Geodynamic evolution of the Southern Brasília orogen (SE Brazil): new petrochronological insights from UHT and HP metamorphic rocks

Autor: TEDESCHI, Mahyra
Přispěvatelé: Antonio Carlos Pedrosa Soares, Tiago Amancio Novo, Ivo Antonio Dussin, Claudio de Morisson Valeriano, Renato de Moraes, Carlos Eduardo Ganade de Araújo, Pierre Lanari, DUSSIN, Ivo Antônio, NOVO, Tiago Amâncio, LANARI, Pierre, HERMANN, Jörg, SOARES, Antônio Carlos Pedrosa, VALERIANO, Claudio de Morisson, MORAES, Renato de, ARAÚJO, Carlos Eduardo Ganade de, RUBATTO, Daniella
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Repositório Institucional de Geociências-RIGEO
Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM)
instacron:CPRM
Popis: O Orógeno Brasília Meridional é um dos orógenos edificados em volta do paleocontinente do São Francisco durante a amalgamação do Gondwana Oeste. Sua evolução é descrita como resultado da subducção da margem passiva da placa do São Francisco sobre a placa do Paranapanema, com evolução para uma orogenia colisional, durante a qual formou-se uma pilha de nappes vergentes para leste. Neste cenário, alguns compartimentos tectônicos têm papel fundamental na compreensão da evolução subducção-colisão na área: as rochas do arco magmático da Nappe Guaxupé metamorfisadas em temperatura ultra-alta, cujas idades e assinaturas isotópicas do magmatismo e metamorfismo, bem como a fonte do calor do metamorfismo, são debatidas; e os retro-eclogitos, uma vez que, rochas de pressão (ultra)-alta podem fornecer informações sobre os processos de subducção, colisão e exumação. Como uma característica comum às rochas da Nappe Guaxupé, os dados U-Pb em zircão formam um espalhamento na Concórdia. Por isso, análises de textura (imagens CL), Lu-Hf e U-Pb foram realizadas em zircão para determinação das idades de cristalização dos protólitos. A nappe revelou abrigar, além de rochas do arco magmático, as primeiras ocorrências do embasamento e de opdalito de ca. 790 Ma, cuja origem é incerta. Um granulito máfico bandado forneceu uma idade de cristalização de 2559 ± 66 Ma para um protólito juvenil (Hf(2550) = +2,7 a +10,0). A maioria das bordas de zircão marca o evento Brasiliano (ca. 600700 Ma), enquanto 15% das análises registra um evento incomum em ca. 2,4 Ga. A mesma abordagem foi aplicada para opdalito e revelou a primeira rocha com idade de cristalização em 786 ± 10 Ma (Hf(786)= -12,6 a -13,4) na nappe. Atividade magmática mais jovem, interpretada como originada em ambiente de arco continental, é registrada pelo granulito máfico bandado em 691 ± 3 Ma (Hf(690) = -8,2 a -12,6) e pelo enclave máfico granulítico, sincrônico à anatexia, em 664 ± 9 Ma (Hf(660)= -5,9 a -11,4). A comparação entre as distribuições relativas de dados de zircões metamórficos em diferentes amostras permitiu a identificação de um evento metamórfico de longa duração (80 m.y.), com três estágios principais de cristalização de zircão: (i) 670650 Ma, (ii) 640630 Ma, e (iii) 615590 Ma. O primeiro é relacionado à subducção, com a colocação de magmas máficos responsáveis pela instalação do metamorfismo de temperatura ultra-alta, e os outros dois, à colisão e à exumação, respectivamente. Portanto, o evento de ultra-alta temperatura (T = 998 ± 23 ºC) teve lugar no ambiente relacionado ao arco magmático. As condições de pico metamórfico do clinopiroxênio-granada anfibolito (retro-eclogito) tiveram lugar em ca. 630 Ma e são 690 ± 35 °C e 13,5 ± 2,8 kbar, obtidas a partir de modelagem termodinâmica e composições de granada e onfacita (Jd20, composição reconstruída). Zircão metamórfico e monazita das encaixantes foram datados em ca. 630 Ma e ligadas às condições de pico metamórfico, similares às registradas pelo clinopiroxênio-granada anfibolito. Retrogressão local para simplectita e corona registra condições de 595 ± 25 °C e 4,8 ± 1,5 kbar. Uma idade em zircão de 603 ± 7 Ma foi obtida a partir de bordas metamórficas e é ligada a este estágio. A baixa máxima pressão de ca. 14 kbar e o alto gradiente geotermal, mais provavelmente sustentam um metamorfismo relacionado à colisão continental do que à subducção. O baixo valor calculado para a taxa de exumação máxima de 1 mm por ano, e o alto gradiente termal para o estágio de retrogressão indicam que a exumação foi comandada