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Geodynamic significance of the Finisterra Terrane mafic magmatism: the crustal stretching process

Moreira, N., Noronha, F.2, Pedro, J.1, Romão, J. 3, Dias, R.1,

Sousa, M.2, Ribeiro, A.4

1 Instituto de Ciências da Terra (ICT), Pólo da Universidade de Évora; Departamento de Geociências da Escola de Ciências e Tecnologia da Universidade de Évora, Rua Romão Ramalho, nº 59, 7000-671 Évora, Portugal.

2 ICT, Pólo da Universidade do Porto, Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Rua Campo Alegre, 4169-007 Porto, Portugal.

3 UGCG, Laboratório Nacional de Energia e Geologia, Estrada da Portela, Apartado 7586 - Zambujal, 2720 Alfragide, Portugal. 4 Instituto Dom Luiz, Dep. Geologia da Faculdade de Ciências da UL, Museu Nacional de História Natural e da Ciência (UL), Edifício C6, Piso 4, Campo Grande, 1749-016 Lisboa, Portugal.

* nmoreira@estremoz.cienciaviva.pt

Resumo: A ocorrência de um terreno tectono-estratigráfico localizado a Oeste da Zona de Cisalhamento Porto-Tomar-Ferreira do Alentejo tem sido posto em evidência ao longo dos últimos anos. Apesar dos trabalhos realizados no denominado Terreno Finisterra, várias são as lacunas no conhecimento geológico deste Terreno, bem como na interpretação dos dados existentes à luz da proposta de um novo terreno tectono-estratigráfico, com uma evolução independente do Terreno Ibérico. No presente trabalho, aborda-se a natureza do magmatismo máfico que ocorre nas unidades tectono-estratigráficas definidas nos diferentes setores do Terreno Finisterra, nomeadamente nos sectores de Abrantes-Tomar e Porto-Espinho-Albergaria a Velha. Os dados geoquímicos mostram a presença de um conjunto de rochas ortoderivadas de natureza máfica e ultramáfica, resultantes do metamorfismo de basaltos, doleritos e peridotitos s.l., com assinaturas similares aos basaltos do tipo MORB e basaltos intraplaca. Esta assinatura geoquímica indicia a presença de um episódio de estiramento crustal activo durante a instalação destas rochas de natureza máfica e ultramáfica, de origem mantélica.

Palavras-chave: Terreno Finisterra, Magmatismo máfico, Geoquímica, Estiramento crustal

Abstract: The occurrence of a new tectono-stratigraphic terrane (i.e. the Finisterra Terrane), located in the westernmost domains of the Porto-Tomar-Ferreira do Alentejo Shear Zone, has been proposed in the last few years. Nevertheless, there are several gaps in the geological knowledge of this Terrane, including the interpretation of existing data in the framework of the new tectono-stratigraphic terrane proposal, with an independent evolution from the Iberian Terrane. This work is an approach to the significance of the mafic magmatism of the tectono-stratigraphic units described in the Abrantes-Tomar and Porto-Espinho-Albergaria a Velha sectors of the Finisterra Terrane. The geochemical data show the presence of mafic and ultramafic orthoderived rocks, resulting from the metamorphism of basalts, dolerites and peridotites s.l. Those rocks have geochemical signatures similar to MORB and intra-plate basalts. These features seem to indicate the presence of an active crustal stretching episode during the installation of these mafic and ultramafic rocks with a mantellic origin.

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1. Introdução e enquadramento

geológico

Trabalhos recentes têm proposto a ocorrência de um novo terreno tectono- estratigráfico localizado no bordo ocidental do Maciço Ibérico, o Terreno Finisterra (TF) (Ribeiro et al., 2007; 2013; Romão et al., 2013; 2014; Moreira et al., 2016; 2019). O TF é limitado a Este pela Zona de Cisalhamento Porto-Tomar-Ferreira do Alentejo (ZCPTF), que o coloca em contacto com duas zonas paleogeográficas distintas que integram o Terreno Ibérico (TI): as Zonas Centro Ibérica e Ossa- Morena.

Embora não seja consensual o significado e evolução geodinâmica do TF, bem como da zona de cisalhamento que materializa o limite com o TI (vide modelos de Pereira et al., 2010 e Moreira et al., 2019), os dados metamórficos, magmáticos e tectono- estratigráficos parecem indicar uma evolução independente entre o TF e o TI (Moreira et al., 2019 para informação adicional).

A identificação de uma organização tectono-estratigráfica, no bloco localizado a Oeste da ZCPTF, foi inicialmente proposta para o sector de Porto-Espinho-Albergraria a Velha e Coimbra (que inclui o sector da Foz do Douro; Chaminé, 2000; Chaminé et al., 2003), sendo que trabalhos recentes mostram uma organização similar para o sector de Abrantes-Tomar (Fig. 1; Moreira

et al., 2016; 2019). Nas Unidades de Arada, Lourosa (sector de Porto-Espinho- Albergraria a Velha; Fig. 1B) e Junceira- Tramagal (sector de Abrantes-Tomar; Fig. 1B) surgem rochas ortoderivadas máficas e ultramáficas, algumas das quais foram obecto de estudo no passado (Montenegro Andrade, 1977; Mendes, 1988; Chaminé, 2000; Noronha & Leterrier, 2000; Silva, 2007; Aires & Noronha, 2010). Neste trabalho, pretende-se discutir o significado do magmatismo máfico e ulramáfico do TF, através da caracterização geoquímica das rochas anfibolíticas presentes em ambos os sectores.

