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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2016.tde-08012016-145912
Document
Author
Full name
Luiz Rogério Bastos Leal
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1998
Supervisor
Committee
Teixeira, Wilson (President)
Cordani, Umberto Giuseppe
Marinho, Moacyr Moura
Noce, Carlos Mauricio
Oliveira, Elson Paiva de
Title in Portuguese
Geocronologia U/Pb (Shrimp), 207Pb/206Pb, Rb/Sr, Sm/Nd e K/Ar dos terrenos Granito/Greenstone do bloco do Gavião: implicações para a evolução arqueana e proterozóica do Cráton do São Francisco, Brasil
Keywords in Portuguese
Geocronologia
Abstract in Portuguese
O Bloco do Gavião (BG) na porção setentrional do Craton do São Francisco (CSF), NE do Brasil, compreende um dos mais antigos segmentos de crosta arqueana da Plataforma Sul-Americana. O BG é caracterizado por diferentes períodos de acresção e retrabalhamento de crosta continental ao longo de sua história evolutiva, notadamente entre o Arqueano e Paleoproterozóico. O conjunto de informações apresentadas nesta tese, aliado a dados da literatura revela que o arcabouço litoestratigráfico do BG é representado principalmente por três unidades geológicas principais: (i) Terrenos graníticos-gnáissicos-migmatíticos, correspondendo a associações plutônicas de tonalitos, trondhjemitos e granodioritos (TTG) e granitos arqueanos, gerados entre 3,42 e 2,85 Ga atrás; (ii) sequências supracrustais tipo greenstone belts (e.g. Contendas-Mirante e Umburanas) evoluídas entre o Arqueano e o Paleoprotetozóico; (iii) rochas granitóides calcio-alcalinas peraluminosas e levemente metaluminosas do Paleoproterozóico, intrusivas nos terrenos TTG e nos greenstone belts arqueanos, com idades variando entre 2,0 e 1,9 Ga. As análises isotópicas 'ANTPOT. 207 Pb/ ANTPOT 206 Pb' em zircões dos terrenos TTG fortemente migmatizado do BG, nas proximidades da cidade de Brumado, revelaram a presença de duas populações de zircões. A primeira com idade de 3300'+ OU -' 45 Ma (7 cristais) que representa a época de cristalização destes terrenos TTG. A segunda população de zircões foi datada em 2910'+ OU -' Ma (2 cristais), e representa a idade do primeiro evento de metamorfismo/migmatização. Análises 'ANTPOT 207 Pb/'ANTPOT 206 Pb' em zircões de outro afloramento destes terrenos TTG, porém sem migmatização, revelaram idade de 3202'+ OU -' 15 Ma (4 cristais). Esta idade é admitida como representante da época de cristalização do protótipo destes gnaisses. As análises Sm/Nd dos terrenos TTG da região de Brumado revelaram idades modelo 'T IND. DM' variando entre 3,26 e 3,36 Ga e ''épsilon' IND. Nd(t)' entre -3,5 e +0,7. Estes dados sugerem a ocorrência de acresções juvenis à crosta continental durante o Arqueano, com envolvimento diferencial de materiais crustais. Os dados geoquímicos, particularmante os elementos terras raras produzidos para os terrenos TTG revelam moderados conteúdos de terras raras leves ('La IND. N'= 83,5), baixos de terras raras pesadas ('Yb IND. N'=2,5) e padrão levemente fracionado '(La/Yb) IND. N'=34, além de ausência de anomalia negativa de Eu, mostrando que estas rochas possuem composição similar àquelas de terrenos TTG de outros continentes, bem como de outros segmentos continentais arqueanos do CSF (ex: Sete Voltas, Boa Vista). Para os corpos granitóides arqueanos intrusivos nos terrenos gnáissicos-migmatíticos (TTG), denominados informalmente de Lagoa da Macambira e Malhada de Pedras, foram realizadas análises químicas e isotópicas Rb/Sr, Sm/Nd e 'ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206 'Pb' IND. (zircão)'. O granitóide Lagoa da Macambira, apresenta padrão composicional (Si'O IND. 2', 'K IND. 2'O, 'Al IND. 2''O IND. 3', Rb/Sr, Th/U, Zr/Y) similar aos terrenos TTG, diferindo destes por apresentar anomalia positiva de Ta, negativa de Sr e padrão de distribuição de ETR mais fracionado '(La/Yb) IND. N'=48, e idade de formação 'ANTPOT. 207 Pb'/ 'ANTPOT. 