado como de natureza progressiva em dois estágios. O primeiro estágio, aqui denominado D3A, relaciona-se a um sistema distensivo regional, com componentes de deslocamente para ESE na porção SW e NNE na porção NW, que propiciam o alojamento da suíte AlcCh possivelmente durante o estágio tardio ou sincrônico a D3A. Este evento é acompanhado de metamorfismo de alta temperatura com injeção de neossomas subconcordantes com o bandamento gnáissico e relacionado com a movimentação das zonas de cisalhamento Portalegre (ZCPa) e Frutuoso Gomes (ZCFG), que delimitam o pluton Umarizal. A ZCPa, a norte do pluton, tem direção NE- SW e estende-se da Bacia do Rio do Peixe (~120 km a SW de Umarizal) até a cobertura cretácica da Bacia Potiguar (~25 km a NW de Umarizal; Figura 3.2).
O evento estágio D3A, é responsável pela formação da foliação de mergulho subvertical e uma lineação de estiramento subhorizontal na ZCPa. Esta zona é marcada por bandas de cisalhamento extensional dextrógiras de baixo ângulo com transporte para SE (Figuras 3.15A). A ZCFG, a oeste, possui direção NW-SE, encurvando na região de Martins a Frutuoso Gomes; apresenta mergulho suave a moderado para NE e predomínio de estruturas S/C sinistrógiras com preenchimento de neossoma granítico (Figura 3.15B). O arranjo destas estruturas sugere que o bloco a leste da ZCFG e a sul da ZCPa se moveu para leste durante o estágio D3A. Esta movimentação teria gerado estruturas sinformes e antiformes com plano axial S3 NW-SE e estruturas S/C de baixo ângulo, abrindo espaço para migração e alojamento do granitoide Umarizal.
O segundo estágio, aqui intitulado D3B, está relacionado a um sistema contracional que superpõe o anterior. É marcado por reativação dextrógira na zona de cisalhamento Portalegre e de empurrão na zona de cisalhamento Frutuoso Gomes. Macrodobras desenvolvidas neste estágio são comumente simétricas com estilo normal e aberto. A lineação relacionada a D3B é caracterizada somente nos eixos de redobramento D2, e mostram caimento suave para NE (Figura 3.14). Este evento é também caracterizado em porfiroclastos assimétricos com sombra de pressão e cauda de recristalização e bandas de cisalhamento S/C (Figura 3.15C). O metamorfismo M3, relacionado a D3B, tem caráter retrometamórfico, na fácies xisto verde, evidenciado por cloritização e epidotização de plagioclásio, biotita e hornblenda. O modelo integrado de evolução regional é esboçado na Figura 3.16.
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Figura 3.15 - Marcadores cinemáticos observados nas zonas de cisalhamentos da área. (A) Estrutura S/C destrógira em plano vertical em gnaisse do embasamento, indicando transporte tectônico para SSE (SS147, N da área); (B) Bandas de cisalhamento com cinemática sinistrógira, em corte, indicando uma componente de movimentação extensional na região com transporte para NE (SS66, SW da área); (C) Movimentação dextrógira, em plano horizontal, registrada em fenocristal de K-feldspato (SS138, NW da área).
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Figura 3. 16: Esquema, em mapa, de evolução tectônica. O processo inicia com movimentação extensional sinistrógira da ZCPA e extensional normal da ZCFG, permitindo a colocação do magma Umarizal, provocando metamorfismo de contato (MC) nas encaixantes, correspondendo ao evento D3A. Na etapa seguinte, ocorre a inversão tectônica (D3B), passando a ZCPa para cinemática dextrógira e a ZCFG funcionando com falha de empurrão (C).
3.9. Discussões 3.9.1. Condições P-T do metamorfismo associado ao plutonismo A partir de datações U-Pb e dados mineralógicos em migmatitos, metapelitos e granitos que apresentam auréolas de contato evidentes em diversos locas da PB, como também em zonas de cisalhamentos relacionadas ao contexto de alta temperatura e baixa pressão (AT/BP), nota-se um importante e expressivo pico de alta temperatura regional durante o período Ediacarano (Souza et al., 2006; Archanjo et al., 2013). Em paragnaisses, ocorrem associações minerais nas fácies anfibolito e, localmente, granulito, com aparecimento de granada (almandina), escapolita, sillimanita/andaluzita e raro hiperstênio. Em vários locais, ocorre migmatização incipiente a extensiva de paragnaisses, indicando que foi atingida a curva de fusão parcial do sistema granítico hidratado, indicando temperaturas de pelo menos 700 °C (Yardley, 1989; Winter, 2013).
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. Em mármores puros, ocorre aumento progressivo da granulação, enquanto nos tipos impuros (calciossilicáticos), nota-se a formação de meionita, cujo campo de estabilidade situa-se acima de 800°C (Newton e Goldsmith, 1976; Moecher e Essene, 1990; Almeida e Jenkins, 2017). Tais condições refletem um pico de temperatura local na fácies anfibolito cruzando a isógrada da anatexia (Yardley, 1989; Winter, 2013). A ocorrência de andaluzita e a ausência de cianita e de estruturas dúcteis sincrônicas à intrusão do pluton Umarizal, bem com a presença de hornfels ao longo contato do granitoide, sugerem pressões inferiores a 4,5 kbar (Holdaway, 1971; Pattison, 2001; Pattison et al. 2002; Winter, 2013) ou profundidades rasas de colocação do magma, ao nível da crosta continental média a superior (10-15 km). A presença de faialita apenas na porção central do pluton Umarizal pode refletir condições mais quente nesta região (> 750 °C) durante o processo de resfriamento magmático ou protegido de hidratação por interação crustal (Bucher e Frost, 2006; Frost e Frost, 2008). De acordo com Winter (2013), as condições de temperatura para formação das texturas e minerais descritos acima são coerentes com um ambiente metamórfico de alta temperatura e baixa pressão associado a intrusões anidras e quentes. O efeito desta auréola pode ser marcado até cerca de 1-2 km do contato do pluton. Adicionalmente, no entorno do pluton, os fragmentos do paleossoma podem ser encontrados angulosos em algumas porções e bastante arredondados e “deformados” em outras, implicando um processo complexo de alojamento, que poderia envolver sobreposição de mecanismos de colocação (Barton et al., 1991; Brown e Solar, 1998, 1999).
3.9.2. O evento termal e sua extensão continental
Os novos dados geocronológicos U-Pb em zircão, anteriormente apresentados, sugerem algumas hipóteses para a análise geocronológica local, considerando o contexto presente na região: (1) os diversos pulsos magmáticos relacionados ao plutonismo ediacarano na região de Umarizal são cronocorrelatos, admitindo o desvio-padrão das idades; (2) a suíte Umarizal possui idade de 564 Ma, sendo os demais zircões herdados do pluton Tourão-Caraúbas com idades entre 580-600 Ma; (3) a idade do granito Umarizal seria de 564 Ma e o grupo de idades de 587 Ma representaria antecristais. Isto poderia indicar uma provável mistura de magmas félsicos na gênese do Umarizal, que poderia envolver o granitoide Tourão-Caraúbas, também relacionaria-se com as intrusões do magmatismo charnoquítico presentes no corpo citado.
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. De acordo com Galindo (1993), o magmatismo Umarizal, excetuando a fácies homônima, mostra padrões de ETR muito similares aos presentes no granitoide Tourão- Caraúbas, embora distintos em termos geoquímicos e petrográficos. Além disso, o autor apresenta vários dados que mostram certa semelhança ou tendência à similaridade para os dois granitoides, principalmente quando comparados parâmetros como fugacidade de oxigênio, intervalo de SiO2 (% em peso), #Fe e tipos mineraloquimicos presentes. A tabela 3.1, a seguir, sumariza as distinções e similaridades modais, geoquímicas e de química mineral entre os granitóides Tourão-Caraúbas e Umarizal, baseando-se nos dados de Galindo (1993), Campos et al. (2016) e os reportados neste trabalho.
Tabela 3.1: Síntese geoquímica comparativa entre os granitoides Umarizal e Tourão-Caraúbas. Dados compilados de Galindo (1993), Campos et al. (2016) e este trabalho.
Granitoide Umarizal Granitoide Tourão-Caraúbas
(1) (1) TZr (°C) 882 ± 31 761 ± 34 P (kbar) ≤ 4,5(3) 5,5±0,5(2)
(3) (2) fO2 QFM QFM + 0,4 a QFM + 0,7
(3) (3) Idade U-Pb (Ma) 563,7 ± 6,2; 587,2 ± 2,3 589,3 ± 4,4
(1) (1) SiO2 (% em peso) 63,3 a 75,0 63,9 a 78,5 Série magmática Alcalina a Cálcio-alcalina(1) Cálcio-alcalina(1) #Fe 0,88 a 0,96(1) 0,81 a 0,92(1)
(1) (1) Na2O + K2O (% em peso) 8,62 a 10,36 7,98 a 9,26 Rb (ppm) 99 a 162(1) 163 a 376(1) Sr (ppm) 107 a 242(1) 110 a 380(1) Zr (ppm) 337 a 962(1) 97 a 438(1)
(1) (1) LaN/YbN 12,5 a 61,8 20,3 a 101,7
(1) (1) Yb(N) 10,7 a 23,7 4,1 a 19,1 Tipo de anfibólio Fe-Hornblenda a Fe-Pargasita(1) Fe-Pargasita(2) Annita(1) Annita(2) Tipo de Biotita [Fe2+/(Fe2++Mg)] = 0,8 a 0,9 [Fe2+/(Fe2++Mg)] = 0,6 a 0,7
(1) (1) Tipo de Plagioclásio Oligoclásio (An21-22) Oligoclásio (An19-25)
(1) Galindo (1993); (2) Campos et al. (2016); (3) Este trabalho. Abreviações: TZr – temperatura de saturação de zircônia com base em
Gervasoni et al. (2016), fO2 – fugacidade de oxigênio, QFM – tampão Quartzo-Faialita-Magnetita. #Fe = FeOT/(MgO+FeOT), La e Yb normalizados ao condrito de Evensen et al. (1978).
Além disso, considerando as análises geocronológica locais e as hipóteses citadas, todas mostram-se coerentes com as intrusões de pluton satélites do corpo Umarizal presentes no granitóide Tourão-Caraúbas, assim como as relações intrusivas em campo, observadas através de diques com contatos intrusivos interdigitados ou sinuosos (figura
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. 3.6b), e que poderiam representar que o granitoide Tourão-Caraúbas ainda estava quente a ponto de permitir captura de cristais ou mistura de magmas. Embora a segunda e terceira hipótese sejam incompatíveis com a idade do neossoma analisado, tais possibilidades não podem ser descartadas tendo em vista o contexto regional. Em um aspecto mais amplo, a faixa temporal apresentada (600-580 Ma) é semelhante ao de outros granitoides intrusivos no Grupo Seridó (figura 3.17), comumente em áreas com metamorfismo AT/BP como na região do pluton Acari (granito porfirítico tipo Itaporanga com 577 ± 4,5 Ma; Archanjo et al., 2013), gabro-norito e granito Totoró (595 ± 3,4 Ma e 591 ± 4 Ma respectivamente; Archanjo et al., 2013), o granito alcalino Catingueira no Lineamento Patos (573 ± 14 Ma; Souza et al., 2017b). Souza et al. (2006) e Souza et al. (2019) reportam uma isócrona Sm-Nd em neossoma peraluminoso com idades de 578 ± 15 e 590 ± 3 Ma respectivamente, a leste da Zona de cisalhamento Picuí - João Câmara. Outros corpos, em condições semelhantes são conhecidos na porção leste do DRN, a exemplo dos plutons Japi (599 ± 3; Souza et al., 2016) e Gameleira – Serrinha (573 ± 7 e 576 ± 3 Ma, respectivamente; Galindo et al., 2005). A presença destes corpos sugere uma relevante contribuição térmica regional no intervalo de 600-559.
Figura 3.17 – Mapa esquemático do Domínio Rio Grande do Norte mostrando a localização das principais unidades magmáticas ediacaranas sob regime AT/BP e zonas de cisalhamento associadas. Abreviações usadas: ZCP – Zona de cisalhamento patos, ZCRP – Zona de cisalhamento Remígio-pocinhos, ZCFG – Zona de cisalhamento Frutuoso Gomes, ZCPa – Zona de Cisalhamento Portalegre, ZCPJC – Zona de cisalhamento Picuí-João Câmara. Fontes geocronológicas: (1) Este trabalho; (2) Archanjo et al., (2013); (3) Souza et al. (2017b); (4) Souza et al. (2006); (5) Souza et al. (2016), (6) Dantas (1996).
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. Lima et al. (1989) consideram, baseando-se em dados termobarométricos em piroxênio-hornfels em contato com o gabro-norito Totoró, temperaturas de 580-700 °C e pressões de 4-6 kbar, para a região. Tais resultados condizem, de acordo com Archanjo et al. (2013) para a região de Acari. Segundo estes autores, tais granitos seriam precoces a um evento transpressivo regional de alta temperatura e baixa pressão em torno de 575 Ma no nordeste do Brasil e oeste da África. Considerando a porção oeste do cinturão Pan-Africano e sua continuidade na Província Borborema, diversos registros plutônicos com auréolas metamórficas sobre rochas metassupacrustais e de natureza similar a Umarizal, datados pelo método U-Pb em zircão, revelam um contexto bem mais amplo deste evento ediacarano. Charnoquitos similares aos da região de Umarizal no oeste da África têm idades U-Pb de entre 638 - 580 Ma (Tubosun et al., 1984; Dada et al., 1989) e migmatização em 581 ± 10 Ma (Ferré et al., 1996). No contexto regional, o pico do fluxo de calor associado a este processo poderia desencadear relevante contribuição termal e tectono-metamórfica da Província Borborema/Pan-Africana. Sistemas graníticos nesta escala podem alterar significamente os parâmetros reológicos e mineralógicos durante as mudanças dos gradientes geotérmicos continentais (Paterson e Fowler, 1993a; Ingram e Hutton, 1994; Brown e Solar, 1999, Neves et al., 2000).
