Evolução paleoproterozoica do Cinturão Mineiro: geocronologia U-Pb, isótopos de Nd-Hf-Sr e geoquímica de rochas plutônicas

Autor: Barbosa, Natali da Silva
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2015
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Druh dokumentu: Tese de Doutorado
Popis: O cinturão Mineiro corresponde a um extenso terreno juvenil composto por metagranitoides e sequências supracrustais que compõem a orogenia acrescionária Minas na porção meridional do cráton do São Francisco. A produção da crosta continental ocorreu a partir de 3 arcos magmáticos desde 2,47 Ga, com duração de ca. 380 Ma. Sendo que o arco mais jovem (2,17-2,10 Ga) causou a remobilização de boa parte do antepaís arqueano, conforme dados da literatura. Esta Tese apresenta e interpreta novos dados obtidos em rochas plutônicas (idades U/Pb em zircão - SHRIMP e LA-ICPMS, isótopos de Nd-Sr-Hf e dados geoquímicos) com intuito de melhor caracterizar o ambiente tectônico e as fontes dessas rochas no contexto da evolução crustal. O principal mecanismo atuante foi a fusão da crosta oceânica em subducção com variável contribuição da crosta continental. O ortognaisse Cassiterita, mais antigo identificado no cinturão Mineiro, possui idades U/Pb em zircão entre 2472-2414 Ma com o superimposição metamórfica datada em 2,16-2,04 Ma. Os elementos maiores e menores indicam que o ortognaisse possui afinidade TTG de alto Al2O3, enquanto que os elementos traços sugerem que o principal mecanismo da diferenciação magmática é a fusão parcial. Como tal, este conjunto de rochas seria produto do desenvolvimento de um arco oceânico. Parâmetros petrológicos (e.g., εNd(t) : +5,2 e +1,3 e 87Sr/86Sri : 0,700-0,702) destas rochas são consistentes com uma derivação a partir da fusão de metabasaltos toleíticos (MORB). Significantes variações nos valores de εHft (em zircão) bem como a assinatura geoquímica (e.g., ausência de anomalias de Eu e Sr, altos valores de Sr e Sr/YN e baixo conteúdo de Y) sugerem que o magma gerador do plúton Cassiterita foi produto de uma fonte máfica com granada, com possível envolvimento de material derivado da crosta continental. Um magmatismo mais jovem, mas ainda associado ao evento tectônico gerador do ortognaisse Cassiterita é representado pelo ortognaisse Resende Costa e a suíte Lagoa Dourada (2356-2317 Ma). Os dados geoquímicos (TTG, metaluminoso, alto Al2O3) e isotópicos (εHft negativos e εNdt positivos) indicam gênese similar entre estes corpos, compatível com ambiente intra-oceânico. O segundo evento tectono-magmático gerou as rochas das suítes Serrinha (2227-2211 Ma) e Tiradentes (2217-2204) e do ortognaisse Nazareno (2161 Ma). Os valores de εNd(t) : -0,5 a +1,8 e 87Sr/86Sri : 0,701-0,706 e os dados geoquímicos (cálcio-alcalino, metaluminosa a peraluminosa, tipo I) são amplamente correlacionáveis e apontam uma fonte máfica heterogênea ou com contaminação crustal. O terceiro evento tectono-magmático é representado por um largo pico de idades, que variam entre 2174-2109 Ma representando a cristalização de diferentes batólitos. Os dados geológicos e relações de campo indicam que os batólitos Macuco de Minas (2174-2106 Ma), o Represa de Camargos (2173-2114 Ma) e o Ritápolis (2149-2121 Ma) apresentam idades variantes que ilustram a geração por intrusões múltiplas. As características químicas e isotópicas são consistentes com a derivação destes corpos a partir da fusão da crosta oceânica envolvendo crosta continental e inferior e manto litosférico subcontinental, em ambiente de arco continental. A distribuição de elementos incompatíveis e as características geoquímicas (cálcio-alcalina, tipo I, metaluminosa a levemente peraluminosa) favorecem uma origem através da fusão de uma fonte máfica de modo a gerar uma variação composicional entre dioritos e granitos. Isto pode ser explicado pelo fracionamento da hornblenda, epidoto e apatita. Em termos paleotectônicos os novos dados indicam que o regime acrescionário que construiu o cinturão Mineiro envolveu proeminente encurtamento crustal e da litosfera oceânica. O desenvolvimento progressivo de arcos continentais e oceânicos com posterior colagem ao antepaís arqueano resultou na formação do paleocontinente São Francisco-Oeste Congo. Correlações geológicas e tectônicas entre os arcos Mantiqueira, Juiz de Fora e Mineiro, além dos Cinturões Itabuna-Salvador-Curaçá, Eburnian (Oeste da África) indicam uma escala intercontinental para este processo. O cenário paleotectônico é consistente com o crescimento global das placas litosféricas durante o Paleoproterozoico, quando o núcleo do supercontinente Columbia foi formado, corroborado por unidades orogênicas identificadas em outros continentes.