por tectônica. A investigação combinada nas rochas da Nappe Guaxupé e de Pouso Alegre permitiram identificar um estágio de metamorfismo pré-colisional entre 670640 Ma, seguido pelo pico metamórfico colisional em ca. 630 Ma e descompressão acompanhada por ampla migmatização até ca. 600 Ma. The Southern Brasília orogen is one of the orogens formed around the São Francisco paleocontinent during the West Gondwana amalgamation. Its formation is interpreted to have been the result of the subduction of the passive margin of the São Francisco plate under the Paranapanema plate, which subsequently evolved into a collisional orogeny that formed nappe systems verging to the east. Certain tectonic domains play a key role towards understanding the subduction to collision evolution of the southernmost portion of the Southern Brasília orogen, including the ultra-high temperature metamorphosed magmatic arc rocks of the Guaxupé nappe, of which ages and isotopic signatures of magmatism and metamorphism are poorly constrained and for which the heat source for metamorphism remained a matter of debate, as well as the retro-eclogites (e.g., from Pouso Alegre), which as (ultra)-high pressure mafic rocks can provide insights into subduction, collision and exhumation processes. As a general characteristic of the rocks from the Guaxupé nappe, zircon data spread in a Concordia diagram. Textural analyses were thus coupled to U-Pb zircon chronology and Lu-Hf ratios to determine the crystallization age of their protoliths. It was thereby revealed that this nappe hosts, besides magmatic arc rocks, a so far undescribed basement rock and a ca. 790 Ma opdalite of uncertain origin. A banded mafic granulite displays a crystallization age of 2559 ± 66 Ma for a juvenile protolith (Hf (2550) =+2.7 to +10.0). Most of its zircon rims record the Brasiliano Event at ca. 600700 Ma and 15 % of all grains register an unusual event at ca. 2.4 Ga. The same approach applied to the opdalite revealed the first 786 ± 10 Ma-igneous rock in the Guaxupé nappe (Hf(786)= -12.6 to -13.4). Younger magmatic activity, which is ascribed to continental arc activity, is recorded by a banded mafic granulite at 691 ± 3 Ma (Hf(690) = -8.2 to -12.6) and by mafic granulite enclaves, synchronous to anatexis, at 664 ± 9 Ma (Hf(660)= -5.9 to -11.4). Comparison of the relative distribution of metamorphic zircon data from different samples permitted the identification of an 80 m.y. long-lived metamorphism with three main zircon crystallization stages: (i) 670650 Ma, (ii) 640630 Ma, and (iii) 615590 Ma. The first stage is interpreted as subduction-related, with basic magma emplacement that triggered ultra-high temperature metamorphism. The two following stages were linked to collision and exhumation. Thus, the ultra-high temperature (998 ± 23 ºC obtained by orthopyroxene-clinopyroxene thermometry) is interpreted to have taken place in an arc-related setting. Peak metamorphic conditions of 690 ± 35 °C and 13.5 ± 2.8 kbar for the retro-eclogite were obtained by phase equilibria modelling, and compositions of the garnet and omphacite (Jd20, reconstructed composition). Monazite and metamorphic zircon from the host rocks were dated at ca. 630 Ma and their growth was linked to peak metamorphic conditions similar to the ones recorded in the retro-eclogite. Local retrogression into symplectite and corona proceeded coevally at 595 ± 25 °C and 4.8 ± 1.5 kbar. A zircon age of 603 ± 7 Ma obtained for metamorphic zircons rims was linked to retrogression. The low maximum pressure of 14 kbar and the high geothermal gradient do not necessarily support subduction process-related metamorphism but rather favor a continental collision setting. The calculated exhumation rate of 1 mm.y1 for the clinopyroxene-garnet amphibolite, and high geothermal gradient for the symplectite and corona formation stage indicate that exhumation was tectonically driven. The combined investigation on rocks from the Guaxupé nappe and Pouso Alegre permitted constraining a subduction-related metamorphism from 670640 Ma, which was followed by peak-collisional metamorphism at ca. 630 Ma and decompression accompanied by widespread migmatization until ca. 600 Ma.
Databáze: OpenAIRE
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