3.9.3. Mecanismo de Alojamento de Magma
Durante o estágio de alojamento magmático, magmas sintectônicos podem desenvolver texturas similares às encontradas em rochas encaixantes sob condições de deformação dúctil, a exemplo de foliação, bandamento, lineação, boudinage, dobras, bandas de cisalhamento, e estruturas compostas tipo S/C magmáticas (Blumenfeld e Bouchez, 1988; Benn e Allard, 1989; Paterson et al, 1989; Schulmann et al, 1996). A ausência destas feições demonstra que não houve tensões deformacionais expressivas posteriores ao alojamento do pluton Umarizal. Deduz-se, portanto, que seu alojamento teria sido sincrônico ou subsequente ao último evento dúctil, denominado D3. Segundo Galindo (1993), o magma Umarizal, gerado por fusão parcial da crosta inferior granulítica, teria ascendido através das zonas de cisalhamento, correspondente a
D3A neste trabalho. Na visão de Archanjo et al. (1998), esse pluton seria contemporâneo à deformação plástica das encaixantes gnáissicas e metassedimentares em condições equivalentes às da fácies anfibolito superior e sintectônico a ZCFG. Usando dados de
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. anisotropia de susceptibilidade magnética (ASM), eles interpretaram uma colocação essencialmente diapírica do magma Umarizal, controlada pela zona de cisalhamento Frutuoso Gomes. Por outro lado, McReath et al. (2002) sugeriram uma geometria lacolítica com sistema de alimentação localizado sob as rochas da Formação Jucurutu. Quanto às condições geobarométricas atuantes durante a ascensão magmática, McReath et al. (2002) sugeriram o início da cristalização magmática da suíte Umarizal entre 7-8 kbar com a associação faialita+quartzo ou ortopiroxênio. Os mesmos autores também reportaram a cristalização do anfibólio em pressões mais baixas de 4,7-5,7 kbar, utilizando o geobarômetro Al-em hornblenda. Campos et al. (2016) calcularam as condições de alojamento para granitos em proximidade na região em 4,8-6,0 kbar. Todavia, tal intervalo de pressão não satifaz as condições barométricas para associações minerais presente nas regiões da auréloas de contatos do pluton Umarizal. Com base na presença de andaluzita/sillimanita no entorno da intrusão, as pressões na região não devem ter ultrapassado cerca de 4,5 kbar para o alojamento magmático, sendo as pressões maiores possivelmente correspondentes a fase de cristalização mineral em profundidades mais elevadas (Holdaway, 1971; Winter, 2013). Archanjo et al. (1998) apresentaram um modelo de transporte e alojamento do pluton Umarizal controlado primordialmente pela ZCFG, e relacionando-o a movimentos extensionais ao longo desta, que permitiria a migração do magma através de uma estrutura planar na crosta inferior, sendo a extensão para o leste na porção norte do corpo interpretada como resultante do controle cinemático dextral na ZCPa. No entanto, como ponderado neste trabalho, provavelmente a componente dextrógira na ZCPa teria ocorrido em um estágio posterior à movimentação extensional na região. Além disso, na hipótese da cinématica dextrógira e extensional ocorrendo simultaneamente nas ZCPa e ZCFG, respectivamente, alguma componente sinistrógira afetaria a trama magmática e o formato do pluton, o que não tem sido observado. Logo, para refinar a análise dos processos de ascensão de magmas, seguiremos a metodologia adotada por Brown (1994), que a subdivide em três estágios: (A) segregação, (B) transporte e (C) colocação. O primeiro (A) corresponde ao produto de fusão parcial que se separa de uma fonte rochosa; (B) refere-se aos modelos que permitem a ascensão do magma na crosta e, finalmente, (C) corresponde aos mecanismos que contribuem para colocação e alojamento do magma em profundidades mais rasas. As associações mineralógicas geradas durante o metamorfismo de contato das rochas encaixantes
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. permitem supor uma região de transição entre as crostas média e superior para o alojamento do pluton Umarizal, a exemplo de situações descritas por Paterson e Fowler (1993b) e Weinberg (1996). Seguindo a proposta de Paterson et al. (1991), a auréola termal em torno de Umarizal pode ser descrita em quatro mecanismos principais: (1) stopping; (2) assimilação e/ou anatexia da rocha encaixante; (3) alojamento em regime extensional; (4) dyking. As feições sugestivas destes processos são as seguintes: a) forma dos corpos ígneos em geral arredondadas quando distantes das zonas de cisalhamento, porém paralelas e alongadas quando se aproximam das mesmas; b) presença local de xenólitos hectométricos ou quilométricos e de brechas magmáticas (stopping) próximo ao contato do corpo ígneo com a encaixante; c) ocorrência de auréolas migmatíticas no entorno do pluton; d) ausência de estruturas dúcteis de cinemática compressiva nas rochas encaixantes; e) estruturas oblíquas normais / extensionais na ZCFG; f) estruturas transcorrentes sinistrógiras precedendo à cinemática dextrógira na ZCPa. A Figura 3.18 ilustra o modelo proposto para a área em tela considerando as discussões acima. O sistema de alojamento que melhor se enquadra para o pluton Umarizal é o modelo de lacólitos / lopólitos e soleiras proposto por Rubin (1993). De acordo com o modelo, tanto o transporte como o alojamento de magmas são controlados por espaços abertos por tectônica extensional (Castro, 1987; Hutton et al., 1990; Rubin, 1993). Inicialmente, magmas máficos (gabro-noríticos) originados no manto superior e magmas charnoquíticos (Umarizal) e graníticos (Tourão-Caraúbas) derivados de fusão da crosta paleoproterozoica (idades modelo TDM de 2,16 Ga, Nd(t) de -16,4; Sá et al., 2014) se posicionam em câmaras magmáticas em níveis crustais médios. Sucedendo ao efeito termal durante o processo de colocação e resfriamento dos magmas, ocorre a reversão tectônica, com o bloco leste se movendo para oeste, ocasião em as zonas de cisalhamento se comportariam como transcorrência dextrógira (ZCPa) e cavalgamento (ZCFG). Um modelo de alojamento alternativo seria por rebaixamento do assoalho, com a intrusão do magma provavelmente aproveitando o contato embasamento/supracrustais e migrando para norte. É possível também inferir que o corpo é pouco espesso, suas encaixantes estando expostas na porção sudoeste devido ao dobramento antiformal e posterior erosão do granito. Isto sugere que a migmatização está associada com a base do pluton.
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Figura 3.18 - Bloco diagrama esquemático ilustrando as etapas de segregação, transporte e alojamento do magmatismo Umarizal, baseado em Paterson et al., 1991). Abreviaturas usadas: ZCFG - Zona de Cisalhamento Frutuoso Gomes, ZCPa - Zona de Cisalhamento Portalegre.
3.10. Conclusões Os dados apresentados neste trabalho permitem sugerir as seguintes conclusões: • as zonas de cisalhamento Portalegre (ZCPa) e Frutuoso Gomes (ZCFG) evoluíram inicialmente como transcorrência sinistrógira e extensional normal, invertendo em um segundo momento para transcorrência dextrógira e empurrão; • este episódio inicial propicou abertura de condutos para o alojamento do magma charnoquítico Umarizal predominantemente por mecanismos de dyking; • datações U-Pb em zircão de neossoma de migmatito e dos granitos Tourão- Caraúbas e Umarizal forneceram os respectivos valores de 580,5 ± 4 Ma, 589,3 ± 4,4 Ma e 563,7 ± 6,2 Ma. • a colocação em baixas pressões (4-5 kbar) do magma Umarizal gerou uma auréola de contato de alta temperatura (~800 oC), com estabilização de associações metarmórficas envolvendo andaluzita, sillimanita, escapolita, granada e forsterita em rochas metassupracrustais encaixante e xenólitos;
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• considerando os erros analíticos nas idades obtidas, sugere-se que a colocação dos magmas Umarizal e Tourão-Caraúbas e o subsequente efeito termal nas encaixantes ocorreram no intervalo de 20 m.a. (585-565 Ma). • considerando a presença de corpos plutônicos em regime AT/BP com condições geológicas e geocronológicas semelhantes na PB e no E da África, é possível correlacionar o magmatismo charnoquítico a um episódio mais extensivo de aporte termal dentro do contexto da evolução da PB durante o Ediacarano.
3.11. Agradecimentos Os autores agradecem ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG), aos Departamentos de Geologia (DGeo) e Geofísica (DGef) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e ao Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas (IG/UNICAMP) pela infraestrutura disponibilizada, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Cintífico e Tecnológico (CNPq) por concessão da bolsa de Doutorado (SNV) e de pesquisa (ZSS, projetos 449616/2014-2 e 305661/2016-7), respectivamente.
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3.12. Apêndices Apêndice A1 - Resultados isotópicos U-Th-Pb por LA-ICP-MS para zircões do granito Tourão-Caraúbas (amostra SS4), Província Borborema (NE Brasil).
Dados para concordia1 Idades (Ma)1
207Pb/ 206Pb/ 207Pb/ 206Pb/ 207Pb/ Zircão # 206Pb U Th Pb Th/U 1s 1s Rho 2 2 2 % conc2 235U 238U 206Pb 238U 235U 7-6/ (%) (ppm) 2 (ppm) 2 (ppm) 2 206-238 Z1c 0,06 560 16 430 8 145 5 0,77 0,847 0,021 0,0971 0,0026 0,59 787 27 593 15 619 11 75 1r 0,12 294 12 74 3 18 1 0,25 0,792 0,017 0,0940 0,0018 0,41 667 27 578 10 590 10 87 2 0,19 192 6 151 3 49 2 0,79 0,814 0,024 0,0970 0,0026 0,38 739 35 595 15 597 13 81 3 0,05 691 19 545 8 173 4 0,79 0,839 0,019 0,0951 0,0024 0,63 740 26 584 14 617 10 79 4 0,13 292 5 268 5 85 2 0,92 0,785 0,021 0,0960 0,0025 0,47 676 30 590 14 585 12 87 5c 0,14 268 13 607 34 178 11 2,26 0,782 0,023 0,0951 0,0028 0,44 740 36 584 16 580 13 79 5r 0,23 162 5 344 10 82 4 2,12 0,807 0,028 0,0948 0,0030 0,45 836 39 582 17 592 16 70 6 0,21 169 4 255 6 81 3 1,51 0,853 0,028 0,1022 0,0033 0,49 770 36 624 19 619 15 81 7 0,09 420 28 308 15 100 6 0,73 0,795 0,024 0,0957 0,0026 0,42 720 36 587 15 584 13 82 8 0,05 730 31 462 11 125 4 0,63 0,871 0,020 0,0937 0,0024 0,46 913 31 576 14 634 11 63 9 0,03 1225 53 660 19 204 7 0,54 0,803 0,016 0,0952 0,0020 0,61 656 21 587 12 597 9 89 10 0,07 504 23 371 12 110 5 0,74 0,795 0,017 0,0951 0,0021 0,52 675 24 586 13 592 9 87 11 0,33 115 4 211 4 66 2 1,83 0,777 0,028 0,0964 0,0028 0,28 824 43 591 16 577 16 72 12 0,06 610 25 342 9 115 5 0,56 0,784 0,019 0,0909 0,0024 0,55 766 31 559 14 585 11 73 13 0,46 84 3 53 2 17 1 0,63 0,767 0,031 0,0929 0,0029 0,28 838 47 570 17 564 17 68 14 0,06 590 18 335 7 108 3 0,57 0,805 0,017 0,0975 0,0021 0,48 659 25 598 12 597 9 91 15 0,04 954 61 455 22 152 9 0,48 0,782 0,020 0,0929 0,0026 0,59 708 28 571 15 587 12 81 16 0,75 55 2 73 2 23 1 1,34 0,739 0,037 0,0922 0,0036 0,22 1070 57 565 21 555 21 53 17c 0,07 687 23 502 19 56 2 0,73 0,756 0,020 0,0757 0,0021 0,70 1037 28 469 13 565 12 45 17r 0,42 93 3 179 4 41 1 1,93 0,898 0,030 0,0975 0,0028 0,33 979 44 597 16 644 16 61 18 0,08 452 15 186 4 50 2 0,41 0,816 0,020 0,0949 0,0024 0,54 754 30 582 14 605 11 77 19c 0,27 133 8 118 6 44 2 0,88 1,224 0,039 0,1014 0,0025 0,22 1451 41 623 14 809 17 43
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19r 0,08 484 11 274 5 78 2 0,57 0,794 0,017 0,0975 0,0018 0,46 645 26 599 11 590 9 93 20 0,04 1044 22 517 10 149 4 0,50 0,806 0,013 0,0977 0,0017 0,54 647 20 602 10 598 7 93 21 0,12 333 24 231 14 75 5 0,69 0,746 0,021 0,0911 0,0023 0,47 681 31 562 13 564 12 83 22 0,25 155 4 282 6 87 3 1,81 0,787 0,025 0,0978 0,0026 0,31 757 37 600 15 586 14 79 23 0,10 510 13 287 11 67 2 0,56 0,719 0,020 0,0751 0,0026 0,66 1021 34 464 15 546 12 45 24 0,19 231 18 198 13 60 6 0,86 0,755 0,022 0,0870 0,0021 0,40 776 34 538 13 572 13 69 25c 6,03 467 11 285 7 131 5 0,61 1,377 0,042 0,1051 0,0024 0,51 1505 38 642 14 857 16 43 25r 0,09 677 18 694 23 97 4 1,03 0,743 0,014 0,0630 0,0012 0,57 1384 23 393 7 562 8 28 26 0,19 215 12 172 8 52 3 0,80 0,772 0,022 0,0926 0,0022 0,35 739 34 569 13 577 13 77 27c 0,05 1023 67 190 10 47 5 0,19 0,618 0,016 0,0718 0,0018 0,71 715 23 446 11 488 10 62 27r 0,07 548 21 271 7 95 4 0,50 0,884 0,018 0,0970 0,0020 0,55 862 23 595 12 642 10 69 28c 0,07 592 32 430 30 100 7 0,73 0,807 0,019 0,0897 0,0023 0,57 824 30 553 13 603 11 67 28r 0,05 745 42 286 10 89 4 0,38 0,793 0,017 0,0958 0,0021 0,55 667 25 588 12 590 9 88 29c 0,03 1517 73 540 21 159 8 0,36 0,828 0,016 0,0988 0,0021 0,67 642 19 606 12 609 9 94 29r 0,05 705 10 329 4 91 2 0,47 0,849 0,015 0,0984 0,0017 0,54 711 22 604 10 624 8 85 30r=Z22 0,20 196 14 190 5 60 2 0,97 0,810 0,026 0,0973 0,0027 0,31 805 38 597 16 599 15 74 31 0,37 110 5 195 6 59 3 1,77 0,760 0,031 0,0959 0,0031 0,32 821 49 590 18 563 18 72 32 0,30 134 10 175 6 54 3 1,31 0,801 0,030 0,0956 0,0029 0,36 862 45 585 17 590 17 68 33 0,19 221 13 170 4 44 2 0,77 0,817 0,026 0,0957 0,0027 0,43 761 37 587 16 602 15 77 34 0,09 443 25 444 22 143 9 1,00 0,813 0,020 0,0981 0,0023 0,47 692 29 602 13 599 11 87 35c 0,06 666 16 341 6 110 3 0,51 0,827 0,017 0,1004 0,0023 0,55 648 27 615 13 611 10 95 35r 0,21 195 17 136 10 45 4 0,70 0,794 0,027 0,0956 0,0027 0,29 810 43 587 16 594 15 72 36 0,12 356 11 264 5 81 3 0,74 0,803 0,021 0,0954 0,0022 0,44 708 29 586 13 598 12 83 37 0,10 516 40 437 29 99 5 0,85 0,645 0,022 0,0736 0,0028 0,55 901 42 455 16 494 13 50 38c 0,06 679 25 505 13 149 6 0,74 0,810 0,019 0,0877 0,0023 0,60 867 27 540 14 600 11 62 38r 0,08 555 10 263 8 73 2 0,47 0,809 0,020 0,0895 0,0024 0,60 826 28 550 14 598 11 67 39 0,81 33 1 35 1 42 2 1,07 5,640 0,190 0,1415 0,0053 0,50 3541 40 844 30 1902 29 24 40c 0,35 107 2 140 4 48 2 1,31 1,015 0,040 0,0987 0,0029 0,30 1126 52 605 17 699 20 54 40r 0,17 223 6 158 4 37 1 0,71 0,830 0,020 0,0966 0,0016 0,20 732 31 595 10 612 11 81
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41 0,16 252 13 111 6 34 3 0,44 0,800 0,023 0,0944 0,0026 0,43 779 37 579 15 591 13 74 42 0,08 451 14 287 8 87 3 0,64 0,794 0,016 0,0965 0,0018 0,46 635 26 593 11 591 9 93
1Dados sem correção de Pb comum; 2Concordância (idade 206Pb-238U/idade 207Pb-206Pb)*100
Apêndice A2 - Resultados isotópicos U-Th-Pb por LA-ICP-MS para zircões do granito Umarizal (amostra SS21), Província Borborema (NE Brasil).
