PETROLOGIA, GEOÇÜIMICA DE ELEMENTOS MAIORES. TRAÇOS, TERRAS SARAS E ISOTOPOS (Sr. O, H. S) NOS BATÜLITOS DA MEROOCA E MC- CAMBO, CEARA. NORDESTE DO BRASIL ALCIDES HOBREGA SIAL DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA, UFPE RECIFE, PE TESE APRESENTADA PARA O CONCURSO DE PROFESSOR-TITULAR NO DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA, CENTRO DE TECNOLOGIA, UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO RECIFE, 1989 Dedico este trabalho A TODOS OS BRASILEIROS QUE LUTAM PARA ENGRADECER O NOSSO PAIS, SEM DESCANSO OU DESÂNIMO, TRANSMI- TINDO ENTUSIASMO E ESPERANÇA, INDO MUITO ALÉM DO SEU DEVER ÍNDICE p- ABSTRACT 1 HESÜMO 4 1. introdução 8 2. Trabalhos anteriores ; l2 3. Agradecimentos 17 4. Estruturas dos batôlitos da Heruoca e Mocambo 19 5. Descrições petrogràficas 23 5.1. O batôli to grani tico da Meruoca 23 5.1.1. Texturas 36 5.2. O batòlito graniticó de Mocambo 40 5.2.1. Texturas ^ 5.2.2. Aurèolas de contato 47 5.2.3. Os xenòlitos e autólitos 50 5.3. Os diques a oeste de Serra da Meruoca 51 6. Química Mineral 6.1.Técnicas analíticas..... 57 6.2.0 batôli to da Meruoca 57 a) Feldspatos 58 b) Anfibólio 65 c) Biotita 71 d) Fe-olivina (faialita) 79 e) Minerais oxido de ferro... 79 6.3. 0 batòlito de Mocambo..... 83 a) Feldspatos 86 b) Anfibólio 86 c) Biotita 89 d) Minerais oxido de ferro.. 93 7. Isôtopos de 0, H e 5. 96 7.1. Técnicas analíticas 99 7.2. Isôtopos de oxigênio no batòli.to da Meruoca 1Oi 7.3. I só topos de hidrooéneo no òatôlito da Meruoca 116 7.4. Isôtopos de oxigênio no batôlito de Mocambo 120 7.5. Isôtopos de oxigênio nos diques a oeste da Serra da Heruoca 122 7.6. Isôtopos de enxofre nos batôlitos da Meruoca e Mocambo 122 t. Geoqulmica de elementos maiores e traços 126. 9.1. O batôlito da Meruoca 124 5.2. O batôlito de Mocambo 169 8»3. Os diques a oeste da Serra da Meruoca 175 9. Gecquimica de elementos terras raras 177 9.1. Técnicas analíticas...... 177 9.2. Batôlitos da Meruoca e Mocambo 178 10. Sis\amática Rb-Sr 183 10.1. Técnicas analíticas 181 10.2. Isocrona para o batôlito da Meruoca 183 10.3. Isocrona para o batôlito de Mocambo 188 10.4. Isocrona para o conjunto de diques a oeste da Serra da Meruoca 191 11. Origem e "emplacement" dos batôlitos da Meruoca e Mo- cambo e diques. a oeste da Serra da Meruoca 192 12. Sumário e conclusões ....209 13. REFERENCIAS 213 14. Apêndice 229 a) Localização e descriç&o petrográfica das amos- tras analisadas 229 15. Anexos Mapas de afloramento e geológico simplificado. ii ' . • ÍNDICE DE FIGURAS p» Figura 1 : Mapa de situação dos òatólitos da Meruoca e Mo- cambo * Figura i : Proporção modal de auartzo-alcali feldspato-pla- gioclàsio (Classificação da IUGS. 1973) 26 Figura 3 : Seqüência de cristalização (Meruoca) 30 Figura 4 : Seqüência de cristalização (Mocambo) *6 Figura 5 : Composição de feldspatos (Meruoca e Mocambo) 62 Figura 6 : Classificação de Leake (1976) para anfibôlios (Meruoca e Mocambo). 