206 Pb' de 3146 '+ OU -' 24 (5 cristais). A análise Sm/Nd deste granitóide revelou idade modelo Sm/Nd 'T IND. DM'=3,34 Ga e ''épsilon' IND. Nd(t=3.15)'= -1,5, indicando o envolvimento de materiais continentais primitivos na gênese deste granitóide. O granitóide de Malhada de Pedras possui composição granodiorítica e natureza química (e.g. elementos traços e terras raras) similar àquela dos granitóides arqueanos pós-tectônicos e difere dos terrenos TTG e do granitóide Lagoa de Macambira por apresentar maiores valores de 'K IND. 2'O, Rb, Ba e menores de Ca, Ta e Ce, além de conteúdos de terras raras leves mais elevados. As análises isotópicas Rb/Sr revelam que este corpo posicionou-se na crosta há 2840 '+ OU -' 134 Ma atrás. Por outro lado, a razão inicial isocrônica de 'ANTPOT. 87 Sr'/'ANTPOT. 86 Sr'= 0,706 e o ''épsilon' IND. Nd(t=2,85)'= -5,1, revelam que este granitóide foi formado a partir de reciclagem de protólitos continentais com idades em torno de 3.3 Ga, corroborado pela sua idade modelo Sm/Nd 'T IND. DM'= 3,27 Ga. Os dados geocronológicos apresentados nesta tese em conjunto com outros da literatura, indicam que o BG teve sua principal época de acresção juvenil entre 3,4 e 3,1 Ga atrás. Este processo acrescionário é pontuado por múltiplas intrusões de rochas da suíte TTG e granitos cálcio-alcalinos de médio e alto potássio. Este plutonismo, em escala regional, é representado por episódios de formação de crosta juvenil e/ou retrabalhada, conforme evidenciado por valores de ''épsilon' IND. Nd(t)' positivos e negativos. Estes fenômenos sucessivos de formação de suítes TTG resultaram na consolidação de uma extensa plataforma continental há cerca de 3,1-3,0 Ga atrás. Sobre esta plataforma arqueana se instalou o greenstone belt de Umburanas (GBU). As análises isotópicas U/Pb (Shrimp) de zircões detríticos de quartzitos-conglomeráticos de unidade inferior do GBU, revelaram idades variando entre 3335 e 3040 Ma. Estas idades representam contribuições de diferentes materiais crustais à bacia do GBU e indicam uma idade máxima de sedimentação da unidade inferior há cerca de 3,0 Ga atrás. Adicionalmente, determinações isotópicas 'ANTPOT. 207 Pb'/ 'ANTPOT. 206 Pb' em zircões das metavulcânicas félsicas da unidade média do GBU, revelaram idade de 2744 '+ OU -' 15 Ma (8 cristais), representando a época de cristalização destas rochas metavulcânicas. Por outro lado, as análises isotópicas Sm/Nd das metavulcânicas máficas-ultramáficas da unidade inferior e félsicas da unidade média do GBU, apontam a ocorrência de processos de contaminação crustal dos terrenos TTG, associados à formação destas rochas, ratificando, portanto, o caráter ensiálico da evolução do GBU. Este greenstone belt foi intrudido por granitóides crustais cálcio-alcalinos e alcalinos datados em 2,6-2,5 Ga atrás. Durante o Paleoproterozóico, o Bloco do Gavião foi alvo de extensa granitogênese intrusiva nos terrenos gnáissico-migmatíticos (TTG) e nos greenstones belt arqueanos. Este magmatismo é representado particularmente pelos granitóides cálcio-alcalinos peraluminosos e metaluminosos de Rio do Paulo, Caculé, Espírito Santo, Iguatemi, Serra da Franga, Lagoa Grande-Lagoinha e Umburanas. Os dados geocronológicos [Rb/Sr e 'ANTPOT. 207 Pb'/ 'ANTPOT. 206 'Pb' IND. (zircão)'] obtidos para os granitóides de Rio do Paulo, Caculé, Espírito Santo e Iguatemi, revelam idades de cristalizaçao em torno de 2,0 Ga, associados à evolução do ciclo Transamazônico. Os dados isotópicos Sr-Nd revelam valores de razão inicial [('ANTPOT. 87 Sr'/ 'ANTPOT. 86 Sr') IND.1'=0,704 - 0,770] e [(''épsilon' IND. Ndt'= -6,1 a -13,4] compatíveis com uma natureza crustal para estes granitóides. Tal envolvimento é também suportado pelos dados geológicos e geoquímicos [e.g. enriquecimento em elementos LIL (K, Rb, Ba e ETRL) em relação aos HFS (Ti, Zr, Y, etc)], indicando que estas rochas são produtos de reciclagem da crosta continental arqueana do BG, conforme também apontado pelas idades modelo Sm/Nd [('T IND. DM')= 2,6-3,5 Ga]. Com respeito a ambiência tectônica deste granitóide, os dados isotópicos, geocronológicos e petroquímicos ora apresentados, juntamente com aqueles disponíveis para outros granitóides transamazônicos do BG, indicam que estes plútons foram formados em ambiente colisional envolvendo os segmentos crustais dos Blocos do Gavião e Jequié. Finalmente, as idades mais jovens presentes no BG (c.a. 1,2-0,45 Ga) representam a atuação de eventos tectonotermais, os quais produziram rejuvenescimento parcial ou total dos sistemas isotópicos Rb/Sr e K/Ar durante os ciclos Espinhaço e Brasiliano. Em particular, as idades K/Ar mostram o efeito de episódios de resfriamento regionais mais jovens, relacionado ao ciclo geotectônico Brasiliano.