Dados para concordia1 Idades (Ma)1
Zircão# 206Pb U Th Pb Th/U 207Pb/ 2 206Pb/ 2 Rho 207Pb/ 2 206Pb/ 2 207Pb/ 2 % 235U % 238U % 206Pb 238U 235U conc2 (%) (ppm) 2 (ppm) 2 (ppm]) 2 6/5 age S21_1 0,61 62 1 30 1 9 1 0,48 0,782 4,09 0,0912 2,63 0,26 874 45 560 14 585 17 96 S21_2 0,11 333 10 215 5 68 2 0,65 0,791 2,15 0,0962 1,98 0,47 623 26 591 11 590 10 100 S21_3 0,21 173 4 91 2 24 1 0,52 0,820 2,20 0,0987 1,82 0,34 650 29 606 11 604 10 100 S21_4 0,01 3410 160 1423 63 450 29 0,42 0,782 2,17 0,0945 2,12 0,75 588 18 582 12 584 10 100 S21_5 0,21 170 6 116 4 36 2 0,69 0,795 2,52 0,0970 2,16 0,24 682 31 595 12 588 11 101 S21_6 0,17 215 7 59 2 16 1 0,27 0,816 2,21 0,0987 1,93 0,36 647 25 606 11 605 10 100 S21_7 0,60 63 1 42 1 12 1 0,67 0,788 3,81 0,0943 2,55 0,26 875 42 579 14 585 17 99 S21_8 0,25 152 4 76 2 25 1 0,50 0,773 2,72 0,0916 2,18 0,28 741 37 565 12 580 12 97 S21_9 0,28 134 4 93 2 29 1 0,69 0,773 2,98 0,0958 2,19 0,30 683 36 589 12 576 13 102 S21_10 0,26 144 3 100 1 32 1 0,69 0,870 2,87 0,0973 2,16 0,32 865 38 598 12 631 13 95 S21_11 0,48 80 2 42 1 13 1 0,52 0,784 3,32 0,0951 2,31 0,22 787 40 584 13 585 15 100 S21_12 0,27 143 4 103 2 32 1 0,72 0,782 2,81 0,0962 2,29 0,35 685 31 591 13 581 13 102 S21_13 0,25 150 7 108 5 32 2 0,72 0,814 2,83 0,0970 2,37 0,27 754 35 596 13 601 13 99 S21_14 0,21 185 5 91 2 28 1 0,49 0,790 2,53 0,0952 2,00 0,35 683 31 586 11 587 11 100 S21_15 0,27 145 4 79 2 22 1 0,54 0,811 2,84 0,0944 2,12 0,33 741 35 581 12 596 13 97 S21_16 0,28 140 4 66 1 20 1 0,47 0,796 2,76 0,0956 2,09 0,24 735 35 588 12 590 13 100 S21_17 0,92 42 1 28 1 8 0 0,67 0,787 4,83 0,0947 3,27 0,20 1006 52 582 18 594 21 98 S21_18 0,25 154 5 82 3 24 1 0,53 0,800 3,00 0,0954 2,20 0,27 722 35 588 13 591 14 99 S21_19 0,91 44 1 31 1 8 0 0,72 0,754 4,91 0,0931 3,11 0,18 955 55 573 17 572 20 100
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S21_20 0,70 58 2 34 1 11 1 0,58 0,792 4,29 0,0951 2,94 0,25 963 53 583 17 584 19 100 S21_21 0,16 265 7 89 2 25 1 0,34 0,787 2,29 0,0914 1,86 0,39 706 27 563 10 588 10 96 S21_22 0,26 148 5 78 2 23 1 0,52 0,820 2,80 0,0968 2,17 0,34 746 33 594 12 603 13 99 S21_23 0,17 243 14 130 6 51 3 0,53 1,004 3,29 0,0925 2,27 0,34 1189 48 569 12 703 16 81 S21_24 0,82 49 2 34 2 10 1 0,70 0,776 4,77 0,0959 3,44 0,23 943 59 587 20 587 20 100 S21_25 1,18 34 1 18 1 5 0 0,53 0,797 5,27 0,0951 3,36 0,18 1090 63 586 19 570 25 103 S21_26 0,42 97 4 51 2 14 1 0,52 0,791 3,29 0,0951 2,52 0,26 797 39 585 14 592 14 99 S21_27 0,53 76 2 52 1 15 1 0,69 0,769 3,51 0,0942 2,76 0,28 811 42 581 15 574 16 101 S21_28 0,73 56 1 30 1 8 0 0,53 0,740 4,19 0,0923 2,82 0,13 917 52 568 16 554 18 103 S21_29 0,26 157 6 104 4 32 2 0,67 0,760 2,89 0,0939 2,24 0,38 627 32 578 12 572 12 101 S21_30 0,65 59 1 32 1 11 1 0,54 0,883 4,08 0,0994 2,82 0,12 996 49 610 16 637 19 96 S21_31 0,41 101 4 49 2 14 1 0,48 0,815 3,44 0,0940 2,66 0,16 839 41 579 14 594 16 97 S21_32 0,28 145 6 97 3 30 1 0,67 0,768 2,99 0,0956 2,41 0,32 697 35 586 14 579 13 101 S21_33 0,19 210 7 112 2 34 1 0,53 0,836 2,51 0,0969 2,27 0,28 783 33 596 13 619 12 96 S21_34 0,25 159 5 82 2 25 1 0,52 0,780 2,69 0,0968 2,17 0,25 643 31 595 12 586 12 102 S21_35 0,39 101 4 74 3 24 1 0,73 0,810 3,46 0,0977 2,56 0,20 823 41 599 15 593 16 101 S21_36 0,69 60 2 43 1 14 1 0,73 0,795 4,03 0,0940 2,87 0,25 913 47 579 16 585 18 99 S21_37 0,22 178 4 119 2 37 1 0,67 0,810 2,59 0,0983 2,14 0,30 678 32 603 12 598 12 101 S21_38 0,24 172 6 97 3 31 2 0,56 0,778 2,83 0,0938 2,35 0,32 750 33 577 13 582 13 99 S21_39 0,27 147 6 71 2 22 1 0,48 0,790 2,78 0,0981 2,14 0,29 677 35 602 12 591 13 102 S21_40 0,58 67 3 35 1 12 1 0,52 0,920 4,46 0,1009 2,97 0,27 973 57 619 18 634 20 98 S21_41 0,56 72 2 52 1 17 1 0,73 0,842 4,16 0,0961 2,71 0,29 912 44 590 15 614 19 96 S21_42 0,40 99 3 65 2 20 1 0,66 0,815 3,31 0,0978 2,56 0,30 791 39 601 15 597 15 101 S21_43 0,43 92 4 67 3 22 1 0,73 0,795 3,65 0,0969 2,58 0,27 813 45 595 14 590 17 101 S21_44 0,23 172 6 84 2 25 1 0,49 0,805 2,61 0,0981 2,14 0,34 681 31 602 12 596 12 101 S21_45 0,89 48 2 25 1 7 1 0,53 0,768 5,08 0,0942 3,29 0,25 1051 57 580 18 558 23 104 S21_46 0,65 62 2 39 1 13 1 0,64 0,854 4,22 0,0969 2,89 0,23 953 47 595 17 617 19 96 S21_47 0,25 165 5 83 2 26 1 0,50 0,778 2,83 0,0964 2,28 0,33 671 33 593 13 580 12 102 S21_48 0,62 63 3 41 1 14 1 0,65 0,826 4,00 0,1012 2,96 0,22 881 47 620 17 608 18 102 1Dados sem correção de Pb comum; 2Concordância (idade 206Pb-238U/idade 207Pb-206Pb)*100
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL.
Apêndice A3 - Resultados isotópicos U-Th-Pb por LA-ICP-MS para zircões do neossoma SS59B, Província Borborema (NE Brasil).
1 1 Dados para concordia Idades (Ma) 207Pb/ 207Pb/ 206Pb/ 207Pb/ 206Pb U Th Pb Th/U 1 206Pb/238U 1 Rho % conc2 235U 206Pb 238U 235U 7-6/206- Zircão # (%) (ppm) 2s (ppm) 2s (ppm) 2s 238 Z1 0,49 90 2 98 2 22 1 1,09 0,754 0,028 0,0941 0,0022 0,15 826 44 579 13 570 16 70 2 0,16 272 6 618 14 144 4 2,27 0,757 0,017 0,0923 0,0015 0,25 629 28 569 9 571 10 91 3 0,65 69 2 75 3 19 1 1,09 0,809 0,034 0,0909 0,0026 0,24 1001 49 559 15 593 19 56 4 0,64 64 3 70 3 19 1 1,09 0,773 0,036 0,0969 0,0027 0,20 838 48 595 16 573 20 71 5 0,13 335 12 776 23 198 6 2,32 0,808 0,019 0,0970 0,0021 0,41 662 29 597 12 597 11 90 6 0,24 179 4 314 12 78 3 1,76 0,842 0,027 0,0952 0,0023 0,32 831 38 585 14 618 15 70 7 0,76 59 3 67 3 19 1 1,14 1,218 0,082 0,0948 0,0029 0,25 1562 99 585 17 736 33 37 8 0,38 118 3 207 8 48 2 1,76 0,754 0,027 0,0937 0,0025 0,32 753 39 576 15 567 15 76 9 0,55 82 2 122 3 31 1 1,49 0,769 0,032 0,0935 0,0030 0,30 852 44 573 18 574 18 67 10c 0,43 100 3 126 3 29 1 1,26 0,800 0,029 0,0974 0,0024 0,17 835 44 597 14 590 16 71 10r 0,40 120 4 136 4 32 1 1,14 0,758 0,028 0,0920 0,0025 0,25 805 42 565 15 569 16 70 11 0,68 69 2 82 1 20 1 1,19 0,784 0,035 0,0927 0,0025 0,11 932 47 570 14 577 20 61 12 0,38 128 6 220 11 57 3 1,72 0,757 0,028 0,0927 0,0024 0,18 786 41 572 14 571 16 73 13c 0,52 96 4 77 3 20 1 0,80 0,746 0,033 0,0936 0,0029 0,24 894 47 575 17 564 18 64 13r 0,54 90 3 105 3 29 1 1,17 1,027 0,046 0,0934 0,0030 0,39 1322 58 573 18 701 23 43 14 0,38 125 6 172 6 44 2 1,38 0,809 0,031 0,0951 0,0028 0,35 843 41 585 16 600 17 69 15 0,56 90 4 118 5 29 2 1,32 0,768 0,034 0,0919 0,0029 0,24 943 47 564 17 566 20 60 16 0,20 241 10 390 19 90 5 1,62 0,770 0,026 0,0970 0,0030 0,45 675 33 594 17 574 15 88 17 0,75 63 2 64 3 17 1 1,01 0,725 0,038 0,0964 0,0033 0,17 915 50 590 19 526 23 64 18 0,17 274 7 386 17 96 4 1,41 0,776 0,022 0,0950 0,0025 0,38 681 31 583 14 581 13 86 19 0,65 56 4 86 6 61 2 1,53 7,400 0,410 0,1463 0,0065 0,56 3720 72 867 36 2065 57 23 20 0,46 103 5 159 7 38 2 1,54 0,810 0,035 0,0964 0,0031 0,33 895 46 590 18 595 20 66 21 0,46 101 4 143 8 36 2 1,42 0,809 0,034 0,0992 0,0032 0,34 882 46 607 19 589 19 69 22 0,51 98 5 107 6 47 2 1,09 2,370 0,110 0,0941 0,0031 0,25 2609 84 577 18 1186 35 22
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL.
23c 0,10 490 12 160 4 39 2 0,33 0,792 0,021 0,0947 0,0024 0,58 665 25 582 14 588 12 88 23r 0,34 140 4 206 9 49 2 1,47 0,798 0,030 0,0957 0,0028 0,36 782 38 588 16 590 17 75 24 0,29 175 6 308 11 73 3 1,76 0,783 0,027 0,0919 0,0025 0,42 788 37 564 15 581 16 72 25 0,52 93 2 144 4 35 2 1,55 0,760 0,034 0,0950 0,0033 0,32 816 47 582 20 564 19 71 26 0,40 118 3 201 9 52 3 1,70 0,860 0,034 0,0985 0,0033 0,41 883 44 602 19 624 18 68 27 0,23 207 7 371 17 89 4 1,79 0,808 0,027 0,0990 0,0029 0,37 742 35 606 17 593 15 82 28 0,17 296 15 391 36 99 9 1,32 0,782 0,028 0,0956 0,0027 0,41 661 32 588 16 578 15 89 29 0,22 219 11 112 5 28 2 0,51 0,811 0,028 0,0991 0,0026 0,33 762 38 607 15 601 16 80 30 0,30 154 4 242 6 58 2 1,57 0,789 0,030 0,0976 0,0029 0,37 764 40 598 17 581 17 78 31 0,14 353 12 315 21 75 5 0,89 0,798 0,023 0,0983 0,0027 0,52 668 27 602 16 590 13 90 32c 0,23 223 4 429 13 98 3 1,92 0,748 0,021 0,0921 0,0017 0,21 704 33 567 10 565 12 80 32r 0,23 219 6 150 6 35 2 0,69 0,764 0,020 0,0929 0,0017 0,27 670 31 573 10 576 11 86 33 0,34 142 4 244 8 60 3 1,73 0,754 0,024 0,0934 0,0021 0,13 735 39 575 12 570 14 78 34 0,55 92 3 90 4 21 1 0,98 0,751 0,032 0,0924 0,0024 0,05 910 49 569 14 561 19 63 35 0,24 209 4 450 15 101 4 2,15 0,775 0,021 0,0927 0,0016 0,16 723 35 571 10 580 12 79 36 0,29 169 8 104 5 27 2 0,62 0,827 0,028 0,0958 0,0023 0,26 862 41 588 14 609 15 68 37 0,39 130 3 178 5 45 2 1,37 0,777 0,029 0,0937 0,0028 0,41 770 37 575 17 576 17 75 38a 0,17 310 12 455 11 115 3 1,47 0,796 0,022 0,0938 0,0019 0,30 707 33 577 11 587 12 82 38b 0,40 134 6 216 11 53 3 1,61 0,758 0,027 0,0912 0,0024 0,23 832 41 561 14 566 15 67 39 0,64 82 3 83 2 21 1 1,00 0,739 0,035 0,0942 0,0032 0,22 907 49 578 19 555 20 64 40c 0,26 188 3 211 10 58 3 1,12 0,910 0,026 0,0996 0,0022 0,27 921 37 611 13 651 14 66 40r 0,62 79 2 128 3 34 2 1,63 1,282 0,069 0,0985 0,0028 0,22 1585 81 604 16 797 30 38 1Dados sem correção de Pb comum; 2Concordância (idade 206Pb-238U/idade 207Pb-206Pb)*100
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VALCÁCIO, S.N. | MECANISMO DE COLOCAÇÃO E AURÉOLA TERMAL DE ALTA TEMPERATURA PROVOCADA PELO GRANITO UMARIZAL, EDIACARANO DA PROVÍNCIA BORBOREMA, NE DO BRASIL. 3.13. Referências
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL).
MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). Artigo submetido a periódico internacional
CAPÍTULO 4
VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). Thermal modeling of the metamorphic aureole provoked by the Ediacaran Umarizal pluton, Borborema Province (NE Brazil)
Autores: Samir do Nascimento Valcácio1, Zorano Sérgio de Souza1,2, José Alexandre Paixão da Cunha¹.
1Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, UFRN, Avenida Senador Salgado Filho, 3000, Caixa Postal 1596, Bairro Lagoa Nova, CEP 59078-970, Natal, RN ([email protected]; [email protected]) 2Departamento de Geologia, UFRN, Natal, RN ([email protected])
4.1.Resumo Na Província Borborema, NE do Brasil, um volumoso plutonismo do Edicarano marca a fase final da orogênese Brasiliana/Pan-Africana. Dentre esses tipos plutônicos, vários corpos produzem auréolas metamórficas em rochas metassedimentares encaixantes. O foco da pesquisa é a evolução térmica da suíte Umarizal e a extensão do efeito termal nas rochas supracrustais adjacentes. Os métodos e técnicas de estudo empregados incluíram mapeamento geológico, petrografia, química mineral, termobarometria e parâmetros petrofísicos. Dados petrográficos de paragnaisses, mármores e rochas calciossilicáticas encontrados como xenólitos e em áreas adjacentes aos plutons, mostram que o metamorfismo de contato atingiu temperatura elevadas (~800 °C), frequentemente com migmatização sob condições de baixa pressão (<4,5 kbar). O modelo térmico simulado para o pluton sugere temperatura de alojamento de 800 °C e pressão de 4,5 kbar, sob um gradiente geotérmico de 40 °C/km, com o equilíbrio térmico sendo atingido em cerca de 1-10 Ma. Os resultados apontam um importante pico térmico da crosta durante o estágio final da orogênese Brasiliana/Pan-africana (600-580 Ma) na Província Borborema. Isto explicaria a presença de diversos outros corpos plutônicos ediacaranos no nordeste do Brasil e oeste da África com superfícies aflorantes, condições termobarométricas e idades geocronológicas semelhantes às do pluton Umarizal.
Palavras-chave: Modelamento térmico; pluton Umarizal; Ediacarano; Província Borborema; NE do Brasil.
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). 4.2. Abstract In the Borborema Province, NE Brazil, a voluminous Ediacaran plutonism marks the final phase of the Brasiliano / Pan-African orogeny. Among these plutonics, there are several bodies with metamorphic aureoles imprinted over metasedimentary country rocks. The focus of the present research is the thermal evolution of the Umarizal suite and the extent of its thermal effect over the adjoining metasupracrustals. The methods and techniques employed included geological mapping, petrography, mineral chemistry, thermobarometry and petrophysical parameters. Petrographic data from paragneisses, marbles and calcsilicate gneiss show that the contact metamorphism and migmatization reached high temperature (~ 800 °C) and evolved under low pressure (<4.5 kbar). Thermal models simulated for the pluton suggest cooling temperature of 800 °C, pressure of 4.5 kbar, and a geothermal gradient of 40 °C/km, with thermal equilibrium reached in about 1-10 Ma. The results point out to an important crustal thermal peak during the final stage of the Brasiliano / Pan-African orogeny (600-580 Ma) in the Borborema Province. This would explain other Ediacaran plutonic bodies in NE Brazil and West Africa with outcropping surface, thermobarometric conditions and geochronological ages close to those ones of the Umarizal suite. Keywords: Thermal modeling; Umarizal pluton; Ediacaran; Borborema Province; NE Brazil.
4.3. Introdução Definido por Almeida et al. (1981), a Província Borborema (PB) compõe-se de um embasamento gnáissico-migmatítico arqueano a paleoproterozoico, sobreposto por rochas metassupracrustais, sendo todo o conjunto intrudidos por diversos corpos magmáticos predominantemente neoproterozóico comumente associados a zonas de cisalhamento dúcteis. Por fim, rochas sedimentares fanerozoicas ocorrem em bacias interiores e na margem continental sobrepondo parcialmente o conjunto, sendo este situado em sua totalidade no NE brasileiro (Almeida et al., 1981; Jardim de Sá, 1994). A partir de dados geocronológicos e geofísicos, diversos autores têm sugerido compartimentar a PB em domínios ou terrenos, cujos limites seriam definidos por zonas de cisalhamento dúcteis (Brito Neves et al., 1995; Van Schmus et al., 1995; Santos et al., 2000; Oliveira e Medeiros, 2018). Neste trabalho, adotamos a proposta de Oliveira e Medeiros (2018), mostrada na Figura 4.1).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL).
Figura 4.1 - Província Borborema e sua compartimentação em domínios geotectônicos (Oliveira e Medeiros, 2018). Domínios: DRN - Rio Grande do Norte, DCE - Ceará, DMC - Médio coreaú, DRPT - Riacho do Pontal, DPEAL - Pernambuco – Alagoas, DSE - Sergipano. Subprovíncia: ZT - Zona Transversal. Área de trabalho delimitada pelo quadrado verde.
A região de trabalho está localizada no Domínio Rio Grande do Norte (DRN), localizado na porção NE da PB, delimitada a sul e a oeste pelas zonas de cisalhamento Patos e Jaguaribe, respectivamente (Oliveira e Medeiros, 2018). Nesta região as rochas do embasamento gnáissico-migmatítico são agrupadas em dois conjuntos, sendo o mais antigo de idade Arqueana, denominado Maciço São José do Campestre, enquanto as rochas paleoproterozoicas do embasamento são correlacionadas ao Complexo Caicó (Jardim de Sá, 1994; Souza et al., 2007, 2016). As sequências supracrustais neoproterozoicas sobre o embasamento são agrupadas no Grupo Seridó, que, por sua vez, subdivide-se nas formações (da base para o topo): Jucurutu, correspondendo a paragnaisses, mármores e rochas cálciossilicáticas; Equador, formada por quartzitos e metaconglomerados; e Seridó, com predomínio de micaxistos (Jardim de Sá, 1984, 1994; Angelim et al., 2006).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). No DRN, os diversos corpos plutônicos intrusivos nos conjuntos supracitados variam quanto aos seus aspectos petrogenéticos dentro do ciclo orogenético Brasiliano, gerando uma variabilidade de pulsos magmáticos com padrões geoquímicos e evoluções distintas. Vários trabalhos têm classificado estas diversas ocorrências com base ora em critérios tectônicos e/ou estruturais (revisados em Jardim de Sá et al., 1981), ora geoquímicos e/ou petrográficos (Sial, 1987; Nascimento et al., 2000, 2008, 2015). Neste trabalho, adotou-se a proposta de Nascimento et al. (2015), que subdividem o magmatismo ediacarano no DRN nas suítes alcalina, alcalina charnoquítica, cálcio alcalina, cálcio-alcalina de alto K equigranular, cálcio-alcalina de alto K porfirítica e shoshonítica (Figura 4.2). Vários destes corpos, principalmente os mais volumosos, produzem auréolas metamórficas de baixa pressão (3-5 kbar) e alta temperatura (~650 - 850 °C) nas rochas metassupracrustais adjacentes (Sial et al., 2008; Archanjo et al., 2013; Chagas et al., 2018; Cunha et al., 2018). Um destes casos se situa na região entre as cidades de Martins e Caraúbas, oeste do estado do Rio Grande do Norte, no entorno e em xenólitos no pluton Umarizal (Galindo, 1993; Silva et al., 2015), foco deste trabalho. Este pluton, representa a suíte Alcalina Charnoquítica e é intrusivo em metassupracrustais (paragnaisses diversos, mármores, calciossilicáticas da Formação Jucurutu) e no embasamento gnáissico-migmatítico (ortognaisses do Complexo Caicó) (Silva et al., 2015). Exemplos similares, com afinidade granito-charnoquítica, e interpretados como relacionados ao contexto final da orogênese Brasiliana / Pan-Africana, também são registrados no Oeste África em Toro, Rahama, Indare e Bauchi (Tubosun et al., 1984; Dada e Respaut, 1989; Dada et al., 1989; Ferré et al., 1997).
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Figura 4.2 - Síntese geológica do Domínio Rio Grande do Norte de acordo com compilação e integração por Nascimento et al (2000, 2008, 2015). Plutons em condições semelhantes de AT/BP: (1) Umarizal, (2) Catingueira, (3) Totoró, (4) Acarí, (5) Poço Verde. Abreviaturas: ZC - Zona de Cisalhamento, L - zona de cisalhamento neoproterozoica contracional-transpressiva, M - zona de cisalhamento neoproterozoica extensional, N - zona de cisalhamento neoproterozoica transcorrente, O – cidade, Q – capital de Estado, P - área estudada. No contexto descrito acima, a caracterização da transferência de calor de magmas para encaixantes adjacentes é de grande importância para o entendimento da evolução de auréolas de contato. Em tais circunstâncias, o re-equilíbrio químico e isotópico de fases minerais tem implicação direta nos parâmetros petrofísicos das rochas, com destaque para variação de porosidade, condutividade térmica, difusividade térmica, densidade e permeabilidade (Spear, 1995; Schön, 2015). De acordo com Jaeger (1964, 1968) e Furlong et al. (1991), essas mudanças podem ser previstas por meio de formulações matemáticas baseadas em equações físico-químicas, utilizando-se como informações base a geometria da fonte térmica e parâmetros petrofisicos das unidades litológicas envolvidas. Assim, é possível simular modelos de fluxo termal procedente de uma fonte quente (magma) para um meio qualquer (rochas no entorno do magma). O objetivo deste trabalho é descrever os efeitos termais relacionados a intrusão do pluton Umarizal e modelar o resfriamento do magma durante o processo de alojamento. Isto pode ser obtido por meio da integração de dados de campo, petrográficos, de química
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). mineral e rocha total e parâmetros petrofísicos (densidade, difusividade térmica, calor específico e condutividade térmica).
4.4. Materiais e métodos Esta pesquisa contou com 7 fases de trabalho, denominadas: (1) cartografia geológica e coleta de dados, (2) petrografia, (3) petrofísica, (4) análise química de rocha total e mineral, (5) análise termobarométrica e modelamento de equilíbrio de fases magmáticas, (6) modelamento de fluxo térmico e (7) integração de dados. O apêndice A descreve os métodos e procedimentos analíticos das fases 1 a 5 de forma detalhada, enquanto o apêndice B demonstra a fase 6 e ressalta o desenvolvimento e funcionamento do software para a realização do modelo térmico unidimensional utilizado neste trabalho. Com relação a fase 6, é importante advertir que embora existam outros softwares similares para modelagem térmica, boa parte são modificações ou focados à sistemas vulcânicos (Delaney, 1988; Gvirtzman e Garfunkel, 1996; Wohletz et al, 1999; Wang, 2013). Logo, foi preferível pelos autores o desenvolvimento de um programa melhor direcionado ao escopo do trabalho. Por fim, a última etapa buscou compreender como os resultados das fases metodológicas anteriores se relacionavam, focando-se nas questões térmicas, e traçou-se a evolução termal da região no entorno do pluton Umarizal após seu alojamento.
4.5. Geologia da área do pluton Umarizal A Suíte alcalina Charnoquítica (AlcCh) está centrada na cidade de Umarizal, porção centro-oeste do estado do Rio Grande do Norte, sendo constituída por um corpo plutônico principal (o pluton Umarizal) com cerca de 300 km² e diversos satélites no entorno. O pluton principal tem sua parte central alongada na direção NE-SW, paralelamente a Zona de Cisalhamento Portalegre, enquanto sua porção sul se mostra alongada na direção NW- SE, concordante com a Zona de Cisalhamento Frutuoso Gomes (Figura 4.3).
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Figura 4.3 - Mapa geológico simplificado da área de estudo com pontos de afloramentos que foram mencionados neste trabalho. Destaque para o granito Umarizal e auréola migmatítica-hornfélsica no seu entorno. Abreviações: U – Umarizal, RG – Rafael Godeiro, P – Patu, MT – Martins, RDC – Riacho da Cruz, ODB – Olho d’água Borges, L – Lucrécia, ZCPA – Zona de Cisalhamento Portalegre, ZCFG – Zona de Cisalhamento Frutuoso Gomes. Fontes geocronológicas: (1) Angelim (2006); (2) Souza et al. (2017a); (3) Galindo et al. (1995), McReath et al. (2002;); (4) Trindade et al (1999); (5) Sá et al. (2014); (6) Van Schmus et al. (2003); (7) Souza et al. (2016).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). Petrograficamente, esta suíte mostra composição variada, incluindo faialita quartzo- monzonito, quartzo sienito e quartzo monzonito, com enclaves de gabros, noritos e anortositos. A associação máfica principal constitui-se de diopsídio-hedenbergita + hornblenda ± biotita além de traços de zircão, apatita, allanita, ilmenita e titanita. Enquanto nas porções charnoquítico é constituída por diopsídio-hedenbergita + hornblenda ± faialita ± hiperstênio, com grunerita como acessório. A suíte AlcCh é geralmente intrusiva em paragnaisses, mármores e rochas calciossilicáticas da Formação Jucurutu e ortognaisses do embasamento paleoproterozoico (o Complexo Caicó). Os plutons ou corpos satélites relacionados mostram contatos intrusivos ao granitoide Tourão-Caraúbas (figura 4.4). Enclaves gabróicos são observados com noritos e anortositos associados na porção SW do pluton principal. São de granulação média-fina compostos principalmente por plagioclásio + ortopiroxênio + clinopiroxênio ± biotita, com aspectos microtexturais semelhantes aos presentes no granitoide Umarizal.
Figura 4.4 - Contato intrusivo entre os granitoides Umarizal (granito equigranular) e Tourão-Caraúbas (granito porfiritico). (A) Escala de afloramento. (B) Detalhe do contato. A ponta metálica do cabo do martelo aponta para o norte (SS02, leste da área).
4.5.1. Tectônica e Metamorfismo A região de estudo é caracterizada por três eventos tectono-metamórficos. O primeiro evento (D1/M1) afeta apenas as rochas do complexo Caicó, caracterizado pela associação biotita + hastingsita + plagioclásio + quartzo. A recristalização de feldspatos em augen- gnaisses indica fácies anfibolito (Winter, 2013).
O evento posterior (D2/M2) é o primeiro a atingir as unidades metassedimentares, sendo bem marcado nos mármores e cálciossilicáticas, representado por um bandamento metamórfico, milimétrico a centimétrico, com níveis ricos em calcita/dolomita alternado
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). com níveis escuros mais enriquecido em componentes originalmente terrígenos. As dobras associadas mostram estilos variados, comumente intrafoliais em biotita gnaisses, e comumente com mesodobras variando de fechadas a abertas, isoclinais a recumbentes, com plano axial mergulhando para NE-SW e NW-SE. O metarmofismo M2 é caracterizado pelas associações: hornblenda + plagioclásio, em biotita-gnaisses; tremolita + actinolita + diopsídio + calcita + titanita + plagioclásio + quartzo, em calciossilicáticas, e tremolita + quartzo + diopsídio, em mármores. A formação de diopsídio em mármores durante o metamorfismo M2 indica o início da fácies anfibolito (Bucher e Grapes, 2011).
O evento seguinte (D3), pode ser subdividido em dois estágios. O primeiro (D3A) é obliterado parcialmente pelo evento subsequente (D3B). A fase D3A é responsável pela formação das zonas de cisalhamento Frutuoso Gomes (ZCFG) e Portalegre (ZCPa), disposta na direção NW-SE e NE-SW, respectivamente. Marcadores cinemáticos indicam transporte para NNE na ZCFG, concomitante com transporte para sul e movimentação transcorrente sinistral na ZCPa (figuras 4.5C, D) indicando movimentação extensional pré-plutonismo e metamorfismo de contato Umarizal (Mc). Os indicadores consistem em porfiroclastos de K-feldspato com sombra de pressão assimétrica e estruturas S/C, esta última, por vezes, preenchida por veios quartzo-feldspáticos, indicando metamorfismo na fácies anfibolito (Winter, 2013).
A última fase tectono-metamórfica está ligada ao evento D3B/M3, sendo marcado por dobras de estilo normal, aberto, marcados tanto nas rochas do Complexo Caicó como na Formação Jucurutu. O bandamento milonítico formado durante reativações dextrais na zorna de cisalhamento Portalegre é representado por alternâncias de níveis félsicos e máficos nas rochas calciossilicáticas e mármores, além de forte diminuição da granulometria da rocha (figuras 4.5A, B). A lineação relacionada a este evento é caracterizada somente nos eixos de redobramento D2, cujo caimento é suave para NE. Nesta fase, a cinemática observada na zona de cisalhamento Portalegre é transcorrente dextrógira, tendo empurrão na zona de cisalhamento Frutuoso Gomes. O metamorfismo
M3 é retrometamórfico, indicado por biotita, muscovita, clorita e quartzo.