70 IV Figura 7 : Al total vs Al nos anfibôlios ( Meruoca e Mo- cambo ) Figura 8 : Diagramas Al vs Fe/(Fe + Mg) para biotitas( Me- ruoca e Mocambo) .76 Figura 9 : Padrão de distribuição de 60 18 (Meruoca, rocha total, f eldspato) 105 Figura 10 : Padr5o de 60 18 (Meruoca, biotita, quartzo) 106 Figura 11 : Diagrama SiO* vs 601 8 (batôlito da Meruoca)... .107 Figura 12 : Diagrama DF vs 60 18 (rocha total) .108 Figura 13 : a) Diagrama L Kf.Bi vs à Q_Bi, b) AQ_Bi vs ABi (batôlito da Meruoca) 112 18 Figura 14 : Diagrama 60 vs 6D (Meruoca) 119 Figura 15 : Correlação entre 6 D vs R2Q (Meruoca). 121 Figura 16 : índice de alcalinidade vs SiO» (Meruoca, Mo- cambo) 125 Figura 17 i Diagrama de Barker (Meruoca; 149 ill Al tlUeruoc e Figura it : Diagrama Fe-O3 ~ 2°3 * Mocambo* 151 Figura 19 : Diagrama AFM, contrastando os batôlitos da Me- ruoca , Mocambo e diques 152 Figura 20 : Diagrama O-Ab-Or (Meruoca. Mocambo) 154 Figura 21 : Diagrama An-Ab-Or (Heruoca. Mocamoo >.. 156 Figura 22 : Histograna mostrando"a variado de D.I. (Me- ruoca e Mocambo) 157 Figura 23 : índice de diferenciaçlo (D.I.l vs R20rCa0 (Me- ruoca , Mocambo) 158 Figura 24 : Diagrama (Na + K)/Al vs SiO2 la) e MgO vs Zr (Meruoca) 159 Figura 25 : Histograma para elementos traços (Meruoca) 161 Figura 26 : Diagramas Rb vs Ba, Na.O vs K^O e Rb vs Sr (Meruoca) 162 Figura 27 : Mapa de distribuição de F (Meruoca) 166 Figura 28 : Diagrama de concentração ("spidergrams") Figura 29 : Diagrama de Barker (batôlito de Mocambo) 170 vs Fe K vs Fe 3 Al vs Figura 30 : Diagramas A12°3 2°3' 2° 2°3 ' 2°3 l71 K20 e Na2O vs Fe2O3 (Mocambo) 0 Figura 31 : Ka2O vs K- (Mocambo) 174 Figura 32: Abundância de elementos terras raras (Meruoca e Mocambo) .• 180 Figura 33: Isòcrona Rb-Sr (Meruoca) 187 Figura 34 : Isòcrona Rb-Sr (Mocambo)... 189 Figura 35 : Isòcrona Rb-Sr (diques a oeste da Meruoca) .190 Figura 36 : Diagrama R^ - R2 (Meruoca e Mocambo) 207 lv tMDICE DE TABELAS P- Tabela 1 : Composição nodal (batôlito da Meruoca) 25 Tabela 2 : Composição modal (batôlito de Mocambo) 41 Tabela 3 : Composição modal (diques a oeste da Serra da Meruoca) 53 Tabela 4 : Análises de feldspatos (Meruoca) 59 Tabela 5 : Temperatura de cristalização estimada a partir de feldspatos (Meruoca) 64 Tabela 6 : Análises de anfibôlios (Meruoca) 66 Tabela 6a : Fórmulas minerais (anfibôlios, Meruoca) 67 Tabela 6b : Pressões estimadas a partir da química dos anf ibôlios (Meruoca e Mocambo) 68 Tabela 7 : Análises de biotita (Meruoca) 74 Tabela 7a : Fórmulas estruturais (biotita, Meruoca) 7^ Tabela 8 : Temperaturas estimadas para a cri.i •. ... ,3o de biotita (Meruoca) 78 Tabela 9 : Análises de olivina (faialita, Meruoca) 80 Tabela 10 :Análises de minerais oxido de ferro (Meruoca).... 81 Tabela 11 : Análises de feldspatos (Mocambo) 85 Tabela 12 : Temperatura de cristalização estimada a partir de feldspatos (Mocambo) 86 Tabela 13 : Análises de anf ibôlios (Mocambo)....' 87 Tabela 13a : Fórmulas minerais para anfibôlios (Mocambo).... 88 Tabela 14 : Análises de biotita (Mocambo) 90 Tabela 14a : Fórmulas estruturais (biotita, Mocambo) 91 Tabela 15 : Temperaturas estimadas para a cristalização de biotitas (Mocambo)..... 