The Mineiro belt is a large juvenile terrane composed of plutonic rocks and supracrustal sequences, making up the Minas accretionary orogeny in the south of São Francisco craton. The juvenile continental crust of this Belt was produced during 3 successive magmatic arcs initiating at ca. 2.47 Ga and lasting about 380 Ma. Wherein the younger arc (2.17-2.10 Ga) caused remobilization of the Archean foreland as supported by published information. This Thesis presents and interprets new data performed in plutonic rocks by means of U-Pb analyses in zircon (SHRIMP and LA-ICPMS), Nd-Sr-Hf isotopes, and geochemical data. The objective of our work is to achieve the better characterization of the tectonic environment, as well as the sources of the rocks in the context of the crustal evolution. This set of data shows that many granitoids derive from the melt of heterogeneous sources. The main active mechanism of crustal growth was the melt of the subducted oceanic crust with variable contribution of the continental crust. The Cassiterita pluton, highlighted by the Orthogneiss, is the oldest identified so far in the Mineiro belt. It has U/Pb ages in zircon of 2472-2414 Ma, with its metamorphism dated at 2.16-2.04 Ma. The major and minor elements indicate that the orthogneiss has high Al2O3 TTG affinity, while the trace elements suggest the main mechanism of magmatic differentiation is the partial melting. As such, these rocks would be the product of an oceanic arc. Petrologic parameters (e.g., εNd(t) : +5.2 and +1.3 and 87Sr/86Sri : 0.700-0.702) of these rocks are consistent with partial melting of MORB-like metabasaltic rocks. Significant variations in zircon εHf(t) values, as geochemical signatutes (e.g., absence of Eu-Sr anomalies, high Sr and Sr/YN and low Y contents) suggest that the magma Cassiterita pluton were the product of a mafic source with garnet. However minor contribution of older continental material was involved in the magma genesis. A younger magmatism, but yet associated to the tectonic event of the Cassiterita orthogenesis is represented by the Resende Costa orthogneiss and Lagoa Dourada suite (2356-2317 Ma). Geochemical (TTG, metaluminous, high Al2O3 ) and isotopic (negative εHft and positive ε Ndt ) data indicate that the genesis and the tectonic environment of these bodies are similar, and akin to an oceanic arc setting. The second tectonic-magmatic event produced the Serrinha (2227-2211 Ma) and Tiradentes (2217-2204 Ma) suites, and of Nazareno orthogneiss (2161 Ma), according to our data. The values of εNd(t) : -0.5 to +1.8 and 87Sr/86Sri : 0.701-0.706, and the geochemical data (calcium-alkaline, metaluminous to peraluminous, I type) are broadly correlative among the three bodies, and indicate that they derived from a mafic source with some sort of crustal contamination. The third tectonic-magmatic event defines a granitoid age peaks and varies between 2174-2106 Ma, given by the crystallization in different batholiths. Our data and field relations indicate that the Macuco de Minas (2174-2109 Ma), Represa de Camargos (2173-2114 Ma) and Ritápolis (2149-2121 Ma) batholiths present varying ages, which illustrate a generation by multiple intrusions. The isotopic and chemical characteristics are consistent with melting of oceanic crust, involving continental crustal, lower crust and sublithospheric continental mantle in a continental arc setting. Immobile trace and REE distributions and some geochemical characteristics (calc-alkaline, I-type, metaluminous to slightly peraluminous) favor an origin of the rocks through melting of a mafic source with compositional variation from diorite to granite, what can be explained by increasing fractionation of hornblende, epidote and apatite. In paleotectonic terms, the new data and regional geologic-correlations indicate that the accretionary regime that set up the Mineiro belt involved prominent crustal shortening of the oceanic lithosphere. The progressive development of the continental and oceanic arcs and eventual docking with Archean foreland resulted in the São Francisco-West Congo paleocontinent. Geologic and tectonic correlations among the Mantiqueira, Juiz de Fora and Mineiro arcs, the Itabuna-Salvador-Curaçá, Eburnian (West Africa) belts, highlight an intercontinental scale for this process. The paleotectonic scenery is consistent with the global growing of the lithospheric plate during early Paleoproterozoic times, when the core Columbia was formed, what is corroborated by the tectonic units with rougly similar U-Pb ages in other continents.
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