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Figura 4.5: Mesoestruturas, mostrando feições miloníticas em mármores e rochas calciossilicáticas (afloramento SS135, oeste da área). (A) Banda de cisalhamento extensional dextrógira indicando cinemática extensional normal da ZCFG pré-magmatismo Umarizal (afloramento SS122, sudoeste da área). (B) estrutura S/C de baixo ângulo, indicando transporte do embasamento para sul na região NW da área (afloramento SS147, norte da área).
4.5.2. Auréola termal As rochas da Formação Jucurutu comportam a litologia mais afetadas pela auréola térmica do pluton Umarizal, fornecendo os dados mais relevantes para a avaliação dos condicionantes intensivos no entorno do corpo ígneo. Na região de contato com o pluton forma-se uma auréola metamórfica observável até 2000 m de distância, sendo marcado por rochas parcialmente migmatizadas e com textura hornfélsica. Rochas da Formação Jucurutu que ocorrem como xenólitos no pluton Umarizal apresentam-se em diversos estágios de reabsorção pelo magma, desde exemplares intactos (bordas abruptas e angulosas) ou locais com contatos difusos ou indistintos. Nestes locais, ocorrem sillimanita-granada hornfels grosseiro derivado de biotita gnaisses, e rochas calciossilicáticas transformadas em hornfels com diferentes quantidades de granada, diopsídio, calcita e escapolita. Os migmatitos gerados possuem proporções variadas de
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). paleossoma e neossoma, os quais podem conter fenocristais de granada e agregados de sillimanita (fibrolita) quando derivados de biotita paragnaisse. Alguns xenólitos de mármores e gnaisses calciossilicáticos podem conter forsterita e wollastonita (Morais Neto, 1987), enquanto ortopiroxênio é reportado em ortognaisses encaixantes (Araújo e Archanjo, 1995). De acordo com Moecher e Essene (1990), a presença de wollastonita + meionita permite inferir temperaturas acima de 800 °C. De acordo com Spear (1995) e Bucher e Grapes (2011), a aparição de ortopiroxênio em auréolas metamórficas ocorrem no intervalo de 700 a 800 °C e 0,5 a 16 kbar. Já a presença de sillimanita e andaluzita em biotita paragnaisses parcialmente migmatizados (figuras 4.6A, B) podem estar relacionadas, de acordo com Spear (1995), a condições de temperatura acima do solidus granito hidratado (> 700°C) com pressões abaixo de 4,5 kbar.
Figura 4.6 - Evidências microscópicas do metamorfismo de contato em biotita paragnaisse encaixante (Formação Jucurutu). (A) Andaluzita (And) em paragênese com biotita (Bt) (TC66A, centro da área). (B) Sillimanita (Sil) em paragênese com biotita (MRT15, oeste da área). Ambas as fotografias em microscópio de luz transmitida, nicóis paralelos.
4.6. Geotermobarometria para a colocação do magma 4.6.1. Base teórica
Piroxênios e anfibólios são fases máficas acessórias características do plutonismo Umarizal. Diversos trabalhos teóricos e experimentais mostram que a composição química destes minerais, assim como a saturação de elementos químicos nos magmas, tais como o Zr, podem ser aplicados na determinação das condições de pressão e temperatura de cristalização do magma (Nimis, 1995; Putirka et al., 1996, 2003; Putirka, 2008; Ridolfi et al., 2010; Masotta et al., 2013; Mutch et al., 2016).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). No presente trabalho, foram utilizados os métodos piroxênio-liquidus de Putirka (2008) e Neave e Putirka (2017), baseadas nas considerações prévias de Putirka et al. (1996) e Al-em hornblenda de Mutch et al (2016), escolhidos pela especificação à magmas alcalinos diferenciados e magmas graníticos para situações de baixa pressão, respectivamente. Para validar os resultados Al-em hornblenda, foi utilizado o geotermômetro anfibólio-plagioclásio de Blundy e Holland (1990). Cálculos termométricos para estimar a temperatura de liquidus foram feitos de acordo com a concentração de Zr na rocha total (Zr-RT) de Watson e Harrison et al. (1983), Boehnke et al. (2013) e Gervasoni et al. (2016). Por fim, para efeito de comparação, também foi utilizado o software rhyolite-MELTS (Gualda et al., 2012; Gualda e Ghiorso, 2015) na modelagem termodinâmica (energia livre de Gibbs e potencial químico dos componentes sólidos finais) das fases magmáticas, considerando as condições de fO2 no tampão QFM. Para aplicar o geotermômetro de Putirka (2008) e o geobarômetro de Neave e Putirka et al. (2017), os componentes liquidus e clinopiroxênio foram calculados como fração cátion seguindo proposta de Putirka (1999), sendo os cálculos executados em planilha eletrônica de Neave e Putirka et al. (2017), de acordo com as equações E1 e E2:
4 푐푝푥 푙푖푞 푙푖푞 10 푋 푋퐶푎푂푋퐹푚 = 7,53 − 0,14 ln ( 푗푑 ) + 0,07(퐻 푂푙푖푞) − 14,90(푋푙푖푞 푋푙푖푞 ) 푻(°푲) 푐푝푥 푙푖푞 푙푖푞 2 퐶푎푂 푆푖푂2 푋퐷푖퐻푑푋푁푎 푋퐴푙 − 0,08 ln(푋푙푖푞 ) 푇푖푂2 (E1) − 3,62 ln (푋푙푖푞 푋푙푖푞 ) − 1,10(#푀푔푙푖푞) − 0,18 ln(푋푐푝푥 ) − 0,027푃(푘푏푎푟) 퐶푎푂 퐾푂0,5 퐸푛퐹푠
퐶푝푥 푇(퐾) 푋퐽푑 퐶푝푥 푷(풌풃풂풓) = −26,27 + 39,16 ln [ 2] − 4,22 ln(푋퐷푖퐻푑) 104 푙푖푞 푙푖푞 푙푖푞 푋 푋 (푋 ) 푁푎푂0,5 퐴푙푂1,5 푆푖푂2 (E2) 2 + 78,43푋푙푖푞 + 393,81 (푋푙푖푞 푋푙푖푞 ) 퐴푙푂1,5 푁푎푂0,5 퐾푂0,5 onde: 퐴 T = temperatura em graus Kelvin; P = pressão em kbar; 푋퐵 = fração molar de B em A;
#Mg = razão molar (Mg/(Fetot+Mg)); cp = clinopiroxênio; liq = razão liquidus/rocha total; DiHd = diopsídio-hedenbergita; Jad = jadeíta; EnFs = enstatita-ferrossilita; Fm = componente residual após formar DiHd (EnFs = (Fm – DiHd/2. Vale salientar que as equações de Neave e Putirka (2017) são calibradas para rochas entre 950 - 1400 °C sob condições fO2 < QFM+1. De acordo com os autores, deve-se ter cuidado no uso deste
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). geobarômetro em condições oxidantes inferiores, visto que nestes casos se pode gerar dados superestimados. O geotermômetro de Blundy e Holland (1990) usa de calibrações utilizando o equilíbrio anfibólio cálcio + plagioclásio para determinar a temperatura do sistema granítico baseando-se nas reações de equilíbrio edenita + 4 quartzo = tremolita + albita e pargasita + 4 quartzo = hornblenda + albita. O termômetro é calibrado para temperaturas entre 500 a 1100 °C e aplicado a rochas ígneas félsicas a intermediárias com quartzo, plagioclásio com anortita ≤ An92 e anfibólio com Si ≤ 7,8 cpfu. No geotermômetro de Blundy e Holland (1990), a temperatura é calculada pela equação (E3): 0,677푃(푘푏푎푟) − 48,98 푇( ± 311 퐾) = 푆푖 − 4 (E3) −0,0429 − 0,0083144 ln {( ) 푋푃푙푎푔} 8 − 푆푖 퐴푏 onde: 푃푙푎푔 P = pressão; 푋퐴푏 = fração molar de albita no plagioclásio; Si = cpfu do anfibólio. De acordo com Mutch et al. (2016), em granitoides pouco diferenciados ou em avançado estágio de solidificação, o conteúdo da Altot hornblenda é controlado pelas condições de pressão durante a cristalização. No caso do pluton Umarizal, o anfibólio é uma fase tardia na cristalização, fato ressaltado pela formação de simplectito com quartzo, além de formação em corona no piroxênio (figuras 4.7), marcando condições de cristalização próximo ao solidus, o que satisfaz a condição para sua aplicação como geobarômetro.
Figura 4.7: Fotomicrografias mostrando relações texturais em rochas do pluton Umarizal. (A) Textura de intercrescimento entre hornblenda (hbl) e quartzo (qz) (SS21, Norte da cidade de Umarizal/RN); (B) Textura tipo corona entre piroxênio da série diopsídio-hedenbergita (Di-Hd) e hornblenda (Hbl) (SS22, norte da cidade de Umarizal/RN). É importante frisar que Mutch et al. (2016) restringem a aplicabilidade do barômetro sob temperaturas de equilíbrio anfibólio cálcico-plagioclásio no intervalo 725 ± 75 °C, sendo a pressão calculada segundo a equação (E4).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). 푃(푘푏푎푟) = 0,5 + 0,331(8) × 퐴푙푡표푡 + 0,995(4) × (퐴푙푡표푡)2 (E4) A temperatura de liquidus foi calculada usando a concentração de Zr em rocha total (Zr-RT) pelas equações E5, E6, E7, referidas a Watson et al. (1983), Boehnke et al. (2013) e Gervasoni et al. (2016), respectivamente, com o zircão considerado como fase inicial na cristalização magmática.
TZr(°C) = (12900⁄[2,95 + 0,85M + ln(496000⁄Zrmelt)]) − 273,15 (E5); 10108 TZr(°C) = ( ⁄ ) − 273,15 (E6); [0,32 + 1,16M + ln(496000⁄Zrmelt)]
TZr(°C) = (ln Zr − 4,29 + 1,35 ln G)⁄0,0056 (E7). M e G são determinadas segundo as equações (E8) e (E9), em que Na, K, Ca, Al e Si em M são composições catiônicas da amostra: M = (Na + K + 2Ca)⁄(Al × Si) (E8),
G = (3 × Al2O3 + SiO2)⁄(Na2O + K2O + CaO + MgO + FeO) (E9).
A aplicação deste método foi feita com o conjunto de amostras da suíte alcalina charnoquítica, não se limitando ao pluton Umarizal, vale ressaltar que este método considera todo o Zr ligado ao processo de cristalização magmática, desconsiderando a existência de zircões herdados, por exemplo. Para efeito de comparação, também foi utilizado o software rhyolite-MELTS (Gualda et al., 2012; Gualda e Ghiorso, 2015) na modelagem termodinâmica das condições de fases magmáticas.
4.6.2. Resultados obtidos
Análises litogeoquímicas, assim como resultados termométricos (Zr-RT e modelagem termodinâmica de fases) do pluton Umarizal e de gabronorito associado estão na tabela 4.1 (apêndice C), enquanto os dados e cálculos catiônicos de piroxênio, anfibólio e plagioclásio assim como os cálculos termobarométricos estão nas tabelas 4.5 e 4.6 (apêndice C). As análises de termometria e barometria do par clinopiroxênio-liquidus (Putirka (2008) e Neave e Putirka (2017) respectivamente, utilizando-se os dados de rocha total (Apêndice C - tabela 4.4) e clinopiroxênio da amostras SS21 (este trabalho) e UCG-02 de Galindo (1993) reportadas nas tabelas 4.2 (apêndice C) resultaram em pressões de cristalização para o piroxênio de 4,6 ± 1,4 kbar e temperaturas de 911 ± 17°C, foram desconsiderados os pontos sem AlIV, como também aqueles com excesso de cátions na posição tetraédrica e Si < 1,97.
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). Para estimar a temperatura de cristalização do anfibólio utilizando os geotermômetros de Blundy e Holland (1990) foi utilizado a pressão de 4,5 kbar, conforme deduzido por associações metamórficas da auréola térmica. Deste modo, calculou-se uma pressão de alojamento do pluton Umarizal em 755 ± 20 °C. A pressão de cristalização do anfibólio foi determinada em 4,3 ± 0,6 pelo geobarômetro de Mutch et al. (2016), que se sobrepõe aos resultados obtidos acima para o clinopiroxênio. As temperaturas obtidas pelos métodos de saturação em Zr com os três métodos reportados acima para a amostra menos evoluída (SS21) é de 930 ± 16 °C, e considerando todas as amostras disponíveis é de 882 ± 31 °C. Para estimativa dos valores de liquidus utilizando rhyolite-MELTS (Apêndice C - tabela 4.4), foram obtidos os valores de 1055 ± 27 °C para a suíte AlcCh e 1216 °C para o gabronorito (MRT8).O que pode sugerir que o gabronorito não possui cogeneticidade ao grupo charnoquítico, o primeiro possuindo uma natureza mais quente possivelmente vinculada a uma origem mantélica, enquanto a suíte AlcCh possivelmente está ligada a fusão parcial da crosta inferior, ambos se alojando sob condições mais rasas. Já os resultados para temperatura de solidus estimada pelo programa são consistentes com os valores do equilíbrio anfibólio-plagioclásio.
4.7. Petrofísica e modelamento termobarométrico A modelagem térmica utilizada estima as maiores temperaturas alcançadas nas rochas encaixantes em relação ao tempo de intrusão, sendo necessário conhecer dados sobre a geometria, profundidade de alojamento, dados petrofisicos (difusividade e condutividade térmica) e temperatura inicial no momento colocação do magma. No que concerne à geometria, o formato tabular foi o que melhor se ajustou dentre os modelos mais simples (retangular, esferoide, cilíndrico, lacólito, tabular) para as equações de Jaeger (1968). Considerando formas possíveis em plano horizontal, claramente os tipos retangular, cilíndrico e esferoide não se ajustariam e, de acordo com Romam-Berdiel et al. (1995) e Cruden (1998), a viabilidade de lacólitos restringe-se a 7 km (aproximadamente 2,1 kbar), valor bem menor do que o calculado acima, da ordem de 15,8 ± 4,6 km (4,6 ± 1,4 kbar). De acordo com esses mesmos autores, para pressões superiores 2,5 kbar, uma forma lacolítica evolui para corpos tabulares ou lopolíticos. Na ausência de estimativas precisas de profundidade da câmara com base em intepretação geofísica (Araújo, 1985; Lins, 1987; Silva, 1987), assumiu-se que o magma se posicionou em profundidades equivalentes a 5,3-3,6 kbar, correspondente aos dados de barometria de anfibólio (Apêndice C). Assim, a profundidade da intrusão durante o
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). alojamento é de aproximadamente 10 a 14 km, considerando a densidade média crustal terrestre da região em 2,67 g/cm³ (Campelo, 1999), dados próximos aos verificados em campo para a densidade média da Formação Jucurutu, sendo parâmetro mais adequado para representar o background intrusivo, como também, visto que tal unidade encaixante tem a maior área de contato com o pluton. A densidade da encaixante, por sua vez, foi determinada com base em cinco amostras em 2,85 ± 0,14 g/cm³, enquanto a densidade do magma foi determinada como 2,68 ± 0.01 g/cm³ a partir de duas amostras. A modelagem térmica considerou quatro possíveis modelos para deduzir o regime de fluxo térmico para a região (Tabela 4.1). O gradiente geotérmico considerado para os modelos 1, 2 e 3 foi de 40 °C/km, proporcional, dentro da profundidade estimada, para atingir condições das fácies anfibolito inferior e xisto verde superior pré-plutonismo. Para o modelo 4, optou-se por subestimar para 35 °C/km o gradiente geotérmico, permitindo a entrada de dados no software. Caso selecionado 40 °C/km para o modelo 4, os valores retornados para temperatura seriam superestimados em virtude da natureza das estimativas de Jaeger (1968). Logo, subestimar o gradiente poderia compensar os resultados obtidos. Por sua vez, os resultados obtidos pelo programa estão na figura 4.8 (Temperatura da encaixante vs. tempo desde o momento da intrusão).