Title in English
Not available.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
The Gavião Block (GB) in the northern portion of the São Francisco Craton-Northeast of Brazil, constitutes one of the oldest Archean fragments of the South American Platform Archean crust. GB underwent several events of juvenil accretion and reworking of continental crust along its evolutionary history, notably between the Archean and the Paleoproterozoic. The set of information presented in this thesis, together with data from the literature, reveals that GB lithostratigraphic framework is mainly represented by three major geologic units: (i) granitic-gneissic-migmatitic terranes, corresponding to TTG plutonic associations (tonalites, trondhjemites and granodiorites) and Archean granites formed between 3.42 and 2.85 Ga; (ii) supracrustal sequences of greenstone belt type (e.g. Umburanas), evolved between the Archean and the Paleoproterozoic; (iii) Paleoproterozoic peraluminous to slightly metaluminous calc-alkaline granitoid rocks, intrusive in the TTG terranes and Archean greenstone belts, with ages varying between 2.0 and 1.9 Ga. 'ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206 Pb' isotopic analyses were carried out in two zircons populations from strongly migmatized TTG terranes found in the proximity of Brumado: the first population (7 crystals) is taken as representative of the crystallization period of the TTG terranes at 3300 '+ OU -' 45 Ma; the second (2 crystals) represents the age of the first event of metamorphism/migmatization at 2910 '+ OU -' 10 Ma. 'ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206 Pb' analyses in zircons from an outcrop of non-migmatized TTG in the area yielded a 3202 '+ OU -' 15 Ma age (4 crystals), interpreted to be the crystallization period of the gneiss protolith. Sm/Nd analyses on the TTG rocks of the Brumado region yielded 'T IND. DM' model ages varying between 3.26 and 3.36 Ga and ''épsilon' IND. Nd(t)' between -3.5 and +0.7. These data suggest the occurrence of juvenile accretions to the continental crust during the Archean, with differential involvement of crustal materials. The geochemical data of rare earth elements corresponding to the TTG terranes revealed moderate LRRE contents ('La IND. N'=83,5), low HREE contents ('La IND. N'=2,5) and a fairly fractionated pattern '(La/Yb) IND. N'=34, besides lack of negative Eu anomaly, showing that these rocks have similar compositions to those TTG terranes of cratonic continents, as well as some Archean rocks from CSF (e.g. Sete Voltas, Boa Vista). Chemical and isotopic [(Rb/Sr, Sm/Nd and ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206 'Pb' IND. (zircon)'] analyses were carried out in samples from Archean granitoid plutons informally named Lagoa da Macambira and Malhada de Pedras, intrusive in the TTG terranes. The Lagoa da Macambira granitoid presents compositional pattern (Si'O IND. 2', 'K IND. 2'O, 'Al IND. 2''O IND. 3', Rb/Sr, Th/U, Zr/Y) similar to the TTG terranes, differing from them in presenting positive Ta anomaly, negative Sr anomaly and more fractionated REE distribution pattern '(La/Yb) IND. N'=48. The 'ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206 Pb' formation age of 3146 '+ OU -' 25 Ma (5 zircon crystals). Sm/Nd analyses on Lagoa da Macambira granitoid yielded 'T IND. DM' model ages of 3.34 Ga and ''épsilon' IND. Nd(r=3.15)' = -1.5, indicating the involvement of primitive continental materials in the genesis of this granitoid. The Malhada de Pedras granitoid has a granodioritic composition and chemical nature (e.g. trace and rare earth composition) similar to Archean post-tectonic granitoids of another continents and differs from the TTG terranes and the Lagoa da Macambira granitoid in having higher values of 'K IND. 2'lO, Rb, Ba and lower Ca, Ta e Ce contents, besides higher LREE contents. A Rb/Sr whole rock isochron for the Malhada de Pedras granitoid yields ca. 2840 '+ OU -' 134 Ma, interpreted as the emplacement age. On the other hand, initial 'ANTPOT. 