2. Materiais e métodos

Três amostras de rochas anfibolíticas foram colectadas nas unidades consideradas como pertencentes ao TF, duas das quais no sector de Abrantes- Tomar (Unidade de Junceira Tramagal) e uma no sector de Porto-Espinho- Albergraria a Velha (Unidade dos Gnaisses da Foz do Douro, considerada equivalente da Unidade de Lourosa; Chaminé et al., 2003). As análises de geoquímica de rocha total foram realizadas por ICP-MS nos laboratórios da ACTLABS (Canadá). Estes dados foram comparados com os publicados (Montenegro Andrade, 1977; Mendes, 1988; Chaminé, 2000;Noronha & Leterrier, 2000; Silva, 2007; Aires & Noronha, 2010).

Fig. 1 – Mapa geológico simplificado do TF e organização tectono-estratigráfica dos sectores em estudo (adaptado de Moreira et al., 2019).

3. Geoquímica das rochas básicas

do Terreno Finisterra

3.1. Unidade de Lourosa e equivalentes

Os anfibolitos, por vezes granatíferos, das Unidades da Foz do Douro e Lourosa (consideradas equivalentes por Chaminé et al., 2003; Fig. 1B), e onde também se incluem os anfibolitos olivínicos de Engenho Novo, resultam do metamorfismo, em fácies anfibolítica, de protólitos basálticos com quimismo toleítico. Excepção feita para três amostras do Engenho Novo que apresentam composições ultramáficas (SiO2<45%); os

anfibolitos olivinicos são extremamente enriquecidos em MgO em relação a FeOtot

(#Mg>70). Os teores e razões para as terras raras (REE), normalizados ao condrito C1, para as amostras da Unidade de Lourosa e unidades equivalentes evidencia três padrões distintos:

(1) empobrecimento significativo de REE leves relativamente às REE intermédias e pesadas (n=2; [La/Sm]n=0,71-0,50;

[La/Yb]n=0,79-0,54);

(2) sem enriquecimento/empobrecimento significativo de REE leves em relação a REE intermédias e pesadas (n=13; [La/Sm]n=1,30-0,75; [La/Yb]n=1,52-0,87);

(3) enriquecimento considerável em terras raras leves relativamente às intermédias e pesadas (n=3; [La/Sm]n=1,68-1,35;

[La/Yb]n=2,36-2,23).

3.2. Unidade de Arada

Os anfibolitos e xistos anfibólicos desta unidade resultaram do metamorfismo, em fácies anfibolítica a epídoto-anfibolítica, (Mendes, 1988; Silva, 2007) de basaltos e andesitos com quimismo toleítico. As amostras analisadas para esta unidade mostram três padrões de REE distintos: (1) empobrecimento significativo de REE leves relativamente às REE intermédias e pesadas (n=6; [La/Sm]n=0,62-0,42;

[La/Yb]n=0,62-0,31);

(2) sem enriquecimento/empobrecimento significativo de REE leves em relação a REE intermédias e pesadas (n=8; [La/Sm]n=1,30-0,76; [La/Yb]n=1,83-0,93);

(3) enriquecimento considerável em terras raras leves relativamente às intermédias e pesadas (n=3; [La/Sm]n=2,54-1,41;

[La/Yb]n=5,19-2,16).

Fig. 2 – Diagramas discriminantes de (A)Pearce & Cann (1973), (B) Pearce (1982) e (C) Meschede (1986) para as rochas ortoderivadas máficas do

TF.

3.3. Unidade de Junceira-Tramagal

Estes anfibolitos são resultantes do metamorfismo na fácies anfibolítica (paragénese horneblenda + plagioclase + opacos ± quartzo) de protólitos basalticos

78 transicionais entre a série toleítica e calco- alcalina. Os teores e razões em REE, normalizado ao condrito, mostram um enriquecimento considerável em REE leves relativamente às intermédias e pesadas ([La/Sm]n=2,25-2,14; [La/Yb]n =

8,00-7,99).

4. Considerações Geodinâmicas

A projecção dos dados geoquímicos em diagramas discriminantes (Fig. 2) indicam que as rochas máficas e ultramáficas analizadas apresentam uma associação entre basaltos do tipo N-MORB e basaltos intraplaca, o que é refletido também pelos teores, razões e variações em REE, normalizadas ao condrito.

Os dados sugerem a presença de um episódio de estiramento crustal durante a instalação destas rochas máficas e ultramáficas, com origem mantélica, também compatível com os dados isotópicos existentes para a Foz do Douro (Noronha & Leterrier, 2000). A idade deste episódio de estiramento crustal é ainda discutível (Ediacariano a Silúrico?; Noronha & Leterrier, 2000; Almeida, 2013). As rochas ultramáficas podem resultar do processo de estiramento crustal, com fraccionação de olivina no líquido magmático (Mendes, 1988) ou da injecção de rochas ultramáficas mantélica nas séries sedimentares (Chaminé, 2000).

Agradecimentos

Os autores agradecem ao financiamento da FCT ao ICT (UID/GEO/04683/2013), bem como ao COMPETE POCI-01-0145-FEDER-007690.

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Combinando fluorescência de raios-X portátil e métodos de clustering

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