Tabela 4.1 - Parâmetros petrofísicos utilizados no modelamento térmico do magma Umarizal para cinco modelos simulando diferentes parâmetros.
Parâmetros termobarométricos e petrofísicos Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Modelo 4 Temperatura inicial do alojamento (°C) 1100 900 800 750
Profundidade de alojamento (km) 10 a 14 10 a 14 10 a 14 10 a 14
Condutividade térmica - magma (W/mK) (¹) 2,5 2,16 2,11 2,09 Densidade do magma (g/cm³) (¹) 2,68 2,68 2,68 2,68 Difusividade térmica média do magma (10-6 1,14 0,97 0,97 0,95 m2/s) (¹) Condutividade térmica média da encaixante 3,29 ± 0,91 3,29 ± 0,91 3,29 ± 0,91 3,29 ± 0,91 (W/mK) (n = 25) (n = 25) (n = 25) (n = 25) Difusividade térmica média da encaixante 1,40 ± 0,33 1,40 ± 0,33 1,40 ± 0,33 1,40 ± 0,33 (10-6 m2/s) (n = 25) (n = 25) (n = 25) (n = 25) 2,85 ± 0,14 2,85 ± 0,14 2,85 ± 0,14 2,85 ± 0,14 Densidade média da encaixante (g/cm³) (n = 17) (n = 17) (n = 17) (n = 17) Gradiente geotérmico regional (°C/Km) (2) 40 40 40 35 (1) Parâmetro estimado pelo Rhyolite-MELTS (Gualda et al., 2012). (2) Gradiente geotermal necessário para atingir a fácies anfibolito inferior no início da colocação do magma.
No estágio inicial, logo após a intrusão, o magma está a uma temperatura inicial que foi simulada para 1110 °C (modelo 1, considerando uma superestimação para a temperatura de alojamento), 900 °C (modelo 2, considerando a termometria do piroxênio
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). e zircão), 800 °C (modelo 3, considerando a termometria do anfibólio) e 700 °C (modelo 4, considerando uma subestimação para a temperatura de alojamento) formando assim um contraste de temperatura na região em torno de 600-300 °C, assumindo que as encaixantes estavam sob condições metamórficas da fácies xisto verde (400-500 °C). Nas condições acima expostas, intervalos de resfriamento de 100 a 1000 anos não apresentam mudanças significativas no perfil de temperatura da auréola metamórfica (Figuras 4.8A, B, C, D) em que são atingidas temperaturas mais elevadas na no contato com a encaixante, ultrapassando a curva de solidus do sistema granítico hidratado. Todavia, os perfis dos modelos 1,2 e 4 (Figura 4.8A, B, D) não se ajustam à extensão de migmatização, observada em mapa, da auréola termal, que pode atingir de 1 a 2 km, sendo mais coerente com o modelo 3 (Figura 4.8C). No período entre 1.000 a 10.000 anos, o contato da encaixante com o corpo magmático atinge temperatura abaixo do solidus (~700 °C) em todos os modelos. Entre 1 e 10 Ma a anomalia térmica causada pelo pluton se extingue, atingindo a situação de equilíbrio térmico (~400 °C) entre corpo ígneo e as encaixantes, embora ainda permaneça um acréscimo de calor residual desprezível nesta faixa em decorrência da natureza da função matemática nas quais os cálculos se baseiam. O modelo 3 indica que a auréola de contato atinge uma temperatura máxima de 748 °C, com processos de fusão parcial ocorrendo por aproximadamente 200 anos.
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Figura 4.8 - Representação gráfica da distância à câmara magmática considerando temperatura (°C) vs. tempo (anos) decorrido após o alojamento do magma para diversas simulações através do software desenvolvido neste trabalho (Apêndice B). São consideradas como encaixantes somente rochas do tipo biotita gnaisse da Formação Jucurutu. A temperatura de início de fusão parcial do sistema granítico foi estimada para P=4,5 kbar (Winter,2013).
4.8. Discussão A evolução geodinâmica da região de Umarizal é amplamente discutida na literatura (Galindo, 1993; Archanjo et al., 1998; Trindade et al., 1999; McReath et al., 2002; Campos et al., 2016). Porém, poucas questões foram abordadas acerca das condições metamórficas relacionadas ao magmatismo. O mapeamento da auréola metamórfica em torno do pluton Umarizal demonstra que o pico térmico gerado não atinge todas as áreas ao redor do granitoide de forma homogênea. Durante o resfriamento, rochas situadas até 2 km do contato começam a fundir parcialmente gerando migmatitos. Adicionalmente, blocos decimétricos a quilométricos da encaixante são capturados, formando feições de stopping, e parcialmente migmatizados e/ou assimilados pelo magma envolvente. Evidências de campo, observações petrográficas e microtexturais e paragêneses minerais apontam que as condições de metamorfismo pré-intrusão do pluton Umarizal transcorreu sob baixas pressões em condições transicionais entre as fácies xisto verde
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). superior e anfibolito. O alojamento magmático ocorreu após o pico tectono-metamórfico regional, sob condições de profundidades crustais de 10-14 km, que se reflete na presença de brechas magmáticas, migmatização na auréola metamórfica, presença de associações tais como andaluzita ± sillimanita + granada, meionita + flogopita + calcita nas unidades supracrustais adjacentes. De acordo com Archanjo et al. (1998) e McReath et al. (2002), o gradiente geotérmico da região associa-se a um metamorfismo regional barroviano (média-alta T e P). Campos et al. (2016) reportaram granitoides ediacaranos próximos com pressões de alojamento de aproximadamente 5,0 kbar. Todavia, tais dados não satisfazem as condições necessárias para produzir as auréolas metamórfica estudadas como visto através da análise do modelamento do regime de fluxo térmico, dados termobarométricos e petrográficos aqui apresentados. Assim, a pressão e temperaturas mais coerentes com a integração dos dados citados, durante a colocação do pluton Umarizal, aproximam-se a 4,5 kbar e ~850-800 °C, respectivamente. As condições de alta temperatura e baixa pressão (AT/BP) acima descritas não se limitam apenas a região de Umarizal. Diversos plutons graníticos ediacaranos no Domínio Rio Grande do Norte, exibem condições de metamorfismo de contato semelhantes, principalmente quando intrusivos em rochas do Grupo Seridó (Archanjo et al., 2013). As temperaturas e abrangência da auréola metamórfica destes corpos variam de um para outro, mesmo possuindo dimensões em planta semelhantes. Por exemplo, no pluton Totoró (Chagas et al., 2018) o alcance do efeito térmico é encontrado até 2,5 km do contato, enquanto no pluton de Acari pode chegar a 10 km (Souza et al., 2007). Este alcance não reflete condições apenas ligadas a geometria dos corpos magmáticos, mas também às suas propriedades petrofísicas, temperatura de liquidus e solidus, gradiente geotermal e composição das rochas encaixantes durante a intrusão. A tabela 4.2 sumariza modelos termais reportados na literatura para exemplos do interior do DRN e no seu limite com a Zona Transversal. São apresentados dados sobre extensão da auréola termal, profundidade de colocação, geometria e idade do corpo ígneo, e gradiente geotérmico.
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Tabela 4.2: Comparação entre análises de modelos térmicos realizados em corpos intrusivos na Província Borborema, em condições AT/BP, por diversos autores e a realizada no pluton Umarizal.
Parâmetros comparativos de modelagem térmica Alcance Corpo Extensão Modelo metamor Série λenc To ∇ P U-Pb Intrusivo Aflorante Geométrico -fismo magmático (W/mk) (°C) (°C/km) (kbar) (Ma) (km) 3,29 ± 4,45 ± 583 ± Umarizal ~300km² Tabular < 2,0 Alcalino ~800 45 0,91 0,61 1,8(1) Calcio- 2,42 ± 1,96 ± 597 ± Totoró(4) ~100km² Esfera < 2,5 ~800 90 Alcalino 0,36 0,73 5,7(2) Calcio- 4,00 ± 577 ± Acari(5) ~300km² Tabular < 15 2,71(*) 700 30 Alcalino 0,50 5,0(2) Cilindro e 3,21 ± 573 ± Catingueira(6) ~12 km² < 2,5 Peralcalino 771 60 < 3,0 Tabular 0,39 14(3)
(1) Souza et al. (2017a); (2) Archanjo et al. (2013); (3) Souza et al. (2017b); (4) Chagas et al. (2018); (5) Carvalho (2016) com dados petrofisicos teóricos; (6) Cunha et al. (2018). Abreviaturas: λenc – condutividade térmica da encaixante, To – temperatura inicial da intrusão, ∇ - gradiente geotérmico, P – pressão.
Analisando modelagens térmicas recentemente realizadas de intrusões ediacaranas no nordeste da Província Borborema (Carvalho, 2016; Valcácio et al., 2017a; Chagas et al, 2018; Cunha et al., 2018) é possível verificar que a consideração de apenas um ou dois parâmetros é insuficiente para estimar o comportamento de uma auréola metamórfica. Por exemplo, embora o pluton Umarizal esteja relacionado a séries magmáticas alcalinas e, portanto, sendo de natureza mais quente que magmas cálcio-alcalinos (Frost e Frost, 2011), o mesmo não produz auréolas metamórficas tão afastadas quanto o pluton Catingueira, de natureza subalcalina, e que possui menor extensão aflorante, porém com maior gradiente geotérmico (Cunha et al., 2018) em relação a Umarizal. Logo, uma estimativa válida para evolução térmica de uma região necessita de um grande acervo do conhecimento reológico das rochas encaixantes assim como o contexto estrutural associado. É importante ressaltar que as idades dos plutons ediacaranos posicionados em contexto de AT/BP situam-se em uma faixa temporal restrita. Archanjo et al. (2013) reportam a idade U-Pb em zircão de 597 ± 6 e 577 ± 5 Ma para Totoró e Acarí, respectivamente. A idade deste último é muito próxima do valor de U-Pb (zircão) de 583 ± 1,8 Ma de neossoma de paragnaisse no contato do pluton Umarizal (Souza et al., 2017a), que também corresponde a idade de diversos plutons ediacaranos no DRN (figura 4.2 e tabela 4.2). Destes, associações indicativas de regimes de AT/BP se restringem apenas aqueles intrusivos no Grupo Seridó, com o pico de idades ediacaranas (~590 ± 10 Ma), sugerindo uma relevante contribuição térmica em escala regional neste período (600 – 570 Ma). Além disso, no contexto do ciclo Brasiliano/Pan-Africano, regiões no oeste da
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). África exibem unidades ediacaranas similares ao pluton Umarizal, com geração de auréolas metamórficas a migmatização de supracrustais em regimes de AT/BP como no caso de complexos charnoquíticos de Toro, Rahama, Indare e Bauchi na Nigéria (Oyawoye, 1964, 1965; Dada, 2008; Ademeso, 2010). Em um contexto mais amplo, tais extensões poderiam significar anomalias térmicas significativas na crosta ediacarana do orógeno Brasiliano-Pan-Africano.
4.9. Conclusões A integração de dados geológicos, petrográficos, geoquímica de rocha total e mineral, petrofísicos, e equações de evolução térmica 1D para a região do pluton Umarizal permitem listar as seguintes conclusões: a) associações metamórficas nas rochas encaixantes indicam uma pressão máxima de alojamento do pluton Umarizal de aproximadamente 4,5 kbar e temperatura de cerca de 800 °C até 1-2 km do contato; b) cálculos termobarométricos com fases ígneas indicam cristalização de piroxênio em 4,6 ± 1,4 kbar e 912 ± 17 °C, com equilíbrio do par anfibólio cálcico-plagioclásio em 755 ± 32 °C, e 4,5 ± 0,6 kbar; c) o modelo térmico que melhor se ajustou aos dados geológicos e petrofisicos sugere temperaturas iniciais em torno de 800 °C para o alojamento do e o pico do metamorfismo de 100 – 1000 anos após a intrusão; d) o grande número de intrusões ediacaranas em contexto geológico, metamórfico, estrutural e geoquímico na Província Borborema, nordeste do Brasil, e no oeste da África, permite interpretar indica um pico térmico expressivo durante o final (600-570 Ma) da orogênese Brasiliana/Pan-africana.
4.10. Agradecimentos Os autores agradem ao programa de Pós-graduação em Geodinâmica e Geofísica da (PPGG) e aos laboratórios de geofísica (Departamento de Geofísica) e Engenharia de Materiais, todos da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), pela infraestrutura disponibilizada e concessão do espaço físico. Assim como, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e a Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) por bolsa de Doutorado (SNV) e auxílios à pesquisa (ZSS, projetos 449616/2014-2 e 305661/2016-7)
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4.11. Apêndices
Apêndice A – Métodos e procedimentos analíticos 4.11.1. Cartografia geológica e coleta de dados Nesta etapa, procedeu-se a revisão da literatura geológica e cartográfica disponível na literatura, processamento digital de imagens de sensores remotos (fotografias aéreas na escala 1:70.000 e imagens de satélite Landsat 7 ETM+) e novas informações obtidas em campo, resultando no mapa geológico da região de interesse. A amostragem foi acompanhada por descrição detalhada de dados estruturais plano-lineares distribuídos em 178 afloramentos e 182 amostras, das quais 35 foram selecionadas para confecção de seções delgadas e 10 para estudos petrofísicos. A este conjunto de pontos, adicionaram- se informações de 158 afloramentos compilados de trabalhos anteriores (Araújo, 1985; Galindo, 1993; Silva et al., 2015). Dentre estes pontos, aqueles com evidências de metamorfismo de contato (porfiroblastos, hornfels, associações metamórficas, migmatização) foram revisitados e reavaliados, objetivando embasar o modelamento de evolução termal do magma e seu efeito nas encaixantes.
4.11.2. Petrografia Nesta etapa, foram descritas 101 seções delgadas com uso de microscópios de luz transmitida Olympus BX41 e Leica DMLP (com charriot acoplado) do Departamento de Geologia e do Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica da UFRN. A contagem de pontos foi realizada em 30 seções delgadas representativas do conjunto de amostras, usando um charriot acoplado ao microscópio Leica DMLP. Para cada uma destas seções, foram contados entre 500-700 pontos, utilizando-se o software Hardledge.
4.11.3. Petrofísica As análises petrofísicas foram efetuadas a partir de dados de condutividade térmica, difusividade térmica, calor específico e densidade de rocha. Os três primeiros foram determinados sob condições de temperatura controlada e constante de 21°C, a partir de 10 amostras confeccionados nas dimensões 10x10x3 cm, utilizando-se o aparelho Quickline-30s Thermal properties analyzer, do laboratório de propriedades físicas das rochas, Departamento de Geofísica - UFRN. A Figura 4.9 mostra a configuração e sequência de medições na superfície da amostra.
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Figura 4.9 - Metodologia de aquisição de dados petrofísicos em tabletes de amostras com dimensões de 10x10x3 cm (Valcácio et al., 2017b).