87 Sr'/'ANTPOT. 86 Sr' ratio of 0.7061 '+ OU -' 0,0005 and ''épsilon' IND. Nd(t=2.85) = -5.1 show that this granitoid generated from recycling of continental protoliths with ages around 3.3 Ga, as pointed out by Sm/Nd 'T IND. DM' model age of 327 Ga. The geochronological data indicate that GB had a major juvenile accretion period between 3.4 and 3.1 Ga. This accretionary process is marked by multiple intrusions of rocks from the TTG suite and medium- to high-K calc-alkaline granites. In regional scale, this plutonism is represented by episodes of juvenile crustal formation and/or crustal reworking, as evidenced by positive and negative ' ANTPOT. 'épsilon' Nd(t)' values. These processes resulted from the consolidation of an extensive continental platform ca. 3.1-3.0 Ga ago. In this Archean platform the Umburanas greenstone belt (UGB) was installed. U/Pb isotopic analyses by SHRIMP in detrital zircons from conglomeratic quartzites corresponding to the UGB lower unit yielded ages varying between 3335 and 3040 Ma. These ages represent contributions from different crustal materials to the UGB basin and point to a maximum sedimentation age of 3.0 Ga for this lower unit. Additionally, "ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206 Pb' isotopic determinations in zircons (8 crystals) from the felsic metavolcanic rocks corresponding to the UGB middle unit yielded 2744 '+ OU -' 15 Ma, which represents the time of crystallization of these metavolcanic rocks. On the other hand, the Sm/Nd isotopic analyses for the mafic-ultramafic metavolcanic rocks of the lower unit and felsic rocks of the middle unit revealed crustal contamination processes during the UGB volcanism. This ratifies the ensialic character of this greenstone belf, in agreement with field relations. UGB was intruded by crustal calc-alkaline and alkaline granitoids dated at 2.6-2.5. During the Paleoproterozoic, the TTG terranes of GB and Archean greenstone belts were targets for intense intrusive granite genesis. This magmatism is particularly represented by the peraluminous and metaluminous calc-alkaline granitoids from Rio do Paulo, Caculé, Espírito Santo, Iguatemi, Serra da Franga, Lagoa Grande-Lagoinha and Umburanas. The geochronological data [Rb/Sr and 'ANTPOT. 207 Pb'/'ANTPOT. 206(zircon)'] obtained for the Rio do Paulo, Caculé, Espírito Santo and Iguatemi granitoids showed crystallization ages around 2.0 Ga, associated with the evolution of the Transamazônico cycle evolution. The Sr-Nd isotopic data (initial 'ANTPOT. 87 Sr'/'ANTPOT. 86 Sr' ratios in the 0.704-0.770 range and ''épsilon' IND. Nd(t)'= -6.1 to -13.4) are compatible with a crustal nature of these granitoids. Such involvement is also supported by the geological and geochemical data (e.g. LILE enrichment - K, Rb, Ba e REE) in relation to HFSE (Ti, Zr and Y), indicating that these rocks are products of recycling of the GB Archean continental crust, as also pointed by Sm/Nd model ages between of 2.6-3.5 Ga. Regarding tectonic setting, the geochronological, geochemical and isotopic data presented here, together with those available for other Transamazonic granitoids within GB, indicate that these plutons were formed during the collision between Gavião and Jequié crustal blocks. Finally, the youngest ages present in GB rocks (ca. 1.2-0.45 Ga) represent the role played by tectonothermal events, which produced partial or total rejuvenation of the Rb/Sr and K/Ar isotopic systems during the Espinhaço and Brasiliano cycles. In particular, K/Ar ages illustrate the effect of younger regional cooling episodes related to the Brasiliano geotectonic cycle.
 
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Publishing Date
2016-01-12
 
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