93 • v • Tabela 16 : Análises de ilmenita (MocamboI 9* Tabela 1*7 : Isôtopos de oxigênio em rocha total (Heruoca, Mocambo , diques J • IC2 Tabela 1* : Isôtopos de oxigênio em minerais coexisten- tes f Heruoca) 111 Tabela 19 : Temperatura de cristalização it _ Ri} para rochas da Meruoca 11* Tabela 20 : D/H para biotitas (Meruoca) 117 Tabela 20-A : Isôtopos de enxofre fMeruoca e Mocambo) 123 Tabela 21 : Análises químicas, realizadas em Salvador, Bahia (Meruoca) 127 Tabela 21-A : Análises químicas realizadas na SUDENE (Me- ruoca ) 131 Tabela 22 : Normas CIPW e alguns parâmetros petroquímicos para análises realizadas em Salvador, BA (Me- ruoca ) 134 Tabela 22-A : Normas CIPW e alguns parâmetros petroquími- cos para análises realizadas na SUDENE, Re- cife (Meruoca) 138 Tabela 23 : Análises químicas, realizadas na SUDENE (Mo- cambo ) 141 Tabela 24 : Normas CIPW e alçuns parâmetros petroquímicos para análises realizadas na SUDENE (Mocambo).... Tabela 25 : Análises químicas de diques a oeste da Serra da Meruoca 147 Tabeal 26 : Normas CIPW para diques a oeste da Serra da Meruoca 148 Tabela 27 : Análises de elementos terras raras (Meruoca e vi Mocambo) 2t : Análises de isòtopos de Sr (Heruoca. Mocam- bo e diques a oeste da Serra da Heruoca) »84 tabela 29 : Cálculos das isòcronas Rb-Sr íMeruoca, Hocam- bo e diques a oeste da Serra da Heruoca) 185 Tabela 3O : Semelhanças e divergências entre os batôlitos Heruoca e Mocambo 193 Tabela 31 : Comparação entre elementos terras traços na ?•»- ruoca. Mocambo e diques a oeste da Serra da Heruoca e leucogranitos e riolitos (Taylor et alli, 1968) 202 vii ÍNDICE DE FOTOS p. Foto 1: Aspecto «orfolôgxco da 5«rra õo Car nu tia taarcan- te peneplanizaçio} 23 roto 2: Feição morfolôçica «a "pio-de-açuear", aa porção oeste do batôlito de Mocaaoc 2Z Foto 3: Faialita inclusa e» anfibõlio ferrlfero, batò- lito da Meruoca 28 Foto 4: Fenocristal de quartzo parcialmente reabsorvido, ba- tôlito da Meruoca 28 Foto 5: Aspecto textural do batôlito da Meruoca, onde cris- tais de quartzo 34 Foto €: Dique basaltico. Serra da Meruoca 34 Foto 7: Facies fina do batôlito da Meruoca com fenocris- tais de feldspato potássico (textura rapakivi) 37 Foto 8: Intercrescinento gráfico, batôlito da Meruoca 37 Foto 9: Enclaves subarredondados, batôlito de Mocambo 43 Foto 10 : Acamanento igneo, batôlito de Mocanbo *3 Foto 11: Aurèola de contato, batôlito de Mocambo 43 vili ABSTRACT The unfoliated Heruoca batholith with an area of 4OO k**, almost completely bounded by faults, represents a lofty, barely exhoaed alkalic to peraikalic Massif. The smaller, anfoliated Ho- caabo batbolith, with an area oX itO Ka*, is boanded at its west- er» side by well-developed thermal aureole of variable thickness, and by the Cafe-Ipueiras fault at its eastern side. Both plutons, «•placed at a high level in the crust, are located at about 24O KB west of Fortaleza, state of CearA, Brazil. A nearby HE' trending dike set related to the saae thermal event, with dikes soaetiaes over 1O ka long, cut low-grade aetaaorphic rocks of the Obejara Group. Fayalite-bearing granite at the northern part and fayalite- -free granites, alkali-feldspar granite and quartz syenites at the southern part are the aain rocks of the Neruoca batholith. In the fayalite-bearing rocks, crystallisation began with fayalite, zir- con and apatite, followed by ilaenite, plagioclase, alkali-felds- par, hastingsitic hornblende and annite. In the fayalite-free rocks (some are aegirine and/or riebeckite-bearing rocks) differ- ent crystallization sequences were observed.