A densidade foi determinada por meio de uma balança analítica de precisão Shimadzu aux-220 do Laboratório de Engenharia de Materiais da UFRN. Foram medidas dez amostras representativas, sendo duas do pluton Umarizal (SS21 e SS1B), uma do pluton Tourão-Caraúbas (SS4), cinco da Formação Jucurutu (SS86, SS36, SS38, SS48 e SS40), uma do Complexo Caicó (SS74) e uma de migmatito da auréola de contato (SS55B). De cada amostra foram confeccionados 3 cubos, cada qual com 3 cm de aresta, com cada cubo submetido às seguintes etapas de pesagem: a seco (em estufa a 100°C por 24 h), saturado (após submerso em água destilada por 24 h) e submerso (utilizando cubos saturados). O cálculo da densidade seguiu o princípio de Arquimedes de acordo com a equação (E10):
ρ = (푃푠푒푐표⁄(P푠푎푡 − 푃푠푢푏)) × ρá푔푢푎 (E10), Em que:
ρ = densidade da amostra, Pseco - peso a seco, Psat = peso após saturação em água, Psub = peso em submersão, ρágua = densidade da água destilada (1g/cm³).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). 4.11.4. Análise química de rocha total e mineral Os dados geoquímicos de rocha total foram obtidos a partir de amostras previamente fragmentadas e submetidas ao laboratório comercial ALS Brasil, onde foram pulverizadas e analisadas por ICP-AES e ICP-MS, com perda ao fogo calculada por aquecimento a 1000 °C. Os erros analíticos são menores que 5% para óxidos e 10-15% para elementos traços. Os dados de química mineral de anfibólio e piroxênio foram obtidos em secções delgadas polidas de amostras de rocha, usando-se um JEOL-JXA-8230 EMP do IG/UnB, com cinco espectrômetros, operando com voltagem de 15 kV, corrente de 10 nA, tempo de contagem de 10 segundos e feixe de elétrons com diâmetro de 1 μm. Foram usados padrões sintéticos e naturais, sendo os erros analíticos menores que 2,0% para SiO2,
Al2O3, Fe2O3, MgO, MnO, CaO e TiO2, e 4,0–6,0% para Na2O e K2O. Estes dados foram integrados aos obtidos por Galindo (1993), que utilizou uma microssonda CAMECA Camebax da Université des Sciences de Nancy II, França, operando com tensão de 1,5 kV, corrente de 10 mA, tempo contagem de 6 segundos feixe de 1-3 μm. O cálculo da fórmula estrutural do anfibólio foi efetuado utilizando a planilha excel de Locock (2014) e classificação do Hawthorne et al. (2012). Para o piroxênio, a formula estrutural e razões Fe2+/Fe3+ foram calculadas com base em 4 cátions e 6 oxigênios (Droop, 1987). O plagioclásio foi determinado seguindo-se as recomendações do Apêndice II de Deer et al. (2013), e assumindo todo Fe como Fe2+, atribuindo fórmula estrutural para 32 oxigênios respectivamente.
4.11.5. Análises termobarométricas e de equilíbrio de fases magmáticas Estimativas geotermométricas foram calculadas a fim de estimar condições de temperatura de liquidus para o magma Umarizal. Para isto, contou-se com os métodos de Zr-Rocha Total (Zr-RT) e equilíbrio de fases magmáticas. O primeiro foi efetuado seguindo proposições de Watson e Harrison (1983), Boehnke et al. (2013) e Gervasoni et al (2016). Para o segundo método, aplicou-se o software rhyolite-MELTS (Gualda et al., 2012; Gualda e Ghiorso, 2015), considerando a fugacidade de oxigênio no tampão QFM. Nos dois casos, foram usados como base de cálculo os dados de química de rocha total da amostra menos diferenciada. Para cálculos geobarométricos, foram empregados o equilíbrio clinopiroxênio-liquidus (Putirka, 2008; Neave e Putirka, 2017) e Al-em hornblenda (Mutch et al., 2016).
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). Apêndice B – Programa de modelagem térmica unidimensional para corpos tabulares Jaeger Simulator v.0.9a 4.11.6. Modelamento de fluxo térmico O modelo de resfriamento do pluton Umarizal, executado neste trabalho, foi desenvolvido através de um programa em linguagem python, que pode ser operado por meio do console (Apêndice B - tabela 4.3) ou através de uma interface gráfica (figura 4.10). Ambos foram produzidos através do ambiente de desenvolvimento integrado Visual Studio Code.
Figura 4.10: Tela inicial do software Jaeger Simulator (v.0.9.a) desenvolvido para gerar os modelos estimativos de fluxo térmico para o pluton Umarizal.
O software desenvolvido baseou-se na equação de transferência de calor 1-D com variáveis de heterogeneidade, espacialidade e temporalidade da condução de calor, em que a solução da equação de resfriamento condutivo foi feita pelo método “The infinite sheet” considerando o efeito do gradiente geotérmico (Jaeger, 1964). Como premissa, o cálculo de modelagem térmica é realizado segundo a equação (E11):
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2 퐾푚푎푔 × √휆 푇0 × ( 2 ) 푥 푥 퐾 × √휆푚푎푔 + 1 − 1 푑 푑 ( ) (E11), 푇 = 2 × 푒푟푓 − 푒푟푓 + 푔 × 푙 퐾 × √휆 2 휆 × 푡 2 휆 × 푡 1 + ( 푚푎푔 ) 2 × √ 2 × √ 2 [ ( 푑2 ) ( 푑2 )] {[ 퐾 × √휆푚푎푔 ] } Em que:
T = temperatura final da encaixante em um ponto “x”, T0 = Temperatura inicial do magma, x = distância de um ponto qualquer ao centro da intrusão em planta, d = metade da espessura da intrusão, k = difusividade térmica da encaixante, kmag = difusividade térmica do magma, λ = condutividade térmica da encaixante, λmag = condutividade térmica do magma, t = tempo, g = gradiente geotérmico e l = profundidade da intrusão.
Para t = 0 (instante inicial da intrusão) a temperatura imediata de contato (Tc) é expressa pela seguinte equação (E12),
퐾 × 2√휆 퐾 × 2√휆 [ 1 ⁄ 1 ] ( ) 푇푐 = { 푇0 × ( 2 ) 1 + ( 2 ) } + 푔 × 푙 퐾 × √휆1 퐾 × √휆1 (E12), Em rochas similares, em que a condutividade e difusividade térmica da encaixante
2 2 e magma são iguais, ou (퐾1 × √휆) = (퐾 × √휆1), a temperatura da encaixante (Tc) pode ser 1 simplificado como × T + (푔 × 푙). 2 0 O software, denominado Jaeger Simulator, permite estimar o fluxo de calor em torno de um corpo magmático tabular e simular as mudanças locais no gradiente geotérmico causadas pela fonte de calor. Para isto, utiliza-se de parâmetros térmicos e petrofisicos para simulação do fluxo térmico no meio rochoso e, assim, verificar qual o parâmetro termobarométrico é matematicamente mais coerente para representar o alojamento e resfriamento do magma em função do tempo e consequentemente a coerência dos dados termobarométricos com efeitos metamórficos nas rochas encaixantes. O modelo não se aplica quando o produto do gradiente geotérmico pela profundidade é maior que metade da temperatura inicial, visto que nestas condições o produto do gradiente térmico pela profundidade produz um incremento superestimado na temperatura inicial do contato. Com exceção da temperatura final da encaixante (T) e o tempo (t), os demais parâmetros utilizados na equação E11 são dados de entrada do programa (figura 4.11). Como saída, o programa gera um gráfico de T (°C) vs. t (anos) às distâncias arbitradas pelo usuário. É possível plotar em um mesmo gráfico múltiplas distâncias da intrusão para fins de avaliação do comportamento da auréola térmica gerada (figuras 4.12A, B).
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Figura 4.11: Interface para entrara de dados petrofisicos, geotérmicos, geométricos e valores de parâmetros de cálculo para modelagem térmica no programa Jaeger Simulator.
Figura 4.12: Janelas de resultado de dados geradas após devidamente informada as entradas solicitadas. Em (A), plot de Temperaturas vs. tempo em gráfico semilog; em (B) dados estatísticos de temperatura máxima para curvas de distância gerada .
Embora existam outros softwares disponíveis para modelagem térmica de corpos tabulares baseados nas soluções de Jaeger (1959, 1964), grande parte são modificações ou focados à sistemas vulcânicos (por exemplo, Delaney, 1988; Gvirtzman e Garfunkel, 1996; Wohletz et al, 1999; Wang, 2013), o uso desses softwares em corpos plutônicos de grande porte podem acarretar bugs, lentidão ou inconsistências ao modelamento. Logo,
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL). foi preferível pelos autores o desenvolvimento de um programa mais próximo a solução original de Jaeger (1964).
Tabela 4. 3: Código-fonte python com o algoritmo comentado do programa de modelagem térmica desenvolvido. Neste código foram utilizadas as equações de Jaeger (1964) para corpos intrusivos tabulares.
Código-fonte python Comentário from math import sqrt, erf Importação de bibliotecas para import matplotlib.pyplot as plt cálculos matemáticos, criação from time import sleep as wait de gráficos e temporizador para dinâmica de interface do usuário.
print("=+"*80) Cabeçalho: Identificação do print('\033[1mJAEGER SIMULATOR V.0.1.b\033[0m'.center(160)) software e desenvolvedor e print('\033[1mModelamento do fluxo térmico para corpos instituição vinculada. tabulares\033[0m'.center(160).upper()) print('\x1B[3mDesenvolvido por Samir do Nascimento Valcácio\x1B[23m'.center(160)) print(f'{"Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)":^160}') print(f'{"Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG)":^160}') print() print('Referência: Valcácio, S.N. (2020), Efeito térmico provocado pelo pluton ediacarano Umarizal em rochas do Grupo Seridó (RN): Implicações estruturais,') print(" "*20,end='') print('mineralógicas e petrofísicas. Tese de doutorado, Programa de Pós- Graduação em Geodinâmica e Geofísica, 146 p.') print("=+"*80)
nomemodel = input("\nInforme um identificador para este modelo (p. ex. Modelo Solicitação de dados para 1): ") identificação do modelo
print("\nDADOS TERMOMÉTRICOS") Solicitação de dados To = float(input("Insira a temperatura inicial do magma [°C]: ").replace(",",".")) termométricos.
#DADOSPETROFÍSICA Solicitação de dados print("\nDADOS PETROFÍSICOS") petrofisicos. #MAGMA K1 = float(input("Insira a condutividade térmica do magma [W/mK]: ").replace(",",".")) k1 = float(input("Insira a difusividade térmica do magma [m2/s]: ").replace(",",".")) K = float(input("Insira a condutividade térmica da encaixante [W/mK]: ").replace(",",".")) k = float(input("Insira a difussividade térmica da encaixante [m2/s]: ").replace(",","."))
#DADOSCARTOGRÁFICOS Solicitação de dados print("\nDADOS CARTOGRÁFICOS") cartográficos d = (float((input("Insira a espessura da intrusão: ").replace(",","."))))/2 #ESPESSURA HORIZONTAL DA INTRUSÃO x = d # QtdDist = int(input("Qual a quantidade de distâncias calculada?" )) DistInc = int(input("Qual a o valor do incremento em relação a cada distância?" )) distX = [] for dists in range(0,int(QtdDist+1)): distX.append(x+(float(DistInc*dists)))
#GRADIENTE GEOTERMICO Solicitação de dados acerca da print("\nDADOS GEOTÉRMICOS") geoterma anterior a intrusão g = float(input("Insira o gradiente geotérmico anterior a intrusão [°C/km]: ")) l = float(input("Insira a profundidade da intrusão [km]: "))
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#LISTAS DE ARMAZENAMENTO Definindo uma lista para listaT = [] armazenar valores de for listas in enumerate(distX): temperatura e tempo para as listaT.append([]) distâncias solicitadas. listat = [] for listas in enumerate(distX): listat.append([]) listalegenda = [] for c,v in enumerate(distX): listalegenda.append(str(int(v-d))+' km')
#CALC_GEOTER_MIN Cálculo de condições mínimas tmax = int(input("Insira por quantos anos o modelo irá ser executado: ")) geotérmicas e de temperatura inctempo = int(input("Insira o incremento de anos calculado: ")) inicial do contato. incT=g*l sigma = (K1*sqrt(k))/(K*sqrt(k1)) if incT>(0.5*To): incT = 0.499*To sigma = 1 gdelta = incT/l print("Condições de gradiente inadequados, condição máxima de %.0f °C/Km na profundidade de %.0f Km"%(gdelta,l)) print("recalculado a partir do gradiente térmico máximo para o modelo.") wait(3) Tc = To*(sigma/(1+sigma))+incT if Tc>To: Tc = To sigma = 1 print("A temperatura inicial do contato é %.2f"%(Tc))
#MODELAMENTO TERMICO Cálculo de temperatura em if tmax>1000: função do tempo na distância for modelos,v in enumerate(distX): do contato intrusão- epsilum = distX[modelos]/d enxaixante, seguido de for t in range(1, 1000, 1): armazenamento em lista. tau = (k * t) / (d ** 2) T = (To * (sigma / (1 + sigma))) * ((erf((epsilum + 1) / (2 * sqrt(tau)))) - (erf((epsilum - 1) / (2 * sqrt(tau))))) + incT listaT[modelos].append(T) listat[modelos].append(t) if T == ((g*l)+10): break for t in range(1001, tmax, inctempo): tau = (k * t) / (d ** 2) T = (To * (sigma / (1 + sigma))) * ((erf((epsilum + 1) / (2 * sqrt(tau)))) - (erf((epsilum - 1) / (2 * sqrt(tau))))) + incT listaT[modelos].append(T) listat[modelos].append(t) if T == ((g*l)+10): break else: for modelos in enumerate(distX): epsilum = x/d for t in range(1, tmax, inctempo): tau = (k * t) / (d ** 2) T = (To * (sigma / (1 + sigma))) * ((erf((epsilum + 1) / (2 * sqrt(tau)))) - (erf((epsilum - 1) / (2 * sqrt(tau))))) + incT listaT[modelos].append(T) listat[modelos].append(t) if T == ((g*l)+10): break
#MAIOR TEMPERATURA ALCANÇADA Informar ao usuário as for temps,v in enumerate(distX): temperaturas máximas para print(f'A maior temperatura alcançada a {(listalegenda[temps])} foi cada distância solicitada {max(listaT[temps]):.2f}')
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#PLOTS Plote de temperaturas for temps,p in enumerate(distX): calculadas (no tempo de 1 a plt.semilogx(listat[temps],listaT[temps]) 106 anos) para cada distância solicitada no gráfico semilog #LEGENDAS T vs. t, seguido de armazenada plt.legend(listalegenda) em lista, ajuste fino do enquadramento do gráfico e #FRAME geração de gráfico com os plt.title(nomemodel) devidos plotes. plt.ylim(0,1200) plt.xlim(1,tmax) plt.xlabel("t (anos)") plt.ylabel("T (°C)") plt.show() sair = input("Digite qualquer coisa para sair: ") Saída do programa
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Apêndice C – Análises geoquímicas de rocha total e mineral
Tabela 4.4 - Composição química de rocha total das amostras e resultados termométricos pelos métodos Zr-RT e modelagem termodinâmica de fases (fO2= QFM) para as amostras UCG-02 (quartzo sienito, compilado de Galindo, 1993) e SS21 (faialita quartzo-monzonito, este trabalho) do pluton Umarizal.
Este trabalho Galindo (1993) Faialita Desvio Norito quartzo- Quarto monzonitos, quartzo sienito e equivalente charnoquítico Monzogranitos Sienogranitos Média padrão monzonito MRT8 SS21 U-02* U-44* U-142* U-01* U-93* U-18* U-54* U-73* U-334** U-118** U-11 U-45 U-48 U-57
SiO2 (%) 53,20 63,30 63,62 66,02 66,57 66,89 68,59 69,21 69,25 69,35 66,27 67,53 67,84 68,40 69,77 75,06 66,93 4,55
Al2O3 (%) 19,75 15,50 15,86 14,25 15,59 15,74 14,46 14,30 14,51 14,75 15,66 14,91 13,86 14,03 13,75 12,99 14,99 1,51
Fe2O3t (%) 8,40 6,01 5,58 4,14 5,08 5,16 3,39 4,14 3,72 4,21 5,73 4,32 6,28 4,54 3,84 2,59 4,82 1,38 MnO (%) 0,10 0,11 0,11 0,07 0,09 0,11 0,06 0,07 0,07 0,07 0,12 0,06 0,07 0,07 0,07 0,05 0,08 0,02 MgO (%) 4,46 0,26 0,19 0,27 0,54 0,20 0,17 - - 0,26 0,40 0,30 0,72 - - 0,14 0,66 1,21 CaO (%) 7,91 2,19 2,08 1,94 1,99 1,92 1,45 1,20 1,27 1,60 2,30 1,77 2,15 1,62 1,18 1,11 2,11 1,60
Na2O (%) 3,65 4,22 3,97 3,85 4,12 3,66 3,49 3,40 3,54 3,10 4,10 3,34 3,12 3,52 3,40 3,25 3,61 0,35
K2O (%) 1,07 5,70 6,39 5,79 6,02 6,38 6,12 5,94 6,33 6,02 5,56 6,55 5,50 5,25 5,44 5,55 5,60 1,27
TiO2 (%) 0,94 0,56 0,50 0,46 0,57 0,45 0,32 0,30 0,30 0,42 0,61 0,44 0,68 0,40 0,34 0,26 0,47 0,17
P2O5 (%) 0,20 0,09 0,16 0,14 0,13 0,06 0,13 0,14 0,12 0,12 0,16 0,17 0,26 0,19 0,19 0,03 0,14 0,06 PF (%) 0,38 0,00 0,21 - - - 0,63 0,53 0,29 - - 0,25 0,41 0,63 0,62 - 0,40 0,21 Total (%) 100,06 97,94 98,24 96,65 100,34 100,28 98,59 98,95 99,14 99,64 100,49 99,34 100,46 98,31 98,35 100,83 99,23 1,16 Zr (ppm) 137,00 1150,00 962,00 678,00 643,00 735,00 491,00 707,00 598,00 616,00 665,00 606,00 569,00 515,00 470,00 337,00 617,44 229,68 (1) TZr (°C) - 947 931 895 891 914 878 925 900 910 895 893 885 885 883 850 898 24 (2) TZr (°C) - 915 898 855 852 883 842 902 868 884 856 858 847 851 853 812 882 31 (3) TZr (°C) - 927 920 887 857 907 863 936 899 904 859 873 836 862 876 834 864 26 Liquidus(4) (°C) 1216 1090 1051 1072 1085 1080 1033 1031 1059 1027 1093 1063 1076 1030 1017 1019 1065 48 Solidus(4) (°C) 711 685 670 642 685 602 619 626 719 602 673 693 696 700 552 639 657 47
(1) Watson e Harrison et al. (1983), (2) Boehnke et al. (2013), (3) Gervasoni et al. (2016), (4) Gualda et al. 2012.
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Tabela 4.5 - Composição química de clinopiroxênio do pluton Umarizal, com fórmula estrutural (calculada para 4 cátions e 6 oxigênios) e resultados termobarométricos baseados em Putirka (2008) e Neave e Putirka (2017).
Galindo(1993) EsteTrabalho
UCG-02 SS21 Desvio Média 1 2 3 4 5 6 C1(1).17 C1(2).18 C1(3).19 C2(1).28 C2(2).29 C3(1).38 C3(2).39 C4(1).55 Padrão
SiO2 (%) 48,37 47,30 48,93 49,03 49,70 47,56 49,38 48,79 48,02 49,08 49,17 48,62 48,03 47,63 48,54 0,74
TiO2 (%) 0,08 0,14 0,27 0,28 0,27 0,10 0,35 0,05 0,19 0,26 0,20 0,48 0,39 0,74 0,27 0,18
Al2O3 (%) 0,68 0,70 0,63 1,11 0,81 0,50 0,90 0,91 0,91 0,82 0,93 0,72 0,84 0,80 0,80 0,15 FeO (%) 25,49 25,66 25,04 25,37 24,73 24,25 24,80 24,67 25,08 24,54 24,19 25,02 25,44 24,35 24,90 0,48 MnO (%) 1,11 0,59 0,60 0,65 0,81 1,17 0,73 0,81 0,95 0,71 0,74 0,63 0,70 0,71 0,78 0,18 MgO (%) 2,69 2,52 2,38 2,53 2,75 1,65 4,01 3,91 4,11 3,99 3,98 3,85 3,73 3,85 3,28 0,82 CaO (%) 20,02 19,88 20,07 20,24 20,17 20,68 19,92 20,18 20,24 20,33 20,32 20,20 19,74 19,99 20,14 0,23
Na2O (%) 0,33 0,50 0,37 0,37 0,42 0,38 0,45 0,40 0,37 0,49 0,43 0,37 0,44 0,42 0,41 0,05 Total (%) 98,77 97,29 98,29 99,58 99,66 96,29 100,54 99,72 99,87 100,22 99,96 99,90 99,32 98,48 99,13 2,83
Si (cpfu) 1,983 1,966 2,016 1,991 2,013 2,006 1,970 1,963 1,929 1,962 1,971 1,957 1,946 1,943 1,973 0,026 Ti (cpfu) 0,002 0,004 0,008 0,009 0,008 0,003 0,010 0,001 0,006 0,008 0,006 0,015 0,012 0,023 0,008 0,006 Al(iv) (cpfu) 0,017 0,033 - 0,009 - - 0,030 0,037 0,043 0,038 0,029 0,034 0,040 0,039 0,025 0,016 Al(vi) (cpfu) 0,015 0,001 0,031 0,044 0,039 0,025 0,012 0,005 - 0,001 0,015 - - - 0,017 0,016 Fe3+ (cpfu) 0,023 0,064 - - - - 0,031 0,060 0,116 0,059 0,036 0,053 0,080 0,063 0,042 0,035 Fe2+ (cpfu) 0,851 0,828 0,863 0,862 0,838 0,855 0,796 0,770 0,727 0,762 0,775 0,790 0,782 0,767 0,805 0,044 Mn (cpfu) 0,039 0,021 0,021 0,022 0,028 0,042 0,025 0,028 0,032 0,024 0,025 0,021 0,024 0,025 0,027 0,006 Mg (cpfu) 0,164 0,156 0,146 0,153 0,166 0,104 0,239 0,235 0,246 0,238 0,238 0,231 0,225 0,234 0,198 0,047 Ca (cpfu) 0,879 0,886 0,886 0,881 0,875 0,934 0,852 0,870 0,871 0,871 0,872 0,871 0,857 0,874 0,877 0,019 Na (cpfu) 0,026 0,040 0,030 0,029 0,033 0,031 0,035 0,031 0,029 0,038 0,033 0,029 0,035 0,033 0,032 0,004
Wo (%) 45,86 45,79 46,75 46,46 46,58 49,35 44,41 44,97 44,44 45,14 45,41 44,80 44,08 45,07 45,651 1,354 Em (%) 8,57 8,08 7,71 8,08 8,84 5,48 12,45 12,13 12,56 12,32 12,38 11,89 11,59 12,07 10,297 2,382 Fs (%) 45,57 46,13 45,53 45,46 44,58 45,17 43,14 42,90 42,99 42,54 42,20 43,31 44,33 42,86 44,052 1,340
P (kbar) 3,7 1,1 5,6 5,6 6,3 4,9 2,6 1,9 - 0,2 3,2 - - - 3,5 2,1 T (°C) 912 895 923 925 929 877 922 914 - 900 922 - - - 912 17
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL).
Tabela 4.6 - Composição química do plagioclásio e anfibólio do pluton Umarizal, com fórmula estrutural calculada para 8 e 23 oxigênios respectivamente. No cálculo do 2+ anfibólio foi considerado Fe(t) como Fe . Termometria baseada em de Blundy e Holland (1990) e barometria baseada em Mutch et al. (2016).
Galindo(1993) EsteTrabalho Plagioclásio Anfibolio Anfibolio UCG-02 Desvio UCG-02 SS21 Desvio Média Média Padrão Padrão 1 2 1 2 4 5 6 7 C1(1).1 C1(1).2 C1(1).3 C3(2).1 C3(3).1 C3(4).1 C3(5).1 SiO2 63,20 63,83 63,52 0,45 40,48 40,03 43,32 39,31 40,61 40,86 41,70 41,47 41,62 40,71 40,75 40,12 39,70 40,82 1,04 TiO2 - - - - 1,15 1,16 0,14 0,43 0,39 0,17 0,58 0,63 0,80 1,24 0,65 0,72 1,23 0,71 0,39 Al2O3 23,10 23,11 23,11 0,01 9,36 10,34 8,51 10,68 10,46 9,53 8,91 9,25 8,75 8,83 9,56 9,75 10,37 9,56 0,72 FeOt 0,03 0,08 0,06 0,04 28,83 29,12 30,95 31,03 30,80 31,23 29,36 29,54 31,01 30,60 30,11 30,42 29,95 30,23 0,81 MnO - - - - 0,49 0,51 0,51 0,72 0,07 0,09 0,30 0,35 0,32 0,32 0,33 0,42 0,40 0,37 0,17 MgO - - - - 1,81 1,66 1,74 1,51 1,51 1,78 3,50 3,55 3,50 3,10 3,19 3,14 2,92 2,53 0,85 CaO 4,38 4,27 4,33 0,08 10,82 10,31 9,29 10,48 10,55 10,74 10,46 10,60 10,16 10,03 9,96 10,29 10,13 10,29 0,40 Na2O 8,97 8,88 8,93 0,06 2,00 1,74 1,22 1,58 1,75 1,59 1,49 1,44 1,31 1,48 1,30 1,51 1,60 1,54 0,21 K2O 0,36 0,33 0,35 0,02 1,32 1,30 1,05 1,21 1,26 1,08 1,03 1,03 1,05 1,15 1,18 1,27 1,37 1,18 0,12 Total 100,04 100,50 100,27 0,33 96,26 96,17 96,73 96,95 97,40 97,07 97,32 97,84 98,50 97,47 97,03 97,65 97,65 97,23 0,64
Si 2,797 2,816 2,81 0,01 6,611 6,515 6,925 6,349 6,544 6,586 6,611 6,534 6,513 6,479 6,474 6,369 6,311 6,525 0,154 Ti - - - - 0,141 0,142 0,017 0,052 0,047 0,021 0,069 0,075 0,094 0,148 0,078 0,086 0,147 0,086 0,046 Al(tot) 1,205 1,201 1,20 0,00 1,801 1,983 1,603 2,033 1,987 1,811 1,664 1,717 1,614 1,657 1,791 1,824 1,941 1,802 0,148 Al(iv) - - - - 1,389 1,485 1,075 1,651 1,456 1,414 1,389 1,466 1,487 1,521 1,526 1,631 1,689 1,475 0,154 Al(vi) - - - - 0,412 0,498 0,528 0,382 0,531 0,397 0,275 0,251 0,127 0,136 0,265 0,193 0,254 0,327 0,141 Fe2+ 0,001 0,003 0,002 0,001 3,938 3,822 3,633 3,572 3,881 3,744 3,282 3,197 3,084 3,275 3,113 3,168 3,246 3,458 0,315 Fe3+ - - - - - 0,135 0,407 0,620 0,178 0,411 0,547 0,643 0,878 0,705 0,789 0,810 0,611 0,565 0,239 Mn - - - - 0,068 0,070 0,069 0,098 0,010 0,012 0,040 0,047 0,042 0,043 0,044 0,056 0,054 0,048 0,022 Mg - - - - 0,441 0,403 0,415 0,364 0,363 0,428 0,827 0,834 0,817 0,736 0,756 0,743 0,692 0,601 0,197 Ca 0,208 0,202 0,20 0,00 1,893 1,798 1,591 1,814 1,822 1,855 1,777 1,789 1,704 1,710 1,696 1,750 1,725 1,763 0,079 Na 0,770 0,759 0,76 0,01 0,633 0,551 0,381 0,502 0,549 0,501 0,462 0,446 0,405 0,463 0,407 0,474 0,501 0,483 0,069 K 0,020 0,019 0,02 0,00 0,275 0,270 0,214 0,249 0,259 0,222 0,208 0,207 0,210 0,234 0,239 0,257 0,278 0,240 0,026 OH - - - - 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 2,000 -
An (%) 20,82 20,60 20,71 0,16
Ab (%) 77,15 77,51 77,33 0,26
P (kbar) 4,32 5,07 3,59 5,29 5,09 4,36 3,81 4,00 3,63 3,78 4,28 4,41 4,90 4,35 0,59
T(°C) 738 759 670 791 754 743 738 753 755 763 763 786 798 754 32
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VALCÁCIO, S.N. | MODELAMENTO TERMAL DA AURÉOLA METAMÓRFICA PROVOCADA PELO PLUTON EDIACARANO UMARIZAL, PROVÍNCIA BORBOREMA (NE DO BRASIL).
CONCLUSÕES GERAIS
Capítulo 5
VALCÁCIO, S.N. | CONCLUSÕES GERAIS
5. CONCLUSÕES GERAIS
As principais conclusões obtidas com os dados aqui apresentados estão listadas abaixo. a. Diversos plutons intrusivos (no final do Ediacarano) em rochas do embasamento gnássico paleoproterozoico e supacrustais neoproterozoicas ocorrem na região de Umarizal, sendo reconhecidos 6 corpos intrusivos principais na área, Umarizal, Caraúbas-Tourão, Portalegre, Quixaba, Prado e Serrinha dos pintos.
b. As características geoquímicas das rochas estudadas possibilitaram reavaliar e definir um comportamento alcalino transicional a cálcio-alcalino para o pluton Umarizal, relacionado a fusão de rochas granulíticas da crosta inferior, com consequente formação de mineralogia anidra de alta temperatura.
c. Mega-estruturas profundas acondicionaram o alojamento para um ambiente crustal mais raso por transporte via dicking controlado pelas zonas de cisalhamento Portalegre e Frutuoso Gomes, incialmente em regime extensional com posterior fechamento transpressivo; o volumoso material em ascensão (associação do tipo anortosito-mangerito-charnoquito-granito rapakivi granito) colapsa ou aglutina-se em formato tabular, apresentando pouca ou nula foliação magmática.
d. O mapeamento geológico permitiu a identificação de uma aréola térmica com alteração significativa das rochas até a fusão parcial, no entorno de 1 km até pontualmente 2 km do pluton Umarizal.
e. Parâmetros petrográficos permitem atribuir condições de alojamento sob baixa pressão (> 4,5 kbar), sendo representado pela formação de andaluzita, sillimanita, e condições de alta temperatura (~ 800 °C), pela presença de escapolita, granada, flogopita na auréola metamórfica.
f. A integração de dados termobarométricos e modelos térmicos utilizando dados petrofisicos e análises químicas permitiram atribuir temperaturas na faixa de 800 °C para o alojamento do pluton Umarizal, com o aporte térmico causado durando pelo menos 1 Ma na região.
g. A análise geocronológica U-Pb em zircão do neossoma migmatítico (580 ± 4 Ma), do granitóide Tourão-Caraúbas (589 ± 4 Ma) e Umarizal (587,2 ± 2,3 e 563,7 ± 6,2 Ma) forneceram idades correspondendo a contextos dinâmicos provavelmente similares para os granitoides e com um pico térmico de aproximadamente 20 m.a. (585-565 Ma) para a região.
h. Comparações com granitos similares, em idades, química e condições formadoras, encontrados no W da África permite correlacionar o evento do magmatismo AlcCh a uma condição de maior extensão dentro do contexto da evolução da Provincia Borborema durante as etapas finais do Ciclo Brasiliano, correspondendo a uma fase de alto aporte térmico e granitogênese de AT/BP.
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